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Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur sequentiellen Prüfung von Filtern mit
- - einem rohgasseitigen Koppler zur Verbindung mit dem zu prüfenden Filter,
- - einem reingasseitigen Koppler zur Verbindung mit dem zu prüfenden Filter,
- - einer ersten Baugruppe mit einem Aerosolgenerator und einer ersten Messeinrichtung zur Bestimmung der Aerosolkonzentration der Luft als Rohgas und
- - einer zweiten Baugruppe mit einer Einrichtung zum Ansaugen von Luft in Verbindung mit einer zweiten Messeinrichtung zur Bestimmung der Aerosolkonzentration der Luft als Reingas nach dem Filter und
deren Verwendungen.
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Die Druckschrift
DE 20 2012 101 230 U1 beinhaltet eine Einrichtung zur Qualitätsprüfung von hocheffizienten Partikelfiltern für die Luft von Rein- und Reinsträumen. Ein wesentlicher Anteil der Taktzeit wird durch das Ein- und Ausbringen des Prüflings in die Prüfeinrichtung beansprucht, insbesondere dann, wenn aufgrund eines vertretbaren Kostenrahmens dieser Vorgang manuell durchgeführt wird. Die Partikelfilter nacheinander in die Einrichtung und damit in den Aerosolstrom einzubringen, wird bei der Einrichtung zur Qualitätsprüfung teilweise aufgehoben. Die Prüfung sowie das Ein- und Ausbringen des Prüflings in die Einrichtung wird zeitlich parallel realisiert. Dazu sind Kammern für jeweils einen Partikelfilter als Prüfling parallel zueinander angeordnet. Mittels Schaltventilen können diese wahlweise in den Aerosolstrom eingeschleift werden.
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Die Druckschrift
DE 42 15 783 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen der Filtrationswirkung von Filtern zur Filtration von Luft, Gasen oder Flüssigkeiten an Füll- und Verschließmaschinen oder dergleichen, insbesondere bei der Sterilluftaufbereitung. In ein Sterilluftsystem ist dabei ein Filtertestsystem integriert, welches einen Aerosolerzeuger und ein Partikelmessgerät aufweist, wobei die eine Seite des Filters mit einem Prüfaerosol beaufschlagt und auf der anderen Seite des Filters eine Partikelmessung im austretenden Luftstrom vorgenommen wird. Das Filtertestsystem besitzt nur einen Partikelzähler auf der Reinseite des Filters. Bei der Prüfung des Filters gelangt Prüfaerosol über die Unreinseite des Filters und den Filter auf die Reinseite und damit zum Partikelzähler. Im umgekehrten Betrieb gelangt das Prüfaerosol auf die Reinseite mit dem Partikelzähler.
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Die Druckschrift
DE 10 2018 111 552 B3 betrifft Einrichtungen zur Prüfung des Abscheidegrades eines Filters zu dessen Qualitätssicherung. Dazu werden Teilströme aus dem Reingasstrom nach dem Filter entnommen und die Partikelkonzentrationen gemessen. 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. Zum Schutz der dabei verwendeten Partikelzähler bei offenen Adaptern wird eine Einrichtung zur Zuführung von partikelfreiem Gas eingesetzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur sequentiellen Prüfung von Filtern mit einer geringen Vorbereitungszeit und einer geringen Nachbereitungszeit während der Messzeit des zu prüfenden Filters zu realisieren.
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Diese Aufgabe wird mit den in den unabhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmalen gelöst.
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Die Einrichtungen zur sequentiellen Prüfung von Filtern mit
- - einem rohgasseitigen Koppler zur Verbindung mit dem zu prüfenden Filter,
- - einem reingasseitigen Koppler zur Verbindung mit dem zu prüfenden Filter,
- - einer ersten Baugruppe mit einem Aerosolgenerator und einer ersten Messeinrichtung zur Bestimmung der Aerosolkonzentration der Luft als Rohgas und
- - einer zweiten Baugruppe mit einer Einrichtung zum Ansaugen von Luft in Verbindung mit einer zweiten Messeinrichtung zur Bestimmung der Aerosolkonzentration der Luft als Reingas nach dem Filter und
deren Verwendungen zeichnen sich insbesondere durch eine geringe Vorbereitungszeit und eine geringe Nachbereitungszeit während der Messzeit des zu prüfenden Filters aus.
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Dazu ist der rohgasseitige Koppler mit einem Rückschlagventil verbunden. Die erste Baugruppe ist über ein erstes Absperrventil mit dem rohgasseitigem Koppler und die zweite Baugruppe über ein zweites Absperrventil mit dem reingasseitigen Koppler verbunden. Die Betätigungseinrichtungen der Absperrventile sind mit einer Steuereinrichtung so verbunden,
- - dass zum Prüfen des Filters die Koppler mit dem Filter verbunden und die Absperrventile geöffnet sind und so die erste Baugruppe, das Filter und die zweite Baugruppe miteinander verbunden sind,
- - dass nach dem Prüfen des Filters und vor dem Öffnen der Koppler nacheinander das erste Absperrventil geschlossen wird, so dass das Rückschlagventil öffnet und Umgebungsluft durch den rohgasseitigen Koppler strömt, und das zweite Absperrventil danach geschlossen wird, so dass keine Umgebungsluft in den reingasseitigen Koppler einströmen kann,
- - dass bei geschlossenen Absperrventilen die Koppler von dem geprüften Filter geöffnet werden und
- - dass die Koppler mit dem nächsten zu prüfenden Filter verbunden werden.
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Die Einrichtung zeichnet sich vorteilhafterweise dadurch aus, dass taktweise und fortlaufend produzierte Filter hinsichtlich ihrer Abscheidequalität prüfbar sind. In industriellen Fertigungsprozessen für Filter insbesondere Luftfilter werden häufig gleichartige Produkte mit einer sehr hohen Anzahl je Zeiteinheit hergestellt, was eine sehr geringe Taktzeit des Herstellungsprozesses bedeutet.
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Für eine vollständige Funktionsprüfung besteht daher das Erfordernis, auch die Filterprüfung in dieser kurzen Taktzeit zu realisieren. Die Prüfung der Filter erfolgt durch einen Filtrationsversuch. Zu diesem Zweck werden gasgetragene Partikel als Aerosol durch den Filter geleitet. Die Konzentration des dem Filter zugeleiteten Aerosols, häufig als Rohgas bezeichnet, und die Konzentration des den Filter durchströmten Aerosols, häufig als Reingas bezeichnet, werden mit Partikelmesstechnik bestimmt. Der reziproke Quotient dieser Konzentrationen wird als Durchlassgrad bezeichnet und kennzeichnet die Qualität eines Filters.
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Eine Spezifik der Konzentrationsmessung eines Aerosols ist die auftretende Verringerung der Messgenauigkeit bei Reduzierung der zur Verfügung stehenden Messzeit. Die Ursache liegt in der Statistik der den Filter passierenden Partikeln. Die statistische Sicherheit sinkt mit kürzerer Messzeit überproportional ab. Die Anzahl Partikel je Einheit Messzeit hängt auch vom Abscheidegrad und der Partikelkonzentration im Rohgas des Filters ab. Letztere Parameter sind in einer konkreten Prüfsituation jedoch meist festgelegt. Aus diesen Sachverhalten folgt das Bestreben, innerhalb der insgesamt für die Prüfung zur Verfügung stehenden Zeit ein Maximum an eigentlicher Messzeit zu erreichen.
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Werden baugleiche Filter in einer Prüfeinrichtung sequentiell geprüft, so ergibt sich die Taktzeit aus dem Wechsel von einem Filter zum nächsten, jeweils betrachtet im gleichen Stadium innerhalb des Taktes. Die für die eigentliche Filterprüfung zur Verfügung stehende Zeit ist nur ein Anteil an der Taktzeit, da weitere und notwendige Verfahrensschritte eine Handhabungszeit erfordern. Beispielhaft für Bestandteile der Handhabungszeit sind die Zeiten des Transports des Filters in die Prüfeinrichtung, des Zustellens einer Vorrichtung für die Führung des Aerosols an Eingang und Ausgang des Filters (Ankopplung) und die sinngemäßen Schritte in umgekehrter Reihenfolge nach der Filterprüfung.
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Die für die Filterprüfung zur Verfügung stehende Zeit kann so in drei Zeitabschnitte unterteilt werden:
- - Erstens in eine Vorbereitungszeit, die für das Einstellen des Volumenstromes, das Einstellen einer zeitlich konstanten Reingaskonzentration und anderer Ausgleichsprozesse erforderlich ist,
- - Zweitens in die eigentliche Messzeit und
- - Drittens in eine Nachbereitungszeit um solche Verhältnisse zu schaffen, dass die Ankopplung vom Filter geöffnet werden kann. Die Bedingungen hierfür sind ein unterbrochener Volumenstrom vom und zum Filter und die Partikelfreiheit der geöffneten Ankopplungen, so dass kein Aerosol an die Umgebung abgegeben wird.
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Bei gegebener Taktzeit soll nun bei technologisch meist vorgegebener Handhabungszeit eine maximale Messzeit erzielt werden. Dies ist erreicht, wenn in der Hauptsache die Vorbereitungszeit und die Nachbereitungszeit minimiert werden.
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Die Einrichtung zur sequentiellen Prüfung von Filtern dient vorteilhafterweise dem Zweck der Maximierung der Messzeit durch Minimierung der Vorbereitungszeit und Nachbereitungszeit. Dabei werden gleichzeitig Randbedingungen des industriellen Umfelds der Filterherstellung vorteilhaft berücksichtigt. Dazu gelöste Randbedingungen sind die Folgenden.
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Erstens ist häufig der Platzbedarf im unmittelbaren Bereich der Produktionslinie in dessen Verlauf günstigenfalls auch die Prüfung integriert stattfindet, sehr knapp bemessen. So kann nicht die komplette Ausrüstung für die Filterprüfung an der Produktionslinie platziert werden. Die Ankopplung des Filters an die fluidführenden Systeme auf der Roh- und Reingasseite ist häufig aus baulichen Gründen beabstandet zur eigentlichen Prüfeinrichtung. Dies ist insbesondere von Bedeutung, da auf diese Weise das Aerosol, das zum Filter als Rohgas hingeführt wird, entfernt vom Filter hinsichtlich seiner Konzentration gemessen wird. Dies gilt gleichfalls für das vom Filter weggeführte Aerosol als Reingas.
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Zweitens muss die Strömung des Aerosols so beeinflusst werden, dass beim Öffnen der Ankopplung der Filterprüfeinrichtung zum Wechsel zum nächsten Filter kein Aerosol an die Umgebung austritt. Dazu ist die Strömung des Aerosols zu unterbrechen und beim Öffnen eventuell zugängliche Hohlräume sind vor Öffnen mit partikelfreier oder partikelarmer Luft auszuspülen. Die Spülluft ist der Abluft zuzuleiten.
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Durch die Einrichtung zur sequentiellen Prüfung von Filtern wird ein Volumenstrom durch den Filter erzeugt. Da die Abscheidung im Filter von diesem Volumenstrom abhängig ist, wird beim nominalen Volumenstrom der Filterspezifikation geprüft. Dazu ist die Einrichtung für Saugbetrieb konzipiert. Diese Betriebsweise hat den Vorteil, dass eventuelle Undichtheiten nicht zum Austreten von Aerosol an die Umgebung führen. Der Aerosolgenerator stellt dabei das benötigte Aerosol zur Verfügung.
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Der Saugbetrieb bedeutet, dass der Volumenstrom an der Reingasseite des Filters hervorgerufen wird und bei geschlossener Ankopplung am Filter Aerosol durch die Zuleitungen vom Aerosolgenerator angesaugt wird.
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Ist nun beim Übergang von einem Filter zum Nächsten gerade kein Filter adaptiert, so werden die rohgasseitige und reingasseitige Verbindungen abgesperrt. Einerseits wird nun das komplette Rohgas durch Absperren der Zuleitung zum Filter in die Abluft geleitet und andererseits wird die reingasseitige Saugleitung abgesperrt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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In Ausführungsformen der Erfindung weist die erste Baugruppe eine Einrichtung zur Erzeugung partikelfreier Luft in Verbindung mit dem Aerosolgenerator und die erste Messeinrichtung zur Bestimmung der Aerosolkonzentration des Rohgases auf. Üblicherweise enthält das Aerosol des Aerosolgenerators ausreichend Partikel, jedoch kann der Volumenstrom zu gering sein, um die Filter entsprechend der Spezifikation zu betreiben. Aus diesem Grund wird dem Aerosol des Aerosolgenerators mittels der Einrichtung zur Erzeugung partikelfreier Luft derartige Luft zugemischt.
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In Ausführungsformen der Erfindung weist die erste Baugruppe eine Abluftleitung in Verbindung mit der Einrichtung zur Erzeugung partikelfreier Luft, den Aerosolgenerator und die erste Messeinrichtung zur Bestimmung der Aerosolkonzentration des Rohgases auf. Die Einrichtung zur Erzeugung partikelfreier Luft, der Aerosolgenerator und die erste Messeinrichtung zur Bestimmung der Aerosolkonzentration des Rohgases sind mit der Steuereinrichtung verbunden. Üblicherweise enthält das Aerosol des Aerosolgenerators ausreichend Partikel, jedoch ist der Volumenstrom zu gering, um die Filter entsprechend der Spezifikation zu betreiben. Aus diesem Grund wird dem Aerosol partikelfreie Luft zugemischt. Das Aerosol kann dabei mit einem Überschuss hinsichtlich des Volumenstromes bereitgestellt werden, der dann über die Abluftleitung ableitbar ist. Der Vorteil dieser Verfahrensweise ist ein in seiner Konzentration konstantes Aerosol auch für den Fall, dass Filter unterschiedlicher nominaler Volumenströme zu prüfen sind.
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In Ausführungsformen der Erfindung sind die Koppler vorteilhafterweise jeweils mit einem Antrieb zum Schließen und Öffnen der Verbindungen zwischen den Kopplern und dem zu prüfenden Filter verbunden. Weiterhin sind die Antriebe mit der Steuereinrichtung verbunden.
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In Ausführungsformen der Erfindung sind die Einrichtung zum Ansaugen von Luft und die zweite Messeinrichtung zur Bestimmung der Aerosolkonzentration der Luft als Reingas vorteilhafterweise mit der Steuereinrichtung verbunden.
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In Ausführungsformen der Erfindung können zu prüfende und geprüfte Filter optional auf einem Träger mit einem Antrieb angeordnet sein, so dass der jeweils zu prüfende Filter zu den Kopplern positionierbar ist und die zu prüfenden Filter der Reihe nach prüfbar sind.
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Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der Einrichtung zur sequentiellen Prüfung von Filtern.
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Zur Realisierung der Erfindung ist es auch zweckmäßig, die vorbeschriebenen Ausführungsformen und Merkmale der Ansprüche zu kombinieren.
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Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Figur eingehender erläutert werden. Das Ausführungsbeispiel soll dabei die Erfindung beschreiben ohne diese zu beschränken.
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Es zeigt:
- 1 eine Einrichtung zur sequentiellen Prüfung von Filtern.
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Eine Einrichtung zur sequentiellen Prüfung von Filtern 1 besteht im wesentlichen aus einem rohgasseitigen Koppler 3 zur Verbindung mit dem zu prüfenden Filter 1, einem reingasseitigen Koppler 2 zur Verbindung mit dem zu prüfenden Filter 1, einer ersten Baugruppe mit einem Aerosolgenerator 4 und einer ersten Messeinrichtung 5 zur Bestimmung der Aerosolkonzentration der Luft als Rohgas, einer zweiten Baugruppe mit einer Einrichtung 7 zum Ansaugen von Luft in Verbindung mit einer zweiten Messeinrichtung 8 zur Bestimmung der Aerosolkonzentration der Luft als Reingas nach dem Filter 1, einem Rückschlagventil 11, einem ersten Absperrventil 6 und einem zweiten Absperrventil 9, einer Einrichtung 10 zur Erzeugung partikelfreier Luft, einer Abluftleitung 14 und einer Steuereinrichtung.
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Die 1 zeigt eine Einrichtung zur sequentiellen Prüfung von Filtern 1 in einer prinzipiellen Darstellung.
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Eine erste Baugruppe weist die Einrichtung 10 zur Erzeugung partikelfreier Luft in Verbindung mit dem Aerosolgenerator 4 und die erste Messeinrichtung 5 zur Bestimmung der Aerosolkonzentration des Rohgases auf. Eine Abluftleitung 14 ist in Verbindung mit der Einrichtung 10 zur Erzeugung partikelfreier Luft, dem Aerosolgenerator 4 und der ersten Messeinrichtung 5 zur Bestimmung der Aerosolkonzentration des Rohgases vorhanden. Damit wird ein von dem Aerosolgenerator 4 erzeugtes Aerosol mit partikelfreier Luft der Einrichtung 10 zur Erzeugung partikelfreier Luft gemischt und entweder vollständig der Abluftleitung 14 zugeleitet oder anteilig für die Filterprüfung verwendet. Es wird die Aerosolkonzentration dieser als Rohgas bezeichneten Mischung mittels der ersten Messeinrichtung 5 gemessen. Die erste Baugruppe ist über das erste Absperrventil 6 mit dem rohgasseitigem Koppler 3 verbunden, wobei mittels einer ersten Leitung 12 das Rohgas dem örtlich beabstandeten rohgasseitigen Koppler 3 zugeleitet wird. Der rohgasseitige Koppler 3 ist weiterhin mit dem Rückschlagventil 11 verbunden. Das Aerosol strömt durch den zu prüfenden Filter 1 und wird, nun als Reingas bezeichnet. Der reingasseitige Koppler 2 ist über eine zweite Leitung 13 und das zweite Absperrventil 9 mit einer zweiten Baugruppe verbunden. Diese besitzt die Einrichtung 7 zum Ansaugen von Luft in Verbindung mit der zweiten Messeinrichtung 8 zur Bestimmung der Aerosolkonzentration der Luft als Reingas nach dem Filter 1. Hier wird erneut die Aerosolkonzentration gemessen. Das Hervorrufen des Volumenstromes durch den zu prüfenden Filter 1 wird durch die Einrichtung 7 zum Ansaugen von Luft realisiert. Die Einrichtung 10 zur Erzeugung partikelfreier Luft, der Aerosolgenerator 4, die erste Messeinrichtung 5 zur Bestimmung der Aerosolkonzentration des Rohgases, die Betätigungseinrichtung des ersten Absperrventils 6, die Einrichtung 7 zum Ansaugen von Luft, die zweite Messeinrichtung 8 zur Bestimmung der Aerosolkonzentration der Luft als Reingas und die Betätigungseinrichtung des zweiten Absperrventils 9 sind mit der Steuereinrichtung verbunden.
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Die Betätigungseinrichtungen der Absperrventile 6, 9 sind mit der Steuereinrichtung so verbunden,
- - dass zum Prüfen des Filters 1 die Koppler 2, 3 mit dem Filter 1 verbunden und die Absperrventile 6, 9 geöffnet sind und so die erste Baugruppe, das Filter 1 und die zweite Baugruppe miteinander verbunden sind,
- - dass nach dem Prüfen des Filters 1 und vor dem Öffnen der Koppler 2, 3 nacheinander das erste Absperrventil 6 geschlossen wird, so dass das Rückschlagventil 11 öffnet und Umgebungsluft durch den rohgasseitigen Koppler 3 strömt, und das zweite Absperrventil 9 danach geschlossen wird, so dass keine Umgebungsluft in den reingasseitigen Koppler 2 einströmen kann,
- - dass bei geschlossenen Absperrventilen 6, 9 die Koppler 2, 3 von dem geprüften Filter 1 geöffnet werden und
- - dass die Koppler 2, 3 mit dem nächsten zu prüfenden Filter 1 verbunden werden.
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Eine Minimierung der Vorbereitungszeit und der Nachbereitungszeit während der Messzeit des zu prüfenden Filters erfolgt damit, wenn die Filterankopplung, bestehend aus den Kopplern 2, 3, geöffnet werden sollen, um den nächsten Filter 1 in Position zu bringen. So wird zuerst das erste Absperrventil 6 geschlossen. Dadurch kann kein Aerosol mehr angesaugt werden. Vielmehr öffnet das federbelastete Rückschlagventil 11. Dadurch strömt Umgebungsluft durch die rohgasseitige Ankopplung und spült diese aus. Danach wird das zweite Absperrventil 9 geschlossen, so dass keine Umgebungsluft in die reingasseitige Fiterankopplung einströmen kann. Erst nach diesen Schritten wird die Filterankopplung geöffnet. Von Bedeutung ist, dass die Absperrventile 6, 9 keinen gemeinsamen Antrieb besitzen, da diese zu unterschiedlichen Zeitpunkten betätigt werden müssen. Durch diese Anordnung der beiden Absperrventile 6, 9 und des Rückschlagventils 11 kann nach Beendigung der eigentlichen Messzeit einerseits schnellstmöglich die Filterankopplung geöffnet werden. Andererseits ist die erste Leitung 12 bei Prüfung des nächsten Filters 1 bereits mit Aerosol gefüllt.
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Zu prüfende und geprüfte Filter 1 können auf einem Träger 15 mit einem Antrieb angeordnet sein, so dass der jeweils zu prüfende Filter 1 zu den Kopplern 2, 3 positionierbar ist und die zu prüfenden Filter 1 der Reihe nach prüfbar sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Filter
- 2
- reingasseitige Koppler
- 3
- rohgasseitige Koppler
- 4
- Aerosolgenerator
- 5
- ersten Messeinrichtung
- 6
- ersten Absperrventils
- 7
- Einrichtung zum Ansaugen von Luft
- 8
- zweiten Messeinrichtung
- 9
- zweite Absperrventil
- 10
- Einrichtung zur Erzeugung partikelfreier Luft
- 11
- Rückschlagventil
- 12
- ersten Leitung
- 13
- zweite Leitung
- 14
- Abluftleitung
- 15
- Träger
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202012101230 U1 [0002]
- DE 4215783 A1 [0003]
- DE 102018111552 B3 [0004]
