DE102018111552B3 - Device for testing the degree of separation of a filter for its quality assurance - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Prüfung des Abscheidegrades eines Filters zu dessen Qualitätssicherung.Die Einrichtungen eignen sich insbesondere zur Qualitätssicherung jedes hergestellten Filters. Dazu weist die Einrichtung- eine Einrichtung zur Prüfluftaufbereitung und Aerosoleinleitung,- eine Probenahme zur Bestimmung der Rohgaskonzentration der das Aerosol enthaltenden Prüfluft mit einem ersten Partikelzähler,- einen rohgasseitigen Adapter zur Filterankopplung,- den zu prüfenden Filter,- einen reingasseitigen Adapter zur Filterankopplung,- eine Einrichtung zur Zuführung von partikelfreiem Gas,- parallel geschaltete zweite Partikelzähler zur Messung der Partikel im Reingas und- eine Einrichtung zur Erzeugung des Volumenstromes auf, die nacheinander im Volumenstrom angeordnet sind.Weiterhin umfasst die Einrichtung Durchflussmesser zur Bestimmung des Volumenstroms durch die zweiten Partikelzähler, so dass die Summe des Volumenstroms durch die zweiten Partikelzähler gleich oder größer des nominellen Volumenstromes des Filters ist. Eine Differenz ist durch Zuführung von partikelfreiem Gas am Eingang der Partikelzähler zuspeisbar.The invention relates to devices for testing the degree of separation of a filter for its quality assurance. The devices are particularly suitable for quality assurance of each filter produced. For this purpose, the device comprises a device for test air preparation and aerosol introduction, a sampling for determining the raw gas concentration of the aerosol-containing test air with a first particle counter, a raw-gas-side adapter for filter coupling, the filter to be tested, a pure-gas adapter for filter coupling, a device for supplying particle-free gas, - parallel second particle counter for measuring the particles in the clean gas and- a device for generating the volume flow, which are arranged sequentially in the volume flow.Furthermore, the device comprises flow meter for determining the volume flow through the second particle counter, such that the sum of the volume flow through the second particle counter is equal to or greater than the nominal volume flow of the filter. A difference can be added by supplying particle-free gas to the inlet of the particle counter.
Description
Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Prüfung des Abscheidegrades eines Filters zu dessen Qualitätssicherung.The invention relates to devices for testing the degree of separation of a filter for its quality assurance.
Filter sind in der industriellen Technik essentielle Bauteile. Ein wichtiges Einsatzgebiet ist die Abscheidung fester oder flüssiger Partikel aus einem Gasstrom. Das Prozessziel der Partikelabscheidung kann aus einer potentiellen Schadwirkung von Partikeln auf ein Produkt einerseits und auf die Umwelt und den Menschen andererseits motiviert sein. Beispiele für die erstere Anwendung sind die Herstellung von Halbleitererzeugnissen oder empfindlichen feinmechanischen Baugruppen, für die zweite Anwendung der Umgang mit partikelförmigen radioaktiven Stoffen oder biologisch gefährlichen Mikroorganismen.Filters are essential components in industrial engineering. An important field of application is the separation of solid or liquid particles from a gas stream. The process objective of particle separation may be motivated by a potential harmful effect of particles on a product on the one hand, and on the environment and on the other hand. Examples of the former application are the production of semiconductor products or sensitive fine mechanical assemblies, for the second application, the handling of particulate radioactive substances or biologically hazardous microorganisms.
Bekannterweise besteht eine Filterprüfeinrichtung aus den Komponenten Prüfluftaufbereitung, Hinzugabe des Prüfaerosols, Probenahme zur Bestimmung der Rohgaskonzentration, zu prüfender Filter, der Probenahme für die Reingaskonzentration und einer Einrichtung zur Erzeugung des Prüfvolumenstromes.As is known, a filter testing device consists of the components test air preparation, addition of the test aerosol, sampling for determining the raw gas concentration, filter to be tested, sampling for the clean gas concentration and a device for generating the test volume flow.
Die Druckschrift
Eine Adaptierung von Filterkassetten ist beispielsweise durch die Druckschrift
Die Druckschrift „Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 05. August 2016, URL: https://de.wikipedia.org/wiki/Abscheidegrad“ beinhaltet eine Definition des Abscheidegrades, der in der Verfahrenstechnik die Wirksamkeit eines Trennverfahrens beschreibt. Dazu ist dieser das Verhältnis der in einem System abgeschiedenen zu der in das System eingetretenen Menge eines Stoffes oder der jeweiligen Konzentrationen.The publication "Wikipedia, The Free Encyclopedia. Processing status: 05. August 2016, URL: https://de.wikipedia.org/wiki/Decision level "contains a definition of the degree of separation, which describes the effectiveness of a separation process in process engineering. This is the ratio of the deposited in a system to the occurred in the system amount of a substance or the respective concentrations.
Die Druckschrift
Durch die Druckschrift
Die Druckschrift
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Prüfung des Abscheidegrades eines Filters so zu schaffen, dass diese sich zur Qualitätssicherung jedes hergestellten Filters eignet.The specified in
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This object is achieved with the features listed in
Die Einrichtungen zur Prüfung des Abscheidegrades eines Filters zu dessen Qualitätssicherung zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass diese sich zur Qualitätssicherung jedes hergestellten Filters eignen.The facilities for testing the degree of separation of a filter for its quality assurance are characterized in particular by the fact that they are suitable for the quality assurance of each filter produced.
Dazu weist die Einrichtung
- - eine Einrichtung zur Prüfluftaufbereitung und Aerosoleinleitung,
- - eine Probenahme zur Bestimmung der Rohgaskonzentration der das Aerosol enthaltenden Prüfluft mit einem ersten Partikelzähler,
- - einen rohgasseitigen Adapter zur Filterankopplung,
- - den zu prüfenden Filter,
- - einen reingasseitigen Adapter zur Filterankopplung,
- - eine Einrichtung zur Zuführung von partikelfreiem Gas,
- - parallel geschaltete zweite Partikelzähler zur Messung der Partikel im Reingas und
- - eine Einrichtung zur Erzeugung des Volumenstromes auf,
- - a device for test air preparation and aerosol introduction,
- a sampling for determining the raw gas concentration of the aerosol-containing test air with a first particle counter,
- a raw gas side adapter for filter coupling,
- - the filter to be tested,
- a pure-gas adapter for filter coupling,
- a device for supplying particle-free gas,
- - Parallel connected second particle counter for measuring the particles in the clean gas and
- a device for generating the volume flow,
Weiterhin umfasst die Einrichtung Durchflussmesser zur Bestimmung des Volumenstroms durch die zweiten Partikelzähler, so dass die Summe des Volumenstroms durch die zweiten Partikelzähler gleich oder größer des nominellen Volumenstromes des Filters ist. Eine Differenz ist durch Zuführung von partikelfreiem Gas am Eingang der Partikelzähler zuspeisbar.Furthermore, the device comprises flow meters for determining the volume flow through the second particle counter, so that the sum of the volume flow through the second particle counter is equal to or greater than the nominal volume flow of the filter. A difference can be added by supplying particle-free gas to the inlet of the particle counter.
Zunehmend wird von Anwenderseite gefordert, die mit dem Abscheidegrad ausgedrückte Qualität der Filter nicht mehr nur als statistische Kenngröße an einer Stichprobe zu ermitteln, sondern jedes hergestellte Exemplar entsprechend zu prüfen. Jedes Filterexemplar weist so einen garantierten Abscheidegrad auf. Damit wird die Prüfung auf den Abscheidegrad Bestandteil des Herstellungsprozesses der Filter. Die Einrichtung eignet sich vorteilhafterweise zur Qualitätssicherung in der laufenden Produktion von Filtern. Daraus resultieren eine Reihe von speziellen, neuen Anforderungen an eine solche Prüfeinrichtung des Abscheidegrades zur Qualitätssicherung. Speziell zeigen sich für eine solche Filterprüfung das Erfordernis einer sehr geringen Taktzeit und einer integrierte Möglichkeit der Plausibilitätskontrolle der Prüfergebnisse. Die Einrichtung erfüllt damit allgemeine Anforderungen an die Prüfung des Abscheidegrades von Filtern. Soll jedoch eine Filterprüfung im Rahmen der Qualitätssicherung mit Taktzeiten bis hinunter in den Sekundenbereich durchgeführt werden, sind weitere technische Einrichtungen erforderlich und tragen maßgeblich zur Erfüllung der Prüfaufgabe bei. Desweiteren treten technische Erfordernisse in den Vordergrund, die bei Laborprüfungen nur eine untergeordneten Stellenwert besitzen.Increasingly, the user side is demanding that the quality of the filters expressed with the degree of separation no longer be determined merely as a statistical parameter on a random sample, but that each manufactured copy should be checked accordingly. Each filter copy thus has a guaranteed degree of separation. This makes the test on the degree of separation part of the manufacturing process of the filter. The device is advantageously suitable for quality assurance in the ongoing production of filters. This results in a number of special, new requirements for such a test device of the degree of separation for quality assurance. Specifically, the need for a very short cycle time and an integrated possibility of checking the plausibility of the test results for such a filter test. The device thus fulfills general requirements for testing the separation efficiency of filters. However, if a filter test within the framework of quality assurance with cycle times down to the second range is to be carried out, further technical facilities are required and contribute significantly to the fulfillment of the testing task. Furthermore, technical requirements come to the fore, which have only a minor importance in laboratory tests.
Beispielhaft für ein solches technisches Erfordernis soll hier die Plausibilität der Prüfergebnisse genannt werden. Stehen bei einer Laborprüfung erforderlichenfalls die Prüfergebnisse einer Vielzahl von Wiederholungsmessungen am gleichen Prüfobjekt zur Verfügung, ist es bei der Prüfung innerhalb der Qualitätssicherung stets nur ein einzelnes Prüfergebnis. Damit ist die Beurteilung der Plausibilität der Prüfergebnisse ungleich schwieriger.As an example of such a technical requirement, the plausibility of the test results should be mentioned here. If, in a laboratory test, the test results of a large number of repeat measurements are available on the same test object if necessary, the quality assurance check is always a single test result. Thus, the assessment of the plausibility of the test results is much more difficult.
Ebenfalls spezifisch ist die Wirkung einer begrenzten, zur Verfügung stehenden Zeit für die Filterprüfung. Die Genauigkeit des Messens von Partikelkonzentrationen, immanenter Bestandteil jeder Filterprüfung, steigt mit der Anzahl der bewerteten Partikel und ist damit eine Funktion der Zeit. Eine Labormessung kann geraume Zeit einnehmen, eine Messung unter den Bedingungen der Qualitätssicherung unterliegt den Taktzeiten der Filterproduktion, bis hinunter in den Sekundenbereich. Deshalb sind Technologien bevorzugt, die in der bestehenden Messzeit ein Maximum an Genauigkeit ermöglichen.Also specific is the effect of a limited time available for filter testing. The accuracy of measuring particle concentrations, an inherent part of each filter test, increases with the number of particles being evaluated and is thus a function of time. A laboratory measurement can take a long time, a measurement under the conditions of quality assurance is subject to the cycle times of filter production, down to the second range. Therefore, technologies are preferred that allow maximum accuracy in the existing measurement time.
Die Merkmale der Einrichtung orientieren sich an den Hauptforderungen an eine solche Prüfeinrichtung des Abscheidegrades zur Qualitätssicherung.The features of the device are based on the main requirements of such a test device of the degree of separation for quality assurance.
Die zur Verfügung stehende Messzeit soll maximal für die Gewinnung von Information genutzt werden. In dieser Messzeit entsteht ein Volumen an Reingas, dessen Gehalt an Partikeln die Bestimmung des Abscheidegrades ermöglicht. Üblich sind Teilstromentnahmen aus diesem Reingasstrom mit Messung der dort vorhandenen Partikelkonzentration und Führung des übrigen Gasstromes in die Abluft. Da das Messen von Partikeln und die Teilstromentnahme ein statistischer Prozess sind, steigt die Zuverlässigkeit des Ergebnisses mit dem Anteil der Probenahme, die tatsächlich bewertet wird.The available measuring time should be used maximally for the extraction of information. During this measuring time, a volume of clean gas is created whose content of particles makes it possible to determine the degree of separation. Conventional are partial current draws from this clean gas flow with measurement of the particle concentration present there and guidance of the remaining gas flow into the exhaust air. Since particle measurement and partial flow sampling are a statistical process, the reliability of the result increases with the proportion of sampling that is actually evaluated.
Zwischen dem reingasseitigen Adapter zur Filterankopplung und den zweiten Partikelzählern befindet sich eine Schutzeinrichtung zum Schutz der zweiten Partikelzähler bei offenen Adaptern. Die Schutzeinrichtung ist dazu die Einrichtung zur Zuführung von partikelfreiem Gas oder eine weitere Einrichtung zur Zuführung von partikelfreiem Gas. Bei offenen Adaptern ist der durch die Schutzeinrichtung eingespeiste Volumenstrom größer als die Summe der Volumenströme der zweiten Partikelzähler.Between the clean-gas side adapter for filter coupling and the second particle counters is a protective device for protecting the second particle counter with open adapters. The protective device is for this purpose the device for supplying particle-free gas or another device for supplying particle-free gas. With open adapters, the volume flow fed through the protective device is greater than the sum of the volume flows of the second particle counter.
Das bezieht sich auf die Wechselwirkung des Partikelzählers mit der Umgebungsluft. Das zu messende Reingas weist bei höhereffizienten Filtern stets eine sehr niedrige Konzentration an Partikeln auf. Wird nun der Filter zur Prüfung im Produktionstakt gewechselt und damit die Adapter geöffnet, so kommen die Partikelzähler nur bei unterbrochener Gasdurchströmung nicht mit dem hochkonzentrierten Aerosol der Umgebungsluft in Kontakt. Soll die Gasdurchführung bei der zeitkritischen Filterprüfung nicht unterbrochen werden, wird, nachteilig in diesem Fall, durch die offenen Adapter Umgebungsluft angesaugt. Umgebungsluft verunreinigt Partikelzähler, so dass diese erst gespült werden müssen, um wieder niedrigkonzentrierte Aerosole präzise messen zu können. Die Einrichtung speist für den Zeitraum des geöffneten Zustandes der Adapter partikelfreies Gas in den Ansaugzweig der Partikelzähler ein. Der Volumenstrom wird dabei so eingestellt, dass er höher als die Summe der Volumenströme der Partikelzählers ist, so dass sogar partikelfreie Luft aus dem reingasseitigen Adapter austritt und diesen spült.This refers to the interaction of the particle counter with the ambient air. The clean gas to be measured always has a very low concentration of particles in higher efficient filters. If now the filter is changed for testing in the production cycle and thus the adapters are opened, then the particle counters only come into contact with the highly concentrated aerosol of the ambient air only when the gas flow is interrupted. If the gas feedthrough in the time-critical filter test is not interrupted, is disadvantageous in this case, by the open adapters sucked in ambient air. Ambient air contaminates particle counters so that they first have to be rinsed in order to be able to precisely measure low-concentration aerosols again. The device feeds for the period of the open state of the adapter particle-free gas in the intake branch of the particle counter. The volume flow is adjusted so that it is higher than the sum of the volume flows of the particle counter, so that even particle-free air escapes from the clean gas side adapter and flushes it.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 6 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the
Zwischen der Einrichtung zur Prüfluftaufbereitung und Aerosoleinleitung und dem rohgasseitigen Adapter zur Filterankopplung befindet sich nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 eine Aerosolsicherheitsabsaugung, so dass das Rohgas mit der Aerosolsicherheitsabsaugung abgesaugt wird.Between the device for Prüfluftaufbereitung and aerosol introduction and the raw gas side adapter for filter coupling is located after the embodiment of
Diese Ausführung der Einrichtung betrifft die Handhabung des Aerosols zur Filterprüfung. Aufgrund der zeitkritischen Abläufe sollen analog zur ständigen Durchströmung der Partikelzähler bei Wechsel des zu prüfenden Filters auch die Bereitstellung des Aerosols unterbrechungsfrei betrieben werden. Nur so werden Anfahrvorgänge vermieden, die Zeitverzüge durch eine Konsolidierungsphase nach Filterwechsel und nächster Prüfung bedeuten würden. Für den Fall des kontinuierlichen Betriebes der Aerosolgenerierung würde jedoch Aerosol für den Zeitraum offener Adapter nachteilig an die Umgebung abgegeben werden. Für diesen Fall wird die Aerosolsicherheitsabsaugung eingesetzt, die das Aerosol für die Zeit offener Adapter absaugt.This embodiment of the device relates to the handling of the aerosol for filter testing. Due to the time-critical processes should be operated without interruption analogous to the constant flow through the particle counter when changing the filter to be tested and the provision of the aerosol. This is the only way to avoid start-ups that would mean time delays due to a consolidation phase after changing the filter and the next test. However, in the case of continuous operation of aerosol generation, aerosol would be adversely released to the environment for the period of open adapters. In this case, the aerosol safety suction is used, which sucks the aerosol for the time of open adapter.
In Fortführung ist oder sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 der Aerosolsicherheitsabsaugung ein Filter zur Aerosolabscheidung und/oder eine Abluftanlage nachgeschaltet.In continuation or after the development of
Der rohgasseitige Adapter zur Filterankopplung und der reingasseitige Adapter zur Filterankopplung sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 automatisiert lösbare Adapter. Die Adapter sind dazu so ausgebildet, dass diese in einer kurzen Taktzeit den Filter fluiddicht verbinden und während des Wechselns zum nächsten Filter das Eindringen von Partikeln in den Reingasanschluss und das Austreten von Prüfaerosol aus dem Rohgasanschluss verhindern.The crude gas side adapter for filter coupling and the clean gas side adapter for filter coupling are according to the embodiment of
Wenigstens einer der Adapter ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 mit einer angetriebenen Positioniereinheit verbunden, die weiterhin mit einer Steuereinrichtung verbunden ist.At least one of the adapters is connected according to the embodiment of
Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 sind
- - die Positioniereinheit,
- - die Einrichtung zur Prüfluftaufbereitung und Aerosoleinleitung,
- - der erste Partikelzähler,
- - die Einrichtung zur Zuführung von partikelfreiem Gas,
- - die zweiten Partikelzähler,
- - die Einrichtung zur Erzeugung des Volumenstromes und
- - die Durchflussmesser
- the positioning unit,
- - the device for test air conditioning and aerosol introduction,
- - the first particle counter,
- the device for supplying particle-free gas,
- the second particle counters,
- - The device for generating the flow rate and
- - the flow meter
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in principle in the drawings and will be described in more detail below.
Es zeigen:
-
1 eine Einrichtung zur Prüfung des Abscheidegrades eines Filters zu dessen Qualitätssicherung, -
2 eine Einrichtung zur Prüfung des Abscheidegrades eines Filters zu dessen Qualitätssicherung mit einem Schutz der zweiten Partikelzähler bei geöffneten Adaptern und -
3 eine Einrichtung zur Prüfung des Abscheidegrades eines Filters zu dessen Qualitätssicherung mit zusätzlicher Aerosolsicherheitsabsaugung.
Eine Einrichtung zur Prüfung des Abscheidegrades eines Filters
- -
einer Einrichtung 1 zur Prüfluftaufbereitung und Aerosoleinleitung, - -
einer Probenahme 2 zur Bestimmung der Rohgaskonzentration der das Aerosol enthaltenden Prüfluft mit einem ersten Partikelzähler4 , - - einem rohgasseitigen Adapter
6a zur Filterankopplung, - - dem zu prüfenden
Filter 3 , - -
einem reingasseitigen Adapter 6b zur Filterankopplung, - -
einer Einrichtung 8 zur Zuführung von partikelfreiem Gas, - - parallel geschaltete zweite Partikelzähler
7 zur Messung der Partikel im Reingas, - -
einer Einrichtung 5 zur Erzeugung des Volumenstromes und Durchflussmessern zur Bestimmung des Volumenstroms durch die zweiten Partikelzähler7 .
-
1 a device for testing the degree of separation of a filter for its quality assurance, -
2 a device for testing the degree of separation of a filter for its quality assurance with a protection of the second particle counter with open adapters and -
3 a device for testing the degree of separation of a filter for its quality assurance with additional aerosol safety extraction.
A device for testing the degree of separation of a
- - a
facility 1 for test air conditioning and aerosol introduction, - - a
sampling 2 for determining the raw gas concentration of the aerosol-containing test air with afirst particle counter 4 . - - a raw gas side adapter
6a for filter coupling, - - the filter to be tested
3 . - - a
pure gas adapter 6b for filter coupling, - - a facility
8th for the supply of particle-free gas, - - Parallel connected second particle counter
7 for measuring the particles in the clean gas, - - a
facility 5 for generating the volume flow and flow meters for determining the volume flow through the second particle counter7 ,
Die
Die Einrichtung
Die
In einer Ausführungsform befindet sich zwischen dem reingasseitigen Adapter
Die
In einer weiteren Ausführungsform befindet sich zwischen der Einrichtung
Der rohgasseitige Adapter
- - die Positioniereinheit,
- - die
Einrichtung 1 zur Prüfluftaufbereitung und Aerosoleinleitung, - -
der erste Partikelzähler 4 , - - die
Einrichtung 8 zur Zuführung von partikelfreiem Gas, - - die zweiten Partikelzähler
7 , - - die
Einrichtung 5 zur Erzeugung des Volumenstromes und - - die Durchflussmesser
- the positioning unit,
- - the
device 1 for test air conditioning and aerosol introduction, - - the
first particle counter 4 . - - the device
8th for the supply of particle-free gas, - - the second particle counter
7 . - - the
device 5 for generating the volume flow and - - the flow meter
Natürlich können auch beide Adapter
Von besonderer Bedeutung ist dabei eine Langzeitfunktionalität der Adapter
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Einrichtung zur Prüfluftaufbereitung und AerosoleinleitungDevice for test air preparation and aerosol introduction
- 22
- Probenahme zur Bestimmung der RohgaskonzentrationSampling to determine the raw gas concentration
- 33
- Filterfilter
- 44
- erster Partikelzählerfirst particle counter
- 55
- Einrichtung zur Erzeugung des VolumenstromesDevice for generating the volume flow
- 66
- Adapteradapter
- 77
- zweiter Partikelzählersecond particle counter
- 88th
- Einrichtung zur Zuführung von partikelfreiem GasDevice for supplying particle-free gas
- 99
- Schutzeinrichtungguard
- 1010
- AerosolsicherheitsabsaugungAerosolsicherheitsabsaugung
Claims (6)
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