DE2107781A1 - Probeentnahmegerät für in der Luft schwebende Teilchen - Google Patents

Description

ARIEL A. AHDEBSON 1074 East Ash Avenue, Prevo, Utah 84601, USA

Probeentnahmegerät für in der luft schwebende Teilchen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf-ein Gerät zur Entnahme von Proben luftgetragener Teilchen und insbesondere auf ein Gerät und ein Verfahren zum Einsammeln der Teilchen in verschiedenen aerodynamischen Kategorien, z. B. aus Staub und Hauch, um den Verpestungegrad von Luft oder anderen Gasen mit Teilchen 'in der Größenordnung von einigen My zu bestimmen*

Da ein direkter Zusammenhang zwischen dem Eindringen der luftgetragenen Teilchen in die Luftröhre und die Lungen einerseits und der Große, F,orm und Wichte der luftgetragenen Teilchen anderseits besteht, wobei die kleineren leichteren Teilchen und die, die eine gewisse Gestalt aufweisen, wieter in die Luftsäckchen der Lungen eindringen, und deshalb ein größeres Gesundheitsrisiko für den Menschen darstellen, ist es lebenswichtig, luftgetragene Teilchen nach Größe, Gestalt und Wichte, dl· die aerodynamischen Parameter der luftgetragenen Teilchen darstellen, zu klassifizieren.

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In der vorliegenden Beschreibung der Erfindung sind unter dem Begriff ^wluftgetragene Teilchen" auch Teilchen 25U verstehen, die wie Aerosole in Luft oder einem anderen Gas schweben.

Per vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zu schaffen, mit dem kleinste Luftteilchen der Luft entnommen werden kommen, so. daß die Konzentration und die aerodynamischen Eigenschaften von schwebenden Staub und Rauchte liehen anhand einer visuellen Überprüfung der Proben festgestellt werden kann. Dabei soll das Frobeentnahmegerät für luftgetragene Teilchen eine Sammlereinrichtung aufweisen, die ein Fließen der Luft in Strahlen verursacht.

Gemäß der Erfindung soll das Probeentnahmegerät für in der Luft schwebende Teilchen einen Deckel aufweisen, der sich auch als die Einrichtung dient, die anfänglich ein Fließen der Luft in Strahlen verursacht. _;

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung soll das Probeentnahmegerät für luftgetragene Teilchen getrennte Abstandhalter aufweisen, so daß mehr oder weniger Scheiben wunschgemäß eingesetzt werden können. Dabei soll es mit dem Gerät gemäß der Erfindung möglich sein, die aus der Luft eingesammelten Teilchen in dem reinen, unveränderten Zustand für eine mikroskopische Untersuchung und radiologische, chemische und biologische Analyse verfügbar zu machen.

Gemäß einer besonderen Ausführungeform der Erfindung (unten Stapelprobeentnahmegerät genannt) soll das Gerät zur Engnahme von Bauchproben geeignet sein. Ih diesem

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Pall wird das Gerät entweder in einen Schornstein angeordnet oder mit Luft bzw. Bauch aus dem Schornstein gefüllt.

Andererseits ist es möglich, die Erfindung eo zu verwirklichen, daß das Probeentnahmegerät klein und leid* im Gewicht ist, so daß es an die Kleidung einer Arbeitekraft befestigt werden kann, um ein genaues Messen der Luftverpestung zu ermöglichen, der er ausgesetzt ist (Kleinstgerät)

Das Probeentnahmegerät gemäß der Erfindung für luftgetragene Teilchen soll einfach und verhältnismäßig billig bei der Herstellung sein, und eine einfache Montage und Demontage ermöglichen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit dem Anspruch und der Zeichnung hervor. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise abgeschnittene Seitenansicht und einen teilweisen Schnitt des erfindungsgemäßen

Stapelsammle rs;

Fig. 2 einen Teil der Sammelscheiben gemäß Fig. 1 in einer erheblich vergrößerten Schnittansicht}

Fig. 3 eine teilweise Ansicht auf der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 einen Querschnitt auf der Linie 4-4 der Fig. 1, wobei eine Draufsicht der zweiten Scheibe von oben gezeigt wird.

Fig. 5 eine Draufsicht der dritten Scheibe unterhalb

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der obersten Scheibe;

Fig. 6 eine teilweise abgebrochene Seitenansicht und einen teilweisen Querschnitt des zweiten Ausfuhrungsbeispiels der Erfindung (KIeinstprobeentnahmegerät ungefähr zweimal vergrößert);

Fig. 7 eine Draufsicht des Probeentnahmegeräts bzw. des Sammlers gemäß Figo 65 und

Fig. 8 eine Draufsicht del? obersten Scheibe des Geräts gemäß Fig. 6.

Mit Bezug auf die Zeichnungen und die folgende Beschreibung bezeichnet 10 das Probeentnahmegerät gemäß Fig. 1, das für Rauch aus Schornsteinen^rerwendet wird» Der Mantel 12 und eine Grundplatte 14- sind durch einen in einer Nut 18-eingreifenden Stift in dem zusammengebauten Zustand'gemäß Fig. 3 gehalten. Eine gerändelte Hülse 20 ist in die Grundplatte 14- eingeschraubt, so daß sie fest gegen einen Flansch 22 des Zylinders 24- geschraubt werden kann, um den Scheibenstapel 26 festzuhalten. Die Scheiben sind durch Ringe 28 auseinandergehalten. Jede Scheibe ist gelocht (z. B. gemäß Fig. 4- und 5)· Die bogenförmigen Glieder 29 werden dazu benutzt, die Scheiben und die Ringe bei der Montage als Stapel zusammenzuhalten.

Luft wird in das Gerät durch eine in bekannter Weise zustandegebrachte Saugwirkung im Rohr 30 eingesaugt. Die Luft muß in die obere Kammer 32 über das Rohr 34- eintreten. Das Rohr 34- ist mit einer Quelle an verpesteter Luft, z. B. ein einem Schornstein, verbunden. Danach fließt die Luft durch die Lochscheiben. Es ist zu erkennen, daß die Löcher 36 der Scheibe gemäß Fig. 4· größer als die Löcher

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38 der Scheibe gemäß Fig. 5 sind. Die Löcher der obersten Scheibe 40 sind größer als die aller anderen Scheiben. Die Locher in jeder Scheibe sind gleich groß, wobei die Lochgröße sich von oben nach unten abnimmt.

Es ist auch, zu erkennen, daß sich der Durchmesser jedee Lochkreises gemäß Fig. 4 von allen anderen Kreisdurchaeasern der Löcher gemäß Flg. 5 unterscheidet. Die Kreis-» durchmesser der oberen Scheibe 40 stimmen mit den Durchmessern der dritten Scheibe usw. abwechselnd überein. Die Durchmesser der Kreise in der zweiten Scheibe gleichen den Durchmessern in der dritten Scheibe usw. abwechselnd· D. h. die Löcher einer Scheibe sind mit Bezug auf die Löcher der benachbarten Scheibe versetzt angeordnet (Fig. 2)» während die Löcher abwechselnder Scheiben ausgefluchtet sind.

Beim Fassieren der Löcher der oberen Scheibe wird die Luft oder ein anderes Gas beschleunigt, so daß {Jeder Luftströmung zu einem Strahl 42 wird. Durch die Strahlen werden die beschriebenen schwebenden !Teilchen, wie z. B. Staubteilchen 44, mitgenommen. Bei stetiger Strahlgeschwindigkeit hängt es allein von den aerodynamischen Abmessungen der Staubteilchen ab, ob die Staubteilchen einer Kurve folgen können, um das Loch der nächst unteren Scheibe zu passieren oder wie im Falle von Teilchen 46 bei 48, auf eine Scheibe aufsetUMÄ*

Je kleiner das Loch desto größer die Geschwindigkeit der durch das Loch fließenden Luft, wobei das Luftvolumen, das durch die Sammlereinrichtung fließt, konstant bleibt. Die Geschwindigkeit der kleineren Teilchen muß die Geschwindigkeit der größeren übersteigen, um das Verlassen der Luftströmung durch die Teilchen bei Änderung der

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Fließrichtung zu ermöglichen. Deswegen werden die auf die jeweiligen Scheiben aufgesetzten !Teilchen von Scheibe zu Scheibe nach unten kleiner.

Dieser Vorgang, bei dem Schwebeteilchen iron Luft oder anderen Gasen entnommen und auf Flächen aufgesetzt werden, basiert auf dem Prinzip der aerodynamischen Abmessungen, wobei die Geschwindigkeit und die Richtungsänderung der Luftströmung die maßgebenden Faktoren sind. Unten wird dieser Vorgang die "Krummstrahlungsmethode" genannt und geht aus Fig. 2 klar hervor, wo die durchschnittlichen Fließrichtungen durch die Pfeile angezeigt sind. Die Blasen stellen die relativen Teilchengrößen dar. Die Löcher sind auch in relativen Größen gezeigt. Es geht hervor, daß die luftgetragenen Teilchen gemäß ihren aerodynamischen Abmessungen (Größe, Wichte und Gestalt) beim Sammeln klassifiziert werden.

Durch die Kontrolle und Analyse der Niederschlage an den Scheiben kann man den Luftverpestungegrad und die Höhe des Gesundheitsrisikos feststellen. Werden z. B. sehr (Teilchen auf den unteren Scheiben mit den kleineren Löchern als auf den oberen, abgesetzt, so würde dies bedeuten, daß die Meß luft mit Teilchen -verpestet ist, die mehr in die Lungen dringen.

Bei der Erläuterung des Rrummstrahlungsvorgangs gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Erfindung gemäß meinem USA Patent 3 001 914 "Aerosol, Analysegerät für Bakterien" in Betracht zu ziehen, das im gewissen Grade dasselbe Prinzip genutzt. Deshalb wird die Krummstrahlungsmethode an sich als bekannt betrachtet. Bas Prinzip wird nur im Zusammenhang mit den senkrecht gestaffelten Lö-

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ehern in den Scheiben, die sogleich als Sammelflächen und als Düsen dienen, und im Zusammenhang mit den Strahleinstelleinrichtungen benutzt.

Das Kleinstprobeentnahmegerät gemäß Fig. 6, 7 und 8 besitzt eine Grundplatte 50, die mit dem zylindrischen Mantel 52 verschraubt ist, und ein Luftauslaßrohr 54, das gleichzeitig als eine Anpressplatte 56 dient, um die mit zwischengelegten elastischen Ringen 60 aufgestapelten Scheiben 58 zusammenzuhalten. Eine Klemme 62 ist fest an der Seite des zylindrischen Mantels angeordnet, um das Gerät an Arbeitskleidung oder an einen anderen Gegenstand zu befestigen.

Gemäß der Draufsicht in Fig. 7 ist ein Lochkreis 64 in der oberen Scheibe oder Platte 66 des Mantels angeordnet. Diese Löcher dienen nicht nur als Lufteinlässe, sondern auch als die ersten Strahleinstell- oder Strahlerzeugungseinrichtungen, die der oberen Scheibe des Stapels gemäß Fig. 1 etwa entsprechen.

Es ist weiterhin zu entnehmen (Fig. 8), daß die oberste Scheibe 68 innerhalb des KIeinstgerätes einen den Durchmesser des Lochkreises in der oberen Scheibe 66 übersteigenden Lochkreis 70 besitzt, und auch, daß die Lochgröße in der Scheibe 68 die Größe der Löcher der oberen Platte oder Scheibe 66 des Mantels unterschreitet. Die Lochgröße für jede Scheibe verringert sich von Scheibe zu Scheibe nach unten. Die Durchmesser der Kreise sind bei abwechselnden Scheiben gleich, so daß die Lochreihen in senkrechter Richtung abgesetzt sind, etwa gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die allgemeine Anordnung des Kleinstgerätes stellt ledig-

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lieh eine Konstruktionsabweichung dar, die jedoch von den Prinzipien der Erfindung Gebrauch macht. Luft wird durch dieses Gerät durch das Anlegen von Saugwirkung in dem Rohr 54- mitgenommen. Die Betriebeweise und die Ergebnisse stimmen weitgehend mit denen dee ersten Ausführungsbeispieles überein.

Gemäß Fig. 8 werden Flecken 72 in einem Kreis durch Anhäufung der Teilchen, die auf der Scheibe 68 angesetzt sind, und durch die durch die in dem Lochkreis in der oberen Platte des Mantels angeordneten Löcher fließenden Strahlen erzeugt. Dies veranschaulicht, wie die gesammelten Probem auf der jeweiligen unteren Scheibe erscheinen. Ihre Stellungen entsprechen den Stellungen der nächstoberen Löcher, die mit Bezug auf die unteren Löcher versetzt sinde

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Claims (1)

1. Patentanspruch

   Gerät zur Entnahme von Proben luftgetragener Teilchen, gekennzeichnet durch in tinea mit Einlaß und Auelaßöffnungen ausgestatteten Hantel angeordnete. . eenkreoht zur Luftetromriehtung etehende Scheiben mit kleinen Löchern, die anfänglich ein Fließen der Luft in schnellen Strahlen herbe if UIsBBn^ und durch nachfolgende, durch Abstandhalter gehaltene, Lochscheiben, deren Löcher von Scheibe zu Scheibe kleiner werden, so daß die Strahlen von Scheibe zu Scheibe schneller werden, und die !Teilchen auf den Scheiben gemäß ihrem Strömungsverhalten abgesetzt werden.

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