DE3034613C2

DE3034613C2 - Meßeinrichtung zur Überwachung des Gehaltes an Lösungsmitteln in Raumluft

Info

Publication number: DE3034613C2
Application number: DE19803034613
Authority: DE
Inventors: Rolf H. Dipl.-Ing. 4600 Dortmund Hübner
Original assignee: Gesellschaft fur Geraetebau Mbh & Co Kg 4600 Dortmund De
Current assignee: Gesellschaft fur Geraetebau Mbh & Co Kg 4600 Dortmund De
Priority date: 1980-09-13
Filing date: 1980-09-13
Publication date: 1982-09-02
Also published as: GB2083909B; DE3034613A1; FR2490324A1; GB2083909A

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zur Überwachung des Gehaltes an Lösungsmitteln in Raumluft, insbesondere zur Überwachung des Gehaltes an Perchloräthylen bzw. des Gehaltes an Trichloräthylen in der Raumluft von chemischen Reinigungen, mit mindestens einem Meßgeber, der ein dem .Gehalt an Lösungsmitteln entsprechendes Meßsignal abgibt, und mit einer dem Meßgeber nachgeschalteten Auswerteeinheit, die nach Maßgabe des Meßsignals ein Auswertesignal abgibt.

Unter »Überwachung des Gehaltes an Lösungsmitteln in Raumluft« werden im Rahmen der Erfindung allgemein Maßnahmen verstanden, die sich auf Nachweis, Feststellung von Art und Menge und/oder Einhaltung bestimmter Mengen von Lösungsmitteln in der Raumluft richten. Eine solche Überwachung ist regelmäßig erforderlich, wenn gesundheitsschädliche oder in anderer Weise nachteilige Stoffe in die Raumluft abgegeben werden. Dies gilt insbesondere hinsichtlich der Lösungsmittel, die etwa in chemischen Reinigungen anfallen.

Die Erfindung bezieht sich, wie vorstehend angedeutet, zunächst und vor allem auf die Überwachung des Gehaltes an Lösungsmitteln in Raumluft, insbesondere

ίο in chemischen Reinigungen, sie läßt sich aber ohne weiteies auch auf anderen Gebieten der Luftüberwachung und -reinhaltung anwenden, soweit dort entsprechende Probleme auftreten.

Dann, wenn gesundheitsschädliche oder in anderer Weise nachteilige Stoffe in die Raumluft abgegeben werden, erfolgt an verschiedenen Stellen und unter verschiedenen Gesichtspunkten eine Messung des Gehaltes an Lösungsmitteln in Raumluft So muß beispielsweise innerhalb der zu überwachenden Räume selbst der Gehalt an Lösungsmitteln gemessen werden, um zu gewährleisten, daß die maximal zulässige Arbeitsplatzkonzentration (MAK) nicht überschritten wird. Weiter erfolgt üblicherweise eine Messung des Gehalts an Lösungsmitteln in der Abluftleitung, durch die verbrauchte, lösungsmittelhaltige Raumluft abgesaugt wird, um sicherzustellen, daß die Abluft nicht mit einem unzulässig hohen Gehalt an Lösungsmitteln in die Atmosphäre abgegeben wird. Aus diesem Grund erfolgt üblicherweise auch eine Filterung der Abluft vor der

jo Abgab? in die Atmosphäre, bei chemischen Reinigungen beispielsweise mit Aktivkohlefiltern. Die Filter beladen sich dabei mit den aus der Abluft gebundenen Lösungsmitteln mit der Folge, daß im Laufe des Filterbetriebs die Filterwirkung nachläßt und dementsprechend der Gehalt an Lösungsmitteln in der aus den Filtern austretenden Abluft ansteigt. Übersteigt der Gehalt an Lösungsmittel der aus den Filtern auftretenden Abluft einen Grenzwert der in der Regel zwischen 50 und 100 vpm liegt (1 vpm entspricht einem Volumenanteil von 10~⁶), so kommt es zum »Durchschlagen« des Filters mit der Folge, daß die Filterwirkung praktisch schlagartig aussetzt. Um dies zu verhindern, erfolgt üblicherweise auch eine Messung des Gehültes an Lösungsmitteln in der aus den Filtern austretenden Abluft, um rechtzeitig vor dem »Durchschlagen« die Regeneration des Filters — im Rahmen der insbesondere in Betracht gezogenen chemischen Reinigungen durch Durchleiten von Wasserdampf durch die Aktivkohlefilter — einzuleiten. Schließlich sind im allgemeinen auch Lecksucheinrichtungen vorgesehen, die gleichfalls mit einer Meßeinrichtung zur Bestimmung des Gehaltes an Lösungsmitteln in der aus den zu überwachenden Räumen unkontrolliert austretenden Luft aufweisen.

Die (aus der Praxis) bekannten Meßeinrichtungen der in Rede stehenden Art arbeiten ausnahmslos so, daß genau ein Meßsignal erzeugt und der Auswerteeinheit zugeleitet wird, das im wesentlichen der Konzentration des kritischen Bestandteils der Luft beispielsweise also des Per- bzw. Trichloräthylen, proportional ist Das bedeutet, daß auch das Auswertesignal, mit dem nach Maßgabe des gemessenen Gehaltes an Lösungsmitteln geeignete Steuerungsmaßnahmen ausgelöst werden, gleichfalls nur verhältnismäßig langsam und kontinuier-Hch mit der durch das Meßsignal repräsentierten Konzentration des erfaßten Bestandteils der Raumluft ansteigt. Die Abhängigkeit des Auswertesignals von dem gemessenen Gehalt an Lösungsmitteln weist dabei

Ober den ganzen in Betracht kommenden Meßbereich keine signifikante Änderung auf. Das hat zur Folge, daß der jeweilige Grenzwert des Auswertesignals, bei dem eine Steuerungsmaßnahme vorzunehmen ist, nur verhältnismäßig ungenau bestimmt ist und daß folglich schon verhältnismäßig weit vor dem Erreichen eines solchen Grenzwertes entsprechende Steuerungsmaßnahmen eingeleitet werden müssen, damit auf keinen Fall der zulässige Bereich überschritten wird. Dies ist nachteilig, weil ohne eine genaue Überwachung des Gehaltes an Lösungsmitteln in der Raumluft eine optimale Ausnutzung der Filter bis zur Regenerierung usw. nur schwer möglich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Meßeinrichtung der in Rede stehenden Art so auszugestalten und weiterzubilden, daß ein Auswertesignal erhalten wird, das eine eindeutige, genaue und zuverlässige Steuerung bei der Überwachung des Gehaltes an Lösungsmitteln in der Raumluft ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der bzw. die Meßgeber zur selektiven Messung von mindestens zwei unterschiedlichen Bestandteilen der zu überwachenden Raumluft eingerichtet ist bzw. sind, nämlich des Gehaltes an Lösungsmitteln und des Gehaltes an einem »natürlichen« Bestandteil der zu überwachenden Raumluft, und das Auswertesignal eine aus unterschiedlichen Bestandteilen der Raumluft entsprechenden Meßsignalen abgeleitete Größe ist.

Das Auswertesignal resultiert dabei also nicht aus der Messung der Konzentration nur eines einzigen Bestandteils der zu überwachenden Raumluft, erfindungsgemäß werden vielmehr mehrere, mindestens zwei unterschiedliche Bestandteile der Raumluft gemessen und stellt das Auswertesignal eine aus diesen mindestens zwei Meßsignalen abgeleitete Größe dar. Damit macht die Erfindung von der Erkenntnis Gebrauch, daß ein solches, aus den unterschiedlichen Bestandteilen der Raumluft entsprechenden Meßsignalen abgeleitetes Auswertesignal, das im folgenden auch als »Luftqualität« bezeichnet werden soll, bei geeigneter Wahl der für die Auswertung herangezogenen Bestandteile der Raumluft nicht kontinuierlich verläuft, sondern innerhalb des in Betracht kommenden Meßbereichs signifikante Änderungen der funktionellen Abhängigkeit von der Konzentration des kritischen Luftbestandteils, beispielsweise also des Gehalts an Per- bzw. Trichloräthylen aufweist Diese signifikanten Verlaufsmerkmale bestehen darin, daß bei einem bestimmten Gehalt an Lösungsmitteln die Luftqualität eine steile Zunahme bzw. Abnahme .erfährt Wesentlich ist dabei, daß die Luftqualität keine subjektiv beeinflußte Größe, sondern eine objektive Aussage über die Zusammensetzung der zu überwachenden Raumluft darstellt, die aber selbstverständlich mit der jeweiligen subjektiven Beurteilung der Raumluft in Zusammenhang steht.

Aufgrund der beschriebenen funktionellen Abhängigkeit der Luftqualität vom Gehalt an Lösungsmitteln ist es möglich, jeweils entsprechende Steuerungsmaßnahmen einzuleiten, wenn die Luftqualität ihren Bereich signifikanter Änderung erreicht. Damit läßt sich eine wesentlich genauere Steuerung bei der Überwachung des Gehaltes an Lösungsmitteln erreichen. Dies gilt einerseits hinsichtlich der Überwachung des Gehaltes an Lösungsmitteln in der Raumluft bzw. in der Abluft, dies gilt aber ganz besonders auch für die im Rahmen der Erfindung vorzugsweise vorgesehene Anwendung einer erfindungsgemäßen Meßeinrichtung zur Überwachung und Steuerung des Betriebs der Filter für die Abluft. Einerseits läßt sich durch Einsatz einer erfindungsgemäßen Meßeinrichtung zur Überwachung der während des Filterbetriebs aus dem Filter austretenden Abluft eine sehr genaue Steuerung des Regenerierbeginns und damit eine optimale Ausnutzung der Filter erreichen. Andererseits läßt sich durch Einsatz einer erfindungsgemäßen Meßeinrichtung zur Überwachung des Gehaltes an Lösungsmitteln in dem beim Regenerierbetrieb aus einem Filter austretenden Regeneriermittel eine sehr genaue Steuerung der Beendigung des Regenerierzyklus und damit eine — im Hinblick auf die Filterausnutzung und die kosten- und energieaufwendige Bereitstellung des Regeneriermittels, beispielsweise also des Wasserdampfes vorteilhafte — minimale Regenerierzeit erreichen.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten. So können bei einer ersten Ausführungsform, die sich durch besondere Einfachheit auszeichnet, im Rahmen einer Meßeinheit mehrere Meßgeber vorgesehen werden, die für unterschiedliche Bestandteile der Raumluft selektiv empfindlich sind. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dem Meßgeber bzw. den Meßgebern für unterschiedliche Bestandteile der Raumluft durchlässige Filter vorzuschalten. Diese beiden Maßnahmen können auch kumulativ eingesetzt werden. Wenn die Meßgeber oder die Filter nicht für jeweils genau einen Bestandteil der zu überwachenden Luft, sondern für — selbstverständlich verschiedene —

3d Gruppen solcher Bestandteile mehr oder minder empfindlich bzw. durchlässig sind, so lassen sich durch Differenzbildung aus den Meßsignalen Signale bilden, die jeweils nur einen bestimmten Bestandteil der Luft repräsentieren. Meßgeber, die für die verschiedenen in

3--, Betracht kommenden Bestandteile der Luft (Lösungsmittel, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid usw.) selektiv empfindlich sind, sind dem Fachmann bekannt. Insbesondere für die Messung des Gehaltes an Lösungsmitteln empfiehlt sich die Verwendung eines beheizten Metalloxid-Halbleiters als Meßgeber. Durch Absorption oder Adsorption selektiv wirkende Filter, beispielsweise auf der Basis von Aktivkohle, Zeoliten usw. stehen dem Fachmann gleichfalls zur Verfügung.

Wird mit mehreren Meßgebern bearbeitet, die 5 sowohl untereinander gleichartig als auch für verschiedene Bestandteile der zu überwachenden Luft selektiv empfindlich sein können, so kann es sich empfehlen, zusätzlich den verschiedenen Meßgebern Filter vorzuschalten, die für unterschiedliche Bestandteile der Raumluft durchlässig sind, um die Selektivität zu erhöhen. In jedem Fall besteht bei Einsatz mehrerer Meßgeber die im Hinblick auf die Auswertung vorteilhafte Möglichkeit, daß die verschiedenen Bestandteile der Luft simultan gemessen werden können.

Eine weitere, hinsichtlich der Auswertung anspruchsvollere, hinsichtlich des Platzbedarfs und des Kostenaufwandes für die Meßgeber jedoch vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, jeweils einem, vorzugsweise einem einzigen vorgesehenen Meßgeber für unterschiedliche Bestandteile der Raumluft durchlässige Filter abwechselnd vorzuschalten, wobei die Auswerteeinheit den Filtern zugeordnete und mit den Filtern umschaltbare Meßsignalspeicher aufweist. Dabei werden im Rahmen eines Multiplexbetriebs sowohl die Filter als auch

b5 synchron dazu die Meßsignalspeicher in vorbestimmter Reihenfolge umgeschaltet und die einzelnen Meßsignale nach Zwischenspeicherung in den Meßsignalspeichern ausgewertet.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Meßgeber an getrennte Raumluftzuführungen angeschlossen sind und die Raumluftzuführungen unabhängig einstellbare Drosselorgane aufweisen. Damit können durch entsprechende Betätigung der Drosselorgane die den einzelnen Meßgebern zugeführten Meßmengen und damit die Pegel der einzelnen Meßsignale eingestellt werden. Damit ergibt sich eine unabhängige Einstellmöglichkeit für Gewichte bzw. konstante Faktoren, mit denen die die einzelnen Luftbestandteile repräsentierenden Meßsignale in das Auswertesignal eingehen, wobei die Einstellung von Drosselorganen in den Raumluftzuführungen gegenüber einer elektrischen Einstellung von Verstärkung bzw. Abschwächung der Meßsignale den Vorzug aufweist, daß die Meßbereiche der einzelnen Meßgeber optima! genutzt werden können. Zusätzlich oder auch statt dessen ist selbstverständlich eine unabhängige, elektrisch bzw. elektronisch wirkende Beeinflussung von Verstärkung bzw. Abschwächung der einzelnen Meßsignale möglich.

Die Auswerteeinheit, in der aus den einzelnen Meßsignalen das der Luftqualität entsprechende Auswertesignal erzeugt wird, enthält im wesentlichen eine Recheneinheit, vorzugsweise einen Analogrechner, der sich mit üblichen Rechenverstärkern in einfacher Weise realisieren läßt. Die Ableitung des Auswertesignals aus den Meßsignalen erfolgt durch Bildung von Produkt bzw. Quotient aus den ausgewählten Meßsignalen bzw. aus aus den Meßsignalen gebildeten Summen oder Differenzen. Als besonders geeignet haben sich beispielsweise in der nachfolgend angegebenen Weise gebildete Auswertesignale erwiesen:

[Per]
(O₂] '

[Per] · [CO]

[O₂]

[PER]-g [O₂]
[N₂]

wobei durch eckige Klammern Molkonzentrationen angedeutet sind, wobei Per das Lösungsmittel, beispielsweise Perchloräthylen, bezeichnet, und wobei λ einen wählbaren konstanten Faktor bedeutet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Meßeinrichtung zur Überwachung des Gehaltes an Lösungsmitteln in Raumluft,

F i g. 2 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach F i g. 1 und

Fig.3 in einem stark vereinfachten Diagramm, die funktioneile Abhängigkeit des Auswertesignals vom Gehalt an Lösungsmitteln bei einer Meßeinrichtung gemäß F i g. 1 oder 2.

Die F i g. 1 und 2 zeigen verschiedene Ausführungsformen einer Meßeinrichtung 1, die im Rahmen einer Anlage zur Überwachung des Gehaltes an Lösungsmitteln in der Raumluft einer chemischen Reinigung an eine Abluftleitung 2 eines (nicht dargestellten) Filters angeschlossen ist, in dem die aus der Reinigung abgesaugte Raumluft vor dem Auslaß in die Atmosphäre gefiltert wird, um den Gehalt an Lösungsmitteln auf ein vorgeschriebenes Maß zu senken.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Meßeinrichtung 1 in einen Bypass eingeschaltet, ■) der durch eine Zuleitung 3 und eine Ableitung 4 beiderseits einer Drosselstelle 5 an die Abluftleitung 2 angeschlossen ist. Der Druckabfall über der Drosselstelle 5 hat zur Folge, daß ein Teil der in Strömungsrichtung 6 durch die Abluftleitung 2 strömenden Abluft eine

κι Meßkammer 7 durchströmt, die in der Meßeinrichtung 1 vorgesehen ist. In der Meßkammer 7 sind Meßgeber 8 angeordnet, und zwar im Ausführungsbeispiel zwei Meßgeber SA und 8ß, die für verschiedene Bestandteile der durchströmenden Abluft selektiv empfindlich sind,

r, beispielsweise der Meßgeber BA für Perchloräthylen und der Meßgeber 8ßfür Sauerstoff. Beide Meßgeber 8 sind über je eine Signaüeitung 9 an eine Auswcrtceinheit 10 angeschlossen, in der aus den von den Meßgebern 8 abgegebenen Meßsignalen ein Auswertest signal abgeleitet wird. Die Auswerteeinheit 10 ist durch eine Steuerleitung 11 an eine (nicht dargestellte) Steuereinheit angeschlossen, die nach Maßgabe des von der Auswerteeinheit 10 abgegebenen Auswertesignals die jeweils entsprechenden Steuerungsmaßnahmen

r> auslöst, beispielsweise das Filter auf Regenerierbetrieb umschaltet, sobald das Auswertesignal einen bestimmten, nachfolgend noch näher erläuterten Wert überschreitet. (Bei dieser Ausführungsform arbeiten die Meßgeber 8 also simultan nebeneinander.)

jn Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Meßeinrichtung 1 nur gaseintrittsseitig über eine Zuleitung 3 an die Abluftleitung 2 angeschlossen, wird durch eine Pumpe 12 ein Teil der Abluft der Meßkammer 7 zugeführt und ist in der Meßkammer 7

si nur ein Meßgeber 8 angeordnet. Die Zuleitung 3 weist eine Verzweigung 13 auf, und in jedem Zweig der Verzweigung 13 sind ein Filter 14a, 146 und ein Ventil 15 eingeschaltet. Die Filter 14a, 146 sind für unterschiedliche Bestandteile der zugeführten Abluft durchlässig und

werden durch abwechselndes öffnen bzw. Schließen der Ventile 15 dem Meßgeber 8 abwechselnd vorgeschaltet Das vom Meßgeber 8 über die Signalleitung 9 abgegebene Meßsignal entspricht folglich abwechselnd den unterschiedlichen, von den Filtern 14a, 146 durchgelassenen Bestandteilen der Luft und gelangt zunächst in eine Speichereinrichtung 16, die zwei Meßsignalspeicher aufweist Die Meßsignalspeicher werden unter Steuerung durch einen Taktgeber 17 synchron mit den Ventilen 15 umgeschaltet, so daß die

den Filtern 14a, 146 entsprechenden Meßsignale voneinander getrennt in den Meßsignalspeichern gespeichert werden, mit anderen Worten also ein Multiplexbetrieb stattfindet= Von der Speichereinrichtung 16 gelangen die getrennten Meßsignale zur Auswerteeinheit 10, die nach Maßgabe des aus den Meßsignalen gebildeten Auswertesignals Ober die Steuerleitung 11 entsprechende Steuerungsmaßnahmen auslöst

In der Fig.2 ist ferner angedeutet, wie in den getrennten Zweigen der Verzweigung 13, durch die die Abluft dem Meßgeber 8 zugeführt wird, je " ein einstellbares Drosselorgan 18 eingeschaltet ist Durch die Drosselorgane 18 können die durch das Filter 14a bzw. das Filter 146 zugeführten Luftmengen unabhängig voneinander eingestellt werden.

In Fig.3 ist anhand eines stark vereinfachten Diagramms dargestellt, wie das in der Auswerteeinheit 10 aus den Meßsignalen abgeleitete Auswertesignal

vom Gehalt an Lösungsmitteln, beispielsweise vom Gehalt an Perchloräthylen in der Abluft, abhängt. Die Abszisse gibt den Gehalt 1 an Lösungsmitteln in vpm an, und die Ordinate gibt das Auswertesignal Sin mA an. Man erkennt, wie bei zunehmendem Gehalt an Lösungsmitteln das Auswertcsignal zunächst stetig mit verhältnismäßig geringem Anstieg zunimmt, und zwar

bis zu einem Schwellwert A>. Bei über diesen Schwellwert hinaus zunehmendem Gehall an Lösungsmitteln tritt ein steiler Anstieg des Auswertesignals S auf. anhand dessen mit hoher Genauigkeit entsprechende Steuerungsmaßnahmen, beispielsweise die Umschaltung dt- Filters auf Regenerierbetrieb, ausgelöst werden können.

Blatt /jidiiuiimen

Claims

Patentansprüche:

1. Meßeinrichtung zur Überwachung des Gehaltes an Lösungsmitteln in Raumluft, insbesondere zur Überwachung des Gehaltes an Perchloräthylen bzw. des Gehaltes an Trichloräthylen in der Raumluft von chemischen Reinigungen, mit mindestens einem Meßgeber, der ein dem Gehalt an Lösungsmitteln entsprechendes Meßsignal abgibt, und mit einer dem Meßgeber nachgeschalteten Auswerteeinheit, die nach Maßgabe des Meßsignals ein Auswertesignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Meßgeber (8) zur selektiven Messung von mindestens zwei unterschiedlichen Bestandteilen der zu überwachenden Raumluft eingerichtet ist bzw. sind, nämlich des Gehaltes an Lösungsmitteln und des Gehaltes an einem »natürlichen« Bestandteil der 2u überwachenden Raumluft, und das Auswertesignal eine aus den unterschiedlichen Bestandteilen der Raumluft entsprechenden Meßsignalen abgeleitete Größe ist.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere für unterschiedliche Bestandteile der Raumluft selektiv empfindliche Meßgeber (8/4, SB) vorgesehen sind.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßgeber (8) bzw. den Meßgebern (8) für unterschiedliche Bestandteile der Raumluft durchlässige Filter (14a, i4b) vorgeschaltet bzw. vorschaltbar sind.

4. Meßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Meßgeber vorgesehen sind und die verschiedenen Meßgebern vorgeschalteten Filter für unterschiedliche Bestandteile der Raumluft durchlässig sind.

5. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einem Meßgeber (8) für unterschiedliche Bestandteile der Raumluft durchlässige Filter (14a, 14b) abwechselnd vorschaltbar sind und die Auswerteeinheit (10) den Filtern (14a, i4b) zugeordnete und mit den Filtern (14a, Ub) umschaltbare Meßsignalspeicher aufweist

6. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgeber (8) an getrennte Raumluftzuführungen (13) angeschlossen sind und die Raumluftzuführungen (13) unabhängig einstellbare Drosselorgane (18) aufweisen.