DD252740A3 - Vorrichtung zur Probennahme von Luftverunreinigungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Gebiete des Umweltschutzes und der Arbeitshygiene und betrifft eine Vorrichtung fuer die Ermittlung und Probennahme von Luftverunreinigungen in Fortluftleitungen sowie in der Arbeitsumwelt. Ziel der Erfindung ist es, nur wenige konstruktiv aufeinander abgestimmte modifizierte Geraeteteile fuer die Mess- bzw. Probennahmeaufgabe so zu verbinden, dass stroemungstechnische Messungen sowie die Probennahme von Staeuben, Rauchen, Nebeln und gasfoermigen Luftverunreinigungen in Fortluftleitungen und in der Arbeitsumwelt durch unmittelbare Kopplung durchgefuehrt werden koennen. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass alle benoetigten Mess- und Probenentnahmevorrichtungen und Verbindungselemente in einem leichten und transportablen Behaeltnis so zusammengefasst sind, damit eine flexible Verschaltung der einzelnen Mess- und Probenentnahmevorrichtungen moeglich und von einer Person bedienbar ist. Wesentliche Elemente der Erfindung sind ein spezieller Adapter, ein modifiziertes Staurohr, eine Schlauchsteckplatte und eine universelle Haltevorrichtung. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Ermittlung und Probennahme von Luftverunreinigungen in Fortluftleitungen, in Reingasleitungen sowie in der Arbeitsumwelt. Die Erfindung ist einsetzbar zur Lösung von Problemen des Umweltschutzes und der Arbeitshygiene.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt und erprobt sind die mit der Vorrichtung durchzuführenden verschiedenen Meß- und Probennahmeverfahren. Das betrifft:

— Ermittlung der strömungstechnischen Parameter von lüftungstechnischen Anlagen (stat. Druck, Staudruck, Volumenstrom, Lufttemperatur).

— Entnahme von Staub- bzw. Rauchproben aus lüftungstechnischen Anlagen zwecks Ermittlung der emittierten Stoffe.

— Entnahme von Luftproben aus lüftungstechnischen Anlagen zwecks Ermittlung der Konzentration gasförmiger Luftverunreinigungen.

— Entnahme von Luftproben am Arbeitsplatz zur Bestimmung der Konzentration von Stäuben, Rauchen, Nebeln, Gasen und Dämpfen.

Der Nachteil der bekannten technischen Lösungen zur Realisierung dieser Meß- und Probenentnahmeverfahren ist die getrennte Anwendung spezialisierter Geräte für jede Aufgabe. Diese Verfahren weichen untereinander in ihren technischen Parametern, Verbindungselementen und Wirkungsweisen so ab, daß eine unmittelbare Kopplung nicht möglich ist.

— Eine Kombination einiger Geräteanordnungen wurde in DE-OS 1798230 beschrieben, die den Vorteil besitzt, sehr klein zu sein. Mit ihr können Proben von Stäuben und gasförmigen Luftverunreinigungen zur weiteren Analyse genommen werden. Außerdem ist in der Geräteanordnung eine Gastrocknungsvorrichtung vorgesehen.

Nachteilig an dieser Geräteanordnung ist die geringe Saugleistung, womit z. B. Überprüfungen in Abluftleitungen mit der Notwendigkeit des geschwindigkeitsgleichen Absaugens nicht möglich ist. Hinzu kommt, daß mit der Geräteanordnung auch keine Aussage über strömungstechnische Parameter erhältlich ist. Die über ein Zeitglied gesteuerte Pumpe realisiert nur einen konkreten Volumenstrom pro Zeiteinheit, läßt also keine variable Durchflußmenge zu, wie sie für viele Meßaufgaben benötigt werden.

— Das in der DE-AS 1598550 veröffentlichte Beispiel einer Probenentnahmevorrichtung, die vorrangig für die Verwendung bei Grubenwettern eingesetzt wird, entspricht den dort auftretenden Bedingungen. Mit dieser Probenentnahmevorrichtung besteht keine Möglichkeit der Staubfilterung, der Taupunktkontrolle sowie der Ermittlung strömungstechnischer Kenngrößen. Weiterhin gibt es keine Aussage über die Messung der abgesaugten Teilstrommenge oder eine Möglichkeit für dessen Regulierung. Der Vorteil der Probenentnahmevorrichtung ist die einfache Handhabung sowie dessen geringe Masse.

— Ein weiteres Probenentnahmegerät (DE-OS 2233660) wird charakterisiert durch seine geringen Abmessungen, Gewicht und Geräteaufwand. Es ist jedoch nicht einsetzbar für die Probennahme von Stäuben und Rauchen und ermittelt auch keine Strömungskenngrößen. Es muß vor Beginn der Probennahme bekannt sein, welcher Schadstoff auf seine Konzentration hin untersucht werden soll, damit danach eine Auswahl eines entsprechenden Prüfröhrchens erfolgt.

Für die bekannten Meß- und Probenentnahmeverfahren, wie

— strömungstechnische Messungen

— Probennahme von Stäuben, Rauchen, Nebeln und gasförmigen Luftverunreinigungen

in Fortluftleitungen und in der Arbeitsumwelt, werden Meß- und Probenentnahmevorrichtungen nur für die jeweilige spezielle Aufgabe verwendet.

Kombinierte Meß- und Probenentnahmevorrichtungen, mit denen strömungstechnische Messungen sowie Probennahmen von Stäuben, Rauchen, Nebeln und gasförmigen Luftverunreinigungen in Fortluftleitungen und in der Arbeitsumwelt durch unmittelbare Kopplung durchgeführt werden können, sind in der recherchierten Literatur nicht genannt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, nur wenige konstruktiv aufeinander abgestimmte modifizierte Geräteteile für die Meß- bzw. Probennahmeaufgabe so zu kombinieren, daß strömungstechnische Messungen sowie die Probennahme von Stäuben, Rauchen, Nebeln und gasförmigen Luftverunreinigungen in Fortluftleitungen und in der Arbeitsumwelt durch unmittelbare Kopplung durchgeführt werden können

Dabei sind die bekannten Meß- und Probenentnahmevorrichtungen

— Staurohr nach Prandtl

— Pumpe

— Filter, bestehend aus Halter, Magazin, Gehäuse und Meßvorsatz

— Durchflußmesser,z.B. Schwebekegelmesser

— Schrägrohrmanometer

— Geräte zur Absorbtion oder Adsorbtion

— Verbindungselemente

— Thermometer

zu verwenden und platzsparend anzuordnen.

Darüber hinaus sind weitere, von der ursprünglichen Funktion her bekannte Geräteteile, wie

— Kühlstrecke mit Sichtkontrolle

— Verteiler- und Dosiereinrichtung

— Haltevorrichtung

zu nutzen. Diese sind zweckmäßig anzupassen und in die bestehende Probenentnahmevorrichtung zu integrieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß die bekannten Meß- und Probenentnahmevorrichtungen mittels geeigneter Kombinationselemente und Schaltungsanordnungen so flexibel zu verbinden sind, damit verschiedene Meß- und Probenentnahmeverfahren mit dem geringsten Aufwand an Material, Zeit sowie platzsparend anwendbar sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß alle benötigten Meß- und Probenentnahmevorrichtungen und Kombinationselemente in einem leichten und transportablen Behältnis so zusammengefaßt sind, damit eine flexible Verschaltung der einzelnen Meß- und Probenentnahmevorrichtungen möglich und von einer Person bedienbar ist.

Ausgehend von ähnlichen gerätetechnischen Voraussetzungen zur Bestimmung von Luftströmen und deren Verunreinigungen in lüftungstechnischen Anlagen oder am Arbeitsplatz, besteht das Wesentliche der Erfindung in der zweckmäßig-rationellen Kopplung von kombinationsfähigen Elementen zu entsprechenden Meß- und Probennahmeanordnungen.

Dabei wird von fünf bekannten Anordnungen/Geräteketten zur Bestimmung von Luftverunreinigungen unterschiedlicher Art in der Arbeitsumwelt ausgegangen.

— Zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit, der Luftmengen wie der statischen und dynamischen Drücke in Rohrleitungen/Kanälen wird ein Staurohr nach Prandtl genutzt, bei dem die Schlauchanschlüsse durch ein Adapterelement ersetzt sind. Der seitliche Anschluß des Adapters realisiert den Zugang zur statischen Druckleitung, der axiale Ausgang zuzüglich des Filtergehäuses (ohne Magazin und Filter) den dynamischen Druckanschluß. Mit dem als klappbaren, abnehmbaren Deckel des Behältnisses ausgebildeten Schrägrohrmanometer werden die entsprechenden Kenngrößen, wie bekannt, ermittelt. Mit dem sicher aufbewahrtem Thermometer lassen sich die Temperaturen der Luftvolumina ermitteln.

— Für die Probennahme von Stäuben in der.Fortluftyon lüftungstechnischen Anlagen (bis 150 mg · m~³) dient gleichermaßen das vorweg beschriebene Staurohr. Während der Staurohrkopf mit seiner dynamischen Eintrittsöffnung als Sonde anzusehen ist, ist der Adapter axial für die Aufnahme eines Außenfilterkopfes (Feingewinde sowie Dichtungen) ausgebildet. Dieser besteht aus dem Filterhalter, dem Magazin, dem Meßvorsatz und dem Gehäuse. Entsprechend der vorher ermittelten Geschwindigkeitsverhältnisse in der Rohrleitung wird mittels einer umgebauten Laborpumpe, einem Ventil sowie einem Schwebekegel ein geschwindigkeitsgleicher Teilgasstrom an der Eintrittsöffnung der Sonde erzeugt. Eine Schaltuhr, in-der die Probennahmezeit frei wählbar eingestellt wird, beendet die Probennahme.

Um bei höhertemperierten Fortluftströmen mit entsprechender relativer Feuchte innerhalb der dynamischen Druckleitung den Taupunkt nicht zu unterschreiten, ist die dynamische Druckleitung völlig umschließende statische Druckleitung mit einem zweiten, gleichtemperierten Teilgasstrom aus dem Bypass der Verteiler- und Dosiereinrichtung zu spülen. Somit wird einer Staubablagerung in den kühlen Zonen der dynamischen Druckleitung und einem noch größeren Fehler vorgebeugt. Die im Filter abgeschiedene Staubmenge ist, wie bekannt, auszuwägen und ins Verhältnis zum Gesamtfortluftstrom zu setzen.

— Für die Probennahme von gesundheitsgefährdenden Stoffen an lüftungstechnischen Anlagen ist analog mit dem Staurohr als Sonde zu verfahren. Im Unterschied zur Ermittlung von Stäuben kann im Adapter auch ohne Filter gearbeitet werden (Druckverlust). Der von der Laborpumpe erzeugte definierte Teilgasstrom (Saugleitung, Ventil, Durchflußmesser) gelangt über den Adapter in eine zweckentsprechende Absorberfritte. Der Absorber wird zeitlich befristet mit dem Schadstoff belastet und nach abgeschlossener Probennahme im Labor quantitativ bestimmt.

Für höhertemperierte Gase unbekannter relativer Feuchte ist eine Kontrolle hinsichtlich der unbewußten Unterschreitung des Taupunktes notwendig. Dafür ist eine Kühlstrecke vorgesehen, die wie ein Glas-Wärmeaustauscher wirkt und zu diesem Zweck der Saugseite des Gebläses der Laborpumpe vorgeschaltet ist. Eine einfache Sichtkontrolle ist möglich, um eine Taupunktunterschreitung feststellen zu können.

— Für alle oben beschriebenen Meß-und Probenentnahmeverfahren wird zur sicheren Befestigung von Staurohrund Schrägrohrmanometer (ist einzuwägen) ein Magnethalter vorgesehen, der sich jedem Rohrdurchmesser oder Kanalgröße anpaßt. Beweglich angeordnete Permanentmagnete sind mittels Gelenk, Rohr und Feststellschraube verbunden, so daß der Magnethalter sehr flexibel verwendbar ist.

— Die Funktion einer Verteiler- und Dosiereinrichtung kommt der Schlauchsteckplatte zu. Sie ist konstruktiv sehr kompakt ausgebildet und enthält die Saug-Druckanschlüsse der sich im Behältnis befindenden Laborpumpe, der Kühlstrecke und dem Durchflußmesser sowie einem Ventil und seinem Bypass. Die Anschlüsse sind rückwandig fest verschlaucht und können auf der Bedienseite mit Schlauchstücken frei gewählt werden.

Bezeichnend für den in den Meß- und Probennahmeanordnungen angewendeten Adapter sind seine Aufschraubbarkeit, seine funktionellen Dichtungen und die Anpaßbarkeit an ein standardgerechtes Filtergehäuse mit darin befindlichem Filtermagazin sowie die auf den Adapter abgestimmte Anschlußart des modifizierten Staurohres. Dieses erhält erfindungsgemäß eine Skalierung, um das Staurohr rationell in den richtigen Meßpunkten in Rohrleitungen/Kanälen anzuordnen. Der Adapter besitzt im Irmenraum einen Expansionskegel mit einem nach außen führenden Stutzen für die Messung des statischen Drucks sowie für die Staurohrbeheizung.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen werden gezeigt:

Fig. 1: Adapter

Fig.2: Blockschema zur Darstellung der Probenentnahmemethoden-Kombination Fig.3: Magnethalter

Wesentliches Element der Erfindung ist der Adapter 5, dem ein handelsübliches Staurohr nach Prandtl 1 angepaßt wurde. Die Lochplatte 3 enthält Bohrungen für den Übergang des statischen Drucks in den Adapter 5. Dem Staurohr 2 ist eine Gewindehülse 4 aufgeschrumpft. Der stirnseitige Abschluß des Staudruckrohres 2 ist plangeschliffen und geht absatzlos zum Einlauf des Expansionskegels über. In das Anschlußgewinde 9 wird ein standardgerechtes Filtergehäuse mit darin befindlichem Filtermagazin 10 eingeschraubt, dessen Saugstutzen mit gleichem Innendurchmesser wie dem des Staudruckrohres 2 für den Anschluß des Schrägrohrmanometers 12 genutzt wird. Der statische Druck wird dem Stutzen 7 entnommen. Die Flachgummidichtung 6 und die Ringdichtung 8 sorgen für eine sorgfältige Abdichtung. Die Verbindungen zwischen den Meßvorrichtungen werden durch flexible Schläuche realisiert. Das handliche kofferähnliche Behältnis 22 enthält die Pumpe 15, das Bypassventil 14, den Schwebekegeldurchflußmesser 13, die Schlauchsteckplatte 23, das Schrägrohrmanometer 12 und die Kühlstrecke 11. Letztere beiden werden nur bei Bedarf genutzt. Die Verbindungen zum Staurohr 1 und zum Probennahmehelm 18 sowie die Verbindungen innerhalb des Behältnisses 22 erfolgen über die Schlauchsteckplatte 23. Für die Ermittlung der strömungstechnischen Parameter von lüftungstechnischen Anlagen (stat. Druck, Staudruck, Differenzdruck, Gesamtdruck, Lufttemperatur) finden die Geräteelemente in der Reihenfolge Staurohr 1, Adapter 5, Filtergehäuse mit Filtermagazin 10, Schrägrohrmanometer 12, Thermometer 20 und Magnetbehälter 21 Verwendung.

Zur Entnahme von filtrierfähigen Proben (Stäube, Rauche, Nebel) aus Fortluft- und Reingasleitungen erfolgt der Elementekombination Staurohr 1, Adapter 5, Filtergehäuse mit Filtermagazin 10, Schwebekegeldurchflußmesser 13, Bypassventil 14, Pumpe 15, Schaltuhr 19 und Magnethalter 21.

Die vorherige Ermittlung der strömungstechnischen Parameter ist bekanntermaßen die Grundlage für die Staubprobennahme.

Im Gegensatz zur Geschwindigkeits- oder Nulldrucksonde wird entsprechend dem vorher ermittelten Druckprofil über das

Bypassventil 14, die auf den Staurohreingang bezogene Teilstrommenge, im Schwebekegeldurchflußmesser 13 eingestellt und geschwindigkeitsgleich abgezogen. Der an den verschiedenen Meßpunkten im Rohr abgezweigte, beladene Teilstrom gelangt unmittelbar zum Filtermagazin 10. Die hier abgeschiedene Menge an Staub bildet somit das aufsummierte Mittel über die im

Querschnitt der Rohrleitung fiächengleich verteilten Kreisringe und der Probennahmezeit.

Die belasteten Filter werden in bekannter Weise analysiert. Wird in der Nähe des Taupunktes eines Gas-Luft-Gemisches eine

Probe !genommen, eignet sich der Adapter 5 zur indirekten Beheizung des Teilgasstromes, in denen über den

Bypassventilanschluß ein zweiter Teilgasstrom gleicher Temperatur über den statischen Meßschlitz des Staurohres 1 unter

Nutzung des Anschlusses 7 gesaugt wird. Zur Entnahme von Luftproben aus lüftungstechnischen Anlagen zwecks Ermittlung der Konzentration gasförmiger Luftverunreinigungen wird folgende Kombination gewählt: Staurohr 1, Adapter 5, Filtergehäuse 10 (mit und ohne Filtereinsatz in Abhängigkeit vorher abgeschiedener staubförmiger Verunreinigungen), Aktivkohleadsorber 16 oder Absorberf ritte 17, Schwebekegeldurchflußmesser 13, Bypassventil 14, Pumpe 15 und Schaltuhr 19. Die Kühlstrecke 11 kann bei Bedarf zwischengeschaltet werden.

Für die quantitative Aussage ist auch hier die Ermittlung der Strömungsparameter in der beschriebenen Weise voranzustellen.

Kondensation im Staurohr können durch die beschriebene indirekte Beheizung verhindert werden.

Für die Entnahme von Luftproben in der Arbeitsumwelt bei Stäuben, Rauchen, Nebeln oder gasförmigen Luftverunreinigungen kommen die Meß- und Probenentnahmevorrichtungen Filtergehäuse mit Filtermagazin oder Aktivkohleadsorber,

Probennahmehelm 18, Schwebekegeldurchflußmesser, Bypassventil 14, Pumpe 15 und Schaltuhr 19 zur Anwendung.

Die Adsorberfritte 17 kann bei Bedarf zwischengeschaltet werden. Der vorgeschriebene Luftdurchsatz wird mit dem Bypassventil 14 eingestellt und mittels der sichtbaren Kontrolle am Schwebekegeldurchflußmesser 13 konstant gehalten. Die Schaltuhr 19 informiert über die Probennahmezeit und schaltet die Pumpe 15 ab.

Claims (7)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Vorrichtung zur Probennahme von Luftverunreinigungen mittels bekannter Meßvorrichtungen, wie Staurohr (1), Schrägrohrmanometer (12), Pumpe (15), Schaltuhr (19), Aktivkohleadsorber (16), Absprberfritte (17), Probennahmehelm (18) und Thermometer (20), gekennzeichnet dadurch, daß diese Meßvorrichtungen mittels Adapter (5), Schlauchsteckplatte (23) und einer steckbaren Kühlstrecke (11) für unterschiedliche Probennahmen verbunden werden.
2. 2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß an die Gewindehülse des Adapters (4) ein modifiziertes Staurohr nach Prandtl (1) und an den Gewindeanschluß des Adapters (9) ein standardgerechtes Filtergehäuse (10) anschraubbar ist, der Adapter im Innenraum einen Expansionskegel besitzt und nach außen führend einen Stutzen (7) für die Messung des statischen Drucks sowie für die Staurohrbeheizung versehen ist und die Flachdichtung (6) und die Ringdichtung (8) enthält.
3. 3. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß-die Schlauchsteckplatte (23) mit Schlauchanschlüssen sowie einem auf der Schlauchsteckplatte (23) befestigten Bypassventil (14) versehen ist.

   ß. Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß im Staurohr (1) ein Staudruckrohr (2) mit Gewindehülse (4) und Lochplatte mit Zentrierung (3) angeordnet und auf dem Staurohr (1) eine Skalierung aufgebracht ist.
4. 5. Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß eine zweite gleichtemperierte Teilgasmenge über den Meßschlitz für den statischen Druck am Staurohrkopf des Staurohres (1), dem Adapter (5) mit dem Stutzen (7) und dem Bypassventil (14) gelangt.
5. 6. Vorrichtung nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß am Staurohr (1) mit Adapter (5) und Schrägrohrmanometer (12) der Magnethalter (21) verwendbar ist.
6. 7. Vorrichtung nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Magnethalter (21) mittels dem am Gelenk (25) angeordneten Rohr (26) mit Feststellschraube (27) und daran befestigten beweglichen Permanentmagneten (24) die Staurohraufnahmevorrichtung (28) mit Feststellschraube (29) aufnimmt.
7. 8. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kühlstrecke (11) aus bündelartig angeordneten und beidseitig durch Kopfstücke verbundenen nacheinander durchströmbaren Glasrohren besteht und die Kühlstrecke (11) so angeordnet ist, daß der pumpeneigene Kühlluftstrom die Rohrbündel umströmt.