DE4137253A1 - Staubsensor - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Staubsensor, insbesondere für Feinstaub gemäß dem Oberbegriff
des Hauptanspruchs.
Die Kontrolle des Staubgehaltes in der Umgebungsluft oder in Prozeßgasen ist für mehrere in
dustrielle Verfahren von großer Bedeutung. Als Beispiel sei die Reinstraumtechnik in der Halb
leitertechnologie oder bei der Herstellung von Magnetplattenschichten genannt. Besonders die
Kontrolle des Gehaltes an Staubpartikeln kleiner als 1 Mikrometer ist entscheidend, da einerseits
solche Partikel bei verschiedenen Arbeiten als Abrieb ständig entstehen oder in zugeführten
Prozeßgasen enthalten sein können, andererseits werden Strukturen oder Schichten mit Dimen
sionen in diesem Größenbereich technologisch bedeutsamer. Ein weiteres Gebiet, wo die Kon
trolle des Staubgehaltes in der Umgebungsluft von besonderer Bedeutung ist, ist z. B. die Um
welttechnik, insbesondere die Kontrolle der Rußpartikelemission in Verbrennungsprozessen.
Die Kontrolle des Staubpartikelgehaltes mit Partikelgröße in Submikrometerbereich kann durch
optische Methoden oder durch die Bestimmung der Staubkonzentration geschehen. Die opti
schen Verfahren zur Bestimmung des Staubpartikelgehaltes, wie z. B. Analyse der Laserlichtbeu
gung, benötigen eine hohen apparativen und finanziellen Aufwand und werden deshalb zur
ständigen Kontrolle nicht eingesetzt. Eine gleichzeitige Messung der Staubpartikelkonzentration
an mehreren verschiedenen Stellen eines Reinstraumes ist mit optischen Methoden machbar,
jedoch ist dieses Verfahren dann sehr aufwendig.
Das häufigste Verfahren zur Bestimmung der Staubkonzentration ist das Auszählen der Partikel,
welche auf einer Impaktorplatte angesammelt sind im Rasterelektronenmikroskop oder das
Auswiegen des Differenzgewichtes eines Filtervlieses vor und nach der Gasstrombelastung. Da
zwischen dem Zeitpunkt des Staubsammelns und dem Zeitpunkt des Auswertens immer eine
Zeit vergeht, kann dieses Verfahren nur zu einer nachträglichen Bestimmung des Staubgehaltes
in einem Raum genutzt werden. Dies ist nachteilig.
Neben den beschriebenen Einrichtungen sind auch Gassensoren bekannt, bei denen die elektri
sche Leitfähigkeit durch die Absorption der Gase in dem verwendeten Halbleitermaterial
geschieht. Durch das absorbierte Gas werden zusätzliche Störstellen in das Halbleitermaterial
eingebracht. Diese Sensoren sind teuer in der Herstellung, da das verwendete Material teuer ist.
Darüber hinaus kann die Staubpartikelgröße mit diesen Sensoren nicht bestimmt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Staubsensor zu entwickeln, welcher eine kon
tinuierliche Bestimmung des Staubgehaltes in Abhängigkeit von der Staubpartikelgröße ermög
licht und darüber hinaus eine Warn- bzw. Alarmfunktion erfüllt.
Diese Aufgabe ist durch die im Hauptanspruch angegebene Erfindung gelöst. Die Unteransprü
che stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.
Die Ausgestaltung des Staubsensors derart, daß die elektrische Leitfähigkeit des Filtervlieses in
Abhängigkeit von dem Staubgehalt sich verändert bietet die Möglichkeit, den Feinstaubgehalt in
Gasen zu kontrollieren und bei Überschreitung eines Grenzwertes Warnsignale bzw. eine
Schutzvorrichtung auszulösen. Dadurch, daß das Filtervlies eine gasdurchlässige, poröse
Struktur aufweist, kann die Porengröße des verwendeten Filtervlieses der Staubpartikelgröße,
bei der z. B. eine Alarmfunktion ausgelöst werden soll, angepaßt werden. Setzen sich die Staub
partikel einer bestimmten Größe in den Poren des elektrisch leitenden Filtervlieses ab, so wird
die Leitfähigkeit desselben verändert. Wird die Änderung der Leitfähigkeit des Filtervlieses über
wacht, so kann sofort das Auftreten einer bestimmten Partikelgröße in der Gasströmung bzw. in
der Umgebungsluft registriert werden. Darüber hinaus ist es möglich, durch Vergleichmessun
gen die Änderung der elektrischen Leitfähigkeit einer bestimmten Zusammensetzung des Stau
bes zuzuordnen. Damit ist es auch möglich, eine zu erwartende Staubzusammensetzung zu be
stimmen. Strömt ein mit Staubpartikeln beladenes Gas durch den erfindungsgemäßen Staub
sensor, so fangen sich Staubpartikel, die größer als die Porenweite des Filtervlieses sind, in des
sen Netzwerk. Metallische Staubpartikel bilden in dem elektrisch leitenden Filtervlies zusätzliche
elektrisch leitende Verbindungen, nichtmetallische Staubpartikel verändern die dielektrischen Ei
genschaften des Netzwerkes. Die Messung der komplexen elektrischen Leitfähigkeit bei einer
geeigneten Wechselspannungsfrequenz kann über diese Veränderung Aufschluß geben und
somit unmittelbar bei Veränderung der Staubansammlung in dem Netzwerk ausgewertet wer
den. Das ausgewertete Signal kann als Alarmsignal dienen oder bei Überschreitung eines
Grenzwertes eine Schutzvorrichtung auslösen. Die Abfrage elektrischer Eigenschaften des Fil
tervlieses kann ständig vorgenommen werden und elektronisch weiterverarbeitet werden, so
daß eine kontinuierliche Bestimmung des Staubgehaltes möglich ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist der Staubsensor so beschaffen,
daß sein Filterflies aus einer porösen gasdurchlässigen Unterlage mit einer metallischen Schicht
versehen ist. Dadurch kann die Unterlage aus einem nicht leitenden Material bestehen, wie z. B.
aus Keramik, Glas, Gewebe, organischen Substanzen, wie Zellulosenitrat u.ä., welche durch die
Metallisierung elektrisch leitend gemacht wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die metallische Schicht auf die Oberfläche der po
rösen gasdurchlässigen Unterlage aufgebracht werden. Eine solche Schicht kann z. B. eine Me
tallpulverschicht sein. Vorzugsweise wird diese Metallpulverschicht direkt im Verfahren der Gas
kondensation auf die Oberfläche der Unterlage aufgebracht. Die Porengröße des Filtervlieses
wird nach diesem Verfahren direkt durch das Aufbringen der Pulverschicht und durch die Größe
der Pulverpartikel bestimmt. Die so aufgebrachte Metallpulverschicht weist üblicherweise eine
Dicke von 5 µm auf. Zur Herstellung dieser Metallpulverschicht werden auch Feinstpulver
gewählt, welche eine Korngröße kleiner 100 nm aufweisen. Das Abscheiden durch
Gaskondensation ist bei dieser Pulverpartikelgröße von besonderer Bedeutung, da jede
Oxidschicht die Pulverpartikelgröße unverhältnismäßig verändert.
Eine andere Möglichkeit der Metallisierung der porösen, gasdurchlässigen Unterlage des Filterv
lieses ist das Versehen der gewählten Unterlage mit einer kontinuierlichen dünnen Metallschicht.
Dies kann vorzugsweise durch Aufdampfen oder durch galvanisches stromloses Abscheiden
eines Metalles auf der Unterlage geschehen. Bei diesen Verfahren ist die Porengröße des
Filtervlieses durch die Porengröße der Unterlage bestimmt. Die auf der porösen Unterlage
abgeschiedene Metallschicht muß jedoch so dünn sein, daß die Poren der Unterlage, welche
eine Größenordnung von 0,01 bis 8 µm aufweisen, nicht verstopft werden. Durch das
Metallaufdampfen bzw. ein stromloses Abscheiden eines Metalles auf der Unterlage ist eine
Schichtdicke kleiner als die Porengröße der Unterlage erreichbar.
Vorteilhaft ist es, wenn die metallisierte Unterlage dünn ist. Dadurch ist ihr Strömungswiderstand
sehr gering und die Funktion des Staubsensors besser, da der Einfluß einer relativ geringen
Anzahl von Staubpartikeln auf die Leitfähigkeit größer ist.
Die Erfindung wird in den nachfolgenden Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispieles nä
her erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Eine schematische Darstellung eines Staubsensors mit einer Metallpulverschicht.
Fig. 2 Eine schematische Darstellung eines Staubsensors mit einer metallisierten Unterlage.
Der erfindungsgemäße Staubsensor 1 weist eine gasdurchlässige, stabilisierende Unterlage 2
und eine Metallpulverschicht 3, welche das Filtervlies 4 bilden, auf. Die gasdurchlässige
stabilisierende Unterlage 2 kann z. B. aus Glasfasergewebe oder einem organischem Gewebe
bestehen. Die Metallpulverschicht 3 befindet sich auf der Oberfläche der gasdurchlässigen Un
terlage 2. Die Größe der Poren 8 des Filtervlieses 4 wird durch die Metallpulverschicht 3 be
stimmt. An beiden Enden des Filtervlieses 4 befinden sich elektrische Kontakte 5, welche zur
Messung der Änderung der elektrischen Leitfähigkeit des Filtervlieses 4 dienen.
In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Staubsensors dargestellt.
Die gasdurchlässige Unterlage 2 des Filtervlieses 4 ist durchgehend metallisiert. Dies bedeutet,
daß die metallische Schicht 6 sowohl die Oberfläche der Unterlage 2 als auch ihre Poren 7 um
gibt. Die elektrischen Kontakte 5 sind ähnlich wie im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1
angeordnet.
Claims (10)
1. Ein Staubsensor, insbesondere für metallischen oder nichtmetallischen Feinstaub, mit
einem Filtervlies, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtervlies (4) hier eine gasdurchläs
sige, poröse Struktur aufweist und elektrisch leitend ist, wobei seine elektrische Leitfähig
keit durch die Menge und Größe der in den Poren (7, 8) festgesetzten Staubpartikel beein
flußbar ist.
2. Staubsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtervlies (4) aus
einer gasdurchlässigen, porösen Unterlage (2) besteht, welche mit einer metallischen
Schicht (3, 6) versehen ist.
3. Staubsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Schicht
durch eine auf der Oberfläche der Unterlage (2) abgeschiedene Metallpulverschicht (3)
gebildet ist.
4. Staubsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallpulverschicht
(3) auf die Unterlage (2) mittels Gaskondensation aufgebracht ist.
5. Staubsensor nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, daß die Größe der Poren (8) des Filtervlieses (4) durch die abge
schiedene Metallpulverschicht (3) bestimmbar ist.
6. Staubsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Schicht
eine dünne, die gesamte Unterlage (2) umgebende Schicht (6) ist.
7. Staubsensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Schicht
(6) durch Aufdampfen auf die Unterlage (2) aufgebracht ist.
8. Staubsensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Schicht
(6) durch galvanisches Abscheiden auf die Unterlage (2) aufgebracht ist.
9. Staubsensor nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Po
rengröße des Filtervlieses (4) durch die Größe der Poren (7) der Unterlage (2) be
stimmbar ist.
10. Staubsensor nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Porengröße (7, 8) des Filtervlieses (4) der Staubpartikelgröße
anpaßbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19914137253 DE4137253A1 (de) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | Staubsensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914137253 DE4137253A1 (de) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | Staubsensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4137253A1 true DE4137253A1 (de) | 1993-05-19 |
DE4137253C2 DE4137253C2 (de) | 1993-08-26 |
Family
ID=6444665
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914137253 Granted DE4137253A1 (de) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | Staubsensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4137253A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2805347A1 (fr) * | 2000-02-22 | 2001-08-24 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif pour controler le debit de particules conductrices dans un flux de gaz |
WO2008025602A1 (de) * | 2006-08-29 | 2008-03-06 | Robert Bosch Gmbh | Sensor zur resistiven bestimmung von konzentrationen leitfähiger partikel in gasgemischen |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4123159A (en) * | 1977-02-09 | 1978-10-31 | Werner Hollander | Apparatus for analyzing the size distribution and quantity of small particles in an aerosol |
-
1991
- 1991-11-13 DE DE19914137253 patent/DE4137253A1/de active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4123159A (en) * | 1977-02-09 | 1978-10-31 | Werner Hollander | Apparatus for analyzing the size distribution and quantity of small particles in an aerosol |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2805347A1 (fr) * | 2000-02-22 | 2001-08-24 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif pour controler le debit de particules conductrices dans un flux de gaz |
WO2008025602A1 (de) * | 2006-08-29 | 2008-03-06 | Robert Bosch Gmbh | Sensor zur resistiven bestimmung von konzentrationen leitfähiger partikel in gasgemischen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4137253C2 (de) | 1993-08-26 |
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