DE2939957C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dosimeter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem aus der älteren Anmeldung P 28 22 697.3 bekannten Dosimeter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist die praktische Anwendbarkeit des Dosimeters dadurch beschränkt, daß bei sehr niedrigen Luftdurchsätzen starke Pulsationen oder Druckstöße der Luftströmung auftreten, die die Lebensdauer des Druckschalters begrenzen.

Aus der US-PS 40 63 824 ist ein ähnliches Dosimeter bekannt, bei dem das Pulsationsdämpfungsfilter in einer zwischen Pumpe und Drosselöffnung angeordneten Speicherkammer besteht. Auch hier ist der Bereich der verarbeitbaren Luftströmungswerte be­ grenzt. Außerdem ist die Pulsationsdämpfungswirkung der Speicherkammer beschränkt, so daß der Druckschalter häufig erneuert werden muß.

Aus der US-PS 35 01 899 ist ein Dosimeter bekannt, bei dem der Motor der Pumpe über einen Druckschalter gesteuert wird, so daß der Motor beim Zusetzen des Filters schneller läuft und dadurch den erhöhten Luftwiderstand des Filters ausgleicht. Bis zur Erhöhung der Drehzahl des Motors ist jedoch über einen be­ stimmten Zeitraum die Strömungsgeschwindigkeit zu gering, wo­ durch die Dosismessung verfälscht wird.

Aus der DE-OS 24 38 857 ist ein Bypass für eine luftfördernde Pumpe bekannt. Der Bypass dient dabei zum besseren Entfernen von Feststoff-Teilchen, d.h. zum Reinigen der Strömungskanäle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dosimeter der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß es in einem weiten Bereich von Werten des Luftdurchsatzes arbeiten kann und damit bei entsprechender Wahl des Sammelfilters zur Bestimmung unter­ schiedlicher Luftverunreinigungen geeignet ist, insbesondere sowohl für gasförmige als auch teilchenförmige.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch die Ausgestaltung der Erfindung gemäß Patentanspruch 2 kann die Wirkung des Bypass-Absperrorgans reguliert werden.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbeson­ dere darin, daß durch das Bypass-Absperrorgan die bei sehr niedrigen Durchflußleistungen auftretenden starken Luftströ­ mungs-Pulsationen soweit gedämpft werden, daß sie von dem glei­ chen Pulsationsdämpfungsfilter auf ein für den Druckschalter erträgliches Maß reduziert werden können, der ansonsten nur bei hohen Werten des Luftdurchsatzes eine ausreichende Dämpfungs­ wirkung hat.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Dosimeters;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Pulsations­ dämpfungsfilters und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Schaltkreises für eine bevorzugte Ausführungsform eines Dosimeters.

Bei der Benutzung kann das Dosimeter in einem Arbeitsraum angebracht oder von einer Einzelperson getragen werden, um die Umgebung, der der Arbeiter ausgesetzt ist, zu überwachen. Nach der Inbetriebnahme des Dosimeters für einen bestimmten Zeitraum, z.B. einer Achtstundenschicht, wird das Sammelfilter 2 entfernt und der Filterinhalt zur Bestimmung der Substanzen und der Substanzmengen analysiert, denen ein Arbeiter in diesem Zeitraum ausgesetzt war. Das einstellbare Bypass-Ab­ sperrorgan 12 des Dosimeters ermöglicht dessen Betrieb mit hoher Luftdurchsatzleistung, die für das Sammeln von Staub­ teilchen empfehlenswert ist, und mit einer geringen Luftdurch­ flußleistung, die zur Aufnahme von Dämpfen oder Gasen empfeh­ lenswert ist.

Die schematische Darstellung in Fig. 1 zeigt den Grundaufbau eines Dosimeters. Dabei wird Luft mit konstanter Durchfluß­ leistung in den Einlaß 1 gepumpt und durch ein Sammelfilter 2 geführt. Der Lufteinlaß und das Sammelfilter sind durch ein Rohr mit einer einen Regelantrieb aufweisenden Pumpe 3 ver­ bunden, die von einem elektrischen Gleichstrommotor 9 ange­ trieben wird. Ein einstellbares Bypass-Absperrorgan 12 ist parallel zu der Pumpe 3 geschaltet, so daß geregelte Luftmen­ gen von der Pumpenaustrittsseite zur Pumpeneintrittsseite zu­ rückgeführt werden können, wodurch die Pumpe 3 einen konstanten Luftstrom mit geringer Durchflußleistung erzeugen kann. Die Luft wird mit geringer Durchflußleistung durch eine Drossel­ öffnung 5 gepumpt, die in einem zu der Austrittsöffnung füh­ renden Rohr angeordnet ist und einen Druckabfall der Luft bewirkt. Ein Mittel zur Verringerung von Pulsationen des Luftstroms ist die Verwendung eines Pulsationsdämpfungsfilters 4, das parallel zu der Drossel 5 mit der Austrittsöffnung ver­ bunden ist. Parallel zu dem Pulsationsdämpfungsfilter 4 ist ein Druckschalter 6 angeordnet, der durch jede Änderung des Luftdruck-Abfalls betätigt wird. Der Druckschalter 6 ist elektrisch leitend mit einem Integrator 7 verbunden, der das vom Druckschalter 6 kommende Ein-Aus-Signal aufintegriert. Das von dem Integrator 7 erzeugte Signal wird einem Verstärker 8 zugeführt, der dieses Signal verstärkt, das dann die Geschwin­ digkeit des die Pumpe 3 antreibenden Elektromotors 9 so steuert, daß eine Luftströmung konstanter Durchflußleistung durch das Dosimeter erzielt wird. Der Integrator 7 und der Verstärker 9 sind elektrisch mit einer Gleichstromquelle 11 verbunden, die gewöhnlich eine Batterie ist. Zwischen der Stromquelle 11 und dem Verstärker 8 sowie dem Integrator 7 ist ein Ein-Aus-Schal­ ter 10 angeordnet.

Die Drosselöffnung 5 kann auch in Reihe mit dem Sammelfilter 2 und der Pumpe 3 verbunden sein. Die Pumpe 3 saugt dann einen Luftstrom durch die Drosselöffnung 5 und durch das Sammelfilter 2. Wie bei der vorangehend beschriebenen Ausführung sind ein Pulsationsdämpfungsfilter 4 und ein Druckschalter 6 parallel zu der Drosselöffnung 5 angeordnet, wobei der Schalter 6 auf jede Änderung des Luftdruckabfalls reagiert. Das Sammelfilter 2 und die Drosselöffnung 5 können auch hindereinander mit einer Pumpe 3 verbunden sein, wobei die Pumpe 3 die Luft durch das Sammelfilter 2 und die Drosselöffnung 5 ansaugt. Das Pulsations­ dämpfungsfilter und der Druckschalter 6 sind wiederum parallel zur Drosselöffnung angeordnet. Die Durchflußleistung des Luft­ stroms wird jeweils durch die Einstellung des Bypas- Absperrorgans 12, die Größe der Drosselöffnung 5 und des für die Betätigung des Druckschalters 6 erforderlichen Druckes bestimmt.

Das Sammelfilter 2 des Dosimeters kann so gewählt werden, daß es beinahe jede Art von Substanzen wie Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe aufsammeln kann. Wenn nur eine mechanische Filtrierung gefordert wird, um beispielsweise Staubteilchen zu sammeln, denen ein Arbeiter ausgesetzt ist, wird ein Filter vorgesehen, das Teilchen von 0,01 µm oder größer festhält. Wenn das Filter ein Gas wie Schwefeldioxid festhalten soll, wird ein dieses Gas aufnehmendes chemisches Filter verwendet. Wenn Dämpfe festgehalten werden sollen, wird z.B. ein Aktiv­ kohlefilter verwendet. Am Ende einer Zeitperiode wie einer Achtstundenschicht, während der das Dosimeter zur Überwachung eines Raumes verwendet worden ist, wird das Sammelfilter ent­ fernt und auf die Substanz oder die Substanzen hin untersucht, die in dem Arbeitsraum vorhanden waren. Dabei kann eine einfache Teilchenzählung unter einem Mikroskop erfolgen oder das Filter beispielsweise durch einen Gas-Chromatografen bzw. zur Ermitt­ lung der Gewichtszunahme durch einen Gewichtsanalysator analy­ siert werden.

In dem Dosimeter wird eine Luft-Pumpe 3 mit verstellbarem An­ trieb verwendet. Dabei kann eine Mehrzylinder-Luftpumpe wie eine Vierzylinder-Membranpumpe verwendet werden, die eine Luft­ menge von 500 bis 10 000 Kubikzentimeter pro Minute in konti­ nuierlichem Strom fördert. Die Pumpe 3 ist mit einem konventio­ nellen Gleichstrommotor 9 verbunden, der eine Leistung von 0,0001-0,1 PS hat. Der Motor 9 ist geschwindigkeitsveränder­ lich und arbeitet von etwa 5 bis 10 000 Umdrehungen pro Minute. Bei einer geringen Drehzahl kann die Pumpe 3 jedoch steckenblei­ ben, sich festsetzen, anhalten und wieder anlaufen, d.h. unregel­ mäßig pumpen. Die Pumpe 3 soll daher für einen kontinuierlichen und gleichmäßigen Betrieb mit einer Drehzahl von etwa 200 bis 1200 Upm laufen. Zur Erzielung von Luft-Strömungsmengen unter 500 cc/min. wird deshalb des einstellbare Bypass-Absperrorgan 12 benutzt, wodurch dann Luftdurchflußleistungen von etwa 1 bis 500 cc/min. mit gleichmäßigem Pumpenbetrieb erreicht werden kön­ nen.

Andere Pumpen wie Kolbenpumpen, Rotationspumpen oder Zentri­ fugalpumpen können ebenfalls verwendet werden.

Durch Öffnung des einstellbaren Bypass-Absperrorgans 12 wird Luft von der Ausgangsseite zur Eingangsseite der Pumpe 3 zurück­ geführt, wodurch die Luftdurchflußleistung durch das Dosimeter verringert wird. Durch Schließen des Bypass-Absperrorgans 12 wird die Luftdurchflußleistung durch das Dosimeter erhöht. Durch eine genaue Einstellung des Bypass-Absperrorgans 12 läßt sich eine gewünschte Luftdurchflußleistung durch das Dosimeter errei­ chen.

Das Bypass-Absperrorgan 12 kann ein einstellbares Nadelventil, ein Ventil mit feststehender Öffnung oder anstelle eines Ventils auch eine feststehende Blende mit oder ohne Absperrventil sein. Es können auch zwei Absperrorgane hintereinander verwendet wer­ den, wobei das eine Absperrorgan für eine Grobeinstellung und das andere für eine Feineinstellung verwendet wird.

Zur Verbindung des Motors 9 mit der Pumpe 3 wird gewöhnlich ein Treibriemen verwendet. Bei Verwendung einer Anordnung mit Rie­ menscheiben verschiedener Größen läßt sich die Antriebsgeschwin­ digkeit ändern. Ein Vorteil des Riementriebs besteht darin, daß der Treibriemen schlupft, wenn die Pumpe 3 gehemmt wird, so daß der Motor 9 dadurch nicht geschädigt werden kann. Der Motor 9 kann auch direkt oder durch Zahnräder mit der Pumpe 3 verbunden werden.

Die zwischen Pumpe 3 und Austrittsöffnung angeordnete Drossel­ öffnung 5 erzeugt einen Druckabfall von etwa 7,6-254 mm Wasser­ säule. Gewöhnlich wird ein Druckabfall von etwa 76 mm Wassersäule benutzt und in Verbindung damit ein Druckschalter 6 mit einem Einstellpunkt von 76 mm Wassersäule verwendet. Dabei kann eine feste oder auch eine einstellbare Drosselöffnung 5 verwendet werden, z.B. ein Venturirohr oder eine Lochblende bzw. ein ein­ stellbares Nadelventil. Vorzugsweise wird ein einstellbares, doppelt konisches Nadelventil verwendet, das eine Grobein­ stellung und dann eine Feineinstellung zur exakten Herbei­ führung eines gewünschten Druckabfalls erlaubt.

Das Pulsationsdämpfungsfilter 4 beseitigt Druckstöße des Luftstroms, die durch die Pumpe 3 verursacht werden, so daß der Druckschalter 6 nicht bei jedem Druckstoß anspricht, der bei jedem Pumpenhub erzeugt wird, sondern erst bei einem gemittelten Druckabfall reagiert, wodurch sich die Lebensdauer des Druckschalters 6 erhöht.

Das Pulsationsdämpfungsfilter 4 bewirkt außerdem eine Verzöge­ rung des zu dem Druckschalter 6 laufenden Drucksignals. Diese Verzögerung wird durch den Steuerkreis für die Pumpe 3 verur­ sacht, der die Pumpengeschwindigkeit in wiederholbarer Weise erhöht oder erniedrigt.

Die Fig. 2 zeigt die Elemente des Pulsationsdämpfungsfilters. Die von der Pumpe 3 kommende Luft strömt durch die Drosselöff­ nung 5. Durch den Druckabfall an der Drosselöffnung 5 ergibt sich an der Einlaßseite ein höherer Druck als an der Auslaßseite der Drosselöffnung 5. Der höhere Druck wird dem Druckschalter 6 durch Drosselöffnungen 13 und 14 zugeführt, durch die Druckstöße im Luftstrom reduziert werden. Ein Druckstoß im Luftstrom an der Einlaß- oder Hochdruckseite der Drosselöffnung 5 wandert durch die Drosselöffnung 13 und füllt ein Abteil A einer Spei­ cherkammer 16. In dieser Kammer ermöglicht eine flexible Membran 15 beträchtliche Volumenänderungen, bevor ein Druck aufgebaut wird, der ausreicht, um den Luftstrom durch die Drosselöffnung 5 zu drücken. Der in das Abteil A kommende Druckstoß bewirkt eine Bewegung der Membran 15, wodurch wiederum ein Druckimpuls in dem Abteil B, d.h. auf der anderen Seite der Membran 15 er­ zeugt wird, der seinerseits durch die Drosselöffnung 18 zur Niederdruckseite des Druckschalters 6 wandert. Durch diesen Vor­ gang wird der Druckstoß auf der Hochdruckseite des Druckschalters 6 beträchtlich verringert und zusätzlich noch durch die Drossel­ öffnung 14 gemildert. Die Auslaß- oder Niederdruckseite der Drosselöffnung 5 muß mit der Niederdruckseite des Druckschal­ ters 6 verbunden sein, so daß dieser differentiell arbeiten kann. Die Verbindung zur Niederdruckseite des Druckschalters 6 erfolgt durch Drosselöffnungen 17 und 18, durch die an der Drosselöffnung 5 erzeugte Druckstöße weiter verringert werden. Auf diese Weise mildert das Pulsationsdämpfungsfilter 4 Luft­ druckstöße im Luftstrom und bewirkt am Druckschalter 6 eine verhältnismäßig konstante Druckhöhe, die den über die Drossel­ öffnung 5 erzeugten mittleren Druckabfall darstellt und einen gleichmäßigen und kontinuierlichen Betrieb der Pumpe 3 ermög­ licht, da das von dem Druckschalter 6 erzeugte Signal von dem Integrator 7 zur Steuerung des Betriebs der Pumpe 3 benutzt wird.

Es wird im allgemeinen ein Differenzdruckschalter verwendet, dessen Einstellwert etwa dem Druckabfall an der Drosselöffnung 5 entspricht und der auf einen Wechsel des Druckabfalls im Luft­ strom von etwa 0,25-12,7 mm Wassersäule anspricht. Die Empfindlichkeit des Schalters bzw. die erforderliche Druckhöhe zur Aktivierung des Schalters bestimmt die Zahl der an den Integrator 7 gegebenen Signaländerungen. Ein Druckschalter 6 mit geringer Empfindlichkeit gibt an den Integrator 7 weniger Ein-Aus-Signale als ein Druckschalter höherer Empfindlichkeit. Es können sowohl Druckschalter 6 mit feststehender Empfindlich­ keit als auch mit einstellbarer Empfindlichkeit verwendet werden.

Wie vorangehend schon ausgeführt wurde, wird die Durchflußlei­ stung durch ein Bypass-Absperrorgan 12, die Größe der Drossel­ öffnung 5 und die Empfindlichkeit des Druckschalters 6 bestimmt. Falls unter feststehenden Bedingungen gearbeitet werden soll, kann eine nicht einstellbare Drosselöffnung 5 mit einem festein­ gestellten Druckschalter 6 verwendet werden. Wenn aber ein Be­ trieb unter veränderlichen Bedingungen erwünscht ist, können eine Drosselöffnung 5 und ein Druckschalter 6 verwendet werden, von denen entweder der eine oder beide einstellbar sind.

Der Integrator 7 nimmt die von dem Druckschalter 6 erzeugten Ein-Aus-Signale auf und bildet daraus ein sich langsam ver­ änderndes kontinuierliches Signal, das dem Verstärker 8 zuge­ leitet wird. Der Integrator 7 ist auf eine Vorspannung von etwa +0,6 Volt eingestellt, die durch das bei Betätigung von dem Druckschalter 6 kommende Signal auf etwa 1,2 Volt erhöht und bei der Inaktivierung des Druckschalters 6 auf +0,0 Volt verringert wird. Der Integrator 7 erzeugt beim Schließen des Druckschalters 6 eine allmählich abfallende Ausgangsspannung, die dem Verstärker 8 zugeführt wird, während er bei offenem Druckschalter 6 eine allmählich ansteigende Spannung erzeugt. Der Integrator 7 ist aus herkömmlichen Transistoren, Kondensa­ toren und Widerständen aufgebaut. Ein Beispiel eines Schalt­ kreises wird nachfolgend noch beschrieben.

Der Verstärker 8 empfängt das von dem Integrator 7 erzeugte Signal und verstärkt dieses so, daß der Gleichstrommotor 9 mit verschiedenen Geschwindigkeiten gesteuert wird und eine konstante Durchflußleistung des Luftstromes durch das Dosimeter sicherstellt. Der Verstärker 8 verstärkt das von dem Integrator 7 kommende Signal auf ein Maximum von etwa 96% der Gesamtspan­ nung der Stromquelle 11. Bei einer 5 Volt-Batterie wird das Signal damit beispielsweise auf 4,8 Volt verstärkt. Der Ver­ stärker 8 hat eine Impedanz von über 10 Ohm bis hin zu 1 Megaohm. Ein Verstärker 8 mit einer unter 10 Ohm liegenden Impedanz kann jedoch auch verwendet werden, beispielsweise mit einer Impedanz von 0,01-10 Ohm. Der Verstärker 8 ist aus herkömmlichen Transistoren, Kondensatoren und Widerständen aufgebaut.

Die Stromquelle 11 ist üblicherweise eine Batterie mit einer Spannung von 5 bis 6 Volt. Im allgemeinen werden jeweils zwei Nickel-Cadmium-Batterien mit vier Zellen verwendet. Ein direkter Anschluß an eine Stromquelle mit gleichgerichtetem Wechselstrom kann ebenfalls verwendet werden.

Wahlweise kann in dem Dosimeter auch ein Batterie-Überwa­ chungskreis Verwendung finden. Dieser Schaltkreis verwendet einen Präzisionsspannungsmesser, der auf die Spannung jeder Zelle einstellbar ist und dessen Einstellung dabei so gewählt werden kann, daß er bei voller Ladespannung der Batterie aktiviert wird. Gewöhnlich wird eine durch einen Schalter einschaltbare Leuchtdiode verwendet, um die volle Ladung der Batterie anzuzeigen.

In dem Dosimeter kann ferner wahlweise ein Schaltkreis zur Feststellung eines über eine längere Zeitdauer anhaltenden zu geringen Luftdurchflusses verwendet werden, der dem Integrator 7 nachgeschaltet ist und es anzeigt, wenn das Ausgangssignal des Integrators 7 die normale Betriebshöhe übersteigt, weil der durch das Dosimeter gepumpte Luftstrom eine Unterbrechung erfahren hat. Der Schaltkreis zur Fest­ stellung eines niedrigen Luftstromes umfaßt einen bistabilen Multivibrator, der elektrisch mit einer Anzeigelampe wie einer Leuchtdiode verbunden ist.

Ein anderer, wahlweise in dem Dosimeter verwendbarer Schalt­ kreis ist ein Zeitschaltkreis. Der Zeitschaltkreis kann so­ wohl für eine Zeitmessung zur Anzeige der laufenden Zeit vorgesehen sein als auch eine Vorwählfunktion haben, mit der die Pumpe 3 am Ende eines vorgewählten Zeitraumes gestoppt werden kann.

Zur Erfassung sämtlicher verschiedener Probenahmemöglichkeiten sind zwei Arten von Zeitschaltfunktionen erforderlich. Bei der ersten handelt es sich um einen Zeitschalter, der sich bei Beginn eines jeden Testzeitraumes beim Einschalten selbst automatisch auf Null einstellt. Bei der zweiten Art handelt es sich um einen Zeitschalter, der sich beim Ausschalten der Pumpe nicht zurückstellt und die Folge der gesamten kumulierten laufenden Zeit festhält. Diese Version erfordert naturgemäß einen besonderen, manuell betätigbaren Rückstellschalter.

Die Fig. 3 zeigt ein schematisches Schaltbild des Pumpen- Steuersystems mit einem Druckschalter 6 zum Betätigen eines Integrators 7, mit einem Verstärker 8 zum Betätigen des Pumpenmotors 9, mit einem Schaltkreis zur Feststellung eines niedrigen Luftdurchflusses und mit einem Batterie- Ladeanzeigegerät.

In der Fig. 3 ist die den Schaltkreis mit Energie versor­ gende Batterie B 1 mit ihrem negativen (-) Pol an die Sammel­ leitung und mit ihrem positiven (+) Pol an den Leistungs­ schalter SW1 angeschlossen. Die andere Seite des Leistungs­ schalters SW1 ist mit der positiven (+) Hauptleitung ver­ bunden.

Der Verstärker A 1 (der ein Operationsverstärker wie einer der vier Verstärker in einem Vierfach-Operationsverstärker der Bauart LM 324 sein kann) ist integrierend mit einem Rückkopplungskondensator C 1 (typisch 6, 8 µF) verbunden, der seinerseits vom Ausgang zum invertierenden (-) Eingang des Verstärkers A 1 geschaltet ist. Der Eingangswiderstand R 3 (typisch 12 MΩ) ist mit dem invertierenden Eingang von A 1 verbunden. Die Werte von R 3 und C 1 bestimmen die Inte­ grationsgeschwindigkeit und das Ansprechen des Steuerkreises. Die Werte sind so gewählt, daß sie die beste Steuerung für eine bestimmte Pumpe 3 und ein bestimmtes Pulsationsdämpfungs­ filter 4 ermöglichen.

Der Widerstand R 1 (typisch 10 kΩ) ist von der (+) Hauptlei­ tung zur Anode einer Diode CR 1 (typische Bauart IN 4148) verbunden, während die Kathode von CR 1 mit der Anode der Diode CR 2 (typische Bauart IN 4148) verbunden ist, deren Kathode mit der Sammelleitung verbunden ist. Dies führt zu einer Vorspannung von etwa 0,6 Volt an der Anode von CR 2 und 1,2 Volt an der Anode von CR 1 aufgrund des Abfalls der Span­ nungen in Vorwärtsrichtung der beiden Dioden. Der 0,6-Volt- Spannungspunkt ist mit dem positiven Eingang des Verstärkers A 1 verbunden, um diesen mit 0,6 Volt über der Sammelleitung vorzuspannen, wobei die Verbindung über einen Widerstand R 4 (typisch 12 MΩ) erfolgt, der die Spannungseffekte einer Verstärkerversetzung minimiert. Ein Widerstand R 2 (typisch 22 kΩ) ist vom Eingangswiderstand R 3 (Punkt B) zur Sammel­ leitung oder Masseleitung geschaltet. Das führt dazu, daß am Eingangswiderstand eine Spannung von 0,0 Volt bei geöffnetem Schalter SW2 anliegt, der der Druckschalter 6 ist.

Der Schalter SW2 arbeitet bei einem Druck 76 mm Wassersäule. Der Integrator 7 erzeugt eine allmählich abnehmende Spannung am Verstärkerausgang, wenn SW2 geschlossen ist, und eine all­ mählich ansteigende Spannung, wenn SW2 offen ist. Die Span­ nung am Ausgang des Verstärkers A 1 ist ein Motorgeschwindig­ keits-Signal, das nach Verstärkung durch den Verstärker 8 (der später noch beschrieben wird) die Laufgeschwindigkeit des Pumpenmotors 9 bestimmt. Von der (+) Hauptleitung und der Sammelleitung ist eine Verbindung zu A 1 hergestellt, um diesen mit elektrischer Spannung zu versorgen. Durch diese Verbindung werden A 2, A 3 und A 4 mit Spannung versorgt.

Das Signal für die Motorgeschwindigkeit wird im Verstärker A 2 (typisch 1/4 einer Bauart LM 324) über in Reihe geschaltete Dioden CR3 und CR4 (typisch IN 4143) zu dem nicht-invertieren­ den (+) Eingang A 2 gegeben. Der Lastwiderstand R 6 liegt zwi­ schen dem Eingang von A 2 und der Erde. Das von dem Ausgang von A 2 kommende verstärkte Signal wird der Basis des Tran­ sistors Q 1 (typisch NPN Typ 2 N 2926) über den Widerstand R 8 (typisch 10 kΩ) aufgegeben. Das vom Kollektor von Q 1 kommende Signal wird der Basis parallel geschalteter Transitoren Q 2 und Q 3 (typisch PNP-Typ 2 N 5226) über den Widerstand R 10 (ty­ pisch 100 Ohm) aufgegeben, der mit dem Punkt A verbunden ist, sowie über die Widerstände R 11 und R 12 (typisch 100 Ohm), die vom Punkt "A" mit der Basis der Transistoren verbunden ist. Das Ausgangssignal von den gemeinsamen Kollektoren von Q 2 und Q 3 wird dem Pumpenmotor M 1 aufgegeben, bei dem es sich um einen Gleichstrommotor variabler Geschwindigkeit handelt. Die andere Seite von M 1 ist an die Sammelleitung angeschlossen.

Der Emitter von Q 1 ist über den Widerstand R 11 (typisch 220 Ohm) mit der Gemeinschaftsleitung verbunden. Der Kondensator C 3 (typisch 0,01 µF) ist von der Basis zum Kollektor von Q 1 geschaltet, um Rauschen in dem Schaltkreis zu vermindern. Der Emitter von Q 2 und Q 3 ist mit der (+) Hauptleitung ver­ bunden. Der Punkt "A" ist mit der (+) Hauptleitung über den Widerstand R 9 (typisch 1 kΩ) verbunden. Ein Rückkopplungs­ widerstand R 7 (typisch 47 kΩ) ist von den Kollektoren der Transistoren Q 2 und Q 3 zu dem invertierenden (-) Eingang von A 2 geschaltet, um eine negative Rückkopplung herbeizuführen. Der invertierende Eingang von A 2 ist mit der Sammelleitung über den Widerstand R 5 (2,2 kΩ) verbunden.

Die Widerstände R 5 und R 7 bestimmen den gesamten Spannungs­ gewinn des Schaltkreises vom Ausgang von A 1 bis zu der dem Pumpenmotor 9 aufgegebenen Spannung. Diese Widerstände können eingestellt werden, um einen optimalen Ausgleich zwischen einer schnellen Steuerregelung und einem stabilen Betrieb bei Pumpen verschiedener Eigenschaften zu ermöglichen. Der Kon­ densator C 2 (typisch 0,01 µF) ist vom Ausgang von A 2 zu dem invertierenden Eingang von A 2 geschaltet, um ein Rauschen des Schaltkreises zu verringern. Diese Verbindung von A 2, Q 1, Q 2, Q 3 sowie ihrer zugeordneten Widerstände und Kondensatoren bildet eine von vielen möglichen Verstärkerkreisen dar, die zur Verstärkung des Steuersignals für die Motorgeschwindig­ keit von A 1 geeignet sind, jedoch ermöglicht dieser Schalt­ kreis einen weiten Spannungsbereich für den Motor 9, der charakteristisch zwischen 0 und 4,8 Volt liegt, und erzeugt auch eine konstante Ausgangsspannung, die bei einigen Pumpen­ bauarten bevorzugt wird, wenn beispielsweise eine sehr geringe Motorgeschwindigkeit für einen niedrigen Durchfluß erforderlich ist.

Das Ausgangssignal von A 1 verändert sich während der normalen Steuerung von etwa 0 bis 1,5 Volt, kann jedoch auch allmählich auf einen Sättigungsgrad von etwa 3 Volt (für eine Batterie­ spannung von 4,0 Volt) ansteigen, wenn die Pumpe den erforder­ lichen Luftstrom nicht aufrecht erhalten kann, wie dies bei­ spielsweise bei einer Verstopfung des Einlaßrohres und damit verbundener Blockierung des Luftstroms vorkommt. Zur Fest­ stellung, wann die Ausgangsspannung von A 1 2,5 Volt über­ schreitet, ist ein Schaltkreis zur Erkennung eines geringen Durchflusses vorgesehen. So ist der Verstärker A 3 (typisch 1/4 von LM 324) an seinem invertierenden Eingang mit einer Auslösespannungsstufe verbunden. Wenn eine größere Spannung als die Auslösespannungshöhe auf den nicht-invertierenden (+) Eingang von A 3 aufgegeben wird, ändert sich der Ausgang von A 3 von der normalen Höhe von 0 auf eine größere Höhe von etwa 4,8 Volt.

Der Widerstand R 14 (typisch 47 kΩ) ist von der (+) Hauptlei­ tung zu dem Widerstand R 15 (typisch 22 kΩ) geschaltet. Die andere Seite von R 15 ist mit der Sammelleitung verbunden. Der Übergang zwischen R 14 und R 15 ist mit dem invertierenden (-) Eingang von A 3 verbunden.

Die Diode CR 6 (typische Bauart IN 4148) ist von dem Ausgang von A 3 zu dem nicht-invertierenden Eingang geschaltet, um den Ausgang von A 3 hoch zu halten, selbst wenn das ursprüngliche Spannungssignal nicht mehr vorhanden ist. Die Diode CR 7 (typische Bauart IN 4148), der Widerstand R 17 (typisch 220 Ohm), die Leuchtdiode D 1 (typisch HP 5082-4484) und ein nicht rasten­ der Testschalter SW3 sind in Reihe vom Ausgang von A 3 zu der Sammelleitung geschaltet. Wenn SW3 bei hoher Ausgangsspannung von A 3 geschlossen ist, leuchtet D 1 auf. Der Verstärker A 3 kann auf den niedrigen Ausgangszustand durch Öffnen des Schal­ ters SW1 zurückgestellt werden, wodurch Leistung von dem Schaltkreis weggenommen wird. Der Widerstand R 16 (typisch 1,2 MΩ) ist von dem nicht-invertierenden Eingang von A 3 zur Sammelleitung geschaltet, um sicherzustellen, daß A 3 nicht versehentlich in den Hoch-Ausgangszustand kommt, wenn dem Schaltkreis anfangs Spannung zugeführt wird. Der Widerstand R 13 (typisch 41 kΩ) ist vom Ausgang von A 1 zu der Anode der Diode CR 5 (typisch IN 4148) geschaltet, die ihrerseits wiederum mit dem nicht-invertierenden Eingang von A 3 verbunden ist, wo­ durch das von A 1 kommende Signal an den niedriger-Durchfluß- Schaltkreis angeschlossen wird. Der vordere Spannungsabfall von CR 5 hilft zu verhindern, daß unechte Signale den Schalt­ kreis zum Erkennen eines geringen Durchflusses falsch anspre­ chen läßt. Bei dieser Gestaltung benötigt der Schaltkreis normalerweise 20 Sekunden nach einer Unterbrechung des Durch­ flusses, bis er anspricht. Diese Zeit kann durch eine Steige­ rung des Verhältnisses von R 14 zu R 15 verringert werden.

Ein Batterie-Prüfkreis ist basierend auf einer speziellen Leuchtdiode D 2 (typisch HP 5082-4732, hergestellt von der Hewlett-Packard Corporation) aufgebaut, die bei einer bestimm­ ten Höhe der aufgebrachten Spannung (typisch 2,4 Volt) auf­ leuchtet. Der Verstärker A 4 (1/4 des Typs LM 324) liegt mit seinem Ausgang an einem Transistor Q 4 (typisch 2 N 2926). Der Kollektor von Q 4 ist mit dem invertierenden (-) Eingang von A 4 verbunden und bildet eine 1 X Verstärkung für Signale, die auf den nicht-invertierenden Eingang (+) aufgegeben werden. Der Emitter von Q 4 ist mit der Anode (oder dem + Eingang) von D 2 verbunden, während die Kathode von D 2 mit einer Seite des Schalters SW3 verbunden ist. Die andere Seite von SW3 ist mit der Sammelleitung verbunden. D 2 leuchtet, wenn SW3 geschlossen ist und der Ausgang von A 4 größer ist als eine Triggerspannung (2,4 Volt). Der Widerstand R 18 (typisch 100 kΩ) ist von der (+) Hauptleitung zu dem nicht-invertierenden (+) Eingang von A 4 geschaltet, während der Widerstand R 19 (typisch 100 kΩ) von dem (+) Eingang von A 4 zu der Sammelleitung geschaltet ist. Das Verhältnis von R 18 und R 19 ist einstellbar, damit eine Spannung von 2,4 Volt dem nicht-invertierenden Eingang von A 4 in der Höhe der gewünschten Batterieprüfspannung aufge­ geben wird, die typisch 5,15 Volt für eine Batterie beträgt, welche durch die Reihenanordnung von vier wiederaufladbaren Nickel-Cadmiumzellen gebildet ist.

Im praktischen Betrieb wird das Dosimeter in einem Raum an­ gebracht, in dem Arbeiter tätig sind, oder von einem Arbeiter getragen. Üblicherweise ist eine Achtstundenschicht die Be­ triebszeitspanne des Dosimeters. Am Ende der Schicht wird der Schaltkreis getestet, um festzustellen, ob der Eingang wäh­ rend der Überwachungsperiode blockiert war, wozu die Leucht­ diode (D 1 in Fig. 3) beobachtet wird, während der nicht rastende Schalter (SW3 in Fig. 3) gedrückt wird. Wenn die Diode leuchtet, ist während der Schicht eine Blockierung aufgetreten, woraufhin dann das Filter von dem Dosimeter ent­ fernt und an ein Laboratorium zur Analyse eingesandt wird, deren Ergebnisse aufgezeichnet werden. Bei einem übermäßigen Ausgesetztsein können Arbeiter aus einem besonderen Raum ab­ gezogen und mit einer anderen Arbeit betraut werden.

Claims (2)

1. Dosimeter mit einer einen Regelantrieb aufweisenden Pumpe, einem Sammelfilter und einer Drosselöffnung, die in Reihe angeordnet sind, so daß die von der Pumpe erzeugte pulsie­ rende Luftströmung durch den Sammelfilter und die Drossel­ öffnung strömt und dadurch an der Drosselöffnung einen Druckabfall erzeugt, mit einem Pulsationsdämpfungsfilter, das eine Speicherkammer aufweist, die durch eine biegsame Membrane in zwei Abteile unterteilt ist, die durch Drossel­ öffnungen mit der Hochdruck- bzw. Niederdruckseite der Drosselöffnung verbunden sind, mit einem Druckschalter, der ein Ein-Aus-Signal zur Steuerung der Pumpe in Abhän­ gigkeit von dem Druckabfall und zur Erzielung eines gleich­ mäßigen Durchflusses liefert und parallel zu dem Pulsa­ tionsdämpfungsfilter angeordnet ist, und mit einem Integra­ tor, der das Ein-Aus-Signal des Druckschalters in der Weise aufintegriert, daß das Ausgangssignal des Integrators langsam abfällt und ansteigt, wenn der Druckschalter offen bzw. geschlosssen ist, gekennzeichnet
durch ein einstellbares Bypass-Absperrorgan (12), das zur Reduzierung der Durchflußleistung die Austrittsseite der Pumpe (3) mit ihrer Eintrittsseite verbindet.

2. Dosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypass-Absperrorgan (12) ein einstellbares Nadelventil mit einer feststehenden Ventilöffnung ist.