DE102015016050B4

DE102015016050B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung der Staubdichtigkeit und/oder des Staubadsorptionsvermögens von Gegenständen

Info

Publication number: DE102015016050B4
Application number: DE102015016050.8A
Authority: DE
Inventors: Joachim Cäsar; Ulrich Teipel
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2017-09-21
Anticipated expiration: 2035-12-11
Also published as: DE102015016050A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Prüfung des Verhaltens gegenüber einwirkenden Partikeln, insbesondere der Staubdichtigkeit oder des Staubadsorptionsvermögens, von Gegenständen vorgeschlagen, indem der Gegenstand über einen vorgegebenen Zeitraum in einer Prüfkammer angeordnet und einem Sinkstrom an Prüfstaub mit einer vorgegebenen Partikelgrößenverteilung exponiert wird, wonach der Gegenstand der Prüfkammer entnommen und auf Verunreinigungen mit dem Prüfstaub untersucht wird. Um für einen weitestgehend homogenen Sinkstrom an Prüfstaub über den Querschnitt der Prüfkammer und somit für eine hohe Reproduzierbarkeit der Messergebnisse zu sorgen, sieht die Erfindung vor, dass der Sinkstrom an Prüfstaub mittels eines im oberen Bereich der Prüfkammer oberhalb des Gegenstandes angeordneten Siebs erzeugt wird, wobei der Prüfstaub auf das Sieb aufgebracht und der Gegenstand mit dem Prüfstaub nach Durchgang durch das Sieb beaufschlagt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtung mit einer Prüfkammer, deren Einrichtung zur Erzeugung des Sinkstromes an Prüfstaub ein im oberen Bereich der Prüfkammer angeordnetes Sieb aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung des Verhaltens von Gegenständen gegenüber einwirkenden Partikeln, indem der Gegenstand über einen vorgegebenen Zeitraum in einer Prüfkammer angeordnet und einem Sinkstrom an Prüfstaub mit einer vorgegebenen Partikelgrößenverteilung exponiert wird, wonach der Gegenstand der Prüfkammer entnommen und auf Verunreinigungen mit dem Prüfstaub untersucht wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtung zur Prüfung des Verhaltens von Gegenständen gegenüber einwirkenden Partikeln, mit einer Prüfkammer, welche zur Aufnahme des Gegenstandes ausgebildet ist, und mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Sinkstromes an Prüfstaub.
Verfahren zur Prüfung von Gegenständen gegenüber einwirkenden Partikeln der vorgenannten Art dienen insbesondere der Prüfung der Staubdichtigkeit und/oder des Staubadsorptionsvermögens der Gegenstände. So finden derartige Verfahren zur Prüfung der Staubdichtigkeit von Gegenständen insbesondere zur Dichtigkeitsprüfung von Gehäusen, wie beispielsweise solchen von elektrischen und elektronischen Geräten, von Lagern, Achsen, Wellen und anderen beweglichen Bauteilen oder von Filtern, Rohrleitungen und -verbindungen, Reduzierstücken, Lüftungsöffnungen und dergleichen Verwendung. Ferner beschreibt beispielsweise die US 2005/0 235 763 A1 eine Testhalle für die Staubdichtigkeitsprüfung von Kraftfahrzeugen, wobei die Testhalle an ihrer Oberseite ein oder mehrere Zuleitungen für die Zufuhr einer Staub-/Luftmischung umfasst, welche jedoch nicht im Sinkstrom auf ein auf Staubdichtigkeit zu überprüfendes Kraftfahrzeug abgeschieden, sondern in der Testhalle verwirbelt und stromab derselben mittels einer Filtereinheit gereinigt wird. Das Kraftfahrzeug kann überdies mittels einer externen Vakuumpumpe mit Unterdruck beaufschlagt werden.
Ferner gelangen gattungsgemäße Verfahren zur Prüfung des Staubadsorptionsvermögens von Gegenständen zur Prüfung von Oberflächenerosion des Prüfgegenstandes unter Staubeinwirkung, zur Prüfung der Verschmutzungswirkung von optischen Oberflächen oder der Verunreinigung von Schmiermitteln mit Staub zum Einsatz. In diesem Zusammenhang geht es beispielsweise in der DE 40 20 146 A1 um ein Verfahren zur Prüfung der Abriebfestigkeit von Gegenständen gegenüber einwirkenden Partikeln. Zu diesem Zweck werden die Gegenstände in einer Prüfkammer angeordnet und werden die Partikel nach Art eines Strahlmittels über ein Fallrohr aus einer vorgegebenen Höhe auf die Gegenstände aufgebracht.
Der Gegenstand wird dabei üblicherweise in einer gegenüber der Umgebung staubdichten Prüfkammer angeordnet und über einen gewissen Zeitraum einem Sinkstrom an Prüfstaub mit einer vorgegebenen Partikelgrößenverteilung exponiert, wonach der Gegenstand der Prüfkammer entnommen und auf Verunreinigungen mit dem Prüfstaub, insbesondere auf eingedrungenen und/oder oberflächig abgeschiedenen Prüfstaub, untersucht wird. Als Prüfstaub können hierbei verschiedene Stäube mit unterschiedlichen Partikelgrößenverteilungen eingesetzt werden, wie beispielsweise Talkum, Feldspat, Arizonastaub, Chinastaub und dergleichen.
Darüber hinaus sind auch andersartige Verfahren zur Prüfung des Verhaltens von Gegenständen gegenüber eindringendem Staub bekannt. So beschreibt z. B. die DE 42 43 238 C2 ein Verfahren zur Prüfung der Staubdurchlässigkeit von textilen Flächengebilden, indem letztere mit dem Prüfstaub beschichtet werden, wonach das mit dem Prüfstaub beschichtete Flächengebilde in einem vorgegebenen Maße geschüttelt wird, so dass der Prüfstaub eindringt. Anschließend wird das Flächengebilde auf das Maß an eingedrungenem Prüfstaub untersucht.
Die DIN-Norm EN 60529 (VDE 0470-1) beschreibt eine zur Durchführung derartiger Prüfverfahren vorgesehene Vorrichtung mit einer Prüfkammer, in welcher der Prüfgegenstand anlässlich der Staubprüfung positioniert wird. Die Prüfkammer besitzt eine im Wesentlichen kreiszylindrische oder kantige Form und verjüngt sich in ihrem unteren Bereich konisch in Richtung eines unteren Auslasses, oberhalb desselben ein Schutzgitter angeordnet ist, auf welchem der Prüfstaub abgeschieden wird, bevor er das Schutzgitter passiert und in den Auslass gelangt. Dem verjüngten Bereich der Prüfkammer ist ferner eine äußere Vibrationseinrichtung zugeordnet, um dauerhaften Ablagerungen von Prüfstaub entgegenzuwirken. An den Auslass schließt sich eine Rückführleitung an, welche mit einer Umwälzpumpe ausgestattet ist, um den Prüfstaub einerseits in Schwebe zu halten und andererseits über die Rückführleitung nach oben bis in den oberen Bereich der Prüfkammer zu rezirkulieren. Das obere Ende der Rückführleitung, welches unter einem Winkel von etwa 45° schräg nach oben in die Prüfkammer mündet, dient als Einrichtung zur Erzeugung eines Sinkstromes an Prüfstaub in der Prüfkammer, indem es den Prüfstaub pneumatisch in das obere Ende Prüfkammer hinein bläst, woraufhin der Prüfstaub in der Prüfkammer aufgrund Gravitation absinkt und dabei auf den Prüfgegenstand einwirkt. Um den Gegenstand wahlweise mit Unterdruck zu beaufschlagen, weist die bekannte Vorrichtung ferner eine mit einer Vakuumpumpe versehene Unterdruckleitung auf, welche sich ins Innere der Prüfkammer erstreckt.
Als nachteilig hat sich insbesondere die mangelnde Reproduzierbarkeit der mittels einer solchen Vorrichtung durchgeführten Staubdichtigkeitsprüfung erwiesen, was vornehmlich dadurch bedingt ist, dass der mittels des oberen Endes der pneumatischen Rückführleitung erzeugte Sinkstrom an Prüfstaub sehr inhomogen ist, wobei er einerseits starken Verwirbelungen unterworfen ist, andererseits über den Querschnitt der Prüfkammer unterschiedliche Mengen sowie Partikelgrößenfraktionen an Prüfstaub enthält. Zudem kommt es bei der pneumatischen Rezirkulation des Prüfstaubes zu Entmischungen, wobei sich schwere/große Partikelfraktionen des Prüfstaubes in der Rückführleitung anreichern, während leichte/kleine Partikelfraktionen in größerer Menge umgewälzt werden.
Aus der DIN-Norm EN 60068-2-68 (IEC 68-2-68: 1994), Prüfmethode „La1”, ist eine weitere Vorrichtung zur Prüfung der Staubdichtigkeit oder des Staubadsorptionsvermögens von Gegenständen bekannt, welche gleichfalls eine Prüfkammer aufweist, in welcher der Prüfgegenstand anlässlich der Staubprüfung auf einem Gitterrost positioniert wird. Die Prüfkammer besitzt wiederum eine im Wesentlichen kreiszylindrische oder kantige Form und verjüngt sich in ihrem unteren Bereich konisch in Richtung eines Bodens, oberhalb desselben eine Mischeinrichtung vorgesehen ist, um den Prüfstaub fließfähig zu halten und Verklumpungen zu verhindern. Bis knapp oberhalb des Bodens erstreckt sich das untere Ende einer Rückführleitung, welche mit einer Fördereinrichtung in Form einer drehangetriebenen Förderschnecke ausgestattet ist, um den Prüfstaub durch die Rückführleitung nach oben bis in den oberen Bereich der Prüfkammer zu rezirkulieren. Das obere Ende der Rückführleitung mündet zu diesem Zweck etwa senkrecht von oben in den zentralen Abschnitt der Prüfkammer ein, wobei unmittelbar unterhalb der Mündung der Rückführleitung ein Gebläse vorgesehen ist, um den Prüfstaub über den Querschnitt der Prüfkammer zu verteilen.
Während letztgenannte Ausgestaltung den mit einer pneumatischen Rezirkulation des Prüfstaubes verbundenen Problemen einer Entmischung des Prüfstaubes sowie Anreicherungen von dessen leichten/kleinen Partikelfraktionen in der Rückführleitung weitgehend zu begegnen vermag, erweist es sich auch hier insbesondere als nachteilig, dass die Staubdichtigkeitsprüfung eine nur mangelhafte Reproduzierbarkeit aufweist, weil sich kein im Wesentlichen kontinuierlicher Sinkstrom an Prüfstaub über den Querschnitt der Prüfkammer einstellen kann. Dies ist vornehmlich dem zur Verteilung des aus der Rückführleitung in die Prüfkammer rezirkulierten Prüfstaubes dienenden Gebläse geschuldet, welches den Prüfstaub wiederum verwirbelt und kleinere/leichtere Partikelfraktionen desselben verstärkt radial nach außen bewegt, während große/schwere Partikelfraktionen verstärkt im zentralen Bereich der Prüfkammer absinken. Folglich stellt sich auch hier ein inhomogener Sinkstrom an Prüfstaub ein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung des Verhaltens von Gegenständen gegenüber einwirkenden Partikeln der eingangs genannten Art auf einfache und kostengünstige Weise dahingehend weiterzubilden, dass unter zumindest weitestgehender Vermeidung der vorgenannten Nachteile ein im Wesentlichen homogener Sinkstrom an Prüfstaub über den Querschnitt der Prüfkammer erzielt werden kann.
In verfahrenstechnischer Hinsicht wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Sinkstrom an Prüfstaub mittels wenigstens eines im oberen Bereich der Prüfkammer oberhalb des Gegenstandes angeordneten Siebs erzeugt wird, wobei der Prüfstaub auf das Sieb aufgebracht und der Gegenstand mit dem Prüfstaub nach Durchgang durch das Sieb beaufschlagt wird.
In vorrichtungstechnischer Hinsicht sieht die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ferner vor, dass die Einrichtung zur Erzeugung des Sinkstromes an Prüfstaub wenigstens ein im oberen Bereich der Prüfkammer angeordnetes Sieb aufweist.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht die Erzeugung eines sowohl hinsichtlich der verschiedenen Partikelgrößenfraktionen des Prüfstaubes als auch dessen Menge homogenen Sinkstromes an Prüfstaub in der Prüfkammer über den gesamten Querschnitt der in Form wenigstens eines Siebs ausgestalteten Einrichtung zur Erzeugung des Sinkstromes an Prüfstaub, indem letzterer, nachdem er das Sieb passiert hat, rein aufgrund Gravitation im Innern der Prüfkammer sedimentiert, ohne dass ein pneumatisches Einblasen des Prüfstaubes in die Prüfkammer und/oder eine Querverteilung des Prüfstaubes mittels Gebläsen vorgesehen ist, welche beim Stand der Technik zu einer Verwirbelung des Prüfstaubes und folglich zur Bildung von sowohl Mengen- als auch Partikelgrößengradienten über den Querschnitt der Prüfkammer führt. Hieraus ergibt sich ein in höchstem Maße reproduzierbares und somit abschließend aussagekräftiges Prüfergebnis, wenn die mit dem gleichmäßigen Sinkstrom an Prüfstaub exponierten Prüfgegenstände abschließend auf Verunreinigungen mit dem Prüfstaub untersucht werden. Die Siebweite kann dabei auf die Partikelgrößenverteilung des jeweils eingesetzten Prüfstaubes angepasst werden, wobei sie zumindest geringfügig größer gewählt sein sollte als die größte, in dem Prüfstaub enthaltene Partikelgröße, um Anreicherungen von Grobfraktionen des Prüfstaubes auf dem Sieb zu verhindern.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt dabei gleichwohl einen einfachen und kostengünstigen Aufbau, wobei sie zweckmäßigerweise im Wesentlichen staubdicht ausgestaltet und dem im oberen Bereich der Prüfkammer angeordneten Sieb beispielsweise eine gleichfalls staubdichte Abdeckung zugeordnet sein kann. Das Sieb und/oder dessen Siebbelag ist ferner vorzugsweise austauschbar am Gehäuse der Prüfkammer befestigt, um es hinsichtlich seiner Siebweite je nach Auswahl des eingesetzten Prüfstaubes an dessen Partikelgrößenverteilung anpassen zu können.
Um für einen homogenen und insbesondere drucklosen Sinkstrom an Prüfstaub zumindest über die gesamte, senkrecht zu dem Sinkstrom angeordnete Projektionsfläche des Prüfgegenstandes zu sorgen, sollte die Siebfläche des Siebs vorzugsweise größer gewählt werden als der dem Sinkstrom an Prüfstaub exponierte Querschnitt des Gegenstandes. Die Siebfläche kann dabei insbesondere wenigstens dem Doppelten, vorzugsweise wenigstens dem Dreifachen, des dem Sinkstrom exponierten Querschnittes des Gegenstandes betragen. In vorrichtungstechnischer Hinsicht kann zu diesem Zweck beispielsweise vorgesehen sein, dass sich die Siebfläche des Siebs im Wesentlichen über den gesamten Querschnitt der Prüfkammer erstreckt.
Während das Sieb zur Dosierung der Menge an in dem erzeugten Sinkstrom an Prüfstaub enthaltenen Staubpartikel beispielsweise auch nach Art eines Vibrationssiebs ausgestaltet sein kann, welches zweckmäßigerweise einen hinsichtlich Amplitude und/oder Frequenz steuerbaren Vibrationsantrieb umfasst, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung hinsichtlich der Dosierung des Prüfstaubes vor, dass dem Sieb auf seiner der Prüfkammer abgewandten, oberen Seite wenigstens eine mit dessen Siebfläche zusammenwirkende Bürste zugeordnet ist, welche mittels eines steuerbaren Antriebs in Bezug auf die Siebfläche translatorisch und/oder rotatorisch bewegt wird. Eine dementsprechend ausgestaltete Vorrichtung weist folglich vorzugsweise ein Sieb auf, welchem auf seiner der Prüfkammer abgewandten, oberen Seite wenigstens eine mit dessen Siebfläche zusammenwirkende Bürste zugeordnet ist, welche mittels eines steuerbaren Antriebs in Bezug auf die Siebfläche translatorisch und/oder rotatorisch bewegbar ist. Die Bürste(n), welche bevorzugt, wenngleich nicht notwendigerweise, mit der Siebfläche des Siebs in Berührung stehen, aber auch knapp oberhalb derselben angeordnet sein können, ermöglicht bzw. ermöglichen dabei eine reproduzierbare Dosierung des das Sieb passierenden Prüfstaubes, indem ihre translatorische und/oder rotatorische Bewegung relativ zu dem Sieb in Abhängigkeit der gewünschten Menge an in dem Sinkstrom enthaltenen Prüfstaub gesteuert wird, wobei die Menge an das Sieb passierendem Prüfstaub in reproduzierbarer Weise ansteigt, je schneller die Bürste(n) bewegt wird bzw. werden (und umgekehrt).
In diesem Zusammenhang ist es insbesondere denkbar, dass der Sinkstrom an Prüfstaub mittels wenigstens eines Bewegungsparameters der wenigstens einen Bürste aus der Gruppe

– translatorische Bewegung der Bürste mit einer in der Siebebene angeordneten Bewegungsrichtungskomponente;
– translatorische Bewegung der Bürste mit einer senkrecht zur Siebebene angeordneten Bewegungsrichtungskomponente; und
– rotatorische Bewegung der Bürste

– eine Mehrzahl an im Wesentlichen parallel angeordneten Bürsten, welche sich zwischen zwei entgegengesetzten Seiten des Siebs erstrecken, oder
– wenigstens eine um eine im Bereich des Zentrums des Siebs angeordnete senkrechte Achse drehbare Bürste,

– translatorisch mit einer in der Siebebene angeordneten Bewegungsrichtungskomponente;
– translatorisch mit einer senkrecht zur Siebebene angeordneten Bewegungsrichtungskomponente; und/oder
– rotatorisch

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass der Prüfstaub im Bereich des unteren Endes der Prüfkammer gesammelt und auf das Sieb rezirkuliert wird. Die Prüfkammer einer hierzu geeigneten Vorrichtung weist dabei vorzugsweise einen Boden oder einen unteren Auslass auf, an welchen sich eine Fördereinrichtung anschließt, welche zur Rückführung des sedimentierten Prüfstaubes auf das Sieb ausgebildet ist. Die Prüfkammer kann sich hierbei insbesondere in Richtung ihres unteren Endes, z. B. im Wesentlichen trichterförmig, verjüngten. Der Prüfstaub wird folglich im Kreislauf geführt, wobei er – nachdem er nach Passage des Siebs im unteren Abschnitt der Prüfkammer sedimentiert hat – mittels der Fördereinrichtung wieder auf die Oberseite des Siebs zurückgeführt wird, von wo aus er, insbesondere mittels der oben beschriebenen Bürsten, das Sieb passiert und erneut in den Sinkstrom an Prüfstaub dosiert wird.
Um Ablagerungen des Prüfstaubes im unteren Bereich der Prüfkammer, wie insbesondere an deren z. B. sich etwa trichterförmig nach unten verjüngenden Wandungen, zu verhindern, kann der Prüfstaub beispielsweise im Bereich des unteren Endes der Prüfkammer von den Umfangswandungen derselben abgestreift und auf diese Weise dem Boden der Prüfkammer oder einem unteren Auslass aus der Prüfkammer zugeführt werden, von wo aus der Prüfstaub auf das Sieb rezirkuliert wird. Bei einer hierzu geeignete Vorrichtung kann die Prüfkammer zu diesem Zweck z. B. im Bereich ihres unteren Endes mit einer Abstreifeinrichtung ausgestattet ist, welche zum Abstreifen von sedimentiertem Prüfstaub von ihren Umfangswandungen ausgebildet ist. Die Abstreifeinrichtung kann beispielsweise eine um den unteren Abschnitt der Umfangswandung der Prüfkammer innenseitig umlaufenden Wischer oder dergleichen umfassen.
Was die Rezirkulation des Prüftaubes auf das Sieb betrifft, so geschieht diese aus den eingangs genannten Gründen vorzugweise mechanisch, drucklos, um sowohl Entmischungen des Prüfstaubes als auch Anreicherungen von bestimmten Partikelgrößenfraktionen, wie sie im Falle eine pneumatischen Förderung auftreten können, zuverlässig zu verhindern. Bei der Fördereinrichtung einer solchermaßen ausgestalteten Vorrichtung handelt es sich folglich vorzugsweise um eine mechanische und drucklos arbeitende Fördereinrichtung. Letztere kann insbesondere wenigstens eine Förderschnecke und/oder wenigstens einen Ketten-/Scheibenförderer umfassen, welcher z. B. mehrere, in Förderrichtung hintereinander angeordnete Kunststoff- oder Metallscheiben aufweist, welche an einem Seil oder einer Kette befestigt sind und im Inneren der Rückführleitung laufen. Sofern mehrere, in Reihe angeordneter Förderschnecken und/oder Ketten-/Scheibenförderer vorgesehen sind, so kann ihnen zweckmäßigerweise ein gemeinsamer Antrieb zugeordnet sein, mittels welchem sie hinsichtlich der Förder- bzw. Transportgeschwindigkeit synchronisiert betätigbar sind.
Um insbesondere den an die Oberseite des Siebs rezirkulierten Prüfstaub möglichst gleichmäßig über die Siebfläche zu verteilen, kann in weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen sein, dass der auf das Sieb aufgebrachte Prüfstaub über die Siebfläche verteilt wird, was insbesondere mittels eines Glattstreichers geschehen kann. Bei eine erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dem Sieb zu dem vorgenannten Zweck folglich vorzugsweise an seiner oberen, der Prüfkammer abgewandten Seite wenigstens ein Glattstreicher zugeordnet sein. Der Glattstreicher kann beispielsweise in Form eines in einer Ebene parallel zur Siebebene drehbaren Verteilerfingers ausgestaltet sein, welcher an einer senkrechten Drehachse, beispielsweise an einer Abdeckung des Siebs, drehangetrieben gelagert ist.
Die Erfindung gibt selbstverständlich die Möglichkeit, dass der Gegenstand drucklos in der Prüfkammer angeordnet oder mit einem Unterdruck gegenüber dem in der Prüfkammer herrschenden Druck beaufschlagt wird. Sofern letzteres gewünscht ist, kann die Prüfkammer einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ferner eine ihre Wandung durchsetzende Unterdruckleitung aufweisen, um den Gegenstand mit einem Unterdruck gegenüber dem in der Prüfkammer herrschenden Druck zu beaufschlagen, wie es als solches aus der eingangs zitierten Norm DIN EN 60529 (VDE 0470-1) bekannt ist.
Schließlich kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen sein, dass das Sieb zu Reinigungszwecken zeitweise an seiner der Prüfkammer zugewandten Unterseite mit pneumatischem Druck, z. B. mittels Druckluft, beaufschlagt wird, wobei eine derartige Gegenspülung des Siebs beispielsweise mittels eines über einen gewissen Zeitraum etwa konstanten Überdruckes, mittels mehrerer Druckstöße oder dergleichen erfolgen kann, um Agglomerationen bzw. Verklumpungen an Prüfstaub, welche sich gegebenenfalls an dem Sieb gebildet haben, zu lösen. Bei einer hierzu geeigneten Vorrichtung kann dem Sieb demnach vorzugsweise an seiner der Prüfkammer zugewandten Unterseite eine Reinigungseinrichtung zugeordnet sein. Die Reinigungsvorrichtung kann insbesondere wenigstens eine Druckfluidleitung umfassen, welche zweckmäßigerweise eine Mehrzahl an gegen die Unterseite des Siebs ausgerichteter Düsen oder dergleichen aufweisen kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Prüfung des Verhaltens von Gegenständen gegenüber einwirkenden Partikeln unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Prüfung der Staubdichtigkeit und/oder des Staubadsorptionsvermögens von Gegenständen;
2 eine schematische Schnittansicht der Vorrichtung gemäß 1 entsprechend der Schnittebene II-II oberhalb der Einrichtung zur Erzeugung eines Sinkstromes an Prüfstaub; und
3 eine schematische perspektivische Detailansicht einer Bürstenanordnung der Einrichtung zur Erzeugung des Sinkstromes an Prüfstaub gemäß 3.
In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Prüfung der Staubdichtigkeit und/oder des Staubadsorptionsvermögens von Gegenständen in schematisierter Darstellung wiedergegeben. Die Vorrichtung umfasst eine Prüfkammer 1 mit einem zylindrischen Querschnitt, welcher im vorliegenden Fall etwa quadratisch ausgebildet ist (vgl. auch 2), aber selbstverständlich auch beliebige andere Formen, wie rechteckig, rund, oval, mehreckig etc., besitzen kann. Die Prüfkammer 1 dient zur Aufnahme von Gegenständen 2, welche auf ihre Staubdichtigkeit bzw. auf ihr Staubadsorptionsvermögen untersucht werden sollen, und weist zu diesem Zweck eine Tür 3 auf, um den Gegenstand 2 in der Prüfkammer 1 abzustellen und ihn letzterer zu entnehmen. Die Tür ist zweckmäßigerweise aus einem transparenten Material, z. B. Glas, Acrylglas oder dergleichen gefertigt, um die Prüfstaubexposition des Gegenstandes 2 visuell verfolgen zu können. Zum Abstellen des Gegenstandes 2 in der Prüfkammer 1 ist beispielsweise ein im unteren Bereich derselben angeordneter Gitterrost 4 vorgesehen, welcher eine hinreichend große Maschenweite besitzt, um von dem Prüfstaub problemlos passiert zu werden. Die Prüfkammer 1 ist ferner mit einer ihre Wandung durchsetzenden Unterdruckleitung 5 ausgestattet, an deren Verbindungsstutzen eine mit einem Steuerventil 6 versehene Verbindungsleitung angeschlossen werden kann, welche zu einer Saugpumpe 7 führt. Sofern der Gegenstand 2 während der Exposition mit dem Prüfstaub mit einem mittels des Steuerventils 6 einstellbaren Unterdruck beaufschlagt werden soll, kann der Gegenstand 2, z. B. mittels eines Druckschlauches 8, an die Unterdruckleitung 5 angeschlossen werden.
Im Bereich des oberen Endes der Prüfkammer 1 befindet sich eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehene Einrichtung zur Erzeugung eines Sinkstromes an Prüfstaub, welche in der 2 nochmals in schematisierter Draufsicht und in 3 in schematisierter Detailansicht gezeigt ist. Wie hieraus ersichtlich, umfasst die Einrichtung 10 zur Erzeugung eines Sinkstromes an Prüfstaub ein Sieb 11, welches sich im vorliegenden Fall im Wesentlichen über den gesamten Querschnitt der Prüfkammer 1 erstreckt und einen an einem Siebrahmen 12 lösbar befestigten Siebbelag 13 aufweist, um letzteren erforderlichenfalls gegen einen anderen Siebbelag austauschen zu können. Die Maschenweite des Siebbelags 13 des Siebs 11 ist dabei zweckmäßigerweise derart an den jeweils verwendeten Prüfstaub angepasst, dass sie zumindest geringfügig größer ist als die größte in dem Prüfstaub enthaltene Partikelgrößenfraktion.
Wie weiterhin den 1 bis 3 zu entnehmen ist, umfasst die Einrichtung 10 zur Erzeugung des Sinkstromes an Prüfstaub ferner eine dem Sieb auf seiner der Prüfkammer 1 abgewandten, in 1 oberen Seite zugeordnete Anordnung von Bürsten 14, welche mit der Siebfläche des Siebbelags 13 zusammenwirken und z. B. mit dieser in Kontakt stehen. Die Bürsten 14, welche sich beispielsweise in paralleler Nebeneinanderanordnung zwischen zwei entgegengesetzten Seiten des Siebs 11 erstrecken, sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel an einem gemeinsamen Tragrahmen 15 festgelegt, welcher mittels eines steuerbaren Antriebs 16 in Bezug auf die Siebfläche des Siebbelags 13 translatorisch bewegbar ist, wobei die translatorische Bewegung im vorliegenden Fall in einer zur Siebfläche parallelen Ebene erfolgt. Der mit den Bürsten 14 versehene Tragrahmen 15 kann dabei mittels des steuerbaren Antriebs 16 beispielsweise in Richtung des Pfeils P hin und her verlagerbar sein, wobei der Verlagerungsweg vorzugsweise zumindest etwa dem Abstand der Bürsten 14 – hier z. B. etwa 2 cm – entspricht, um die Bürsten 14 über die gesamte Siebfläche einwirken zu lassen. Auf diese Weise ist eine einfache Dosierbarkeit des Prüfstaubes gewährleistet, wobei die Menge an Prüfstaub, welche das Sieb 11 passiert, um so größer ist, je schneller die reziprokierende Bewegung (Pfeil P) der Bürsten 14 eingestellt wird. Ferner wird auf diese Weise ein sehr homogener Sinkstrom an Prüfstaub sichergestellt, welcher drucklos bzw. allein aufgrund Gravitation in der Prüfkammer 1 sedimentiert und über die gesamte Siebfläche des Siebbelags 13 sowohl hinsichtlich der Menge an Prüfstaub als auch hinsichtlich dessen Partikelgrößenverteilung weitestgehend konstant ist.
Sofern die Bürsten 14, wie dies bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Fall ist, in Form von Bürstenwalzen mit einem etwa kreiszylindrischen Querschnitt ausgestaltet sind, kann alternativ oder zusätzlich zu der translatorischen – hier reziprokierenden – Bewegung eine rotatorische Bewegung der Bürstenwalzen um ihre Längsmittelachse vorgesehen sein (nicht gezeigt), wobei die Dosierung des Prüfstaubes dann alternativ oder zusätzlich über die gleichfalls steuerbare Rotationsgeschwindigkeit der Bürstenwalzen eingestellt werden kann. Indes reicht zur Sicherstellung reproduzierbarer Prüfergebnisse sowohl hinsichtlich der dosierten Menge an Prüfstaub als auch hinsichtlich dessen Partikelgrößenverteilung über den Querschnitt der Prüfkammer 1 in der Praxis zumeist eine z. B. translatorische Bewegung der Bürsten 14 aus, weshalb letztere nicht notwendigerweise von (kreis)zylindrischen Bürstenwalzen gebildet sein müssen, sondern beispielsweise auch nach Art von Flachbürsten ausgestaltet sein können, welche einen etwa rechteckigen Borstenträger besitzen, der nur an seiner dem Sieb 13 zugewandten Seite mit Borsten besetzt ist (nicht gezeigt).
Wie aus der 1 hervorgeht, schließt sich an die Prüfkammer 1 in ihrem unteren Bereich unterhalb des Gitterrostes 4 ein sich im Wesentlichen trichterförmig nach unten verjüngender Abschnitt 18 an, an dessen Boden 20 eine Auffangkammer 19 für den sedimentierten Prüfstaub gebildet ist. Dem sich nach unten verjüngenden Abschnitt 18 der Prüfkammer 1 kann beispielsweise eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 21 versehene Abstreifeinrichtung zugeordnet sein, welche zum Abstreifen von sedimentiertem Prüfstaub von ihren Umfangswandungen ausgebildet ist. Die Abstreifeinrichtung 21 umfasst im vorliegenden Fall z. B. einen um eine zentrale drehangetriebene Achse 22 drehbaren Abstreifer 23, welcher mit der inneren Umfangswand des sich nach unten verjüngenden Abschnittes 18 in Kontakt steht und über einen sich etwa in Radialrichtung der Antriebsachse 22 erstreckenden, drehfest an der Antriebsachse 22 festgelegten Hebel- bzw. Gelenkarm 24 an der Antriebsachse 22 befestigt ist.
Zur Rezirkulation des in der Auffangkammer 20 abgeschiedenen Prüfstaubes an die Oberseite des Siebs 11 der Einrichtung 10 zur Erzeugung des Sinkstromes an Prüfstaub ist ferner eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 26 gekennzeichnete Fördereinrichtung vorgesehen, welche ohne pneumatischen Druck und folglich rein mechanisch arbeitet. Die Fördereinrichtung 26 weist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Rückführleitung 27 auf, deren unteres Ende in die Auffangkammer 20 knapp oberhalb deren Bodens 20 einmündet, während ihr oberes Ende in eine oberhalb des Siebs 11 angeordnete Förderkammer 28 mit einem gegenüber der Rückführleitung 27 erweiterten Querschnitt mündet, von wo aus sich eine Abgabeleitung 29 nach unten in Richtung der Oberseite des Siebs 11 erstreckt, um den rezirkulierten Prüfstaub wieder dem Sieb 11 zuzuführen. Die Fördereinrichtung 26 umfasst darüber hinaus eine im Innern der Rückführleitung 27 angeordnete, elastisch nachgiebig biegsame Förderschnecke 30, welche mittels eines z. B. am oberen Ende der Förderkammer 28 festgelegten Förderantriebs 31 in Rotation versetzt werden kann, um den Prüfstaub in der Rückführleitung 27 nach oben zu transportieren. Um den mittels der Fördereinrichtung 27 über die Abgabeleitung 29 dem Sieb 11 aufgegebenen Prüfstaub möglichst gleichmäßig über dessen Siebfläche zu verteilen, kann dem Sieb 11 überdies an seiner oberen, der Prüfkammer 1 abgewandten Seite ein Glattstreicher 32 zugeordnet sein, z. B. nach Art eines sich quer oberhalb der Bürstenanordnung 14 erstreckenden Balkens, welcher drehfest an einer zentralen, senkrechten und drehangetriebenen Achse 33 gelagert ist.
Um den Siebbelag 13 des Siebs 12 zu Reinigungszwecken erforderlichenfalls rückspülen zu können, kann schließlich eine unterhalb des Siebs 11 an dessen der Prüfkammer 1 zugewandten Seite angeordnete Reinigungseinrichtung 35 vorgesehen sein, welche im vorliegenden Fall z. B. eine Druckfluidleitung 36, wie eine Druckluftleitung, umfasst, welche sich etwa ringförmig entlang der Unterseite des Siebbelags 13 des Siebs 11 erstreckt und eine Mehrzahl an in Richtung des Siebbelags 13 ausgerichteter Druckfluiddüsen 37 besitzt. Die Druckfluidleitung 36 ist über eine mit einem Ventil 38 ausgestattete Verbindungsleitung 39 an ein Druckfluidreservoir 40, z. B. in Form einer Druckluftflasche, angeschlossen.

Claims

Verfahren zur Prüfung des Verhaltens von Gegenständen (2) gegenüber einwirkenden Partikeln im Hinblick auf die Staubdichtigkeit und/oder das Staubadsorptionsvermögen, indem der Gegenstand (2) über einen vorgegebenen Zeitraum in einer Prüfkammer (1) angeordnet und einem Sinkstrom an Prüfstaub mit einer vorgegebenen Partikelgrößenverteilung exponiert wird, wonach der Gegenstand (2) der Prüfkammer (1) entnommen und auf Verunreinigungen mit dem Prüfstaub untersucht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Sinkstrom an Prüfstaub mittels wenigstens eines im oberen Bereich der Prüfkammer (1) oberhalb des Gegenstandes (2) angeordneten Siebs (11) erzeugt wird, wobei der Prüfstaub auf das Sieb (11) aufgebracht und der Gegenstand (2) mit dem Prüfstaub nach Durchgang durch das Sieb (11) beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebfläche des Siebs (11) größer gewählt wird als der dem Sinkstrom an Prüfstaub exponierte Querschnitt des Gegenstandes (2).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sieb (11) auf seiner der Prüfkammer (1) abgewandten, oberen Seite wenigstens eine mit dessen Siebfläche zusammenwirkende Bürste (14) zugeordnet wird, welche mittels eines steuerbaren Antriebs (16) in Bezug auf die Siebfläche translatorisch und/oder rotatorisch bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sinkstrom an Prüfstaub mittels wenigstens eines Bewegungsparameters der wenigstens einen Bürste (14) aus der Gruppe – translatorische Bewegung der Bürste (14) mit einer in der Siebebene angeordneten Bewegungsrichtungskomponente; – translatorische Bewegung der Bürste (14) mit einer senkrecht zur Siebebene angeordneten Bewegungsrichtungskomponente; und – rotatorische Bewegung der Bürste (14) gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstaub im Bereich des unteren Endes der Prüfkammer (1) gesammelt und auf das Sieb (11) rezirkuliert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstaub im Bereich des unteren Endes der Prüfkammer (1) von den Umfangswandungen derselben abgestreift und auf diese Weise dem Boden (20) der Prüfkammer (1) oder einem unteren Auslass aus der Prüfkammer (1) zugeführt wird, von wo aus der Prüfstaub auf das Sieb (11) rezirkuliert wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstaub mechanisch, drucklos auf das Sieb (11) rezirkuliert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der auf das Sieb (11) aufgebrachte Prüfstaub über die Siebfläche verteilt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (2) drucklos in der Prüfkammer (1) angeordnet oder mit einem Unterdruck gegenüber dem in der Prüfkammer (1) herrschenden Druck beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (11) zu Reinigungszwecken zeitweise an seiner der Prüfkammer (1) zugewandten Unterseite mit pneumatischem Druck beaufschlagt wird.
Vorrichtung zur Prüfung des Verhaltens von Gegenständen (2) gegenüber einwirkenden Partikeln im Hinblick auf die Staubdichtigkeit und/oder das Staubadsorptionsvermögen, welche zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist, mit einer Prüfkammer (1), welche zur Aufnahme des Gegenstandes (2) ausgebildet ist, und mit einer Einrichtung (10) zur Erzeugung eines Sinkstromes an Prüfstaub, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (10) zur Erzeugung des Sinkstromes an Prüfstaub wenigstens ein im oberen Bereich der Prüfkammer (1) angeordnetes Sieb (11) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Siebfläche des Siebs (11) über den gesamten Querschnitt der Prüfkammer (1) erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sieb (11) auf seiner der Prüfkammer (1) abgewandten, oberen Seite wenigstens eine mit dessen Siebfläche zusammenwirkende Bürste (14) zugeordnet ist, welche mittels eines steuerbaren Antriebs (16) in Bezug auf die Siebfläche translatorisch und/oder rotatorisch bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Mehrzahl an im Wesentlichen parallel angeordneten Bürsten (14), welche sich zwischen zwei entgegengesetzten Seiten des Siebs (14) erstrecken, oder – wenigstens eine um eine im Bereich des Zentrums des Siebs (11) angeordnete senkrechte Achse drehbare Bürste (14) vorgesehen ist, wobei die Bürste(n) (14) mittels des steuerbaren Antriebs (16) – translatorisch mit einer in der Siebebene angeordneten Bewegungsrichtungskomponente; – translatorisch mit einer senkrecht zur Siebebene angeordneten Bewegungsrichtungskomponente; und/oder – rotatorisch bewegbar ist bzw. sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfkammer (1) einen Boden (20) oder einen unteren Auslass aufweist, an welchen sich eine Fördereinrichtung (26) anschließt, welche zur Rückführung des sedimentierten Prüfstaubes auf das Sieb (11) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfkammer (1) im Bereich ihres unteren Endes mit einer Abstreifeinrichtung (21) ausgestattet ist, welche zum Abstreifen von sedimentiertem Prüfstaub von ihren Umfangswandungen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Fördereinrichtung (26) um eine mechanische und drucklos arbeitende Fördereinrichtung (26) handelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sieb (11) an seiner oberen, der Prüfkammer (1) abgewandten Seite wenigstens ein Glattstreicher (32) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfkammer (1) ferner eine ihre Wandung durchsetzende Unterdruckleitung (5) aufweist, um den Gegenstand (2) mit einem Unterdruck gegenüber dem in der Prüfkammer (1) herrschenden Druck zu beaufschlagen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sieb (11) an seiner der Prüfkammer (1) zugewandten Unterseite eine Reinigungseinrichtung (35) zugeordnet ist.