Automatisches Wägesystem zur gravimetrischen Auswertung von Schwebstaubfiltern mit einem Durchmesser von 47mm

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1 Automatisches Wägesystem zur gravimetrischen Auswertung von Schwebstaubfiltern mit einem Durchmesser von 47mm Typ AWS-1

2 Automatisches Wägesystem für die gravimetrische Auswertung von Schwebstaubfiltern (Pat. angem.) Typ: AWS-1 Das automatische Wägesystem AWS-1 erfasst und dokumentiert den Feinstaub der Aussenluft gemäß EN 12341:2014 (PM 10 und PM 2,5 ) welcher mit Filtergeräten und Probenahmesystemen auf Filtern gesammelt wurde. Genaues vollautomatisches Wägesystem für Filter mit einem Durchmesser von 47mm Automatische Erfassung und Dokumentation der Feinstaubkonzentration Vermeidung von Fehlmessungen Deutliche Entlastung der Mitarbeiter durch automatisierten Ablauf des Wägeprozesses durch stark reduzierte personelle Betreuung Staubgeschütztes Gehäuse zur Vermeidung der Verunreinigung (Kontamination) des Systems mit Einleitung von gefilterter Außen Luft (bei integrierter Temperatur und Feuchtigkeitsregelung arbeitet das System außenluftunabhängig) Bei Aufstellung des automatischen Wägesystems in einer konditionierten Umgebung z.b. 20 C und 50 % rel. Luftfeuchtigkeit ist keine zusätzliche Klimatisierung erforderlich Optionen: integrierte Temperatur- und Feuchtigkeitsregelung Integrierte Markierstation Windschutz mit Absenkautomatik für die Mikrowaage Ionisationsgebläse für z. B. Teflonfilter Weiteres Filtermagazin für die Konditionierungskammer lieferbar Mikrowaage: Mettler-Toledo Wägezelle WXS26S/15 oder Sartorius Wägezelle WZA-26-NC (andere Wägesysteme sind auf Anfrage integrierbar) Seite 2/8

3 Einführung in das automatische Wägesystem Auf Grund verschiedener Europäischer Richtlinien muss die Feinstaubbelastung der Umgebungsluft gemessen werden. Hierzu werden überwiegend Referenzgeräte (Low Volume Sampler) eingesetzt, welche die zu messende feinstaubbelastete Luft mit Hilfe einer Vakuumpumpe ansaugen, durch Trennstufen (Impaktoren) in seiner Größe fraktionieren und diese dadurch gewonnenen Staubpartikel auf einem Filter ablegen. Die Erfassung der Staubkonzentration des gesammelten Staubes erfolgt bisher durch manuelle Wägung in einem externen Labor. Zur diskontinuierlichen Erfassung und Dauerüberwachung der Staubkonzentration werden meist Filterwechsel-einheiten verwendet, welche die einzelnen über einen definierten Zeitraum beaufschlagten Filter automatisch in einem Magazin ablegen und die Sammler jeweils mit einem neuen Filter bestücken. Dadurch kann über eine relativ lange Zeit Staub für eine danach folgende Bewertung gesammelt werden. Das automatische Wägesystem AWS-1 für Filter mit einem Durchmesser von 47 mm, wie sie in Low-Volume- und Medium-Volume Samplern verwendet werden, wurde für die Erfassung und Dokumentation der Feinstaubkonzentration der Umgebungsluft entwickelt. Da sowohl die unbelasteten Filter als auch die staubbelasteten Filter zur Bildung eines Mittelwertes mehrere Male gewogen werden müssen, ergibt dies eine sehr große Anzahl von Wägungen, die das Personal durch das konzentrierte und eintönige Arbeiten allgemein stark beansprucht. Durch das automatische Wägen einer großen Anzahl von Filtern entfällt die manuelle Wägung der einzelnen Filter, wodurch das Personal stark entlastet wird und der Fehlereintrag bei der Messung und Übertragung der Messwerte durch den subjektiven Faktor Mensch praktisch ausgeschlossen wird. Die Filter werden sowohl vor dem Sammelzyklus als auch danach bei einer festgelegten Temperatur und definierter rel. Luftfeuchtigkeit über einen wählbaren Zeitraum konditioniert. Deshalb ist es notwendig, dass auch das automatische Wägesystem diese definierten klimatischen Bedingungen sicherstellt. Aus der Differenz des Gewichtes zwischen beladenen und unbeladenen Filtern und Berücksichtigung der Gesamtluftmenge während der Sammelzeit ergibt sich die Staubkonzentration in µg/m³. Voraussetzung für einen automatisierten Ablauf des gesamten Prozesses ist eine Kennzeichnung und damit eine Identifizierbarkeit der einzelnen Filter. Hierfür wird eine integrierte Filterkennzeichnungsvorrichtung (optional) verwendet. Auf dem automatischen Wägesystem ist für die Identifizierung eine entsprechende Lesevorrichtung vorhanden. Filterscheibenmagazin Das auf dem Trägergestell montierte neu entwickelte Scheibenmagazin zur Aufnahme von Filtern ist mit 10 bzw. 20 Magazinscheiben mit jeweils 16 Filtern mit einem Durchmesser von 47mm bestückbar. Das Scheibenmagazin wird über einen bürstenlosen Gleichstrommotor mit angekoppeltem Inkrementalgeber schrittweise gedreht. Jeder beliebige der 160 bzw. 320 vorhanden Filterpositionen kann durch eine Filtertransportgabel angefahren werden. Die Magazinscheiben sind aus 2,4 mm starkem glasfaserverstärktem Epoxydharz (FR4) gefertigt, wie sie auch bei der Leiterplattenherstellung verwendet werden. Die Oberseiten der Magazinscheiben sind goldbeschichtet. Die Filter werden immer in die für die Filter vorgesehenen goldbeschichteten Positionen abgelegt, um statische Aufladungen zu verhindern. Gleichzeitig wird die Goldbeschichtung genutzt, um alle 10 bzw. 20 Magazinscheiben auf das gleiche elektrische Potential zu bringen. Durch einen integrierten Handgriff lässt sich das Filterscheibenmagazin mit seinen 10 oder 20 Magazinscheiben in das automatische Wägesystem AWS-1 einfach einsetzen und wieder entnehmen. Mikrowaage Als Waage wird eine Wägezelle mit einer Ablesbarkeit von 0,001 mg verwendet. Die verwendete Wägezelle wurde für diesen Einsatz mechanisch modifiziert, so dass die Filtertransportgabel die zu wägenden Filter auf die Waage auflegen und wieder abnehmen kann. Alle Änderungen an der Waage haben keinen Einfluss auf die vom Hersteller der Waage garantierten technischen Daten. Mikrowaage Seite 3/8

4 Lesestation zur Identifikation der Filter Wie bereits erwähnt, ist eine Voraussetzung zum Betrieb und zum Ablauf des gesamten automatisierten Wägeprozesses die Notwendigkeit, die Filter zu kennzeichnen und zu identifizieren. Bei Filtern mit einem Durchmesser von 47 mm und einem Beladungsdurchmesser von 41 mm steht eine Ringfläche von 3 mm Breite für Markierungen zur Verfügung. Mit einer digital gesteuerten Schneidvorrichtung wird auf dem Kreisbogen am Rand der Filter ein Binärcode eingebracht. Jede Markierung ist ca. 2 x 1,75 mm groß. Die Programmierung der Codes erfolgt über den Steuer- und Datenerfassungs-PC auf dem eine Software Filter markieren installiert ist. Mit einer Verdampfer-Luftkühler-Einheit mit hoher Betriebssicherheit kann die Anlage die geforderte relative Luftfeuchtigkeit sehr genau regeln. Die Anlage ist sehr leise und wirtschaftlich und hat ein hervorragendes Regelverhalten. Zur Sicherheitsausstattung gehört ein Thermoschutz, ein Überlaufschutz und ein Trockenlaufschutz. Die Identifizierung der Filter erfolgt in der im AWS-1 integrierten Lesestation. Der auf dem Filterrand angebrachte Binärcode wird mit einem digitalen Bildverarbeitungssensor identifiziert. Der Binärcode wird nach dem Lesen im Speicher des Steuer- und Datenerfassungs-PC abgelegt. Filtererkennung Zur Filterkennung werden bei Start des Wäge- und Konditionierungs-Prozesses die folgenden Messwerte gespeichert: Temperatur rel. Luftfeuchtigkeit Luftdruck Konditionierungszeitraum Nummer der Magazinscheibe Filterposition innerhalb der Magazinscheibe Filtercode zur Identifizierung Datum und Uhrzeit Mittelwerte aus der Anzahl der gewählten Wägungen vor bzw. nach der Belastung der Filter mit Staub Einrichtung zur Temperaturregelung und Feuchtigkeitsregulierung der Umgebungsluft Das automatische Wägesystem muss die definierten klimatischen Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Feuchtigkeit sicherstellen. Auch der Eintrag von luftgetragenen Fremdpartikeln muss vermieden werden. Das System ist deshalb mit einer Schutzhaube abgeschlossen. Das automatische Wägesystem kann optional mit einer Klimatisierung ausgestattet werden. Die Temperatur wird dabei durch Heizen und Kühlen sichergestellt. Bei Aufstellung des automatischen Wägesystems in einer entsprechend konditionierten Umgebung z.b. 20 C und 50 % rel. Luftfeuchtigkeit kann auf die integrierte Klimakonditionierung verzichtet werden. Startfenster mit Anzeige der Messwerte Filtertransportvorrichtung Die Vorrichtung besitzt eine Filtertransportgabel, die sich sowohl radial als auch vertikal bewegt. Radial fährt sie die Positionen Filteridentifizierung, Filter- Waage, Scheibenmagazin und Kalibriergewichte an. Vertikal entnimmt die Filtertransportgabel die Filter dem Scheibenmagazin und legt sie in die entsprechenden Stationen ein. Nach Abschluss des Identifizier- und Wägevorganges wird das Filter in das Scheibenmagazin zurückgelegt. Nach dem Wägen aller vorhandenen Filter kann das Scheibenmagazin ausgetauscht werden. Zwischenprüfung der Waage durch Kalibriergewichte Bei der verwendeten Sartorius Wägezelle können zur Kalibrierung der Waage die in der Waage integrierten Kalibriergewichte verwendet werden, die in der Regel genauer sind als externe Gewichte. Zusätzlich kann systemunterstützt eine Kalibrierung mit externen Gewichten durchgeführt werden, wobei die Gewichte manuell auf die Waage gelegt werden. Seite 4/8

5 Das Magazin in einem automatischen Probenahmesystem ist mit 16 Filterkassetten mit Filtern bestückt, wovon eines der Filter ein sogenanntes Leerfilter (Referenzfilter) ist, mit dem die passive Staubanreicherung in der Wechseleinheit des Probenahmesystems ermittelt werden kann. Durch die Ermittlung der passiven Staubanreicherung in der Wechseleinheit besteht die Möglichkeit diesen Wert nach der Wägung der Filter gegebenenfalls zu berücksichtigen. Welche Filter in die Aufnahmevorrichtung eingelegt werden, wird durch das Filtermaterial bestimmt mit dem Feinstaub gesammelt wurde. Diese Referenzfilter werden mit dem Filterscheibenmagazin gewechselt. Auswertung und Dokumentation Die vom System gespeicherten Daten können nach der Wägung komfortabel mit Hilfe eines Tabellenkalkulationsprogramms, wie z.b. Microsoft Excel, zur Auswertung und Nachbearbeitung verwendet werden. Kundenspezifische Anpassungen können zusätzlich optional bereitgestellt werden. Neben den vorher bereits erwähnten Daten wird nach dem Wägeprozess noch das Gewicht des unbelasteten und belasteten Filters abgespeichert. Informationen zu den Filtermaterialien Die folgenden Filtermaterialien können mit dem automatischen Wägesystem AWS-1 gewogen werden: Menue der Referenzmagazin-Konfiguration Glasfaserfilter Quarzfaserfilter Cellulosenitratfilter Teflonfilter Zusätzlich besitzt das automatische Wägesystem Platz für acht weitere Referenzfilter, welche aus unterschiedlichem Material bestehen können (z.b. Glasfaserfilter, Quarzfaserfilter oder Teflonfilter), die sich in einer Aufnahmevorrichtung für Referenzfilter befinden, um auch eine eventuelle Staubanreicherung im Wägeraum selbst durch Wägung dieser Filter berücksichtigen zu können. Blockschaltbild automatisches Wägesystem AWS-1 Seite 5/8

6 Abmessungen AWS-1 Abmessungen in mm Seite 6/8

7 Technische Daten Automatisches Wägesystem Typ AWS-1 Scheibenmagazin Anzahl Magazinscheiben zur Filteraufnahme: 10 oder 20 Anzahl Filter pro Magazinscheibe: 16 Potentialausgleich: Durch Kegelkontakte zwischen den vergoldeten Magazinscheiben Antrieb des Scheibenmagazins: Bürstenloser wartungsfreier Gleichstrommotor Positionierung des Scheibenmagazins: Durch Inkrementalgeber Filter Filtermaterial: Filterdurchmesser: Kodierung der Filter: Kodierungsort: Größe der Markierung: Kodierungsart: Lesestation: Mikrowaage (optional) Hersteller: Ablesbarkeit (Auflösung): Zulässiges Maximalgewicht: Waagenaufstellung: Kalibriergewichte des Wägesystems: Elektronik Datenausgang: Datenexport (CSV-Datei) (andere Formate auf Kundenwunsch) Hilfsenergie Spannungsversorgung: Leistungsbedarf (ohne Klimaaggregat): Abmessungen und Gewicht des Systemtisches Breite: Tiefe: Arbeitshöhe: Höhe mit Haube: Gesamtgewicht (einschl. Podest f. Waage): Klimakonditionierung (optional) Temperaturregelung: Luftbefeuchtungsanlage: Umgebungsbedingungen: Leistungsaufnahme: Leistungsaufnahme Kompressor: Glasfaserfilter Quarzfaserfilter Cellulosenitratfilter Teflonfilter (ohne Kodierung) 47 mm Durch digital gesteuerte Stanzvorrichtung (optional) (nicht für Teflonfilter) Filterrand 2 x 1,75 mm Binärverfahren (ca Möglichkeiten) Intelligentes Bilderkennungssystem Mettler-Toledo Wägezelle WXS26S/15 oder Sartorius Wägezelle WZA-26-NC (andere Wägesysteme sind auf Anfrage integrierbar) 0,001 mg 20 / 22 g Podest großer Masse (ca. 200 kg), vom Systemtisch entkoppelt In Waage integriert RS-232 Ermitteltes Filtergewicht unbeladen (Mittelwert) Ermitteltes Filtergewicht beladen (Mittelwert) Ermittelte Differenz der Filtergewichte (Mittelwerte) Temperatur, rel. Feuchte, Luftdruck Filternummer Sammlernummer Datum / Uhrzeit Anzahl Wägungen pro Filter 230 V ± 10 %, 50 Hz 250 VA mm 900 mm 860 mm 2325 mm ca. 600 kg Klimaaggregat (Heizen und Kühlen) mit Temperierung durch Wasser (ext. Kompressor) Verdampfer-Luftkühler-Einheit C, % rel. Luftfeuchtigkeit ca VA ca VA Die Informationen entsprechen dem aktuellen Wissensstand. Die behält sich technische Änderungen vor. Die Haftung für Folgeschäden aus der Anwendung von Produkten der Firma ist ausgeschlossen. Ed. 07/16, Seite 7/8

8 in Stahnsdorf bei Berlin wurde ursprünglich im Jahr 1972 als Ingenieurbüro in Berlin gegründet. Gegenstand des Unternehmens war die Entwicklung, Herstellung, Beratung und Verkauf von Produkten aus den Bereichen Mess- und Regeltechnik und Gasanalyse. Das Ingenieurbüro hat sich im Laufe der Zeit auf dem Gebiet des Umweltschutzes auf die Entwicklung und Fertigung von Geräten für die Erfassung von Feinstaub und Gasen in der Umgebungsluft konzentriert wurde die Firma COMDE GmbH gegründet, welche sich auf die Entwicklung und Fertigung von Geräten und Anlagen für die Messung und Überwachung von Druck-, Hochtemperaturdruck und Gasdichte in Hochspannungsschaltern (SF 6 ) spezialisierte. Außerdem wurden diverse Blindenstöcke für Sehbehinderte entwickelt und hergestellt. Im Jahr 2007 wurde in Stahnsdorf bei Berlin ein eigenes Betriebsgebäude errichtet, in dem die drei heute existierenden Geschäftsfelder Druck- und Gasdichtemessungen, Umweltmesstechnik und Blindenhilfsmittel untergebracht sind. Im Jahr 2012 fusionierten beide Firmen zur. ist zertifiziert nach DIN EN ISO 9001:2008. Neben den in der Produktübersicht aufgeführten Produkten wird eine große Anzahl von Sonderausführungen hergestellt.