DE102017124265A1 - Partikelsammelvorrichtung sowie Partikelsammelsystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Partikelsammelvorrichtung zum Sammeln von Partikeln von Oberflächen für eine Partikelanalyse im Rahmen der Prüfung der technischen Sauberkeit von Prüfkörpern, insbesondere Werkstücken und Maschinen, umfassend einen Fliehkraftabscheider (11), an den eine Ansaugleitung (12) zum Ansaugen eines Partikel- /Luftgemisches von einer zu prüfenden Oberfläche angeschlossen ist, derart, dass ein angesaugtes Partikel-/Luftgemisch im Fliehkraftabscheider (11) rotiert und die Partikel gegen eine Wandung schleuderbar und dadurch abscheidbar sind, weiter umfassend einen dem Fliehkraftabscheider (11) zugeordneten, insbesondere lösbar am Fliehkraftabscheider (11) fixierten, Auffangbehälter (17) zum Sammeln der abgeschieden Partikel, wobei ein Tauchrohr (22) des Fliehkraftabscheiders (11) an eine Unterdruckversorgungsleitung (9) angeschlossen ist, der ein Filterhalter (25) zum Halten eines, insbesondere gewebten, austauschbaren Analysefilters zugeordnet ist, der derart anordnenbar und/oder angeordnet ist, dass die aus dem Fliehkraftabscheider (11) abgesaugte und durch die Unterdruckversorgungsleitung (9) strömende Luft, insbesondere vor Erreichen einer Unterdruckquelle, einen in dem Filterhalter (25) angeordneten Analysefilter durchströmen muss, wobei der Filterhalter (25) zur klemmenden Aufnahme des Analysefilters (46) ausgebildet ist, und dass der Filterhalter (25) derart ausgebildet ist, dass dieser den zunächst flachen Analysefilter (46) dreidimensional zu einer Aufnahmeschale (47) mit einem, insbesondere kreisförmigen und/oder eben Aufnahmebereich (50) und einem den Aufnahmebereich (50) außen umschließenden Umfangsrand (51) deformiert, die nach einem Betrieb der Vorrichtung aus dem Filterhalter (25) entnehmbar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Partikelsammelvorrichtung gemäß dem Obergriff des Anspruchs 1 zum Sammeln von Partikeln von Oberflächen für eine Partikelanalyse im Rahmen der Prüfung der technischen Sauberkeit von Prüfkörpern, insbesondere Werkstücken und Maschinen, umfassend einen Fliehkraftabscheider (Zyklon), an den eine Ansaugleitung zum Ansaugen eines Partikel-/Luftgemisches von einer zu prüfenden Oberfläche angeschlossen ist, derart, dass ein angesaugtes Partikel-Luftgemisch im Fliehkraftabscheider rotiert und die Partikel gegen eine Wandung des Fliehkraftabscheiders schleuderbar und dadurch abscheidbar sind, weiter umfassend einen den Fliehkraftabscheider zugeordneten, insbesondere lösbar am Fliehkraftabscheider fixierten, Auffangbehälter zum Sammeln der abgeschiedenen Partikel, wobei ein Tauchrohr des Fliehkraftabscheiders an eine Unterdruckversorgungsleitung angeschlossen ist, der ein Filterhalter zum Halten eines, insbesondere gewebten, austauschbaren Analysefilters zugeordnet ist, der derart anordnenbar und/oder angeordnet ist, dass die aus dem Fliehkraftabscheider abgesaugte und durch die Unterdruckversorgungsleitung strömende Luft (mit Restpartikeln), insbesondere vor erreichen einer Unterdruckquelle, einen in dem Filterhalter angeordneten Analysefilter durchströmen muss.
• Ferner betrifft die Erfindung ein eine solche Partikelsammelvorrichtung sowie Partikelanalysemittel umfassendes Partikelanalysesystem gemäß Anspruch 11 zur Prüfung der technischen Sauberkeit von Prüfkörpern, insbesondere Werkstücken und Maschinen, umfassend eine nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete Partikelsammelvorrichtung, sowie Partikelanalysemittel zur Analyse, insbesondere Bestimmung und/oder Zählung, von mittels der Partikelsammelvorrichtung aufgesaugten Partikeln, insbesondere umfassend ein Mikroskop.
• Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Partikelsammelvorrichtung und/oder eines derartigen Partikelanalysesystems gemäß Anspruch 12.
• In der industriellen Fertigung steigen zunehmend die Anforderungen an die technische Sauberkeit von Prüfkörpern, insbesondere Werkstücken und Maschinen. Daher wird, beispielsweise zur Validierung von Fertigungsprozessen oder als regelmäßige Qualitätssicherungsmaßnahme während Fertigungsprozessen die technische Sauberkeit von Bauteilen bzw. Werkstücken und Maschinen geprüft. Bei kleinvolumigen Prüfkörpern werden diese üblicherweise in einer Spülkammer mit einem Spülmedium gespült, welches dann die Spülkammer durch einen Analysefilter verlässt. Der Filterrückstand wird dann von den abgelösten Partikeln gebildet, die im Hinblick auf Größe, Beschaffenheit, Anzahl, usw. in der Regel mikroskopisch und/oder gravimetrisch ausgewertet werden, um so eine Aussage über die technische Sauberkeit treffen zu können.
• Problematisch ist vorstehende Vorgehensweise bei großen und/oder schwer zu transportierenden Prüfkörpern, wie beispielsweise Motoraggregaten oder großen Lagern, da das Spülen in Spülgefäßen nicht praktikabel ist.
• Zum Sammeln von Partikeln, insbesondere von derartigen Prüfkörpern werden in der Ausgabe 19, Teil 2, aus dem Jahr 2010 „Technische Sauberkeit in der Montage des Verbandes der Automobilindustrie (VDA) in der Reihe „Qualitätsmanagement in der Automobilindustrie“ auf Seite 153 ff. bekannte Partikel-Sammelverfahren beschrieben. Zum einen werden dort direkte Messverfahren behandelt, konkret ein Streiflichtmessverfahren zur Bestimmung von Oberflächenpartikeln unmittelbar auf der Prüfkörperoberfläche. Daneben wird ein indirektes Messverfahren behandelt, bei welchem Luft durch einen Analysefilter gesaugt wird. Dieser ist mit einer Ansaugleitung verbunden, über welche Partikel von einer definierten Oberfläche abgesaugt werden können. Ausgangsseitig ist der Analysefilter an eine Unterdruckquelle angeschlossen, so dass sämtliche angesaugten Partikel auf den Analysefilter treffen. Dieser wird danach einer mikroskopischen Analyse zugeführt.
• Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist eine schnelle Verstopfung des Analysefilters, insbesondere bei noch vergleichsweise stark verschmutzten Oberflächen und dem damit zusammenhängende Saugdruckverlust, wodurch die Gefahr besteht, dass bei länger andauernden Absaugvorgängen zu späteren Zeitpunkten nicht sämtliche Partikel von der Oberfläche abgesaugt werden.
• In dem vorgenannten Dokument werden auch Abwischverfahren beschrieben sowie Verfahren zum Sammeln von Partikeln mit Hilfe von Klebestreifen.
• Aus der Praxis sind der Anmelderin zudem Partikelsammelvorrichtungen bekannt, bei denen eine Ansaugleitung an eine Venturidüse angeschlossen ist, mit welcher durch Druckluftbeaufschlagung Unterdruck erzeugt wird. Die Venturidüse befindet sich in einer Ansaugrichtung zwischen einem Ansaugende einer Ansaugleitung und einem Entspannungsbehälter, in welchen ein Ansaugende der Ansaugleitung in radialer Richtung bezogen auf eine Behälterhochachse einmündet. Die in den Behälter einströmende Luft verlässt diesen bodenseitig durch einen Filter, der gleichzeitig den Behälter verschließt. Auch hier besteht das Problem, dass sich der Filter schnell mit Partikeln zusetzt und damit der Saugdruck am Ansaugende abnimmt. Dies führt dann in der Praxis zu einem Aufblähen des Kunststoffbehälters. Als nachteilig wird zudem empfunden, dass die im Behälter empfindlichen Partikel, insbesondere durch statische Aufladung an diesem anhaften und nur schwer für die darauf folgende Partikelanalyse entfernbar sind - auch bleiben Partikel in Behälterkanten, insbesondere in einem unteren Verschlussbereich hängen.
• Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Partikelsammelvorrichtung zur Prüfung der technischen Sauberkeit von Prüfkörpern, insbesondere Werkstücken und Maschinen der industriellen Fertigung sowie ein Verfahren zum Betreiben anzugeben mit der bzw. dem eine über die Zeit gleichmäßige und möglichst vollständige Sammlung von Partikeln von zu prüfenden Oberflächen gewährleistet wird. Bevorzugt sollen dabei möglichst keine Partikel verloren gehen oder in der Partikelsammelvorrichtung verbleiben.
• Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Partikelsammelvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Ferner wird die Aufgabe durch ein Partikelanalysesystem gemäß Anspruch 11 gelöst.
• Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
• Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von n der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder Figuren offenbarten Merkmalen.
• Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, Partikel von Oberflächen von zu prüfenden, vorzugsweise großvolumigen industriellen Prüfkörpern, wie Werkstückoberflächen oder Maschinenoberflächen mit Hilfe eines Saugzyklons (Fliehkraftabscheiders) abzusaugen, wobei die Partikel im Fliehkraftabscheider, insbesondere durch eine tangentiale Zuführung des angesaugten Partikel-Luftgemisches in den Fliehkraftabscheider rotieren und an der Innenwandung des Fliehkraftabscheiders abgeschieden werden, derart, dass die Partikel nach unten zu einem, insbesondere lösbar angeordneten Auffangbehältnis fallen.
• Der Saugdruck bzw. der Unterdruck zum Ansaugen der Partikel in den Fliehkraftabscheider wird diesem über eine, insbesondere flexible, Unterdruckversorgungsleitung zugeführt, die luftleitend mit einem Tauchrohr des Fliehkraftabscheiders verbunden ist, welches vorzugsweise axial die Einmündungsstelle der Ansaugleitung in den Fliehkraftabscheider nach unten überragt, verbunden, wobei die Kleinst- bzw. Restpartikel einem der Unterdruckversorgungsleitung zugeordneten Analysefilter, insbesondere einen, bevorzugt aus Kunststofffilamenten gewebten Analysefilter zugeführt werden, so dass sichergestellt wird, dass beim Partikelsammeln keine wesentlichen bzw. relevanten Partikel ausgeblasen werden bzw. verloren gehen. Aufgrund des erfindungsgemäßen Einsatzes des Fliehkraftabscheiderprinzips im Rahmen der Prüfung der technischen Sauberkeit von Prüfkörpern wird jedoch der Großteil der Partikel im Fliehkraftabscheider abgeschieden und ereicht erst gar nicht den Analysefilter (Polizeifilter), so dass sich der Saugdruck und damit die Saugleistung über die Zeit nicht oder nur unwesentlich verschlechtert, da ein schneller zusetzender Analysefilter augrund der erfindungsgemäßen Anordnung sichergestellt wird.
• Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich ein optimiertes Verfahren zur Prüfung der technischen Sauberkeit von Bauteilen durchführen, wobei dann nicht nur die im Auffangbehältnis aufgefangenen Partikel ausgewertet werden können, sondern auch, die in der Regel leichteren- und/oder einen geringeren Partikeldurchmesser aufweisenden, mittels des austauschbaren Analysefilters gesammelten Partikel, wobei letztere bevorzugt unmittelbar auf dem Analysefilter, bevorzugt mikroskopisch, ausgewertet werden.
• Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Partikelsammelvorrichtung ein sichereres und zuverlässiges Verfahren zur Prüfung der technischen Sauberkeit gewährleistet, da der Einsatz des Fliehkraftabscheiders zum einen eine hohe Saugkraft, bei gleichzeitig hoher Abscheide- bzw. Sammelrate sicherstellt und darüber hinaus durch die Kombination des Fliehkraftabscheiders mit einem der Unterdruckversorgungsleitung zugeordneten Analysefilter sichergestellt wird, dass sämtliche relevanten Partikel der Partikelanalyse zugeführt werden können.
• Die erfindungsgemäße Partikelsammelvorrichtung ist einfach handhabbar und es sind wenige Hilfs- und Betriebsstoffe für deren Betrieb notwendig, ggf. nur ein noch zu erläuternder Druckluftanschluss für die Erzeugung des Saugdrucks (Unterdrucks). Neben einer mikroskopischen Analyse kann zusätzlich oder alternativ auch eine gravimetrische Analyse der Partikel des Analysefilters und/oder der im Auffangbehälter aufgefangenen Partikel erfolgen.
• Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Partikelsammelvorrichtung derart ausgebildet ist, dass die Unterdruckversorgungsleitung die einzige Möglichkeit ist, durch die während des Betriebs Luft aus dem Fliehkraftabscheider austreten kann, um somit sicherzustellen, dass sämtliche von der Unterdruckquelle angesaugte Luft den Analysefilter passieren muss.
• Bevorzugt ist die Partikelsammelvorrichtung transportierbar ausgestaltet und umfasst einen Druckluftanschluss zum Anschließen an eine Druckluftversorgungsleitung zur Bereitstellung der notwendigen Saugleistung (Unterdruck), insbesondere auf Basis des Venturiprinzips.
• Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die Komponenten der Partikelsammelvorrichtung, insbesondere zumindest der Fliehkraftabscheider sowie der Filterhalter und ggf. ein später noch zu erläuternder, fakultativer Schalldämpfer für die ausgeblasene Luft auf einer, bevorzugt mit Griffmitteln versehenen Montageplatte angeordnet sind, so dass eine leicht transportable Partikelsammelvorrichtung erhalten wird.
• Erfindungsgemäß ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Filterhalter zur klemmenden Aufnahme des, zunächst bevorzugt plättchenförmigen bzw. ebenen Analysefilters ausgebildet ist. Eine solche Ausführungsform ermöglicht einen komfortablen und schnellen Austausch des Analysefilters zur Analyse der darauf befindlichen Partikel. Darüber hinaus ermöglicht eine solche Ausführungsform eine im Folgenden noch zu erläuternde besonders bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Partikelsammelvorrichtung, bei der der Filterhalter einen zunächst ebenen, insbesondere plättchenförmigen Analysefilter zu einer Aufnahmeschale verformend ausgebildet ist, um ein seitliches Herunterfallen von darauf befindlichen Partikeln beim Ausbau bzw. bei der Entnahme des Analysefilters und beim Transfer zu Analysemitteln des Systems sicher zu verhindern.
• Wie zuvor bereits ausgeführt ist es erfindungswesentlich, dass der Filterhalter zur, insbesondere zumindest teilweise plastischen, d.h. dauerhaften Umformung des zunächst flachen bzw. im Wesentlichen zweidimensionalen Analysefilters zu einer dreidimensionalen Aufnahmeschale ausgebildet ist, die sich durch einen, insbesondere kreisförmigen und/oder ebenen, insbesondere zentrischen Aufnahmebereich und einen den Aufnahmebereich außen umschließenden (erhabenen) Umfangsrand auszeichnet, so dass der Transport der während des Partikelsammelns auf der Oberseite des Aufnahmebereichs gesammelten Partikel mit samt dem zu einer dreidimensionalen Aufnahmeschale verformten Analysefilter zu den Partikelanalysemitteln sicher erfolgt, d.h. ohne die Gefahr, dass Partikel seitlich den Aufnahmebereich verlassen können, da diese von dem Umfangsrand zurückgehalten werden.
• Ganz besonders bevorzugt ist der Filterhalter dabei derart angeordnet, dass die erhaltene Aufnahmeschale nach deren Formung sich bezogen auf eine Vertikale nach oben öffnet, so dass die Partikel quasi im Inneren der Schale auf der Oberseite des mittigen Aufnahmebereichs verbleiben und von dem sich dann nach oben erstreckenden Umfangsrand umschlossen sind.
• Aus konstruktiver Hinsicht hat es sich zur Realisierung der Analysefilterverformungsfunktionalität zur Schaffung der Aufnahmeschale als zweckmäßig erwiesen, wenn der Filterhalter eine erste und eine zweite Filterhalterschale umfasst, die gegeneinander zur Klemmung und Verformung des Analysefilters gegeneinander verspannbar sind, beispielsweise über eine Gewindestangen-Flügelmutterkonstruktion oder alternative Spannmittel. Dabei ist die erste Filterschale entlang der Vertikalen bei auf einer horizontalen Standfläche aufstehender Partikelsammelvorrichtung oberhalb der zweiten Filterhalterschale angeordnet, wobei an der zweiten, also unteren Filterhalterschale ein Ringwulst (Ringfortsatz) vorgesehen ist, der sich in vertikaler Richtung nach oben erstreckt, wobei dem Ringwulst eine im ersten Filterhalter vorgesehene, insbesondere formkongruente Ringnut zugeordnet ist, in die der Ringwulst bei einer Verspannung der Filterhalterschalen gegeneinander eintaucht, um in diesem Bereich, d.h. zwischen Ringwulst und Ringnut den Analysefilter zu klemmen und gleichzeitig dauerhaft zu einer Aufnahmeschale zu verformen. Durch die Anordnung des Ringwulstes an der unteren, zweiten Filterhalterschale wird dabei gewährleistet, dass der entstehende Umfangsrand ausgehend von dem inneren Aufnahmebereich in Richtung der ersten Filterhalterschale und damit nach oben weist.
• Bevorzugt beträgt die Höhenerstreckung des Umfangsrandes, gemessen ausgehend von dem angrenzenden Aufnahmebereich mindestens 2 mm, vorzugsweise mindestens 3 mm. Entsprechend ist es bevorzugt, wenn der Ringwulst mindestens eine solche Höhenerstreckung aufweist.
• Insbesondere bei dem bevorzugten Einsatz von, insbesondere aus Kunststofffilamenten gewebten Analysefiltern hat es sich herausgestellt, dass deren äußerer Umfangsrand dazu neigt, nach der Entformung aus der von dem ersten Filterhalter und dem zweiten Filterhalter, genauer von der Ringnut und dem Ringwulst gebildeten Form nach oben zu federn, wodurch insgesamt die Höhenerstreckung des Umfangsrandes vergrößert wird, was die Sicherheit gegen ein seitliches Herunterfallen der Partikel von dem schalenförmigen bzw. dreidimensional verformten Analysefilter erhöht.
• Besonders zweckmäßig ist es, wenn die zweite Filterhalterschale an einem, insbesondere auf der vorerwähnten Trägerplatte angeordneten Gestell/Gerüst festgelegt ist und die obere, erste Filterhalterschale hiervon nach Lösen der entsprechenden Klemmmittel, insbesondere der Flügelmutter entnehmbar ist, so dass die erhaltene Aufnahmeschale auf der zweiten, unteren Filterhalterschale verbleibt und dort, beispielsweise mittels einer Pinzette entnommen und zu den Partikelanalysemitteln transportiert werden kann.
• Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Luft aus der Unterdruckversorgungsleitung, insbesondere zusammen mit der Druckluft über einen, dem Filterhalter nachgeordneten Schalldämpfer ausströmen kann, um somit die Geräuschbelastung zu minimieren.
• Im Hinblick auf die konkrete Ausbildung des Analysefilters ist es bevorzugt, wenn dieser als Filtergewebe, insbesondere aus Kunststofffilameten ausgebildet ist. Bevorzugt weist der Filter eine, insbesondere mittlere, Maschenweite zwischen 5 µm und 60 µm, bevorzugt zwischen 5 µm und 50 µm, weiter bevorzugt zwischen 10 µm und 40 µm, noch weiter bevorzugt zwischen 15 µm und 30 µm, ganz besonders bevorzugt von 20 µm auf, wobei sich vorstehende Maschenbreite, insbesondere mit einer maximalen Toleranz von + 5 µm / - 5 µm, bevorzugt +3 µm, -3 µm, bevorzugt auf die Kettenmaschenweite und/oder Schussmaschenweite beziehen. Bevorzugt beträgt die Faden- bzw. Filamentdicke zwischen 20 µm und 60 µm, vorzugsweise zwischen 30 µm und 50 µm. Besonders bevorzugt beträgt die offene Siebfläche des Analysefilters bezogen auf die Gesamtfläche zwischen 5 % und 30 %, vorzugsweise zwischen 10 % und 20 % und ganz besonders bevorzugt etwa 12,5 %. Besonders gute Erfahrungen wurden mit Analysefiltern aus PET (Polyethylenterephthalat) gemacht.
• Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die Partikelsammelvorrichtung derart konfiguriert und/oder eingestellt ist, dass mit dieser ein Partikel-/Luftvolumenstrom (saugseitiger Durchfluss) aus einem Wertebereich zwischen 10 m³/h und 20 m³/h, ganz besonders bevorzugt von etwa 15 m³/h, ansaugbar ist.
• Wie bereits angedeutet ist es besonders bevorzugt, wenn der Saug- bzw. Unterdruck auf Basis von Druckluft erzeugbar ist, wozu die Partikelsammelvorrichtung in Weiterbildung der Erfindung eine eine Strahldüse, insbesondere Venturidüse umfassende Unterdruckquelle aufweist, die an eine Druckluftleitung angeschlossen und/oder anschließbar ist. Bevorzugt ist die Unterdruckquelle derart ausgebildet, dass mit dieser eine Druckdifferenz zum Atmosphärendruck zwischen 100 mbar und 200 mbar, bevorzugt von 150 mbar erzeugbar ist.
• Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Partikelsammelvorrichtung zur Versorgung der Strahldüse einen Druckluftanschluss zum, insbesondere lösbaren Anschließen einer Druckluftversorgungsleitung aufweist, über die die Strahldüse mit Druckluft beaufschlagbar ist. Zusätzlich oder alternativ ist es bevorzugt, wenn die Partikelsammelvorrichtung einen Unterdruckanschluss zum, insbesondere lösbaren Anschließen einer externen Unterdruckquelle, insbesondere einen Nass- und/oder Trockensauger aufweist. Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Partikelsammelvorrichtung sowohl den Druckluftanschluss als auch den Sauganschluss aufweist - in diesem Fall ist es bevorzugt, wenn der Strahldüse und/oder dem Druckluftanschluss Ventilmittel zugeordnet sind, mit denen ein Ansaugen von Luft aus dem Druckluftanschluss beim Betrieb der externen Unterdruckquelle sicher vermieden wird und somit gewährleistet wird, dass die volle Saugkraft der externen Unterdruckquelle zum Partikelsammeln zur Verfügung steht. Ganz besonders bevorzugt ist der dann als Druckluftauslass dienende Sauganschluss für den Fall, dass keine externe Unterdruckquelle angeschlossen ist sondern der für das Partikelsammeln benötigte Unterdruck mittels Druckluft erzeugt wird, insbesondere mittels einer Schlauchverbindung, mit einem im Rahmen dieser Anmeldung offenbarten Schalldämpfer verbindbar und/oder verbunden.
• Besonders zweckmäßig ist es für eine erleichterte Parametrisierung bzw. Konfiguration der Partikelsammelvorrichtung, wenn diese Mittel zum Einstellen eines Betriebsbereichs (Betriebspunkt) aufweist, insbesondere Druckregelmittel zur Einstellung eines Luftdrucks in der vorerwähnten Druckluftleitung, insbesondere auf einen Bereich zwischen 4 und 7 bar, bevorzugt von 5 bar und/oder zur Einstellung des Druckluftvolumentstroms, insbesondere auf einen Wert aus einem Bereich zwischen 20 m³/h und 40 m³/h, ganz besonders bevorzugt von 26 m³/h.
• Um ein Verlassen des Soll-Betriebsbereichs möglichst zeitnah zu erkennen, insbesondere um daraufhin die Parametrisierung zu verändern und/oder die Partikelsammlung bzw. Analyse zu verwerfen, ist in Weiterbildung der Erfindung eine (insbesondere pneumatische) Signalisierungseinrichtung zur Überwachung eines Sollluftdrucks vorgesehen, wobei die Signalisierungseinrichtung bei Unterschreiten und/oder Überschreiten eines vorgegebenen und/oder vorgebbaren Solldrucks ein, bevorzugt akustisches Signal ausgibt.
• Im Hinblick auf die konkrete Ausgestaltung des, bevorzugt lösbar angeordneten Auffangbehälters gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Bevorzugt besteht dieser zur Minimierung von Anhafterscheinungen der Partikel aufgrund statischer Aufladung nicht aus Kunststoff. Als besonders zweckmäßig hat es sich herausgestellt einen Auffangbehälter aus Glas, insbesondere in Form einer Laborflasche vorzusehen. Denkbar ist alternativ auch eine Ausbildung des Auffangbehälters aus Keramik oder Metall.
• Der Auffangbehälter ist bevorzugt derart ausgebildet, dass dieser möglichst vollständig, entleerbar ist, um möglichst sämtliche Partikel der Analyse zuzuführen. Bevorzugt weist der Auffangbehälter hierzu im Bereich seines Innenvolumens keine Kanten und/oder geringe Radien auf.
• Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, insbesondere wenn als Auffangbehälter eine Laborflasche eingesetzt wird, diesen über eine Gewindeverbindung lösbar an dem Fliehkraftabscheider anzuordnen, insbesondere derart, dass im montierten bzw. fixierten Zustand in den Auffangbehälter in Füllfortsatz hineinragt, der verhindert, dass Partikel in einen Bereich zwischen einer Anlagekante des Auffangbehälters am Fliegkraftabscheider und dem Fliehkraftabscheider gelangen. Hierzu überragt der Füllfortsatz einen oberen Öffnungsrand des Auffangbehälters in axialer Richtung nach unten.
• Auch im Hinblick auf die konkrete Ausgestaltung des Fliehkraftabscheiders hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn dieser möglichst keine Ecken und Kanten aufweist, in welchen sich Partikel ansammeln könnten. Bevorzugt weist der Fliehkraftabscheider bis auf das Tauchrohr hierzu keine weiteren strömungsleitenden, radial innerhalb einer Umfangswand angeordneten Einbauten auf. Insbesondere ist der Fliehkraftabscheider in einem Bereich unterhalb der, wie erwähnt, bevorzugt tangential einmündenden Einsaugleitung kantenfrei und frei von kleinen Radien. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Fliehkraftabscheider einen Einlaufzylinder aufweist, in dessen Bereich die Ansaugleitung einläuft bzw. einmündet, wobei der Einlaufzylinder über einen Übergangsradius übergeht in einen darunter befindlichen Konusabschnitt, in welchem sich die Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Partikel-/Luftgemisches erhöht und somit eine gute Abscheidungsrate sichergestellt wird.
• Konstruktiv, insbesondere im Hinblick auf eine gute Reinigbarkeit des Fliehkraftabscheiders ist es von Vorteil, wenn die, insbesondere flexible (alternativ starre) Unterdruckversorgungsleitung über einen lösbaren Verschlussdeckel (des Fliehkraftabscheiders) an dem Fliehkraftabscheider, insbesondere einem vorerwähnten Einlaufzylinder fixiert ist. Mit anderen Worten weist der Fliehkraftzylinder bevorzugt in einem oberen Bereich einen Verschlussdeckel mit Durchgangsöffnung und bevorzugt integriertem, insbesondere zentrischen, Tauchrohr auf, wobei an einen Anschluss des Verschlussdeckels die Unterdruckversorgungsleitung angeschlossen ist. Durch Lösen des Verschlussdeckels kann dieser samt Unterdruckversorgungsleitung somit von dem Fliehkraftabscheider entfernt werden. Insgesamt von Vorteil ist es, den Verschlussdeckel werkzeuglos am Fliehkraftabscheider bzw. einem Fliehkraftabscheiderkörper fixieren und von diesem wieder lösen zu können. Im Hinblick auf eine einfache Fixierbarkeit bzw. Lösbarkeit des Verschlussdeckels hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn dieser über Flügelmuttern fixiert ist, die jeweils mit einem fliehkraftseitigen Gewindeelement, welches bevorzugt verschwenkbar am Fliehkraftabscheider gehalten ist, verschraubbar ist. Alternativ denkbar sind ansonsten Rast- oder Klemmmechanismen. Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Unterdruckversorgungsleistung über eine Filterhalteschale zum unmittelbaren Klemmen des Analysefilters an den Filterhalter angeschlossen ist, so dass die Unterdruckversorgungsleitung zusammen mit dieser Filterhalterschale von einem weiteren Filterhalterschalenelement, welches bevorzugt ortsfest angeordnet ist, lösbar ist, insbesondere um den Analysefilter zu wechseln und/oder die Unterdruckversorgungsleistung und/oder die Filterhalterschale zu reinigen.
• Bevorzugt ist die Filterhalterschale (mit daran angeordneter bzw. festgelegter Unterdruckversorgungsleitung) von der ortsfesten Filterhalterschale durch Lösen von Flügelmuttern lösbar, wobei die Flügelmuttern, bevorzugt mit Gewindeelementen korrespondieren, die an der ortsfesten Filterhalterschale, beispielsweise verschwenkbar angeordnet sind.
• In der Praxis besteht das Problem, dass zu prüfende Oberflächen von Prüfkörpern nicht immer eben sind, sondern teilweise Winkel oder Hinterschnitte aufweisen, um diese mit der Absaugleitung bzw. einem Absaugleitungsende gut erreichen zu können. Um eine möglichst vollständige Partikelabsaugung zu gewährleisten, wird eine im Folgenden noch zu erläuternde Saugdüse vorgeschlagen, diese Saugdüse ist bevorzugt Bestandteil der erfindungsgemäßen Partikelsammelvorrichtung im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung. Diese Saugdüse soll jedoch im Rahmen dieser Anmeldung auch als eigenständige Erfindung offenbart sein bzw. gelten, die, insbesondere in Teil- oder Nachanmeldungen separat und unabhängig von der konkreten Ausgestaltung einer Partikelsammeivorrichtung bzw. deren Sauganordnung beanspruchbar sein soll, um für die Saugdüse, insbesondere im Kontext der Partikelanalyse im Rahmen der Prüfung der technischen Sauberkeit von Prüfkörpern, insbesondere industriellen Werkstücken und Maschinen geschützt werden zu können.
• Die erfindungsgemäße Saugdüse weist einen Abwinkelmechanismus auf, umfassend ein Schwenkgelenk mit einer winklig, vorzugsweise unter einem Winkel von 45°, zur Längserstreckung einer Ansaugleitung und/oder einer Längsmittelachse einer vorderen Düsenöffnung und/oder einem Saugkanal eines vorderen und/oder hinteren Schwenkpartners, verlaufenden Schwenkebene, an der zwei Schwenkpartner der Saugdüse relativ zueinander verdrehbar sind. Wesentlich ist nun, dass die Schwenkpartner planeben aufeinander gleiten, insbesondere derart, dass im Bereich der Schwenkebene keine Nuten oder Vorsprünge vorgesehen sind bzw. die Schwenkpartner nicht formschlüssig ineinandergreifen. Bevorzugt ist im Bereich der Schwenkebene auch keine Dichtung vorgesehen, d.h. die Schwenkpartner sind bevorzugt nicht unmittelbar gegeneinander mit einer Ringdichtung abgedichtet, sondern die Abdichtung erfolgt in radialer Richtung bezogen auf die Längserstreckung einer sich senkrecht zur Schwenkebene erstreckenden Achse mit Hilfe von Ringdichtungen bevorzugt gegenüber einer außenumfänglichen Klemme, mit der die beiden Schwenkpartner an ihrem Außenumfang aneinander fixiert sind. Zwischen einem Innenumfang einer solchen Klemme (Halterung) und dem Außenumfang, bevorzugt eines Flanschabschnittes der Schwenkpartner, kann dann jeweils eine, vorzugsweise in einer Schwenkpartnernut gehaltene Ringdichtung angeordnet werden. Somit kann sichergestellt werden, dass die Anlageflächen der Schwenkpartner, mit denen diese sich in der Schwenkebene treffen bzw. kontaktieren, parallel sind und keine Vorsprünge oder Vertiefungen aufweisen. Diese Kontaktebenen verlaufen senkrecht bzw. in radialer Richtung zu der vorerwähnten Achse, die senkrecht auf der Schwenkebene steht und in den Saugkanal der Saugdüse verläuft.
• Durch das Verdrehen der verbundenen Saugdüsenpartner können verschiedene Winkelstellungen, insbesondere stufenlos eingestellt werden, um auch hinter Hinterschneidungen Partikel vollständig aufsaugen zu können. Durch die beschriebene Innenkonstruktion wird zudem gewährleistet, dass keine Vorsprünge vorhanden sind, an denen sich Partikel anlagern können. Durch die planebene Ausgestaltung der Kontaktflächen der beiden Schwenk- bzw. Saugpartner kann der zwischen diesen verbleibende Spalt auf ein Minimum reduziert werden
• Bevorzugt weist die Saugdüse im Bereich ihres Ansaugendes (vorderes Ende) Borsten auf, ist also als Saugbürste ausgestaltet. Bevorzugt erstrecken sich die Borsten axial in der Ansaugrichtung. Diese sind bevorzugt um eine Ansaugöffnung in der Art eines umlaufenden Vorhangs herum angeordnet.
• Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein optimales Verfahren zum Prüfen der technischen Sauberkeit von Prüfkörpern, insbesondere von, bevorzugt industriellen Werkstücken und Maschinen, bevorzugt im Rahmen von industriellen Qualitätssicherungsmaßnahmen oder im Rahmen der Validierung von industriellen Fertigungsprozessen durchgeführt werden.
• Wesentlich ist, dass sowohl die im Auffangbehältnis als auch im Analysefilter gesammelten Partikel einer Partikelanalyse, insbesondere einer mikroskopischen und/oder gravimetrischen Partikelanalyse zugeführt werden. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Partikelsammelvorrichtung derart eingesetzt wird, dass sämtliche aus dem Fliehkraftabscheider abgesaugte Luft (umfassend Restpartikel) vor Erreichen der Unterdruckquelle den Analysefilter passieren muss.
• Bevorzugt wird im Rahmen des Verfahrens zunächst eine Blindwertermittlung durchgeführt, wozu ein sauberer (leerer bzw. reiner) Analysefilter, der bevorzugt ausgebildet ist, wie im Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben in den Filterhalter eingelegt wird und es wird ein sauberer bzw. leerer Auffangbehälter, insbesondere eine Glasflasche am Fliehkraftabscheider fixiert. Dann wird die Unterdruckquelle, insbesondere durch Öffnen der Druckluftzufuhr aktiviert und die Vorrichtung wird ohne Partikelabsaugung betrieben. Nach einer definierten Zeitspanne wird die Unterdruckquelle, insbesondere durch Ausschalten der Druckluft abgeschaltet und es erfolgt eine Prüfung des Filters und/oder des Behälterinhaltes, insbesondere gravimetrisch und/oder mittels eines Mikroskops. Bevorzugt wird die Flasche hierzu mit einem Spülmedium ausgespült und die in der Spülflüssigkeit enthaltenen Partikel werden durch einen Analysefilter gegeben, welcher wiederum analysiert wird.
• Aus der Analyse resultiert ein für die darauffolgende Partikelanalyse bzw. Sammlung maßgeblicher Blindwert. Für die eigentliche Partikelabsaugung wird die Unterdruckquelle, insbesondere durch Aktivieren der Druckluft wieder aktiviert und es wird Unterdruck (Saugdruck), insbesondere auf Basis des Venturiprinzips, aktiviert, ggf. wird der Arbeitspunkt eingestellt, was zusätzlich oder alternativ auch im Rahmen der Blinwertermittelung erfolgen kann und/oder zuvor. Die Partikel werden von einer zu überprüfenden Oberfläche, insbesondere mittels der Saugdüse abgesaugt.
• Eine weitere Funktion des Analysefilters ist eine Überlastschutzfunktion bei in der Praxis vorkommenden, großen stoßartigen Ansaugmängeln von Partikeln, was in der Praxis jedoch nur selten vorkommt.
• Nach Absaugen der Oberfläche wird der Auffangbehälter von dem Fliehkraftabscheider abgenommen und bevorzugt, insbesondere mittels eines Deckels verschlossen. Die im Auffangbehälter vorhandenen Partikel werden nun aus diesem entfernt, insbesondere durch Ausspülen und Filtern des Spülmediums. Die Partikel können bevorzugt unmittelbar auf dem Analysefilter bewertet und/oder gezählt werden. Auch werden die auf dem Analysefilter vorhandenen Partikel, welcher zur Analyse beispielsweise mittels einer Pinzette aus dem Filterhalter entfernt wird, analysiert werden.
• Bevorzugt wird für die eigentliche Partikelabsaugung nach der Blindwertermittlung ein neuer bzw. sauberer Auffangbehälter und/oder ein neuer bzw. sauberer Analysefilter verwendet.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
• Diese zeigen in:
• 1 eine perspektivische Darstellung einer nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Saugvorrichtung,
• 2a bis 2c unterschiedliche, teilweise geschnittene Ansichten eines Fliehkraftabscheiders (Zyklons) der Partikelsammeivorrichtung gemäß 1,
• 3a und 3b zwei korrespondierende Filterhalterschalen eines Filterhalters zur klemmenden Aufnahme eines, bevorzugt gewebten Analysefilters,
• 4 ein Adapter/Verschlussdeckel zum Anschluss einer Unterdruckversorgungsleitung an den Fliehkraftabscheider gemäß 1, und
• 5a bis 5c unterschiedliche Darstellungen einer erfindungsgemäßen, als Saugbürste ausgebildeten Gelenk-Saugdüse,
• 6: eine Schnittdarstellung von zwei korrespondieren Filterhalterschalen eines alternativen, bevorzugten Filterhalters für eine Partikelsammelvorrichtung gemäß 1,
• 7: eine dreidimensionale Darstellung der zweiten Filterhalterschale gemäß 6,
• 8: verformter Analysefilter während der Verklemmung zwischen den Filterhalterschalen gemäß 6 bzw. 7, und
• 9: einen zu einer Aufnahmeschale verformten Analysefilter.
• In den Figuren sind gleiche Elemente und Element mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
• In 1 ist eine portable Partikelsammelvorrichtung 1 zum Sammeln von Partikeln von Oberflächen für eine Partikelanalyse im Rahmen der Prüfung der technischen Sauberkeit von Prüfkörpern, insbesondere industriellen Werkstücken und Maschinen gezeigt. Die Partikelsammelvorrichtung 1 (im Folgenden Vorrichtung) umfasst eine Montage- bzw. Trägerplatte 2 mit Griffmitteln in Form von zwei voneinander beabstandeten Traggriffen 3, 4. Auf der Trägerplatte 2 ist eine Rahmenstruktur 5 fixiert um die einzelnen Komponenten zu halten.
• Die Vorrichtung 1 umfasst weiter einen Druckluftanschluss 6 zum lösbaren Anschluss einer Druckluftleitung sowie Einstellmittel 7 zur Einstellung eines Arbeitspunktes, insbesondere eines Solldrucks von hier bevorzugt 5 bar. Der Druckluftanschluss 6 ist über eine Druckluftleitung verbunden mit einer Unterdruckquelle 8, die mit Hilfe der zugeführten Druckluft einen Saugdruck/Unterdruck erzeugt in einer Unterdruckversorgungsleitung 9. Hierzu weist die Unterdruckquelle 8 eine Strahldüse auf. Die aus der Unterdruckquelle 8 ausströmende Luft (Summe aus angesaugter Luft sowie Druckluft) kann über eine nicht dargestellte Verbindungsleitung mit einem Schalldämpfer 10 der Vorrichtung 1 verbunden werden.
• Nicht mit einem Bezugszeichen versehen ist ein Sauganschluss, der in einem unteren Bereich des als Unterdruckquelle 8 bezeichneten Bauteils, hier einer Strahldüse angeordnet ist. An diesen Anschluss kann eine externe Unterdruckquelle, insbesondere ein Nass- und/oder Trockensauger angeschlossen werden. In diesem Fall ist die luftleitende Verbindung zwischen der Strahldüse und dem Druckluftanschluss 6 unterbrochen, beispielsweise über die Einstellmittel 7 oder zusätzlich vorgesehene (andere bzw. weitere) Ventilmittel.
• Wie erwähnt, erzeugt die Unterdruckquelle 8 Unterdruck in der Unterdruckversorgungsquelle 9, über die ein Fliehkraftabscheider 11 (Zyklon) mit Unterdruck versorgt wird. Hierdurch wird in den Fliehkraftabscheider 11 über eine Ansaugleitung 12 ein Luft- /Partikelgemisch von einer zu prüfenden Oberfläche angesaugt. Die Ansaugleitung 12 trägt endseitig eine als Bürstendüse ausgebildete, gelenkige Saugdüse 13, welche später noch im Detail anhand der 5a bis 5c beschrieben wird.
• Die Ansaugleitung 12 mündet, wie insbesondere aus 2a ersichtlich ist, tangential in einen (oberen) Einlaufzylinder 14 des Fliehkraftabscheiders 11, welcher in einem unteren Bereich über einen großen Radius R = 20 mm übergeht in einen Konus 15, der in seinem unteren Bereich wiederum endet in einem Füllabschnitt 16 zum Füllen eines in 1 gezeigten, lösbar mit dem Fliehkraftabscheider 11 verbindbaren Auffangbehälter 17, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus Glas ausgebildet ist. Der Auffangbehälter 17 kann über eine nicht gezeigte Gewindeverbindung im Bereich 18 in 2 an den Fliehkraftabscheider festgelegt werden, wobei im festgelegten Zustand in den Auffangbehälter ein Füllfortsatz 19 des Fliehkraftabscheider bzw. des Füllabschnitts 16 axial hineinragt.
• Der im Detail in den 2a bis 2c gezeigte Fliehkraftabscheider 16 umfasst einen Verschlussdeckel 20, welcher im Detail in 4 gezeigt ist. Dieser umfasst einen oberen Anschlussstutzen 21 zur Fixierung der flexiblen Unterdruckleitung 9. Auf der Innenseite bzw. der von dem Anschlussstutzen 21 abgewandten Seite umfasst der Verschlussdeckel 20 ein Tauchrohr 22, welches in den Einlaufzylinder 14 hineinragt.
• Zu erkennen ist, dass der Verschlussdeckel 20 randseitig drei Fixierabschnitte 23 aufweist, an welchen er klemmbar ist mit Hilfe von in 1 gezeigten Flügelmuttern 24, welche korrespondieren bzw. zusammenwirken mit gelenkig am Fliehkraftabscheider 11 bzw. Fliehkraftabscheiderkörper angeordneten und dort gelenkig vorgesehenen Gewindeelementen, welche nach Lösen der Flügelschrauben 24 seitlich abgeklappt werden können, um den Verschlussdeckel 20 und somit die Unterdruckleitung 9 freizugeben.
• Auf die gleiche Weise ist die Unterdruckversorgungsleitung 9 verbunden mit einem jeweils hälftig in den 3a und 3b gezeigten Filterhalter 25 zur Aufnahme eines als Plättchenfilter ausgebildeten, gewebten Analysefilters (nicht gezeigt). Konkret ist die Unterdruckversorgungsleitung 9 verbunden mit einem in 3a gezeigten Anschlussstutzen 26 des Filterhalters 25, genauer einer ersten (lösbaren) Filterhalterschale 27, welche korrespondiert mit einer ortsfesten zweiten Filterhalterschale 28 gemäß 3b. Sämtliche über die Unterdruckquelle angesaugte Luft muss diesen Filterhalter 25 und damit den darin angeordneten Analysefilter passieren. Die erste Filterhalterschale 27 ist zum Wechseln des Analysefilters lösbar an der zweiten Filterhalterschale 28 festgelegt und zwar analog zu der Technik, wie der Verschlussdeckel 20 am Filterhalter 11, genauer am Filterhalterkörper bzw. am Einlaufzylinderbauteil fixiert ist. Konkret ist dies über Flügelschrauben 29 (vgl. 1) realisiert, die mit an der zweiten Filterhalterschale 28 verschwenkbar angeordneten Gewindeelementen korrespondieren, so dass die erste Filterhalterschale 27 gegen die zweite Filterhalterschale 28 pressbar ist, um den Analysefilter zu klemmen. Dies ist konkret realisiert über einen der zweiten Filterhalterschale 28 zugewandten Ringfortsatz 30 der ersten Filterhalterschale 27, die im fixierten Zustand mit einer Ringnut 31 in der zweiten Filterhalterschale 28 korrespondiert, um den Analysefilter klemmend zu halten, wobei der Analysefilter im montierten Zustand die freie Querschnittsfläche des Filterhalters 25 verschließt bzw. durchquert.
• Ferner umfasst die Partikelsammelvorrichtung 1 Signalisierungsmittel 32 zur Signalisierung einer unzulässigen Druckabweichung in der Druckversorgungsleitung zur Versorgung der Unterdruckquelle 8 mit Überdruck.
• Im Betrieb der Partikelsammelvorrichtung 1 im Rahmen der Sammlung von Partikeln für eine Prüfung der technischen Sauberkeit von industriellen Teilen bzw. Prüfkörpern wird bei Druckbeaufschlagung der Unterdruckquelle 8 Unterdruck erzeugt und zwar in der Unterdruckversorgungsleitung 9, welche, wie erwähnt, mit dem Fliehkraftabscheider 11 verbunden ist, so dass in der Folge ein Partikel- /Luftgemisch über die Saugdüse 13 und die Ansaugleitung 12 angesaugt wird. Dieses Partikel-/Luftgemisch rotiert in dem Fliehkraftabscheider 11 und der Großteil der Partikel wird abgeschieden in den Auffangbehälter 17. Restpartikel gelangen über die Unterdruckleitung 9 zum Filterhalter 25 und bleiben dort, je nach gewählter Maschenweite des Analysefilters von vorzugsweise kleiner 60µm, ganz besonders bevorzugt zwischen 10 und 50µm, noch weiter bevorzugt von 20µm in diesem hängen. Nach Beendigung der Absaugung wird dann der Analysebehälter 17 entleert, insbesondere durch Aufspülen und Auffangen der Partikel. Die aufgefangenen Partikel des Analysebehälters sowie die im Analysefilter aufgefangenen Partikel werden dann einer Partikelanalyse, insbesondere einer mikroskopischen und/oder gravimetrischen Analyse zugeführt.
• Im Folgenden wird der Aufbau der Saugdüse anhand der 5a bis 5c näher erläutert.
• Diese umfasst endseitige Borsten 33, die axial in eine Ansaugrichtung weisen. Endseitig weist die Saugdüse 34 einen Anschluss, hier einen Anschlussstutzen zum Anschluss an eine Ansaugleitung, insbesondere die Ansaugleitung 12 gemäß 1 auf.
• Die Saugdüse 13 umfasst einen vorderen und einen hinteren Schwenkpartner 35, 36, die über eine Gelenkverbindung miteinander verbunden sind. Diese Gelenkverbindung (Schwenkgelenk) umfasst eine Schwenkebene 37, die sich winklig erstreckt, hier unter einem Winkel von 45° zur Längsmittelachse L eines Ansaugleitungsabschnitts 38 im vorderen Schwenkpartner 35. Vorderer und hinterer Schwenkpartner 35, 36 liegen in der Schwenkebene 37 planeben mit jeweils keine Vertiefungen oder Vorsprünge aufweisenden Kontaktflächen 39, 40 aneinander an, so dass ein zwischen diesen befindlicher Spalt eine minimale Spaltbreite aufweist. Die Schwenkpartner 35, 36 sind in radialer Richtung durchgehend im Bereich ihrer jeweiligen Kontaktfläche 39, 40 planeben ausgebildet, so dass der sich ergebende Spalt radial durchgängig in der Schwenkebene befindet und unmittelbar, d.h. ohne Knicke, Erhöhungen oder Vertiefungen von radial innen nach radial außen verläuft. Im Bereich der Schwenkebene 37 befinden sich keine Abdichtungen. Die Abdichtung der Schwenkpartner 35, 36 zur Umgebung erfolgt über jeweils eine Ringdichtung 41, 42, die am Außenumfang eines jeweiligen Gelenkstutzens bzw. Flansches 43, 44 der Schwenkpartner 35, 36 angeordnet sind. Die Ringdichtungen 41, 42 befinden sich somit radial zwischen den Flanschen 43, 44 und einer Klemme 45 (Halterung) mit der die Schwenkpartner 35, 36 aneinander gehalten sind. Durch das Verschwenken des vorderen Schwenkpartners 35 relativ zu dem hinteren Schwenkpartner 36 können auf einfache Weise auch Hinterschnitte verlässlich von Partikeln für die spätere Analyse befreit werden.
• Anstelle der in den 3a und 3b gezeigten Ausführungsform eines Filterhalters kann ein Filterhalter 25 gemäß 6 als Filterhalter 25 bei einer erfindungsgemäßen Partikelsammelvorrichtung, insbesondere gemäß 1 zum Einsatz kommen. Die Ausführungsform eines Filterhalters 25 gemäß 6 ist überaus vorteilhaft, da mit dem gezeigten Filterhalter 25 aus als Plättchenfilter ausgebildeten, d.h. ebenen bzw. flachen Analysefiltern 46, wie dieser beispielhaft in 6 gezeigt ist, eine Aufnahmeschale 47 herstellbar bzw. formbar ist, wie diese beispielhaft in 9 gezeigt ist.
• Der Filterhalter 25 zur Aufnahme eines Plättchenfilters gemäß 6 umfasst wie der zuvor beschriebene Filterhalter 25 eine erste entlang einer Vertikalen V obere erste Filterhalterschale 27 und eine damit korrespondierende, fest an einem montageplattenseitigen Gestell angeordnete untere zweite Filterhalterschale 28. Im montierten Zustand gelangt angesaugte Luft mit Restpartikeln, die nicht im Auffangbehälter 17 abgeschieden wurden über die Unterdruckversorgungsleitung 9 gemäß 1 in die erste Filterhalterschale 27 und trifft dann auf eine Oberseite des zwischen den Filterhalterschalen 27, 28 geklemmten Analysefilters 46. Dieser weist im geklemmten Zustand die in 8 skizzierte Formgebung auf. Diese resultiert daraus, dass die zweite Filterhalterschale 28 auf einer der ersten Filterhalterschale 27 zugewandten Oberseite einen umlaufenden Ringwulst 48 aufweist, mit dem eine im Wesentlichen formkongruente Ringnut 49 in der ersten Filterhalterschale 27 korrespondiert, wobei der zunächst plättchenförmige Analysefilter 46 klemmend zwischen Ringwulst 48 und Ringnut 49 aufgenommen wird. Aufgrund der Verspannung der beiden Filterhalterschalen 27, 28 gegeneinander entlang der Vertikalen V, insbesondere über einen bereits im Zusammenhang mit den vorstehenden Figuren erläuterten Flügelmuttermechanismus, wird der, bevorzugt gewebte Analysefilter plastisch verformt, und zwar zu der bereits erläuterten Aufnahmeschale 47. Diese Verformung wird verstärkt durch den im verklemmten Zustand an der Unterseite des Analysefilters 46 anliegenden Unterdruck, da die zweite Filterhalterschale 28, insbesondere über einen Schalldämpfer mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, um so Partikel bzw. Restpartikel über die Unterdruckversorgungsleitung 9 in die erste Filterhalterschale 27 und über diese auf die Oberseite des Analysefilters 46 zu transportieren, wo diese verbleiben.
• Die Ringwulst/Ringnutkombination 48, 49 hat neben der Verformungswirkung gleichzeitig auch noch eine Dichtwirkung, in dem der dazwischen geklemmte Analysefilter 46 die Funktion einer Flachdichtung übernimmt, um somit ein seitliches Ansaugen von Fremdluft sicher zu vermeiden.
• In 7 ist die zweite Filterhalterschale 28 gemäß 7 in einer dreidimensionalen Schrägansicht gezeigt. Zu erkennen ist der umlaufende Ringwulst 48, der dann im geklemmten Zustand mit der Ringwulst der ersten Filterhalterschale 27 korrespondiert.
• Nach dem Ansaugen von Partikeln wird die erste Filterhalterschale 27 von der feststehenden zweiten Filterhalterschale 28 abgenommen und der Analysefilter 48 bzw. die daraus ausgebildete Aufnahmeschale 47 mit darauf befindlichen Partikeln kann entnommen und zu Partikelanalysemitteln überführt werden. Die Aufnahmeschale 47 umfasst einen im Wesentlichen ebenen inneren bzw. mittleren Aufnahmebereich 50, der radial außen von einem umlaufenden Umfangsrand 51 umgeben ist, der sich entlang der Vertikalen V nach oben erstreckt und in der Art einer Schalenwandung den Aufnahmebereich 50 bzw. Schalenboden umschließt, so dass ein seitliches Herunterfallen von Partikeln sicher vermieden wird.
• Die in 9 gezeigte Aufnahmeschalenform ergibt sich bei der Verwendung handelsüblicher gewebter Plättchenfilter. Zu erkennen ist, dass eine äußere Flanke bzw. ein äußerer Umfangsrandabschnitt nach oben umgeklappt ist, was vermutlich auf die Eigenspannung des Analysefiltermaterials und dessen im folgenden Beispiel kreisrunde Form zurückzuführen ist. Im Vergleich mit 8 ist zu erkennen, dass dieser äußere Randbereich im noch geklemmten Zustand nach unten gebogen ist und an einer äußeren Umfangsflanke des Ringwulstes 48 anliegt
• Bezugszeichenliste

1

Partikelsammelvorrichtung

2

Trägerplatte (Montageplatte)

3

Traggriff

4

Traggriff

5

Rahmenstruktur

6

Druckluftanschluss

7

Einstellmittel

8

Unterdruckquelle

9

Unterdruckversorgungsleitung

10

Schalldämpfer

11

Fliehkraftabscheider (Zyklon)

12

Ansaugleitung

13

Saugdüse (Gelenkdüse)

14

Einlaufzylinder

15

Konus

16

Füllabschnitt

17

Auffangbehälter

18

Bereich

19

Füllfortsatz

20

Verschlussdeckel

21

Anschlussstutzen

22

Tauchrohr

23

Fixierabschnitt

24

Flügelmuttern

25

Filterhalter

26

Anschlussstutzen

27

erste Filterhalterschale

28

zweite Filterhalterschale

29

Flügelmuttern

30

Ringfortsatz

31

Ringnut

32

Signalisierungsmittel

33

Borsten

34

Anschluss

35

vorderer Schwenkpartner

36

hinterer Schwenkpartner

37

Schwenkebene

38

Ansaugleitungsabschnitts

39

Kontaktfläche

40

Kontaktfläche

41

Ringdichtung

42

Ringdichtung

43

Flansch

44

Flansch

45

Klemme (Halterung)

46

Analysefilter

47

Aufnahmeschale

48

Ringwulst

49

Ringnut

50

Aufnahmebereich

51

Umfangsrand

V

Vertikale

Claims (12)

1. Partikelsammelvorrichtung zum Sammeln von Partikeln von Oberflächen für eine Partikelanalyse im Rahmen der Prüfung der technischen Sauberkeit von Prüfkörpern, insbesondere Werkstücken und Maschinen, umfassend einen Fliehkraftabscheider (11), an den eine Ansaugleitung (12) zum Ansaugen eines Partikel-/Luftgemisches von einer zu prüfenden Oberfläche angeschlossen ist, derart, dass ein angesaugtes Partikel-/Luftgemisch im Fliehkraftabscheider (11) rotiert und die Partikel gegen eine Wandung schleuderbar und dadurch abscheidbar sind, weiter umfassend einen dem Fliehkraftabscheider (11) zugeordneten, insbesondere lösbar am Fliehkraftabscheider (11) fixierten, Auffangbehälter (17) zum Sammeln der abgeschieden Partikel, wobei ein Tauchrohr (22) des Fliehkraftabscheiders (11) an eine Unterdruckversorgungsleitung (9) angeschlossen ist, der ein Filterhalter (25) zum Halten eines, insbesondere gewebten, austauschbaren Analysefilters zugeordnet ist, der derart anordnenbar und/oder angeordnet ist, dass die aus dem Fliehkraftabscheider (11) abgesaugte und durch die Unterdruckversorgungsleitung (9) strömende Luft, insbesondere vor Erreichen einer Unterdruckquelle, einen in dem Filterhalter (25) angeordneten Analysefilter durchströmen muss, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterhalter (25) zur klemmenden Aufnahme des Analysefilters (46) ausgebildet ist, und dass der Filterhalter (25) derart ausgebildet ist, dass dieser den zunächst flachen Analysefilter (46) dreidimensional zu einer Aufnahmeschale (47) mit einem, insbesondere kreisförmigen und/oder eben Aufnahmebereich (50) und einem den Aufnahmebereich (50) außen umschließenden Umfangsrand (51) deformiert, die nach einem Betrieb der Vorrichtung aus dem Filterhalter (25) entnehmbar ist.
2. Partikelsammelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterhaiter (25) derart angeordnet ist, dass sich der Umfangsrand (51) der Aufnahmeschale (47) nach einem Öffnen des Filterhalters (25) bezogen auf den von dem Umfangsrand (51) umgebenden Aufnahmebereich (50) bei auf einer horizontalen Standfläche aufstehender Partikelsammelvorrichtung (1) nach oben entlang einer Vertikalen (v) erstreckt.
3. Partikelsammelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterhalter (25) eine erste Filterhalterschale (27) und eine zweite Filterhalterschale (28) umfasst, die gegeneinander, insbesondere über Flügelmuttern (24), verspannbar sind und zwischen denen der Analysefilter (46) klemmbar ist, und dass die erste Filterhalterschale (27) entlang der Vertikalen (V) bei auf einer horizontalen Standfläche aufstehender Partikelsammelvorrichtung (1) oberhalb der zweiten Filterhalterschale (28) angeordnet ist, und dass zur Ausformung der Aufnahmeschale (47) in der zweiten Filterhalterschale (28) ein Ringwulst (48) angeordnet ist, der unter Klemmung des Analysefilters (46) in einer gegenüberliegenden Ringnut (49) des Filterhalters (25) (der ersten Filterhalterschale) aufnehmbar und/oder aufgenommen ist.
4. Partikelsammelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Filterhalterschale (27) nach einem Betrieb der Partikelsammelvorrichtung (1) von der fest mit einem Gestell verbundenen zweiten Filterhalterschale (28) abnehmbar ist, derart, dass die Aufnahmeschale (47) auf der zweiten Filterhalterschale (28) verbleibt.
5. Partikelsammelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckquelle (8) eine mit einer Druckluftleitung verbundene Strahldüse zur Erzeugung des Unterdrucks, insbesondere aus einem Wertebereich zwischen 100 mbar und 200 mbar, bevorzugt von 150 mbar Differenzdruck, mittels Druckluft aufweist.
6. Partikelsammelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fliehkraftabscheider (11) bis auf das Tauchrohr (22) frei ist von Einbauten und/oder in einem Bereich unterhalb der, insbesondere tangential einmündenden Ansaugleitung (12) kantenfrei ist.
7. Partikelsammelvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fliehkraftabscheider (11) einen Einlaufzylinder (14) und einen darunter befindlichen Konusabschnitt umfasst, insbesondere mit dazwischen angeordnetem, umlaufendem Übergangsradius.
8. Partikelsammelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die, bevorzugt flexiblem, Unterdruckversorgungsleitung (9) über einen lösbaren Verschlussdeckel (20) an den Fliehkraftabscheider (11) und/oder über eine der Filterhalterschalen (27, 28) zur unmittelbaren Klemmung des Analysefilters (46), an den Filterhalter (25) angeschlossen ist.
9. Partikelsammelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine, insbesondere lösbar am saugseitigen Ende der Ansaugleitung angeordnete Saugdüse (13), umfassend ein Schwenkgelenk mit einer winklig zur Längserstreckung der Ansaugleitung (12) verlaufenden Schwenkebene (37), an der zwei Schwenkpartner (35, 36) relativ zueinander verdrehbar sind, wobei die Schwenkpartner (35, 36) planeben aufeinander gleitend angeordnet sind und über eine außenumfängliche Klemme (45) aneinander fixiert sind, gegenüber der die Schwenkpartner (35, 36) mit jeweils einer außenumfänglichen Ringdichtung (41, 42) abgedichtet sind.
10. Partikeisammelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelsammelvorrichtung einen Druckluftanschluss zur Versorgung der Strahldüse zur Erzeugung des Unterdrucks und/oder einen Sauganschluss zum Anschließen der Partikelsammelvorrichtung an eine externe Unterdruckquelle, insbesondere einen Nass- und/oder Trockensauger aufweist.
11. Partikelanalysesystem zur Prüfung der technischen Sauberkeit von Prüfkörpern, insbesondere Werkstücken und Maschinen, umfassend eine Partikelsammelvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie Partikelanalysemittel zur Analyse mittels der Partikelsammetvorrichtung (1) aufgesaugter Partikel, insbesondere umfassend ein Mikroskop, bevorzugt ein Lichtmikroskop, und/oder gravimetrische Auswertemittel, dadurch gekennzeichnet, dass die aus einem plättchenförmigen Analysefilter (46) geformte Aufnahmeschale (47) aus dem Filterhalter (25) entnehmbar und zu den Partikelanalysemitteln transferierbar ist.
12. Verfahren zum Betreiben einer Partikelsammelvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder eines Partikelanalysesystems gemäß Anspruch 11, wobei ein zunächst plättchenförmiger Analysefilter (46) in dem Filterhalter (25) klemmt und darin dreidimensional zu einer Aufnahmeschale (47) mit einem, insbesondere kreisförmigen und/oder ebenen Aufnahmebereich (50) und einem den Aufnahmebereich 50 außen umschließenden Umfangsrand (51) deformiert wird, wobei die Aufnahmeschale (47) nach einem Betrieb der Vorrichtung aus dem Filterhalter (25) entnommen und bevorzugt die darauf abgeschiedenen Partikel analysiert werden.

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