DE102011117020B3

DE102011117020B3 - Verfahren zur selektiven Bestimmung derMenge von Ölnebel oder Aerosolen

Info

Publication number: DE102011117020B3
Application number: DE102011117020A
Authority: DE
Inventors: Andreas Mohrmann; Andreas SEECK; Ralf Strothmann
Original assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Current assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2012-11-29
Anticipated expiration: 2031-10-27
Also published as: US20130107264A1; US8767211B2; GB2496003A; CN103076264B; FR2982025A1; CN103076264A; FR2982025B1; GB201206238D0; GB2496003B

Abstract

Für einen Impaktor als Messaufnehmer zur selektiven Bestimmung von Ölnebel oder Aerosolen soll ein automatisiertes Auswerteverfahren angegeben werden. Das Verfahren besteht aus den Schritten, die Prallplatte (5) des Messaufnehmers (1) um dessen Symmetrieachse in Rotation zu versetzen und mittels einer optischen Auswertevorrichtung aus der Extinktion eines von der Prallplatte (5) reflektierten Lichtstrahls durch den Wechsel zwischen Hintergrund und des durch die Mikrodüsen (4) erzeugten Musters die abgeschiedene Ölmenge zu bestimmen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Bestimmung der Menge von Ölnebel oder Aerosolen in einer Gasprobe. Eine Vorrichtung zur selektiven Bestimmung der Menge von Ölnebel ist aus der DE 10 2006 023 714 B4 bekannt. Der bekannte Messaufnehmer beruht auf dem sogenannten Impaktorprinzip, bei welchem ein mit Ölnebel oder Aerosolen beladener Luftstrahl plötzlich umgelenkt wird und auf einer Prallplatte die abgeschiedenen Ölpartikel oder Aerosolpartikel gesammelt werden. Die zu untersuchende Gasprobe durchströmt hierbei mehrere, im Kreis angeordnete Mikrodüsen, deren Durchmesser so bemessen ist, dass sich ein vorbestimmter Prüfgasfluss einstellt. Die Mikrodüsen sind hierbei am Ende eines Gaseinlasskanals angeordnet, und gegenüberliegend der Mikrodüsen befindet sich die Prallplatte, an der die Öl- oder Aerosolpartikel abgeschieden werden. Die Menge der gesammelten Öl- oder Aerosolpartikel während einer bestimmten Messzeit ist ein Maß für den Öl- oder Aerosolgehalt der Gasprobe.
Üblicherweise wird die zu untersuchende Gasprobe einer Überdruckquelle, z. B. einer zentralen Druckluftversorgungsanlage entnommen, um die Gasanalyse durchführen zu können. Hierzu wird der Gaseinlasskanal des Messaufnehmers über einen Anschlussstecker mit der Gasquelle verbunden, und die Mikrodüsen wirken als überkritisch angeströmte Düsen, die die Durchflussmenge begrenzen.
Nachteilig bei dem bekannten Messaufnehmer ist, dass eine vom Wahrnehmungsverhalten des Benutzers abhängige Auswertung vorliegt.
Aus der US 2005/0247868 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Analyse von Feinstäuben und Überwachung der Luftqualität bekannt. Die zu analysierende Partikelprobe befindet sich auf einer Sammelfläche, die ein den Strahlengang einer optischen Auswertevorrichtung gebracht wird. Nach einer anschließenden Regeneration steht die Sammelfläche für die Untersuchung einer neuen Partikelprobe zur Verfügung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein automatisiertes Auswerteverfahren zur selektiven Bestimmung der Menge von Ölnebel anzugeben mit dem Ziel einer kontinuierlichen Überwachung.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass mit dem aus der DE 10 2006 023 714 B4 bekannten Messaufnehmers ein nicht rotationssymmetrisches Muster auf der Prallplatte erzeugt wird, beispielsweise eine Gerade, oder mehrere parallel zueinander verlaufende Geraden, die durch Rotation des Impaktors um seine Symmetrieachse in den Strahlengang einer optischen Auswertevorrichtung gebracht werden. Weitere geeignete Muster können ein Streifen, ein Rechteck, ein Quadrat oder ein Dreieck sein. Zur Erzeugung einer oder mehrerer Streifen werden auf einer Lochblende längs einer Geraden einzelne Mikrodüsen angeordnet, die von dem Prüfgas durchströmt werden. Die Mikrodüsen sind in äquidistantem Abstand zueinander angeordnet. Für den Fall, dass mehr als eine Lochreihe vorgesehen ist, wird bei der zweiten Lochreihe ein anderer Abstand der Mikrodüsen gewählt, um den Messbereich zu erweitern. Ein durchgezogener Streifen tritt dann auf, wenn die Durchmesser der bei den Mikrodüsen abgeschiedenen Ölflecke dem Abstand der Mikrodüsen zueinander entsprechen. Als optische Auswertevorrichtungen eignen sich besonders gut handelsübliche Druckmarkenleser, wie sie zur Erkennung von Druckmarken in der grafischen Industrie, z. B. bei Verpackungsmaschinen, eingesetzt werden. Diese Druckmarkenleser besitzen einen scharf umgrenzten Leuchtfleck und werden so justiert, dass der Leuchtfleck zunächst auf die zu erkennende Marke positioniert wird und der detektierte Grauwert abgespeichert wird. Danach wird der Hintergrund erfasst und abgespeichert. Bei der Rotation des Impaktors entsteht ein Wechsel zwischen dem Grauwert des Hintergrundes und dem Grauwert der Marke. Der Grauwert der Marke ergibt sich aus den abgeschiedenen Ölflecken. Übersteigt der Grauwert der Ölflecken einen voreingestellten Grenzwert, wird ein Signal ausgegeben.
Optische Sensoren zur Erfassung von Druckmarken sind beispielhaft in der DE 10 2008 049 908 A1 beschrieben.
Ein bevorzugter, mittlerer Gasfluss für die Gasprobenahme liegt bei einem Wert von etwa 4 l/min.
Über das Sichtfenster des Impaktors kann die Beladung der Prallplatte mit Öl- oder Aerosolpartikeln und die Ausbildung von Ölflecken längs einer- oder mehrerer Geraden beobachtet und anschließend ausgewertet werden. Es wird hierzu Bezug auf die Offenbarung der DE 10 2006 023 714 B4 genommen, die Bestandteil dieser Anmeldung ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren gezeigt und im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Messaufnehmer in perspektivischer Ansicht,
1a eine Einzelheit X des Messaufnehmers nach der 1,
2 eine erfindungsgemäße Messvorrichtung.
1 zeigt schematisch den Aufbau eines Messaufnehmers 1 zur selektiven Bestimmung der Menge von Ölnebel oder Aerosolen in einer perspektivischen, in seine Einzelteile zerlegten Darstellung. Das aus einer nicht näher dargestellten Gasquelle kommende, mit Ölpartikeln 2 beladene Gas 3 gelangt über einen Gaseinlasskanal 8 in einem Gehäuse 11 zu einer Lochblende 10 mit Mikrodüsen 4 und wird an der Innenseite 6 einer transparenten Prallplatte 5 im rechten Winkel zur Einströmungsrichtung umgelenkt. Aufgrund der sich abrupt ändernden Strömungsrichtung können die Ölpartikel 2 nicht mehr der Strömung folgen und werden an der Innenseite 6 der Prallplatte 5 abgeschieden. 1a zeigt eine Einzelheit X des Messaufnehmers 1 nach der 1. Der besseren Übersicht wegen ist in der 1a nur eine Mikrodüse 4 dargestellt. Über ein Sichtfenster 7 ist der Durchmesser eines im Bereich der Mikrodüse 4 abgeschiedenen Ölfleckes wahrnehmbar. Der Messaufnehmer 1 besitzt eine Symmetrieachse 9.
2 veranschaulicht schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 22. Das Gehäuse 11 besitzt gegenüberliegend zur Prallplatte 5 eine Lochblende 10 mit längs einer Geraden angeordneten Mikrodüsen 4, die in gleichem Abstand zueinander angebracht sind. Durch die auf der Lochblende 10 angeordneten Mikrodüsen 4 wird auf der Prallplatte 5 ein Muster 14 von nebeneinander liegenden, längs einer Gerade verlaufenden Ölflecken erzeugt. Je nach Menge des abgeschiedenen Ölaerosols und abhängig vom Abstand der Mikrodüsen 4 zueinander, entstehen auf der Prallplatte 5 zusammenlaufende Ölflecken, die eine durchgezogene Gerade oder einen Streifen ergeben.
Das Gehäuse 11 des Messaufnehmers 1 ist in einem Lager 12 mit einem das Gehäuse 11 in Rotation versetzenden Motor 13 aufgenommen. Das Gehäuse 11 rotiert um die Symmetrieachse 9. Das über den Gaseinlasskanal 8 eintretende Messgas strömt durch die Mikrodüsen 4 und erzeugt an der Innenseite 6 der Prallplatte 5 ein Muster 14 aus einzelnen Ölflecken, die ineinander übergehen. Eine im Bereich des Sichtfenster 7 der Prallplatte 5 angeordnete optische Auswertevorrichtung 15 besteht aus einem Strahlungssender 16, der einen Lichtstrahl 17 zur Prallplatte 5 hin abstrahlt und einen Strahlungsempfänger 19, der den reflektierten Lichtstrahl 18 empfängt. Ein Grenzwertgeber 20 ermittelt Intensitätsveränderungen des reflektierten Lichtstrahls 18 und löst bei einer Grenzwertüberschreitung an einer Anzeigeeinheit 21 ein Signal aus. Durch die Rotation des Streifens 14 werden von der optischen Auswertevorrichtung 15 unterschiedliche Grauwerte erfasst, die sich aus dem Wechsel von Reflektionen des Hintergrundes und des Musters 14 ergeben. Der Grauwert des Musters 14 ist der Menge der abgeschiedenen Ölmenge proportional, wodurch durch Vergleich mit dem Grauwert des Hintergrundes eine quantitative Auswertung möglich ist.
Bezugszeichenliste

1: Messaufnehmer
2: Ölpartikel
3: Gas
4: Mikrodüse
5: Prallplatte
6: Innenseite
8: Gaseinlasskanal
9: Symmetrieachse
10: Lochblende
11: Gehäuse
12: Lager
13: Motor
14: Muster
15: optische Auswertevorrichtung
16: Strahlungssender
17: Lichtstrahl
18: reflektierter Lichtstrahl
19: Strahlungsempfänger
20: Grenzwertgeber
21: Anzeigeeinheit
22: Messvorrichtung

Claims

Verfahren zur quantitativen Bestimmung der Menge von Ölnebel oder Aerosolen in einer Gasprobe mit einer Vorrichtung, welche einen Impaktor als Messaufnehmer (1) aufweist, der Mikrodüsen (4) zur Dosierung eines vorbestimmten Prüfgasflusses und eine Prallplatte (5) strömungsabwärts der Mikrodüsen (4) zur Abscheidung eines nicht rotationssymmetrischen Musters (14) von Aerosol- oder Ölpartikel (2) auf die Prallplatte (5) besitzt, gekennzeichnet durch die Schritte, – den Lichtstrahl eines Strahlungssenders (16) einer optischen Auswertevorrichtung (15) zur Prallplatte hin abzustrahlen, – die Prallplatte (5) um die Symmetrieachse (9) des Messaufnehmers (1) in Rotation zu versetzen, – mittels der optischen Auswertevorrichtung (15) aus der Extinktion des von der Prallplatte (5) reflektierten Lichtstrahls (18) durch den aufgrund der Rotation verursachten Wechsel zwischen den Grauwerten des Hintergrundes und den Grauwerten des Musters (14) die abgeschiedene Ölmenge zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster (14) ein Streifen, ein Rechteck, ein Quadrat oder ein Dreieck ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als optische Auswerteeinrichtung ein Druckmarkenleser verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grenzwertgeber (20) Intensitätsveränderungen des reflektierten Lichtstrahles (18) ermittelt und bei einer Grenzwertüberschreitung an einer Anzeigeeinheit ein Signal auslöst.