DE3010587A1

DE3010587A1 - Dosismesser mit pumpe von konstanter stroemung

Info

Publication number: DE3010587A1
Application number: DE3010587A
Authority: DE
Inventors: William Barry Baker
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: Ema Corp
Priority date: 1979-03-19
Filing date: 1980-03-19
Publication date: 1980-10-02
Also published as: ES8104568A1; AR228736A1; ES489705A0; US4269059A; JPS646711B2; IT8020747A0; GB2046439A; CH645988A5; FR2452116A1; BE882276A; CA1139401A; DE3010587C2; AU5650980A; JPS55128180A; PT70961A; GB2046439B; FR2452116B1; SE8002108L; MX149808A; BR8001485A

Description

DR.-ING. WALTER ABITZ _ ^Μίί^""·

DR. DIETER F. MORF S' 'Το^βο,ο^οοο Mo_n^₈₈

DIPL.-PHYS. M. GRITSCHNEDER

Postanschrift / Postal Addrese

Plenzenauerstraße _ . , Telefon 98 3222

Patentanwälte ^ , ^u . ^ .,, w

Telegramme: Chemlndus München Telex: CO) 5 23992

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E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY 10th and Market Streets, Wilmington, Del., V.St.A.

Dosismesser mit Pumpe von konstanter Strömung

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Dosismesser und insbesondere auf einen Dosismesser der zum Einzelgebrauch bestimmt ist und durch den ein konstanter Luftstrom fließt.

Es sind Dosismesser bekannt und von Einzelpersonen mit der Absicht verwendet worden, das Niveau der Fremdstoffe in der Luft zu bestimmen, denen eine Einzelperson ausgesetzt wird, beispielsweise Dämpfe oder Rauch, Staubteilchen u. dgl.. Der Dosismesser wird von der Einzelperson getragen und Luft wird durch ein Filter gepumpt, das Fremdstoffe in der Luft einfängt. Am Ende einer Periode, während welcher die Einzelperson exponiert ist, wird der Filter entfernt und nach Fremdstoffen analysiert. Bei diesen Dosismessern besteht das Problem, daß die Luftströmungsgeschwindigkeit durch den Dosismesser nichtcenau geregelt wurde.»Wenn beispielsweise der Filter teilweise blockiert war, so daß der Eintritt von Luft plötzlich zum Stillstand kam oder während eines Zeitraums herabgesetzt wurde, war es nicht möglich, die Luftströmungsgeschwindigkeit einzustellen und zu erhöhen, um einen Ausgleich für den Stillstand oder die Verminderung der durch den Filter des Dosismessers hindurchtretenden Luft zu schaffen. Jede Herabsetzung in der Luftströmungsgeschwindigkeit verringert die Menge der Fremdstoffe, die durch den Filter gesammelt werden, wodurch die Exponierung der Einzelperson erhalten wird.

Das vorerwähnte Problem wurde im wesentlichen durch die US-Patentschrift 4 063 824 gelöst. Dosismesser, die eine Luftströmungsgeschwindigkeit von etwa 1-3 l/min erfordern,

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bringen jedoch besondere Probleme mit sich und machen eine zusätzliche Regelung der Luft notwendig, die durch den Dosismesser gepumpt wird/ um eine gleichmässige glatte Luftströmungsgeschwindigkeit zu erhalten.

Ein erfindungsgemäßer Dosismesser für den Einzelgebrauch mit einer Einlaßöffnung, die mit einem Filter verbunden ist, in welchem Teilchen oder Dämpfe, die in einem Luftstrom vorhanden sind, der durch den Dosismesser gepumpt wird, auf dem Filter gesammelt werden, einer Pumpe mit veränderlichem Antrieb, die mit dem Filter verbunden ist, und den Luftstrom durch den Filter zieht und den Luftstrom durch den Dosismesser pumpt, einem Elektromotor, der mit der Pumpe von veränderlichem Antrieb gekuppelt ist und die Pumpe betätigt, einer Stromquelle, die mit dem Elektromotor gekuppelt ist, einem Luftbehälter, der mit der Pumpe verbunden ist und überschüssige durch die Pumpe zugeführte Luft zurückhält, um eine konstante Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms zu erhalten, eine Öffnungsposition in einem Rohr, die am Luftbehälter vorgesehen ist, so daß ein Druckabfall erzeugt wird, wenn der Luftstrom durch die öffnung gepumpt wird, einem Differenzdruckschalter, der vor der öffnung angeordnet ist und durch eine Veränderung im Luftdruck des Luftstroms betätigt wird und eine niedrige Stromeingangsspannung erzeugt; einer Integratorschaltung, die mit der Stromquelle und mit dem Druckschalter elektrisch verbunden ist, und das Eingangssignal von niedriger Spannung des Zugschalters benutzt und dieses Signal integriert, einer Verstärkerschaltung, die mit der Stromquelle und mit der Integratorschaltung elektrisch verbunden ist, welche das Signal aus der Integratorschaltung verstärkt und das verstärkte Signal dem Elektromotor zuführt, wodurch die Drehzahl des die Pumpe antreibenden Motors im Verhältnis zu dem Signal geregelt wird, das durch den Druckschalter erzeugt

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wird, um den Luftstrom auf einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit zu halten, wobei sich die Erfindung unterscheidet durch einen Speicher, der zwischen der Eintrittsöffnung und der Pumpe von veränderlichem Antrieb angeordnet ist und die Luft zurückkehrt sowie eine gleichmässige Luftströmung zum Einlaß der Pumpe aufrechterhält und einen Luftdruckimpulsfilter, der zwischen der erwähnten öffnung und dem Druckschalter angeordnet ist und die Pulsierungen im Luftstrom im Kontakt mit dem Druckschalter herabsetzt, wodurch die Tätigkeit des Druckschalters nur auf wesentliche Änderungen im Luftdruck des Luftstroms beschränkt wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert und zwar zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Dosismessers;

Fig. 2 ein Schaltschema für eine Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Dosismessers.

Der erfindungsgemäße Dosismesser,der einen Speicher und einen Luftdruckimpulsfilter enthält, ergibt eine gleichmässige stoßfreie Strömung des Luftstroms durch den Dosismesser bei einer Luftströmungsgeschwindigkeit von 1-3 l/min. Der Dosismesser ist von einer verhältnismässig geringe Kosten verursachenden Bauform und verwendet keine zusätzliche Pumpe oder eine hohe Kosten verursachende Regeleinrichtung, um diese gleichmässige Luftströmungsgeschwindigkeit zu erzielen.

Der Dosismesser ist in erster Linie zum Einzelgebrauch ausgebildet, von gedrängter Größe mit Maßen von etwa 4 cm χ 10 cm χ 16 cm und einem Gewicht von etwa 723 g. Der Dosismesser kann von einem Arbeiter beispielsweise in einer Tasche, an einem Gürtel und in einem Halsband od. dgl. getragen werden, ohne als Störung oder Behinderung der Arbeit empfunden zu

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werden. Der Dosismesser ist in seinem Ausbau robust und vorteilhaft zur Benutzung in industrieller Umgebung.

Der Dosismesser mit seiner konstanten Strömung verbessert die Genauigkeit, mit welcher eine große Vielfalt von Vorfällen in der Umgebung, denen die Personen ausgesetzt sind, überwacht werden können. Die überwachung wegen Staub in Bergwerken oder Hüttenwerken, nach Vinylchlorid- oder Benzoldämpfen in Arbeitsstätten in der Industrie und wegen toxischem Radongas und toxisch verwandten Produkten von Radongas in Bergwerken ist typisch für wichtige Anwendungsgebiete des Dosismessers.

Das in Fig. 1 gegebene Blockschaltbild zeigt eine Grundanordnung des Dosismessers. Luft wird am Einlaß 1 mit einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit eingepumpt und durch einen Sammler oder Filter 2 geleitet. Der Lufteinlaß und der Sammler bzw. Filter haben eine Rohrverbindung mit einem Speicher 3, der durch einen Kanal mit einer Pumpe 4 von veränderlichem Antrieb verbunden ist, die durch einen Gleichstrom-Elektromotor 18 angetrieben wird.

Durch den Speicher wird das Aufbauen überschüssiger Luft auf der Saugseite der Pumpe von veränderlichem Antrieb ermöglicht und dabei die Mässigung der Luftströmung dadurch unterstützt, daß Luftdruckanstiege, die durch Hübe der Pumpe erzeugt werden, verringert werden. Von der Pumpe 4 wird Luft zum Luftbehälter 5 gepumpt, der die Luftströmung ebenfalls mässigt und durch die Pumpe erzeugte Luftstöße verringert werden. Eine Öffnung 6, beispielsweise ein verstellbares Nadelventil, ist in dem Kanal angeordnet, der zur Auslaßöffnung 7 führt und einen Luftdruckabfall zur Folge hat. Vor der Öffnung ist ein Druckschalter 14 angeordnet, der durch eine Veränderung im Luftdruckabfall betätigt wird.

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Zur Herabsetzung der Druckanstiege in der Luft ist ein Luftdruckimpulsfilter 13 in einem Kanal vor dem Druckschalter angeordnet. Die eine Seite des Druckschalters-ist dem Luftstrom ausgesetzt, während die andere Seite zur Aussenluft offen ist. Wenn der Druckschalter 14 durch eine Änderung im Luftdruckabfall betätigt wird, wird ein elektrisches Signal erzeugt, das einer Integratorschaltung 15 zugeführt wird, welche mit dem Druckschalter elektrisch verbunden ist. Die Integratorschaltung integriert dieses Signal, welches dann der Verstärkerschaltung 16 zugeführt wird, durch die das Signal verstärkt wird. Sowohl die Integratorschaltung als auch die Verstärkerschaltung können auf einem elektronischen Mikrobaustein 17 geformt werden. Das verstärkte Signal regelt die Drehzahl des Elektromotors 18, der die Luftpumpe 4 antreibt, wodurch eine konstante Luftströmung durch den Dosismesser erhalten wird. Die Integratorschaltung und die Verstärkerschaltung sind mit einer Gleichstromquelle 20 elektrisch verbunden, die gewöhnlich eine Batterie ist. Zwischen der Stromquelle 20 und der Verstärker sowie der Integratorschaltung ist ein Ein- und Ausschalter 19 angeordnet.

Für den Dosismesser können auch andere Gestaltungen als die vorangehend beschriebenen verwendet werden. Der Dosismesser kann dazu verwendet werden, Beutel mit Luftproben dadurch zu füllen, daß ein Beutel an die Ausla8öffnung angeschlossen wird. Für diesen Zweck wird die Niederdruckseite des Druckschalters 14 mit der Auslaßöffnung 7 durch einen weiteren Luftdruckimpulsfilter, der dem Filter 13 identisch ist, verbunden. Wahlweise können zwei Luftdruckimpulsfilter zu. einem Druckdifferenzimpulsfilter kombiniert werden.

Wenn ein Filter, beispielsweise ein Aktivkohlefilter, ver-

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wendet wird, der nicht für Luftdruckimpulse im Luftstrom empfindlich ist, ist es möglich, den Speicher 3 zu entfernen. Wenn eine Mehrzylinderpumpe, beispielsweise eine Vierzylinderpumpe, verwendet wird, die nur kleine Luftdruckimpulse erzeugt, kann es möglich sein, den Speicher und/oder den Luftbehälter 5 wegzulassen.

Die Öffnung 6, der Luftdruckimpulsfilter 13 und der Druckschalter können zwischen dem Filter 2 und dem Speicher 3 angeordnet werden. Bei dieser Anordnung kann der Luftbehälter 5 weggelassen werden. Es würde jedoch eine Differenzverbindung des Filters erforderlich werden und die Druckimpulsanordnung sowie der Druckschalter würden einem Einlaßluftdruckabfall über den Filter ausgesetzt werden und zu Druckverlusten geneigt werden.

Der Filter oder Sammler 2 des Dosismessers kann so angepaßt werden, daß er fast jede Art von Stoffen, wie Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe, aufnimmt. Wenn nur eine mechanische Filterung erforderlich ist, beispielsweise um Staubteilchen zu sammeln, denen ein Arbeiter ausgesetzt ist, wird ein Filter vorgesehen, der Teilchen von 0,01 Mikron oder größer aufnimmt. Wenn der Filter ein Gas, wie Schwefeldioxid, aufnehmen soll, wird ein chemischer Filter verwendet* der dieses Gas aufnimmt, oder es kann der Luftstrom durch eine Lösung blasenbildend geleitet werden, die mit diesem Gas in Reaktion tritt. Wenn Dämpfe entfernt werden sollen, wird ein Filter, beispielsweise aus Aktivkohle, verwendet, der Dämpfe aufnimmt. Zu Beginn einer Arbeitsperiode, beispielsweise einer Achtstundenschicht, wird ein reiner Filter oder Sammler in den Dosismesser gebracht. Am Ende der Periode wird der Filter entfernt und nach dem Stoff bzw. den Stoffen untersucht, denen die Einzelperson ausgesetzt war. Es kann eine einfache Zählung der Teilchen unter einem Mikroskop verwendet werden oder es kann der Filter beispielsweise

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mit einem Gaschromatographen analysiert werden.

Der Speicher 3 ist gewöhnlich ein integraler Teil irgendeines Rahmens/ von dem die verschiedenen im Dosismesser verwendeten Bauelemente eingeschlossen oder angebracht sind, oder er ist aus dem Rahmen mit geeigneten öffnungen herausgearbeitet oder geschnitten. Vorzugsweise ist mindestens eine Wand des Speichers aus einem dünnen flexiblen Material, wie "Neopren"-Kautschuk. Ein typischer Speicher

3 hat ein Volumen von etwa 5 bis 20 cm . Wie erwähnt, ist der Zweck des Speichers die Herabsetzung oder Mässigung der Druckimpulse, welche durch die Hübe der Pumpe dadurch erzeugt werden, daß sich Luft auf der Saugseite der Pumpe aufbauen kann.

Im Dosismesser wird eine Luftpumpe mit veränderlichem Antrieb verwendet. Gewöhnlich wird eine Membranpumpe benutzt, die je Minute etwa 1 bis 3 Liter pumpt. Andere Pumpen, wie Kolbenpumpen, Rotationspumpen und Kreiselpumpen können ebenfalls verwendet werden. Vorzugsweise wird eine Membranpumpe benutzt, bei welcher die Ventile aus einem elastomeren Material oder aus einem Kunststoff, beispielsweise aus einem Polyester wie Polyäthylenterephthalat bestehen.

Die Pumpe ist mit einem herkömmlichen Gleichstrommotor von etwa 0,07457 W bis 14,914 W (0,0001 bis 0,02 hp) elektrisch verbunden. Der Motor ist ein Reguliermotor und arbeitet mit etwa 1000 bis 20 000 U/min. Unter manchen Umständen kann ein Untersetzungsgetriebe zwischen dem Motor und der Pumpe verwendet werden.

Der Luftbehälter ist gewöhnlich ein integraler Teil des Rahmens, an welchem die verschiedenen im Dosismesser verwendeten Bauelemente angebracht sind, wobei geeignete öffnun-

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gen hierfür im Rahmenwerk herausgearbeitet sind. Ein Teil des Behälters kann von einem dünnen flächenhaften Teil aus einem Elastomer eingeschlossen sein, so daß irgendwelche Drucklmpulse des Luftstroms, die durch die Pumpe erzeugt werden, leicht durchdas die Druckimpulse absorbierende Elastomer gedämpft werden können.

Die Aufgabe des Behälters ist, die Druckimpulse des Luftstroms, die durch die Hübe der Pumpe erzeugt werden, zumindest bis zu einem gewissen Grad, bevor der Luftstrom durch die öffnung hindurchtritt, auszugleichen. Das Volumen des Behälters ist so klein v/ie möglich, jedoch von ausreichendem Volumen, um die Druckimpulse des Luftstrom zu mildern. Ein typischer Behälter hat ein Volumen von etwa 1-5 cm .

Eine öffnung, beispielsweise ein verstellbares Nadelventil, ist in einem Rohr angeordnet, welches den Behälter mit der Auslaßöffnung verbindet. Eine öffnung wird verwendet, die einen Druckabfall von etwa 1 - 10 cm (etwa 0,4 bis 4,0 ") Wassersäule erzeugt. Gewöhnlich wird ein Druckabfall von 6,35 bis 8,25 cm (2,5 bis 3,5 ") Wassersäule verwendet.

Ein Luftdruckimpulsfilter 13 ist im Luftstrom vor der öffnung 6 und vor dem Druckschalter 14 angeordnet, der parallel zur öffnung ist. Durch den Filter werden die Druckimpulse und Druckstöße wesentlich verringert und oft beseitigt, die durch die Pumpe verursacht werden, so daß der Druckschalter nicht bei jedem Druckanstieg arbeitet, der durch jeden Pumpenhub erzeugt wird, wodurch die Lebensdauer des Druckschalters wesentlich verlängert wird. Der Druckimpulsfilter hat ferner eine Verzögerung der Drucksignalwanderung zum Druckschalter zur Folge. Diese Verzögerung bewirkt, daß die die Pumpe steuernde Schaltungsanordnung die Drehzahl der Pumpe in wieder-

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holbarer Weise erhöht oder verringert.

Die Elemente des Luftdruckimpulsfilters 13 sind in Fig.· 1 gezeigt. Die Luft von der Pumpe strömt durch die öffnung und ein Druckabfall über die öffnung wird erzeugt, welcher einen höheren Druck am Einlaß als auf der Auslaßseite der öffnung bewirkt. Der höhere Druck wird auf den Druckschalter durch öffnungen 8, 10 und 12 übertragen. Ein Druckanstieg im Luftstrom am Einlaß der öffnung 6 nimmt seinen Weg zuerst durch die Öffnung 8 und füllt die Kammer des Speichers 9. Der Druckanstieg nimmt seinen Weg durch die öffnung 10 und dann in die Kammer des Speichers 11 und schließlich durch die Öffnung 12 zum Druckschalter 14. Die entgegengesetzte Seite des Druckschalters ist zur Aussenluft offen. Der Druckimpulsfilter dämpft die Luftdruckstöße im Luftstrom und ergibt ein verhältnismässig konstantes Druckniveau für den Druckschalter, welches den Durchschnitt des Druckabfalls darstellt, der über die öffnung 6 erzeugt wird, und ermöglicht eine gleichmässige und kontinuierliche Arbeitsweise der Luftpumpe, da das durch den Druckschalter erzeugte Signal durch die Integratorschaltung dazu verwendet wird, die Arbeitsweise der Luftpumpe zu regeln.

Gewöhnlich wird ein Druckschalter verwendet, der einen Einstellungspunkt hat, welcher etwa derselbe wie der Druckabfall über die öffnung ist und der auf eine Druckabfallveränderung im Luftstrom von etwa 0,0254 bis 1,27 cm (0,01 bis 0,5 ") Wassersäule anspricht. Die Empfindlichkeit des Schalters oder der Wert des Druckes, der zur Betätigung des Schalters erforderlich ist, bestimmt die Zahl der dem Integrator zugeführten Signaländerungen. Ein Schalter mit einem niedrigen Empfindlichkeitsgrad würde weniger Ein-Ausveränderungen des Signals dem Integrator zuführen, als es ein Schalter von hoher Empfindlichkeit würde. "3s kann ein Schalter mit einem festen Empfindlichkeitsgrad oder ein

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Schalter mit einem verstellbaren Empfindlichkeitsgrad verwendet werden. Die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms wird durch die Einstellgröße in der öffnung und durch die Empfindlichkeit des Druckschalters bestimmt. Wenn unter festen Bedingungen gearbeitet werden soll, kann eine nicht verstellbare öffnung mit einem festen Druckschalter verwendet werden. Wenn unter veränderlichen Bedingungen gearbeitet werden soll, kann eine verstellbare öffnung oder ein verstellbarer Druckschalter verwendet werden oder es können sowohl die öffnung als auch der Druckschalter verstellbar sein.

Die Integratorschaltung nimmt das durch den Druckschalter erzeugte Ein-Aus-Signal auf und bildet aus diesem ein sich langsam veränderndes kontinuierliches Signal, das der Verstärkerschaltung zugeführt wird. Die Integratorschaltung hat eine Vorspannung von etwa + 0,6 V und das Signal aus dem Schalter erhöht auf etwa 1,2 V, wenn der Druckschalter aktiviert wird, und nimmt auf etwa + 0,0 V ab, wenn der Schalter deaktiviert wird. Die Integrators,chaltung erzeugt eine allmählich abnehmende Ausgangsspannung, die dem Verstärker zugeführt wird, wenn der Druckschalter geschlossen ist, und eine allmählich zunehmende Spannung, wenn der Druckschalter offen ist. Die Schaltung ist aus herkömmlichen Transistoren, Kondensatoren und Widerständen aufgebaut.

Die Verstärkerschaltung nimmt das durch die Integratorschal= tung erzeugte Signal auf und verstärkt das Signal, so daß der Gleichstrom-Elektromotor mit verschiedenen Drehzahlen geregelt werden kann, um eine konstante Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms durch den Dosismesser sicherzustellen« Die Verstärkerschaltung verstärkt das Signal aus dem Integrator auf ein Maximum von etwa 95 % der Gesamtspannung der Stromquelle. Beispielsweise wird für eine Stromquelle von

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5 V das Signal auf 4,8 ¥ verstärkt. Gewöhnlich hat dar Verstärker eine Impedanz von mehr als IO Ohm and bis 2a einem Megohm. Es kann jedoch sin Verstärker mit einer . . Impedanz von weniger als 10 Ohm verwendet: werden, beispielsweise mit einer Impedanz von 0,01 bis 10 Ohm. Der Verstärker ist aus herkömmlichen Transistoren, Kondensatoren und Widerständen aufgebaut«

Die Stromquelle ist gewöhnlich eine Batterie von etwa 5 - 6 V. Im allgemeinen wird eine Nickel-Kadmium-Batterie von 4 Zellen benutzt. Eine Gleichstromquelle aus einem gleichgerichteten Wechselstrom kann ebenfalls verwendet werdenο

Eine v/ahlweise Schaltung, die im Dosismesser verwendet werden kann, ist eine Batterieprüf schaltung» Diese Schaltung "/erwendet einen Präzisionsspannungsprüfer, weicher auf die Spannung jeder Zeile eingestellt werden kann und so eingestellt ist, daß er bei der vollen Ladespannung der Batterie aktiviert uLrd. Eine lichtemittierende Diode, die durch einen Schalter betätigt wird, wird gewöhnlich sur Anzeige einer vollen Ladung der Batterie benutzt.

Eine weitere wahlweise Schaltung, die im Dosismesser verwendet werden kann, ist eine Anzeigeschaltung für schwache Luftströmung, die mit der Integratorschaltung verbunden ist und betätigt wird, wenn die Ausgangsspannung der Integratorschaltung höher als normale Betriebsniveaus ist? welche durch eine unterbrechung des durch den Dosismesser gepumpten Luftstroms verursacht wircL Die Anzeigeschaltung für schwache Luftströmung wird durch einen bistabilen Multivibrator gebildet n der elektrisch mit einer Anzeige= oder Signallampe, beispielsweise mit eiiisr lichtemittierende^ Diode, verbunden

Brauchbare Integrate ^schaltungen ⁷ar^d Batterieprüf schaltungen

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sind in den US-Patentschriften 4 063 824 und 4 123 932 beschrieben. Auf die anwendbaren Teile in diesen Patent·= Schriften wird im vorliegenden Zusammenhang verwiesen» Diese Schaltungen können in Form eines Integratorschaltung-Mikrobausteins sein. Der Mikrobaustein wird wegen seiner geringen Größe und des einfachen Einbaus und Auswechselns bevorzugt.

Fig. 2 zeigt ein Schaltschema der im Dosismesser verwendeten Schaltung.

Die Schaltungsanordnung beruht auf einem Integratorschaltung-Mikrobaus tein. Der Mikrobaustein enthält eine Integratorschaltung, eine Verstärkerschaltung, eine Batterieprüfschaltung und eine Anzeigeschaltung für schwache Luftströmung. Der innere Aufbau des Mikrobausteins wird durch herkömmliche Transistorschaltungen gebildet und nach herkömmlichen Verfahren hergestellt, die dem Fachmann von Integratorschaltung-Mikrobausteinen geläufig ist. Der Mikrobaustein weist 15 Anschlüsse auf, die mit äusseren funktioneilen elektrischen Bauelementen der Schaltungsanordnung verbunden sind.

Für den Betrieb des Motors M, der mit der Pumpe verbunden ist, wird der Schalter SW1 in die Einschaltstellung gebracht, so daß Strom aus der Batterie BATT dem Motor M zugeführt wird und über die Diode D2 (gewöhnlich IN 4001) der Mikrobaustein-Schaltungsanordnung über den Stromeingangsanschluß 5 (+ VCC). Die Diode D2 verhindert eine Schädigung der Schaltungsanordnung, wenn die Batterie versehentlich mit der umgekehrten Polarität angeschlossen wird.

Der Kondensator C1 (gewöhnlich 2,2 Mikrofarad), der zwischen

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ο π 1 Π £ Ώ 7

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dem Anschluß 5 und der Erde geschaltet ist, filtert regellose elektrische Schwankungen heraus. Im Betrieb der Integratorschaltung das Mikrobausteins ist die Spannung über, den Kondensator C3 (gewöhnlich 10 Mikrofarad), der mit dem Anschluß 6 (CAP) verbunden ist, immer entweder zunehmend oder abnehmend, je nach dem Zustand des Druckschalters SW3. Wenn die Luftströmungsgeschwindigkeit niedrig ist, ist SW3 offen und die Spannung am Anschluß 6 nimmt zu und wenn die Luftströmungsgeschwindigkeit hoch ist, ist SW3 geschlossen, so daß der Anschluß 4 SW mit dem Anschluß 1 GND verbunden ist, welches der GEMEINSAME Anschluß für den Mikrobaustein ist und die Spannung verringert sich. Die Geschwindigkeit der Zunahme und der Abnahme der Spannung (Zeitkonstante) wird durch den Kondensator C3 und den Widerstand R2 (gewöhnlich 2,2 Megohm) bestimmt. R2 ist mit der Erde (G.N.D.) und mit dem Anschluß 7 TRIM verbunden, der mit der Integratorschaltung des Mikrobausteins verbunden ist.

Um eine kürzere Zeitkonstante beim ersten Anlaufen der Pumpe zu erhalten, wird kurzzeitig der Schalter SW2 geschlossen, wodurch R3 (gewöhnlich 100 Kiloohm) zu R2 parallelgeschaltet wird. SW2 ist geerdet und mit R3 verbunden. R2 ist mit dem Anschluß 7 des Mikrobausteins verbunden.

Im Mikrobaustein wird die Spannung aus der Integratorschaltung der Verstärkerschaltung zugeführt. Die Verstärkerschaltung ist mit dem Anschluß 13 DRIVE, dem Anschluß 14 ILIM und mit dem Anschluß 15 OUT verbunden. Der Ausgangstransistor Q1 (gewöhnlich D40 - D2) ist mit den Anschlüssen 13, 14 und 15 verbunden und liefert dem Motor zusätzliche Spannung.

Der Widerstand R1 (gewöhnlich ein 0hm) der zwischen dem Anschluß 15 und der Erde geschaltet ist, bestimmt den maximalen Stromwert, den die Verstärkerschaltung erzeugt. Ein

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Kondensator C2 !gewöhnlich 2,2 Mikrofarad) der zwischen dem Anschluß und der Erde geschaltet i^ird, stabilisiert die Verstärkerausgangsspannungο . .

In dem Mikrobaustein wird die Spannung aus der Integratorschaltung ferner der Anzeigeschaltung für schwache Luftströmung zugeführt« Eine höhere als normale Spannung aus der Integratorschaltung zeigt eine schwache Luftströmung durch die Pumpe an. Wenn dies geschieht,, itfird die Anzeigeschaltung für schwache Luftströmung getriggert und der Anschluß 3 LF gespeist, während der Anschluß 2 LF abgeschaltet wird» Jeder Anschluß kann mit einer lichtemittierenden Diode LED 1 verbunden werden, um die gewünschte Anzeige der Luftströmung zu geben» Wenn LED 1 zwischen dem Anschluß 2 und der Erde geschaltet ist, zeigt LED dadurch die richtige Strömungsregelung an, daß sie eingeschaltet bleibt, während bei schwacher Strömung die LED erlischt« Wenn die LED zwischen dem Anschluß und der Erde geschaltet ist, zeigt die LED richtige Strömungsregelung dadurch an, daß sie abgeschaltet bleibt, während bei einer schwachen Strömung die LED leuchtet»

unter Bedingungen, bei Vielehen eine schwache Luftströmung stattfindet und die Anzeigeschaltung für schvrache Luftströmung getriggert ist und nachfolgend die Luftströmung auf normale Strömung korrigiert wird, bleiben die Anschlüsse 2 und 3 im ihrem Zustand für schwache Strömung i-jegen der Verbindung das Anschlusses 12 mit dem Anschloß 5 gehalten» Die Anschlüsse

2 nnü 3 bleiben in der gehaltenen Stellung, bis die Leistung abgeschaltet vjird und halten LED 1 In ihrem leuchtenden oder nicht!suchenden Eustand, was schwache Strömung anzeigt» Wahl= weise kann die Verbindung zwischen dem Anschluß 12 und dem Anschluß 5 i^eggelassen werden, worauf die Anschlüsse 2 und

3 in Ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren x-nlrden, wenn

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die schwache Strömung berichtigt wird.

Im Mikrobaustein speist die Batterieprüfschaltung die ' ' lichtemittierende Diode LED 2, die mit dem Anschluß 8 IND verbunden ist, wenn die Batteriespannung höher als ein

4 bestimmter Wert ist. Widerstände R (gewöhnlich 20 Kiloohm),

R⁵ (gewöhnlich 5 Kiloohm) und R⁶ (gewöhnlich 5,1 Kiloohm) sind zwischen dem Stromversorgungsschalter und der Erde in Reihe geschaltet, wobei der Kontaktarm von R mit dem Anschluß 9 (B. SET) verbunden ist, um einen Prozentsatz der Batteriespannung der Batterieprüfschaltung zuzuführen. Wenn diese Spannung höher als eine Intervallpräzisionsbezugsspannung ist, die im Mikrobaustein eingestellt ist, wird Strom dem Anschluß 8 zugeführt, wodurch LED 2 zum Aufleuchten gebracht wird, was anzeigt, daß die Batterie voll geladen ist. Wenn die vorgenannte Spannung niedriger als die Intervallpräzisionsbezugsspannung ist, wird LED 2 nicht erregt, was anzeigt, daß die Batterie nicht voll geladen ist.

Eine Präzisionsbezugsspannung wird in dem Integratorschaltung-Mikrobaustein für die Batterieprüfschaltung erzeugt. Der Anschluß 11 TRIM ist normalerweise geerdet. Falls erforderlich, kann ein Widerstand zwischen dem Anschluß 11 und der Erde geschaltet werden, um eine bessere Temperaturstabilität zu erzielen.

Der Kondensator C 4 (gewöhnlich 0,02 Mikrofarad) ist zwischen dem Anschluß 10 REF und der Erde geschaltet, um eine Filterung der Präzisionsbezugsspannung zu erhalten.

Die Batterie kann durch einen Nickel-Kadmium-Batterielader über eine Ladebuchse J1 aufgeladen werden. Die Diode D1 (gewöhnlich IN 4001) ist zwischen J1 und der positiven Klemme der Batterie geschaltet, um einen Stromfluß zu verhindern,

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.wenn J1 zufällig kurzgeschlossen ist.

Für den praktischen Gebrauch des Dosismessers wird einem-Arbeiter der Dosismesser zum Tragen während einer Achtstundenschicht gegeben. Am Ende der Schicht wird die LED der Strömungsregelschaltung beobachtet, um festzustellen, ob der Einlaß während der Schicht blockiert war. Der Filter wird dann aus dem Dosismesser herausgenommen und an ein Laboratorium zur Analyse gegeben, deren Ergebnisse in den Akten des Arbeiters aufgezeichnet werden. Wenn eine übermässige Exponierung festgestellt wird, kann der Arbeiter aus dem besonderen Bereich herausgenommen und an einer anderen Stelle eingesetzt werden.

Es ist zweckmässig, eine Dosismesserbank einzurichten, aus der jeder Arbeiter seinen eigenen Dosismesser zu Beginn seiner Arbeitsschicht entnimmt und am Ende der Schicht zurückgibt.

Es kann vorzuziehen sein, nur einen Arbeiter einer gegebenen Gruppe zu überwachen und anzunehmen, daß die gesamte Gruppe die gleiche Exponierung erfahrer» hat. Wenn gewünscht, können Einzeldosismesser statisch in bestimmten Arbeitsbereichen angeordnet werden und die Einzelexponierung kann angenähert je nach der Zeit bestimmt werden, welche der Arbeiter in einem besonderen Bereich verbracht hat.

Ende der Beschreibung.

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Claims

Patentansprüche ;

,/ 1. I Dosismesser mit einer Einlaßöffnung, die mit einem FiI-V ter verbunden ist, in welchem Teilchen oder Dämpfe, die in einem Luftstrom vorhanden sind, durch den Dosismesser gepumpt werden, einer Pumpe mit veränderlichem Antrieb, die mit dem Filter verbunden ist und den Luftstrom durch den Filter saugt und den Luftstrom durch den Dosismesser pumpt, einem Elektromotor, der mit der Pumpe von veränderlichem Antrieb gekuppelt ist und die Pumpe antreibt, einer Stromquelle/ die mit dem Elektromotor gekuppelt ist, einem Luftbehälter, der mit der Pumpe verbunden ist und etwa überschüssige Luft, die durch die Pumpe gefördert wird, zurückhält, um eine konstante Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms aufrecht zu erhalten, einer öffnung, die in einem Rohr vorgesehen ist, welches am Luftbehälter angebracht ist, derart, daß ein Druckabfall erzeugt wird, wenn der Luftstrom durch die erwähnte öffnung gepumpt wird, einem Differenzdruckschalter, der vor der erwähnten öffnung angeordnet und durch eine Änderung im Luftdruck des Luftstroms betätigt wird, und ein elektrisches Niederspannungs-Eingangssignal erzeugt, einer Integratorschaltung, die mit der Stromquelle und mit

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dem Druckschalter elektrisch verbunden ist und das Niederspannungseingangssignals des Druckschalters verwendet
und dieses Signal integriert, einer Verstärkerschaltung, die mit der Stromquelle und der Integratorschaltung
elektrisch verbunden ist und das Signal aus der Integratorschaltung verstärkt und das verstärkte Signal dem
Elektromotor zuführt, wodurch die Drehzahl des die Pumpe antreibenden Motors im Verhältnis zu dem Signal geregelt wird, das durch den Druckschalter erzeugt wird, um den
Luftstrom auf einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit
zu halten, gekennzeichnet durch
einen Speicher (3), der vor der Pumpe (4) von veränderlichem Antrieb angeordnet und mit dieser verbunden ist,
und Luft zurückhält, sowie eine gleichmässige Luftströmung zum Einlaß der Pumpe (4) aufrechterhält, und einen Luftdruckimpulsfilter (13), der zwischen der öffnung (6) und dem Druckschalter (14) angeordnet ist, welche die Druckimpulse im Luftstrom in Kontakt mit dem Druckschalter reduziert, wodurch die Betätigung des Druckschalters im wesentlichen auf Veränderungen im Luftdruck des Luftstroms
beschränkt wird.
2. Dosismesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdruckimpulsfilter (13) mindestens eine öffnung in Kombination mit einer Luftkammer besitzt«
3. Dosismesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Luftdruckimpulsfilter (13)
eine öffnung (8) in Kombination mit einer Luftkammer (9)

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aufweist, die mit einer zweiten öffnung (10) in Kombination mit einer Luftkammer (11) verbunden ist, welche mit einer dritten öffnung (12) verbunden ist.
4. Dosismesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Pumpe von veränderlichem Antrieb eine Membranpumpe ist.
5. Dosismesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Membranpumpe ein Ventil aus einem flexiblen polymeren Material besitzt.
6. Dosismesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil aus einem dünnen Polyesterfilm ist.
7. Dosismesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an diesen eine Anzeigeschaltung für schwache Luftströmung angeschaltet ist, welche einen bistabilen Multivibrator aufweist, der mit einem Anzeigelicht elektrisch verbunden ist.
8. Dosismesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit diesem eine Batterieprüfschaltung elektrisch verbunden ist, die einen Präzisionsspannungsdetektor aufweist, welcher auf die Spannung jeder Zelle der Batterie eingestellt ist.

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9. Dosismesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Integrator, der Verstärker und die Anzeigeschaltung für schwache Luftströmung auf einem elektronischen Mikrobaustein vorgesehen sind.
10. Dosismesser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Luftdruckimpulsfilter eine Öffnung in Kombination mit einer Luftkammer aufweist, die mit einer zweiten Öffnung in Kombination mit einer Luftkammer verbunden ist, welche mit einer dritten Öffnung verbunden ist, die Pumpe mit veränderlichem Antrieb eine Membranpumpe ist, die ein Ventil aus einem dünnen flexiblen Polyesterfilm aufweist, eine Anzeigeschaltung für schwache Luftströmung in elektrischer Verbindung hiermit und mit einem bistabilen Multivibrator mit einer lichtemittierenden Diode elektrisch verbunden ist, eine Batterieprüfschaltung, in elektrischer Verbindung hiermit, die einen Präzisionsspannungsdetektor aufweist, der auf die Spannung jeder Zelle der Batterie eingestellt ist, und der Integrator, der Verstärker, die Anzeigeschaltung für schwache Luftströmung und die Batterieprüfschaltung auf einem elektronischen Mikrobaustein angeordnet sind.

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