DE29610043U1

DE29610043U1 - Verdünnungseinrichtung zur Probenahme in hochkonzentrierten Aerosolen

Info

Publication number: DE29610043U1
Application number: DE29610043U
Authority: DE
Original assignee: Topas Technologieorientie GmbH
Current assignee: Topas Technologieorientie GmbH
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 1996-08-22
Anticipated expiration: 2006-06-08

Description

Verdünnungseinrichtung zur Probenahme in hochkonzentrierten Aerosolen

Die Lösung betrifft eine Verdünnungseinrichtung zur Probenahme in hochkonzentrierten Aerosolen, insbesondere für Messungen mit einem Partikelzähler in Reinräumen.

Die extremen Anforderungen an die Reinheit von Produktionsräumen, Kabinen oder Sicherheitswerkbänken werden mit Partikelzählern überprüft. Damit kann die Partikelkonzentration und die Partikelgröße in einem vorgegebenen Volumenstrom gemessen werden. Die Partikelzähler sind auf die Messung kleinster Partikel in geringer Konzentration ausgelegt.

Den Reinräumen wird die Luft über Filter zugeführt. Die Filter müssen ständig überprüft werden. Hierzu werden die Filter von der Frischluftseite her mit einem in der Zusammensetzung definierten hochkonzentrierten Aerosol beaufschlagt und im Reinraum die durch den Filter gelangenden Partikel gemessen. Der Normzustand des hochkonzentrierten Aerosols muß ebenfalls mit einem Partikelzähler überwacht werden. Um auch hierzu den auf eine geringe Partikelkonzentration ausgelegten Partikelzähler verwenden zu können, wird ihm in Angleichung auf seinen Meßbereich eine Verdünnungseinrichtung vorgeschaltet.

Es ist eine Verdünnungseinrichtung der Palas GmbH bekannt. Eine Ansaugdüse wird mit Druckluft umströmt. Die Druckluft saugt nach dem Ejektorprinzip durch die Düse einen kleinen Volumenstrom aus dem hochkonzentrierten Aerosol an und vermischt sich mit ihm. Die Aerosolkonzentration wird verdünnt. Aus dem Mischstrom wird ein kleiner Probevolumenstrom für den Partikelzähler gezogen. Der restliche Mischstrom wird aus dem Gerät entfernt. Es handelt sich um ein offenes System. Reine, partikelfreie Druckluft muß bereitgestellt werden. Der Vordruck ist genau einzustellen. Die bei der Kalibrierung herrschenden Zustände, Druck und Temperatur, sind bei der Messung einzuhalten.

Bei dem Verdünnungssystem der TSI GmbH ist einer Kanüle zur Probennahme ein Bypass mit Filter und Ventil parallelgeschaltet. Am Ausgang der Parallelschaltung liegt der Unterdruck der Ansaugpumpe des nachfolgenden Partikelmeßgerätes an. Ein kleiner Teil des hochkonzentrierten Aerosols fließt durch die Kanüle, der Rest wird über die Filter geleitet. Die Filter halten sämtliche Partikel zurück. Die Reinluft fließt über das Ventil an das Kanülenende und vermischt sich dort mit dem Kanülenstrom zum Probevolumenstrom. Es ist ein geschlossenes System.

Mit zwei Drucksensoren werden die Differenzdrücke über der Kanüle bzw. über dem Bypass gemessen. Mit dem Ventil und mit der Ansaugpumpe werden das Verdünnungsverhältnis und der Probevolumenstrom in Übereinstimmung mit den beiden Differenzdrücken ein- bzw. den sich ändernden Filterwerten nachgestellt.

Der Anschluß eines Differenzdrucksensors an die Kanüle ist technisch problematisch. Außerdem ist die exakte Einhaltung von Verdünnungsverhältnis und Probevolumenstrom nicht einfach.

Aufgabe ist es, eine Verdünnungseinrichtung zur genauen Probenahme in hochkonzentrierten Aerosolen auf der Basis der Parallelschaltung einer Kanüle und eines Bypasses mit Filter und Ventil mit verringertem Aufwand vorzuschlagen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an den Knotenpunkten von Kapillare und Bypass gemeinsame Druckräume vorgesehen sind, der Differenzdruckmesser zwischen den Druckräumen liegt und der Probevolumenstrom durch die Kapillare auf einen vorgegebenen justiert und die ihm entsprechende Druckdifferenz bzw. die dieser entsprechende elektrische Spannung des Druckdifferenzmessers als Sollwert ausgewiesen ist.

Bei diesem Sollwert entnimmt der Partikelzähler gemäß der vorgenommenen Kalibrierung exakt den zu untersuchenden Probevolumenstrom durch die Kapillare.

Mit zunehmendem Abscheiden von Aerosolen am Filter vergrößert sich der Bypasswiderstand. Dann wird das Ventil soweit geöffnet bis der Sollwertdifferenzdruck, der aufgrund der gemeinsamen Druckräume sowohl dem Differenzdruck über der Kapillare als auch dem über dem Bypass entspricht, wieder hergestellt ist. Auch beim Anschluß eines anderen Partikelzählers oder geänderten Pumpenwerten ist zu Beginn der Messung der Sollwert einzustellen.

Da immer derselbe Probevolumenstrom fließt, ist es für die Genauigkeit der Messung letztlich unerheblich, welches Verdünnungsverhältnis realisiert wird, z. B. ob 1:90 oder 1:110. Der Partikelzähler zählt die zu messenden Partikel auch in noch größerer Schwankungsbreite exakt. Es wurde festgestellt, daß der Meßfehler unter 2 % gehalten werden kann.

In einer vorzugsweisen Ausführung ist dem Differenzdruckmesser eine elektronische Anzeige zugeordnet. Die Abweichungen vom justierten Anfangsdifferenzdruck (dem Sollwert) werden elektronisch ausgewertet. Dem Messenden wird optisch angezeigt, ob der Probevolumenstrom noch dem justierten Wert entspricht bzw. in welche Richtung die Ventilspindel gedreht werden muß, um diesen wieder herzustellen.

In einer weiteren vorzugsweisen Ausführung ist der Verstellweg der Ventilspindel in Richtung auf den Ventilsitz durch einen Anschlag begrenzt. Dadurch wird gesichert, daß das Ventil nicht geschlossen werden kann. Jegliche Überlastung und eventuelle Schädigung des Differenzdruckmessers, die die Meßgenauigkeit beeinträchtigen könnte, ist ausgeschlossen.

Die Lösung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher dargestellt. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Verdünnungseinrichtung und Fig. 2 einen Querschnitt durch das Ventil.

Die Verdünnungseinrichtung besteht aus einer Parallelschaltung einer Kapillare 1 und einem Bypass 2 mit Filter 3 und Ventil 4. An den Knotenpunkten von Kapillare 1 und Bypass 2 sind Druckräume 6 ausgebildet. Sie sichern, daß über der Kapillare 1 und dem Bypass 2 dieselbe Druckdifferenz liegt. Zwischen den Druckräumen ist ein Sensor 5 zur Messung dieser Druckdifferenz angeordnet. Der Querschnitt der Bypassleitungen 7 ist gegenüber dem der Kapillare 1 deutlich größer gewählt. Dadurch wird die Druckdifferenz im wesentlichen allein von der Kapillare und dem Filter bestimmt.

Das Ventil 4 besteht, wie üblich, aus dem Ventiikörper 8 und der Ventilspindel 9 mit Handrad 10. Außerdem ist fluchtend zur Ventilspindel 9 ein Anschlag 11 eingeschraubt. Durch ihn kann das Ventil nicht vollständig geschlossen werden.

Vor der Inbetriebnahme wird die Einrichtung kalibriert.

Mit einer angeschlossenen, hier nicht näher dargestellten elektronischen Schaltung werden dieser Sollwert und die Abweichungen optisch dargestellt.

Hierzu wird der Ausgangsspannung des Druckdifferenzmessers 5 subtraktiv ein konstantes Spannungsband überlagert, dessen Mittelwert der Sollwertspannung entspricht. Eine mittig über dem Handrad 10 des Ventils 4 angeordnete Lampe leuchtet ständig. Ist die Signalspannung des Differenzdruckmessers größer oder kleiner als die obere bzw. untere Grenze des Spannungsbandes, dann leuchten Richtungspfeile, die zu beiden Seiten dieser Lampe liegen, auf und zeigen an, in welche Richtung das Handrad 10 des Ventils 4 zu drehen ist. Der Messende dreht das Handrad 10 so lange in die angezeigte Richtung, bis der betreffende Richtungspfeil erlischt.

Claims

Ansprüche

1. Verdünnungseinrichtung zur Probenahme in hochkonzentrierten Aerosolen

mit einer Kapillare (1) zur Entnahme eines kleinen Volumenstromes und einem parallel zur Kapillare (1) geschalteten Bypass (2) mit Filter (3) und Ventil (4) sowie einem Differenzdruckmesser (5), gekennzeichnet dadurch, daß an den Knotenpunkten von Kapillare (1) und Bypass (2) gemeinsame Druckräume (6) vorgesehen sind, der Differenzdruckmesser (5) zwischen den Druckräumen (6) liegt, der Probevolumenstrom durch die Kapillare (1) auf einen vorgegebenen justiert und die ihm entsprechende Druckdifferenz bzw. die dieser entsprechende elektrische Spannung des Druckdifferenzmessers als Sollwert ausgewiesen ist.

2. Verdünnungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der

dem Differenzdruck entsprechenden elektrischen Spannung eine dem Sollwert entsprechende Spannung bzw. ein Spannungsband subtraktiv überlagert ist und die dem jeweiligen Differenzergebnissen "minus", "Null" und "plus" entsprechenden Spannungen auf optische Anzeigeelemente schaltbar sind.

3. Verdünnungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der

Ventilspindel (9) ein Anschlag zugeordnet ist, der die Verstelimöglichkeit der Spindel in Richtung auf den Ventilsitz (12) begrenzt.

4. Verdünnungseinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß in

dem Ventilkörper (8), fluchtend und gegenüberliegend zur Ventilspindel (9), eine Anschlagschraube (11) eingeschraubt ist, die, aus der Verstellrichtung der Spindel gegen den Ventilsitz (12) gesehen, vor letzterem endet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen