DE2817956C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur wahlweisen Entnahme nach einem granulometrischen Trennverfahren von in einem gasförmigen Milieu, wie beispielsweise in der Atmosphäre, suspendierten Schmutz- oder Staubteilchen.

Aus der FR-PS 20 39 560 ist ein Staub- oder Schmutzab­ scheider zum Abscheiden von Staub oder Schmutz aus der Luft bekannt, der eine rotierende Baugruppe aufweist, die durch einen dicken Rotor gebildet wird, der aus einem luft­ durchlässigen Material besteht. Dieser Rotor weist einen zentralen Speisekanal auf, der eine mittlere Ansaugöffnung hat, und dieser Rotor ist drehfest mit einer luftundurch­ lässigen Tragplatte verbunden. Diese Baugruppe dreht sich mit einer großen Drehzahl innerhalb einer zylindrischen Entnahme- oder Abscheidekammer, die eine mittlere Ansaug­ leitung aufweist, welche koaxial zur rotierenden Baugruppe verläuft, und ferner weist diese Kammer wenigstens eine Auslaßöffnung in die Umgebungsatmosphäre auf.

Mit einer derartigen Vorrichtung können in der Atmosphäre enthaltene Staub- oder Schmutzteilchen zur Untersuchung und Analyse entnommen werden. Eine derartige Vorrichtung führt eine summarische Entnahme durch, mit Ausnahme der al­ leinigen sehr feinen Staub- oder Schmutzteilchen, die in dem durchlässigen Material zurückgehalten werden, wobei es sich im allgemeinen um einen Schaum mit miteinander ver­ bundenen Poren handelt. Mit diesen Vorrichtungen erreicht man bei der Überwachung der Gefahr der Einatmung von Luft­ verschmutzungen oder Staubteilchen, die gemessen werden soll, einerseits eine vollständige Bedeckung mit Staub, die den Unbequemlichkeiten bei der Atmung entspricht, und andererseits die Feststellung des Gehaltes an denjenigen Staub- und Schmutzteilchen, die in die Lungenbläschen eintreten können, was der Größe der Gefahr oder der Schäd­ lichkeit entspricht. Im allgemeinen wird angenommen, daß die Trennung, die durch die natürliche Filterung durch die oberen Luftwege (Nase, Mund, Trachea, Bronchen) erfolgt, im Bereich von etwa 5 µ liegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der im Ober­ begriff des Anspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzu­ bilden, daß mit dieser einerseits die Konzentration von Staub- oder Schmutzteilchen unter 5 µ und andererseits die gesamte Konzentration von Teilchen über 5 µ gemessen werden kann, wobei gleichzeitig eine Einstellung des mittleren Trennwertes im Bereich von 5 µ möglich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale in Verbindung mit den Gattungsmerkmalen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen 2 bis 4 angegeben.

Eine erste Gruppe der Teilchen mit größerem Durchmesser wird in dem Gehäuse zurückgehalten, in dem diese Teilchen nach einem Aufprallen auf dem Boden des Gehäuses dort gehalten wer­ den, wo ihnen durch Reibung eine Drehkraft erteilt wird. Diese Teilchen werden schließlich durch Zentrifugalkräfte festge­ halten. Der andere Teil der Staub- und Schmutzteilchen mit kleinerem Durchmesser wird von der Luftströmung in dem zen­ tralen Speisekanal des Rotors geführt, in welchem diese in an sich bekannter Weise zurückgehalten werden. Der gewünschte mittlere Trennwert im Bereich von 5 µ, z. B. 3 µ kann dabei durch gegenseitige Anpassung und Drehzahl der Baureihe der Vorrichtungen eingestellt werden.

Es ist ein an eine getrennte Pumpe anschließbarer, zweistufiger, wegwerfbarer Teilchensammelkopf bekanntgeworden (US-PS 39 49 594), in welchem die von einem Luftstrom durchgesaugten Teilchen in Abhängigkeit von ihren Durchmessern in zwei ver­ schiedenen Gruppen, einer Gruppe mit Durchmessern größer und einer anderen Gruppe mit Durchmessern kleiner als einem vor­ gegebenen Trennwert gesammelt werden, der bei diesem bekannten Sammelkopf bei 10 µ liegt. Dieser Sammelkopf umfaßt ein zylindrisches Gehäuse mit einem zentralen Einlaß, die in eine Übergangskammer führt, in welcher ein Filterhalter an­ geordnet ist, der diese von einer zweiten Teilchenkammer trennt. In dem Gehäuse ist in einem vorbestimmten Abstand von dem Einlaß eine Aufprallplatte angeordnet, auf der im Luftstrom mitgeführte Teilchen mit einem Durchmesser, der größer als ein vorbestimmter Wert ist, aufprallen und hierdurch zurück­ gehalten werden, während Teilchen mit Durchmessern von weniger als 10 µ zu einem Filter mit einer Porengröße von 5 µ geführt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispiels­ weise beschrieben;

in der einzigen Figur der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Querschnitt dargestellt.

Die Vorrichtung weist ein im allgemeinen zylindrisches Gehäuse 1 auf, welches die Achse 2 hat. Im Inneren des Gehäuses 1 ist ein Motor 3 angeordnet, dessen in der Achse 2 liegende Austrittswelle 4 eine Antriebsscheibe 5 antreibt, welche magnetisch eine Schale 6 dreht, deren abgedichteter und starrer Boden eine Plattform bildet, die einen dick­ wandigen Ring 7 aus einem Schaumstoff mit offenen Poren trägt, beispielsweise aus Polyurethan. Dieser Ring weist eine Mittelbohrung 8 auf, und es ist eine Öffnung 9 vorge­ sehen, die zu einer mittleren Ansaugöffnung 10 hinweist, die axial im Gehäuse 1 angeordnet ist. Der Rotor, dessen Gestell durch die Schale 6 gebildet wird, welche den Schaum­ ring 7 trägt, dreht sich in einer zylindrischen Kammer 11, die im oberen Teil des Gehäuses 1 vorgesehen ist. Das Ge­ häuse 1 weist ferner, wie an sich bekannt, Auslaßöffnungen zur Abgabe von Luft an die Atmosphäre auf, welche durch die Vorrichtung hindurchgegangen ist. Durch eine Öffnung 25 an der Unterseite des Gehäuses 1 erstreckt sich ein Speisekabel 24 für den Motor 3 hindurch, welcher zwei elektrische Leitungen 23 aufweist.

Die zentrale Ansaugleitung 10 weist einen mittleren Ein­ satzkörper 13 auf, der einen Ringkanal 14 zwischen diesem Einsatzkörper 13 und der Innenwand der Ansaugleitung 10 begrenzt.

Die Schale 6 weist neben dem Schaumring 7 ein zylindrisches Gehäuse 15 auf, dessen Boden die Schale abschließt und sie nach Art eines Deckels bedeckt. Der Boden des Gehäuses 15 weist Auslaßöffnungen 16 für den Austritt von Luft auf, die in den Rotor eingesaugt wurde. Diese Auslaßöffnungen 16 könnten jedoch auch in den Seitenwandungen der Schale 6 vorgesehen sein.

Erfindungsgemäß weist der Boden des Gehäuses 15 eine kreis­ förmige Mittelöffnung 17 auf, deren Durchmesser merklich viel kleiner ist als der Durchmesser des Speisekanals 8 des Schaumringes 7. Diese Öffnung 17 dient als Zugangs- oder Eingangsöffnung zum Speisekanal 8. Der Außendurch­ messer des Einsatzkörpers 13 ist größer als derjenige der kreisförmigen Mittelöffnung 17. Das Gehäuse 15 weist ferner seitlich des Ringkanals 14 eine andere kreisförmige Öff­ nung 18 auf, deren Durchmesser mindestens gleich dem Außen­ durchmesser des Ringkanals 14 ist, d. h. mindestens gleich dem Innendurchmesser des Ansaugkanals 10.

Um eine möglichst große Kompaktheit der Vorrichtung zu erzielen, mündet der Ringkanal 14 direkt in das Innere des Gehäuses 15 durch die Öffnung 18 gegenüber der Öffnung 17.

Um die Vorrichtung auseinandernehmen zu können und um den Staub, der in dem Gehäuse und in dem dicken Rotor aufgefangen wurde, verwerten zu können, und um diesen Rotor austauschen zu können, besteht die Kammer 11 aus einem Träger 20, an dem in lösbarer Weise die Kappe 21 von entsprechender Form befestigt ist, die mit Spiel den Rotor, der durch die Teile 6, 7, 15 gebildet wird, um­ gibt, und die den Ansaugkanal 10 mit dem Einsatzkörper, sowie Auslaßöffnungen 12 für die angesaugte Luft auf­ weist.

Eine Drehung mit großer Drehzahl (7000 bis 10 000 U/min) erzeugt nach Art eines Gebläses den Unterdruck, der er­ forderlich ist, um die Luft anzusaugen.

Die verschmutzte Luft, die durch den Ringkanal 14 einge­ saugt wird, tritt in das Gehäuse 15 in Form eines Schlau­ ches ein und strömt dann durch die mittlere Öffnung 17 und durchsetzt den Filter 7 aus Polyurethan-Schaum und strömt dann durch die am Umfang angeordneten Auslaßöffnungen 16 und wird in die Atmosphäre über die Auslaßöffnungen 12 des Gehäuses 1 zurückgeführt.

Die sehr großen Teilchen werden nicht zur Mittelöffnung 17 hingeführt. Durch Trägheit trennen sie sich vom Luft­ strom und werden zum Boden des Gehäuses 15 hingeführt, wo zwei Mechanismen auf sie einwirken. Einmal ein Stoßeffekt und erfolgt eine Mitnahme in einer wirbelnden Kreisring­ strömung, und zwar durch die Drehung des Gehäuses. Diese Teilchen werden dann zur inneren Umfangswand des Gehäuses geführt, wo sie unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft festgehalten werden.

Die ansaugbaren Teilchen folgen der Luftströmung und treten in die Schale 6 ein, welche den Filter 7 aus Poly­ urethan-Schaumstoff enthält, in dem sie abgeschieden oder aufgefangen werden.

Die Messung wird anschließend durchgeführt, indem man ge­ trennt die Schale 6, die den Schaumstoffring 7 enthält, und das Gehäuse 15 wiegt. Durch die Gewichtsunterschiede vor und nach der Entnahme ergibt die erste Wiegung und das Gewicht des Staubes, der eingeatmet werden kann, und die zweite Wiegung das Gewicht der sehr großen Staub- oder Schmutzteilchen. Da das Volumen des Filters bekannt ist, kann man die entsprechenden Konzentrationen an der Ent­ nahmestelle ableiten.

Mit einer Vorrichtung, deren Schale 6 einen Durchmesser von 35 mm hat, und mit einer Drehzahl von 8000 U/min sich dreht, wobei ein Luftdurchsatz von 600 l/h erfolgt, erhält man einen mittleren Trennwert von 3 µ. Wenn man aus Luft suspendierten Kohlenstaub entnimmt, so erhält man einen Gehalt von 70% Staubteilchen, die normalerweise durch die oberen Atmungswege des Menschen aufgefangen werden, und 30% Staubteilchen, die normalerweise in die Lungenalveolen eintreten, wo sie sich ablagern.

Andere Einstellungen sind möglich, wenn man die Drehzahl verändert oder die Abmessungen der Eintritts- oder Aus­ trittsöffnungen.

Bei einer Ausführungsform kann die Vorrichtung vom Menschen während seiner Arbeit getragen werden, so daß individuell Staub entnommen wird, und zwar wegen der geringen Abmessungen der Vorrichtungen und des geringen Gewichtes und der außerordentlichen Robustheit.

Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung der Verschmutzung der Umgebungsluft verwendet werden, wobei die Staubteilchen, die eingeatmet werden können, von denjenigen abgetrennt werden, die normalerweise durch die oberen Atmungswege zurückgehalten werden.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur selektiven Entnahme nach einem granulome­ trischen Trennverfahren von in einem gasförmigen Milieu, wie beispielsweise in der Atmosphäre, in Suspension gehal­ tene Staub- oder Schmutzteilchen, mit einer sich drehenden Baugruppe, die einen dicken Rotor aus einem luftdurchlässi­ gen Material aufweist, der einen zentralen Speisekanal hat, welcher eine mittlere Ansaugöffnung aufweist und der dreh­ fest mit einer luftundurchlässigen Tragplatte verbunden ist, wobei sich diese Baugruppe mit einer großen Drehzahl inner­ halb einer zylindrischen Entnahmekammer dreht, die eine mitt­ lere Ansaugöffnung aufweist, die koaxial zur sich drehenden Baugruppe verläuft und wenigstens eine am Umfang angeord­ nete Austrittsöffnung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zentrale Ansaugkanal ein Ring­ kanal (14) ist, dessen innerer Durchmesser merklich größer ist als die Ansaugöffnung (17) des Speisekanals (8) des dicken Rotors (7), daß die sich drehende Baugruppe (6, 7) ein zylindrisches, koaxiales Gehäuse (15) aufweist, welches wenigstens teilweise den Rotor (7) mit Ausnahme der mitt­ leren Ansaugöffnung (17) abdeckt und seitlich des Ring­ kanals (14) eine Öffnung (18) aufweist, deren Durchmesser zumindest gleich dem Außendurchmesser des Ringkanals (14) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des Gehäuses (15), die wenigstens teilweise den dicken Rotor (7) abdeckt, eine zentrale kreisförmige Öff­ nung (17) aufweist, deren Durchmesser merklich viel gerin­ ger ist als der Durchmesser des mittleren Speisekanals (8) des Rotors (7), und daß diese mittlere Öffnung (17) eine Eintrittsöffnung für den Speisekanal (8) des Rotors (7) bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Ansaugkanal (14) in das Gehäuse (15) gegen­ über der mittleren Öffnung (17) mündet, die im Boden des Gehäuses (15) ausgebildet ist, der den Rotor (7) bedeckt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der mittlere ringförmige Ansaugkanal (14) aus einem Rohr (10) besteht, welches mit einem zentralen Einsatzkörper (13) ausgerüstet ist.