DE2552820A1

DE2552820A1 - Geraet zur sequentiellen entnahme von luftproben

Info

Publication number: DE2552820A1
Application number: DE19752552820
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Mueller; Andre Sieffert
Original assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Current assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Priority date: 1974-11-27
Filing date: 1975-11-21
Publication date: 1976-08-12
Also published as: IT1052366B; US3995494A; CH594242A5; NL7513798A; BE835941A; DK523575A; JPS5192676A; FR2292968A1; SE7513180L; IE42034B1; GB1526976A; IE42034L; LU71369A1; FR2292968B1

Description

Beschreibung für Auslandsanmeldungen

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Berlin, den 21. November 1975 25 865/6

BESCHREIBUNG

zu einer

PATENTANMELDUNG

im Namen von

EUROPAEISCHE ATOMGEMEINSCHAPT (EURATOM)

für

"Gerät zur sequentiellen Entnahme von Luftproben"

P 1794 609823/0703

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Die Erfindung betrifft eine automatische Entnahmevorrichtung fUr atmosphärische Proben, die insbesondere dazu geeignet ist, die Ventilation einer Stadt wie auch die Ausbreitungsmeteorologie von Luftschadstoffen zu ermitteln.

Es wurden bereits Probenahmegeräte speziell zum Peststellen der atmosphärischen Ausbreitung von Schadstoffen entwickelt. Nach USP 2699679 geht es darum den Niederschlag von Schadstoffen festzustellen in Abhängigkeit von Windrichtung und Windgeschwindigkeit. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird entsprechend ein Verteilermechanismus vom Winde ausgelöst.

Ziel der Erfindung ist es dagegen in erster Linie die Zeitabhängigkeit der Pollution zu ermitteln und andere Einflussgrössen wie Windrichtung, klimatische Einflüsse usw. indirekt festzustellen durch Auswerten einer Vielzahl von Proben aus Geräten, die über den gesamten Prüfbereich verteilt sind. _;

Eine Korrelationsanalyse ermöglicht es dann aus den raumzeitlichen Messwerten der Konzentrationen von Schadstoffen oder Indikatoren Transferfunktionen herzuleiten, deren Struktur und charakteristische Parameter die meteorologischen und topographischen Gegebenheiten zum Beispiel eines Stadtbereichs und seiner unmittelbaren Umgebung berücksichtigen.

Entnahmevorrichtungen dieser Art müssen bestimmte Forderungen erfüllen. Sie sollen möglichst automatisch arbeiten, einfach in der Handlung, wetterbeständig, robust und preiswert sein. Letztere Forderung ergibt sich aus der Notwendigkeit jede Stadt mit einem eigenen Probeentnahmesystem zu versehen, so dass die immer wieder anfallenden Entscheidungen bei Standortfragen zukünftiger Emitter selbstständig

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experimentell untermauert werden können.

Weiterhin müssen Entnahmevorrichtungen dieser Art so konstruiert sein, dass der Zeitplan der Probenahmen in weiten Grenzen variiert und an alle vorkommenden Umstände angepasst werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige automatische Entnahmevorrichtung zu schaffen. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass jede Entnahmevorrichtung einen mit einer durchgehenden Bohrung versehenen Verteiler besitzt, der in einem mit Oeffnungen ausgestatteten Verteilergehäuse auf einer auf einer Hohlachse derart drehbar gelagert ist, dass die Mündung der Bohrung während der Rotation an zumindest einer der genannten Oeffnungen vorbei streicht, wobei die Hohlachse in Verbindung steht mit der genannten Bohrung und andererseits mit der Druckseite eine Luftpumpe, die Luft aus ihrer Umgebung ansaugt, und der Verteiler über eine Welle angetrieben wird, deren Rotation Beginn, Sequenz und Dauer der Probenahmen steuert in Abhängigkeit von der örtlichen Verteilung der Oeffnungen an dem Verteilergehäuse.

Der Antrieb der Welle erfolgt vorzugsweise über eine mechanische Uhr.

Während des Arbeitsvorgangs dreht die mechanische Uhr den Ver-

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teilerarm an den genannten Oeffnungen vorbei, die vorteilhaft als Ansatzstutzen für Plastiksäcke ausgebildet sind. Währenddessen presst die Luftpumpe die angesaugte Luft durch die Hohlachse des Verteilers und die Bohrung des Verteilerarms über den Ansatzstutzen in den jeweils daran befestigten, zuvor evakuierten Plastiksack. Vorteilhaft kann dabei ein im Handel erhältlicher Plastiksack verwendet werden, der aus zwei aufeinanderliegenden Plastikfolien gleicher Abmessung besteht und an drei von vier. Rändern zusammengeschweisst..

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ist. Der vierte Rand wird nach Einsetzen eines Verbindungsstutzens aus z.B. Kunststoff zugeschweisst. Die beiden Plastikfolien heften dann solange völlig aneinander bis die in den Sack gepumpte Luft sie trennt. Die elektrische Leistung für die Pumpe kann durch Trockenbatterien aufgebracht werden.

Die obengenannten Bauteile werden vorzugsweise in einem wetterfesten Kasten untergebracht der vorteilhaft auf ein Drahtgestell, wie es in Haushalten oft Verwendung findet, geklemmt werden kann. Die Plastiksäcke sind dann im Korbinnem angeordnet und somit hinreichend geschützt.

Die Entnahmevorrichtungen werden vor Beginn jedes Experimentes mit einem Transporter an die jeweiligen Messorte transportiert. Dort werden die Uhren auf die zuvor zu fixierenden Vorlaufzeiten eingestellt nach deren Ablauf dann die Pumpen über die Verteiler die Luftproben an die Säcke abfüllen. Nach Abschluss der Messexperimente werden die Entnahmevorrichtungen wieder eingesammelt und der Inhalt der Säcke im Labor zum Beispiel gaschromatographisch analysiert.

Die Erfindung· wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Es zeigt:

Fig.l eine Ansicht des Systems Uhrwerk, Verteiler, Pumpe mit Schnitt durch den Verteiler und das Verteilergehäuse,:

Fig.2 eine Aufsicht nach "A" von Fig.l mit, Teilschnitt gemäss H-II derselben Figur,

Fig.3 eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemässen Probenahmevorrichtung ebenfalls mit Schnitt durch den Verteiler,

Fig.4 eine Ansicht nach X von Fig.J5 der Frontplatte des Ver-

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Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein einfaches RUcklaufventil das zwischen dem Verbindungsstutzen des Plastiksacks und dem Ansatzstutzens des Verteilergehäuses montiert ist.

Die in Pig.l dargestellte Vorrichtung umfasst eine mit 1 angedeutete Membranpumpe von ca. 1,5 l/min Pumpleistung mit Ansaugöffnung 2 und Verbindungsschlauch 5 durch welchen die angesaugte Luft dem Verteilergehäuse 4 zugeführt wird, von wo sie über die drehbar gelagerte Hohlachse 5 zur Bohrung 6 des Verteilerarms 7 gelangt. Der Verteilerarm 7 wird über die Welle 8 von einer mechanischen Uhr 9 zu einer rotierenden Bewegung angetrieben. Die Bohrung 6 geht im Endteil des Verteilerarms 7 in eine erweiterte zylindrische Bohrung 10 über, die eine Lauffläche für einen Plungerkolben 11 mit Zentralbohrung 14 darstellt. Der Kolben 11 wird mittels der Schraubenfeder 12 gegen den zylindrischen Mantel des Verteilergehäuses leicht angepresst. Der Kolben ist vorzugsweise mit einem zylindrischen Grat 11 ' versehen, der die Kanalisierung des Luftstroms unterstützt und nur eine geringe Reibung auf dem Verteilermantel verursacht. Wie aus Pig.2 ersichtlich kann die durch die Membranpumpe geförderte Luft bei geeigneter Stellung des Verteilerarms über einen Ansatzstutzen in den daran befestigten (nicht dargestellten) zuvor evakuierten Plastiksack entweichen.

Die beschriebene Vorrichtung verfügt über einen Vorlauf. Dabei überstreicht der Verteilerarm den stutzenfreien Teil des Verteilermantels j die angesaugte Luft entweicht ungenutzt in die freie Atmosphäre, z.B. durch einen Schlitz (nicht dargestellt!) im stutzenfueien Teil des Verteilermantels oder durch nicht mit Säcken bestückte Ansatzstutzen. Während die Ansatzstutzen in der beschriebenen Ausführung auf dem Verteilermantel angeordnet sind und somit der Zeitplan der Probenahme in Abhängigkeit von dem Laufrhythmus des Uhrwerks

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weitgehend fixiert ist, verfügt die nachstehend beschriebene Abwandlung gernäss Pig.3 und 4 über eine auswechselbare mit Lochungen 16 versehene Frontplatte 15, die jetzt die Ansatzstutzen trägt und über leichtlösliche Schraubverbindungen 17 an dem Verteilergehäuse befestigt ist. Konstruktionselemente sind auf diesen Figuren mit denselben Kennziffern angedeutet wie funktionsähnliche Elemente auf Pig.l. Wie ersichtlich aus Fig.K, die eine Ansicht der Frontplatte 15 in Richtung X gemäss Fig.3 darstellt, wird durch Auswechseln von Frontplatten mit verschiedener Lochung eine Anpassung des Zeitplanes der Probenahmen ah die Umstände erzielt.

Fig.5 zeigt im Längsschnitt, aligniert mit dem Ansatzstutzen des Verteilergehäuses und dem Verbindungsstutzen 23 eines nicht dargestellten Plastiksaeks ein zylindrisches Rücklaufventil 20 mit einem Ventilzylinder 21, einer Gummikugel 22 und einem Drahtstück 2k zur Arretierung der Kugel. Zur Verbindung wird das Rücklaufventil auf den Ansatzstutzen 13 geschoben und der Verbindungstutzen 23 aus Kunststoff in den Ventilzylinder 21 eingeführt. Der Ueberdruck des am Ansatzstutzen austretenden Luftstroms reicht aus, um das Ventil zu öffnen.

Es ist für den Fachmann deutlich, dass die beschriebenen Varianten der Erfindung in vielerlei Hinsicht abgewandelt und adaptiert werden können.

So ist es möglich auf der Frontplatte verschiedene Lochkreise anzubringen wobei ein einfacher Mechanismus den Uebergang von einem Lochkreis auf den anderen ermöglicht. Auch können der Vorlauf sowie der Intervall zwischen Probenahmen durch Dazwischenschalten einer Uebersetzung zwischen Uhr und Verteiler in weiten Grenzen variiert werden.

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Claims

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PATENTANSPRUECHE

l.\ Automatische Entnahmevorrichtung für atmosphärische Proben, die es gestattet, den Zeitplan der Probenahmen in weiten Grenzen zu variieren, gekennzeichnet durch einen mit durchgehender Bohrung versehenen Verteiler, der in einem mit Oeffnungen ausgestatteten Verteilergehäuse auf einer Hohlachse derart drehbar gelagert ist, dass die Mündung der Bohrung während der Rotation an zumindest einer der genannten Oeffnungen vorbeistreicht, wobei die Hohlachse in Verbindung steht mit der genannten Bohrung und andererseits mit der Druckseite,einer Luftpumpe, die Luft aus ihrer Umgebung ansaugt, und der Verteiler über eine Welle angetrieben wird, deren Rotation Beginn, Sequenz und Dauer der Probenahmen steuert in Abhängigkeit von der örtlichen Verteilung der Oeffnungen an dem Verteilergehäuse.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnungen als Ansatzstutzen für Plastiksäcke ausgebildet sind.
3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansatzstutzen über Je ein zylindrisches Rücklaufventil mit den Plastiksäcken verbunden sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnungen an der Mantelfläche eines zylindrischen Verteilergehäuses angebracht sind.
5· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnungen an einer auswechselbaren Frontplatte des Verteiler-.gehäuses angebracht sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler über die Welle einer mechanischen Schaltuhr angetrieben wird.
7. Vorrichtung nach Anspruchs* dadurch gekennzeichnet, dass die

609823/0703 Oeffnungen auf der Frontplätte zumindest einen Kreis bilden.