DE1993224U - Messkammer mit beleuchtungseinrichtung zur bestimmung der konzentration von aerosolen. - Google Patents

Description

Hamburg, den 2. April 1968

Anmelder: Drägerwerk Heinr. & Bernh. Dräger 24 Lübeck, Mb !slinger Allee 53/55

Vertreter: Patentanwalt Dr. Friedri.cn "Vollmer 2 Hamburg 70, Schloßstraße 6

Meßkammer mit Beleuchtungseinrichtung zur Bestimmung der Konzentration von Aerosolen

Die Neuerung betrifft eine Meßkammer mit Beleuchtungseinrichtung zur Bestimmung der Konzentration von in einem fließfähigen Medium enthaltenen Iremdteilehen, insbesondere von Aerosolen, wobei das letztere in der Meßkammer intensiv beleuchtet wird und die von den Iremdteilchen in einer bestimmten Richtung abgegebene Streustrahlung als Maß für die Konzentration dient.

Es ist bekannt, die Lichtstreuung inAerosolen zur Messung von deren Konzentratioji zu benutzen* Beispielsweise läßt sich auf diese Weise die lebeldichte bestimmen, aber es kann auch beispielsweise, ein flüssiges Medium in Betracht kommen, in .dem feinste Fremdstoffe verteilt sind und die Durchsichtigkeit des Mediums entsprechend trüben. In allen solchen lallen kann,- wie erwähnt, die Lichtstreuung zur Messung der Konzentration dienen. Hierzu beleuchtet man das .Aerosol'bzw.- das betreffende Me- -;. dium mit einem starken Liehtstrahl und beobachtet unter \ einem bestimmten Winkel zur Richtung des Beleuehtungsstrahles das im Untersuchungsobjekt entstehende Streu- " / licht. Die Intensität dieses Streulichtes ist ein Maß ' für die Konzentration des Aerosols. .-.

Derartige Meßvorrichtungen,- die allgemein als. Meßkammern bezeichnet werden, sind an sich:: bekannt. Dabei- ist die _ Meßempfindliehkeit,. die sich mit., einer solchen Meßkammer erreichen läßt, um so größer, je geringer das Streulieht ist, das nicht vom Aerosol selbst .erzeugt wird sondern. von den Wänden der Meßkammer herrührt.- "Die bekannten Streulichtmeßgeräte benutzen zur Beleuchtung des Aerosols" bzw. des feine Premdstoffe-enthaltenden Mediums-Licht- .-bündel mit einemrelativ großen Querschnitt, um eine möglichst große Lichtausbeute .zu erreichen.- Andererseits wird dabei die Meßkammer verhältnismäßig"klein gehalten,

denn vorwiegend" werden- derartige. iiesisüng%n:ⁿiik:on^iira±er-- " ■■■"■'■ lieh oder in kurzen Abständen naeheinander durehgeführt,- - .' und dabei soll das Ausspülen' der Me.ßkammer möglichst/ schnell zu erreichen sein,-Daher hat man bisher immer •verhältnismäßig kleine Meßkammern benutzt, die dieses-.-.. Durchspülen erleichtern. "■".-■"- ;

Uachteilig ist dabei jedoch, daß ein Bei euch tungs-Meht^ bündel von großem Querschnitt auch beträchtliche Teile- ■= der inneren Wandf.lachen in der Kammer- trifft, die bei .'. ; der hohen angewandten Intensität des Beleuehtungslichtes einen keineswegs-vernachlässlgbaren Beitrag an Streulieht, liefern. - _:; _ - \ . ^: - ^: -■".". ^: .;. --.

Der !feuerung, liegt die Aufgabe zugrunde,, eine Meßkammer ."_;". mit Beleuchtungseinrichtung zu .schaff en,- .bei der eine ;. . hohe Leuchtdichte im Beleuehtungsstrahl Anwendung findet, aber trotzdem das schädliche Streulieht in der. Kammer außer· ordentlich klein gehalten wird.. Dies- ist; erreichbar,-, wenn man die Meßkammer mit der Beleuchtungseinrichtung.'.gemäß .. der Neuerung so ausbildet, daß: die Beleuohtungseinrichtung mit einer Queeksilberdampf-Hochstdrueklampe mit sehr; kleinem Lichtbogen versehen .ist und die Mefikammer, deren... ■-". Abmessungen das übliche, ein sehnelies Durchspülen, er- . ·. laubende Maß nicht überschreiten, mit Blenden für das Be- ■ leuchtungslicht und das -Streulieht versehen Ist, deren . ■;."

Durchmesser in Anpassung^an-die"Llchtbogengro^e etwa 1/15 des Kammerdurehmessers "beträgt. Dabei" is^rt es einerseits wichtig, daß die "benutzte Lientquelle . ein Iiiciit-. ■"■-"bündel, mit sehr hoher Leuchtdichte, afeerisei-kleinem Querschnitt erzeugt. Auf diese Weise, ist- es möglich, _. _:die Blenden im Strahlengang so klein zu halten, daß der Durchmesser des die Kammer durchsetzenden Licht "bündel s relativ klein gegenüber dem Kammerdurehmess.er .ist, ohne y daß hierfür die Kammer übermäßig groJ.gemacht werden muß, Die Kammer abmessungen können vielmehr etwa dieselben ". bleiben, wie sie bisher .verwen;det" worden- sind, so daß , : ein s chnel1es Durchspülen der Kammer mit"Prüfluft 0 * dgl. keinerlei Schwierigkeiten bereitet.

Hoch bessere Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der: Neuerung die Meß— kammer mit einer Licht falle an dem._ Punkte ihres Umfangs-.-" versehen wird, an dem das einfallende Licht der Beleuchtungseinrichtung gegenüber dem Sintri.ttspunkt auf. die'■"■ Kammerwandung fällt. Derartige. Lichtfallen sind dem Fachmann bekannt und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung. Sie haben die .Wirkung, das 'auf diesen. Teil. . der Wandung auffallende intensive Licht sehr weitgehend. .. zu resorbieren, so daß störendes Streulicht gar nicht ... erst entstehen kann, ."".-.". . ■-. ;-■/..-.- -.--■. -■ ^; 'V . .

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Weiterhin ist es von-Vorteil, di^Meßfcaiiimer^mi't; einer ■" Lichtfalle an dem Punkte^ ,ihres; tTmf angs auszurüsten, an dem die rückwärtige Terlängerung-des .Iiichtwege^;s des gestreuten lichtes die Kammer wandung trifft. Das gestreute..' Licht wird im allgemeinen ja einer lOtozelle oder ähnlichen Meßeinrichtung zugeführt, .und wenn die Kammerwandung" an dieser Stelle nicht möglichst weitgehend -reflexions- : frei ist, bewirkt der von diesem Punkt/ausgehende: licht anteil eine Verfälschung.des; Meßwertes, d.h, das zu messende Streulicht erscheint durch den Anteil, der Wandre- _r flexion heller, als es in Wahrheit ist. Das !Anbringen einer Lichtfalle an diesem Punkt bewirkt also ebenfalls eine merkliche Verbesserung-.der mit -dieser Meßkammer er-' _:. zielbaren Genauigkeit. /.■-■-.-■ ^: . --"■'".- - -

Schließlich kann noch eine^:-We.iterTerbesserung dadurch erzielt werden, daß am Austrittspunkt des ..gestreuten-Lichtes aus der Meßkammer eine ringförmige Stufen-Lichtfalle vorgesehen ist. . ■"■; ■."'■-■.-.■ ^: ..:.:. ■■■"· ■■-." .

In der Praxis hat sich gezeigt, daß.mit"den-angegebenen Mitteln die Wirkungsweise .der bisher.^:ü.blichen■;Meßkammern -V ganz bedeutend verbessert werden konnte.;Es ist auf diese¹ Weise möglich gewesen, das-Streulicht.der Meßkammer unterdas Streulicht der Luftmoleküle -zu senkenj die ja bekanntlich ihrerseits auch eine gewisse Streuung hervorrufen

und damit der Verbesserung; solcher M&ßkammern eine- -Hieilt -*-~ mehr übersteigbare physikalische Grenze - setzen* Jedenfalls konnte festgestellt -werden, daß das Streulicht der Kammer bei den hier in Betracht kommenden Messungen überhaupt : nicht mehr als störender Einfluß auftritt.; ..

Ein Ausführungsbeispiel der He.uerung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt, und zwar im Grundriß,, teilweise im Schnitt. .- '/-^: ,..■■■-■- . =; . " ;-''.-

Die Zeichnung-läßt am oberen._:En(ie-^: die -Beleuchtungseinrichtung 1 erkennen, die mit_ einer Quecksilberdampf-" -. ;"_: Höchstdrucklampe 2 bestückt ist,, welche einen sehr kleinen Lichtbogen besitzt. Die hierfür erforderliehen Gehäuse- und. Abschirmwandungen sind> in der Zeichnung nur sehematisch angedeutet. Ton der Quecksilberdampf-Höchstdrucklampe 2 geht ein Lichtbündel 3 aus, das in der Zeichnung.: durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist und in- ". nerhalb eines Eohres 4 zur-Heßkammer 3 gelangt. Innerhalb des Rohres § sind verschiedene LinsenanOrdnungen. Torgesehen, die- hier nicht näher/ dargestellt .sind, da^: sie zum. Verständnis der Neuerung, nichts beitragen. Das: Rohr 4 ist an seinem der Lampe 2 benachbarten--Ende eng- zusammengeholt und bildet dort .eine Eintrittsblende;. an seinem an-deren Ende ist es beim Eintritt;, in die.-Meßkammer 5 eben>- falls, mit einer Blende 6 versehen* .. -■■"-■".

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Die Meßkammer 5 selbst; "be^si "tez ifc einenDurchmesser der^üb-^: ■ lichen Größe, der im vorliegenden Jialle 60-"'mm betragen.:, kann, und die Eintrittsblende 6 weist* ebenso wie.die . :;. weiteren nachstellend noch zu .erwähnenden Blenden einen .: .. lichten Durchmesser von 4 mm auf. Bas-Terhältnis Blendendurchmesser zu Eammerdurchmesser beträgt bei- der hier vorgesehenen Quecksilberdampf-Höehstd³^^⁰^·¹·⁸·¹¹¹?⁶ also 1 /15·

Gegenüber dem Eintritt des. Lieht bundeis 3- ist an der Meßkammer 5 eine Liehtfalle -7 vorgesehen, an deren Eingang / sich ebenfalls eine Blende \8- befindet. Biese M:ehtfalle: verhindert das Entstehen unerwünschten Streulichts -beim ^: . Aufprall des Iichtbündeis 5 auf die. gegenüberliegende - -,;..-Kammerwand. - . ■ ... . - -."-. : .;-'.:: .,-. . ■-".--."-.-

Das zur M#ssung, dienende StreuliohV das. an den JPremdteilehen des in der Kammer, enthaltenen Mediums durch Brechung, erzeugt wird., gelangt durch einen BeObaehtungs- oder .Meßstutzen -8 aus der Kammer heraus, und „es wird für gewöhn- . lieh einem Fotowandler: zugeleitet;. -Dieses Streulieht bündel ist in der Zeichnung mit. 9 .bezeichnet., und es ist erkennbar, daß seine Riehtung. mit der .Einfallsri.chtung des Beleuchtungsbündels 3 .einen Winkel von 1.35° einsehließt. ;

Zur weiteren Unterdrückung schädlichen,Streulichts ist ■■-; ^: der Tubus 8 an seinem in der Kammer 5 befindlichen.Ende.

mit - einer ringförmigen Stufen-Id entfalle 10 versehen* und außerdem ist dieser Stufenliclitfalle-gegenülDer am Gehäuse der Meßkammer noch; eine weitere, Xiichtfalle 11 angebracht , deren Eingang ebenfalls, mit einer Blende 12. ausgestattet ist. ; . ; - . '- ^: , ■". ^:

Eine- Meßkammer mit. Beleuchtungseinrichtung der hier dargestellten Art hat sich in der Praxis sehr gut bewährt, ^:. und es wurde oben "bereits angegeben., daß damit; das schädliche Streulicht der Kammer."bis unter 'das Streulicht der Luftmoleküle gesenkt werden kann.- Der -Vollständigkeit halber sei noch erwähnt-, daß die Kammer 5 in ihrem unteren und ihrem oberen Seil (senkrecht:zur. Eapierebene) mit einem Zufluß- bzw. Ibfluß.stutzen für. das Aerosol θ. dgl. versehen ist. Biese beiden Stutzen sind hier nicht . näher dargestellt, ■■":, ?^: \^: \_ ':■"_' .-■;:■■-.

" S chu t-Z ansgrüche \

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Claims (4)

_■ Q. Schutzansprüche: ' -: ;: - :| ^ :"r--_. "".."/-"■-, : - "■-'"" "V' '

1. . Mejßkammer mit Beleuchtungseinrichtung zur Be-- _. Stimmung der Konzentration von_: in einem fließfähigen Medium enthaltenen Fremdteilehen,. insbesondere von Aerosolen, wobei das letztere in der .Meßkammer_; intensiv be- . leuchtet wird und die von-den iremdteilohen in einer, bestimmten !Richtung abgegebene. Streustrahlung als Maß fürv die Konzentration dient,. dadurch gekennzeichnet., "daß die Beleuchtungseinrichtung.(1) mit einer Quecksilberdampf-Höchstdrucklampe (2) mit sehr kleinem Mchtbogen versehen ist und die Meßkammer (5).,- deren Abmessungen das übliche, ein schnelles Durchspülen erlaubende Maß nicht. _ überschreiten, mit Blenden (.6, ; Q_s .10,. 12) für das Beleuehtungslieht (-3) und das Streulicht (9)' versehen ist, deren Durchmesser in Anpassung an die Lichtbogengröße etwa 1/15 des Kammerdurchmessers beträgt. .... .■■■".. ;: . _:

2. _: Meßkammer nach Anspruch_;1, dadurch gekennzeichnet, daß. sie mit einer Mehtf alle /(SJ)- an dem. Punkte ih-. _;. res Umfangs versehen ist, an dem das ..einfallende Lieht / (3) der Beleuehtungseinrichtung (1) gegenüber dem Eintrittspunkt auf die Kammerwandung fallt. "' '-.

3· Meßkammer nach.Anspruch¹t oder 2, dadurch ge— . kennzeichnet, daß sie mit einer Mchtfalle (11). an dem ./

Punkte ihres Umfangs verseilen ist, an dem-die rückwärtige Verlängerung des Lichtweges des gestreuten.iiiehtes(9) ^v _ die Kammerwandung trifft. ""■.. ^: _; ■'"'-. ~.- '■ '--.-. [■'. ". .-- -"." W; --'-'" -

4. - Meßkammer nach Anspruch Λ , 2 oder" 3> dadurch
gekennzeichnet, daß am Austrittspunkt des gestreuten- : ν-Lichtes (9) eine ringförmige .Stufen-lichtfalle. (10;) vor-.. gesehen ist. . '.■_'..-■ . :. - ^: _: ^; ■"-.- ' ; . "..-■