DE933713C - Vorrichtung zur Bestimmung von Dichte und Korngroesse von Stauben nicht einheitlicher Korngroesse nach der Streulichtmethode mit photographischer Festhaltung des Pruefzustandes - Google Patents

Vorrichtung zur Bestimmung von Dichte und Korngroesse von Stauben nicht einheitlicher Korngroesse nach der Streulichtmethode mit photographischer Festhaltung des Pruefzustandes

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DE933713C DEA15653A DEA0015653A DE933713C DE 933713 C DE933713 C DE 933713C DE A15653 A DEA15653 A DE A15653A DE A0015653 A DEA0015653 A DE A0015653A DE 933713 C DE933713 C DE 933713C
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution

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Description

  • Vorrichtung zur Bestimmung von Dichte und Korngröße von Stauben nicht einheitlicher Korngröße nach der Streulichtmethode mit photographischer Festhaltung des Prüfzustandes Die Bestimmung des Staubzustandes der Luft, die insbesondere zur Feststellung der Gesundheitsschädlichkeit von Gewerbestauben große Bedeutung besitzt, macht beträchtliche Schwierigkeiten, falls es sich nicht bloß um die Messung gröberer Staubarten handelt, sondern um polydisperse Mischstaube und insbesondere um deren submikroskopischen Anteil.
  • Zu diesem Zweck hat sich vor allem die Bestimmung nach der Streulichtmethode bewährt. Diese Methode gestattet unter anderem, auch durch Vornahme der Messung unter verschiedenen Streuwinkeln, Anwendung verschieden langwelligen sowie endlich polarisierten Lichtes, eindeutige Rückschlüsse auf die Korngröße der Staubteilchen und deren disperse mengenmäßige Verteilung sowie unter Umständen auch noch auf Form und Zusammensetzung auch der submikroskopischen Teil chen.
  • Die bisherigen zu diesem Zweck verwendeten Vorrichtungen sind jedoch alle unhandlich und langwierig zu bedienen und nur von besonders geübten Beobachtern zu verwenden. Die Erfindung betrifft einen Apparat, der in handlicher Form und Größe die Probenahme in einfachster Weise gestattet.
  • Fig. I dient hauptsächlich der Erläuterung des Prinzips; Fig. 2 und 3 zeigen eine bevorzugteAusführungsform in Längs- und Querschnitt; Fig. 4 erläutert die Wirkungsweise eines De tails.
  • In den Figuren bedeutet I die Lichtquelle, eine Glühlampe, 2 einen Reflektor, 3 eine (aus mehreren Linsen, Zylinderlinsen bzw. sphärischen Linsen bestehende) Optik, 4 Eintrittsblenden, 5 das Lichtbündel (in Fig. I bandförmig, in den Fig. 2 und 3 kreisrund), 6 eine spiegelnde Fläche, 6' in Fig. 2 als kleiner spiegelnder Konus ausgebildet, 7 den abbildenden Lichtspalt (der auch durch eine entsprechend geformte [Zylinder-] Linse ersetzt sein könnte), 8 die lichtempfindliche Schicht (photographische Platte bzw. Film), 8' ein zu Kontrollzwecken dienender Abschnitt derselben, g ein farbiges Lichtfilter, das nach Art eines Spektrums parallel zur Längsrichtung des Spaltes von »rot« bis »violett« entweder kontinuierlich oder stufenweise in Steifen abgestuft ist, 10 ein die ungleiche Lichtabsorption verschiedener Stellen des Farbfilters g kompensierendes Graufilter, II ein Graufilter, 12 ein Glasrohr (od. dgl.) mit lichtundurchlässigem Überzug und darin ausgespartem Spalt, 7, I3 Lichtfallen (schwarze Abschirmung), I4 den Lufteintritt (z. B. ein grobmaschiges Gitter), 15 einen Antriebsmotor für Ansaugventilator I6.
  • I8 Ausblasöffnungen, 19 Untersetzungsgetriebe zum Antrieb eines elektrischen Schalters20, 20aX 20b, 20c drei Schaltfedern, 2I Druckknopf zur Einschaltung des Schalters 20, 21' beispielsweise ein Loch in der Feder 20Qv durch das hindurch der Druckknopf 21 auf die mittlere Blattfeder 20b wirkt, 22 ein Polarisationsfilter (Polarisationsfolie fallweise einschiebbar), 23 Filmrollen, 24 Verriegelungsnocke zum Schalter 20, z. B. eine Scheibe 24 mit einem Ausschnitt 24' zumDurchtritt der Federn 20b, 20a In Fig. I erzeugt die Lichtquelle I (Glühlampe) mittels einer (vorzugsweise Zylinder-) Optik 2, 3 durch die spaltförmige Blende 4 ein breites Lichtband 5, das unter dem etwa 2 bis 3 cm breiten Spalt 7 vorbeistreicht. Bei 6 ist eine spiegelnde Glasplatte angeordnet, welche Licht durch ein Graufilter II, das zur praktisch brauchbaren Schwächung des Lichtes dient, zu späteren Kontrolzwecken auf einen Abschnitt 8' der lichtempfindlichen Platte 8 wirft.
  • Sofern das Lichtband 5 staubhaltige Luft durchsetzt, wird Streulicht durch den Spalt 7 die photographische Platte 8 erreichen, und zwar werden, wie die Pfeile andeuten, in verschiedenen Richtungen ausgestrahlte Lichtstrahlen auf bestimmte Zonen der lichtempfindlichen Platte gelangen, wo die dadurch erfolgte Schwärzung ein Maß für die Lichtmenge, und ihre räumliche Stellung eine Funktion der jeweiligen Korngröße darstellt. Aus diesen beiden Faktoren kann dann auf Korngröße, Dispersion und jeweilige Menge geschlossen werden.
  • Weitere Schlüsse können aus dem Verhalten bei verschieden gefärbtem Licht gezogen werden. Um in ein und derselben Messung auch diese durch führen zu können, ist vor der lichtempfindlichen Schicht 8 ein Farbfilter g angeordnet, das in Längsstreifen verschieden gefärbt ist bzw. daneben auch einen klar durchsichtigen Streifen aufweist. Dadurch werden nebeneinander Dispersions- und Dichtediagramme der vorhin beschriebenen Art für verschiedenfarbiges Licht photographisch aufgezeichnet. Die Farbstreifen können unabhängig voneinander nebeneinander angeordnet sein, oder auch nach Art eines Spektrums kontinuierlich ineinander übergehen. Da aber in jedem Fall die verschiedenen Farbfilter zusammen mit der ungleichen Farbempfindlichkeit der photographischen Schicht verschieden starke Wirkung auf die photographische Schicht ausüben, ist ein weiteres Graufilter 10 notwendig, welches diese Ungleichmäßigkeit ausgleicht. Die Herstellung eines solchen Filters erfolgt auf einfache Art dadurch, daß durch das Farbfilter g (dessen Wirkung kompensiert werden soll) hindurch mit dem direkten Glühlicht der Lampe I (in entsprechender Entfernung aufgestellt) ein photographischer Film belichtet wird. Bei richtig abgepaßter Belichtungsdauer und Entwicklung wird dabei der Film nach Wiedereinlegen an die ursprüngliche Stelle von selbst zu einem den Anforderungen entsprechend abgestuften Graufilter.
  • Durch den Spiegel 6 und das Graufilter II hindurch bewirkt das Licht außerdem gleichzeitig eine Schwärzung des Kontrollabschuittes 8' unmittelbar, ohne die Filter g und 10 zu passieren. Diese Schwärzung des Kontrollabschuittes dient bei der späteren Auswertung der Ergebnisse als Vergleichsbasis.
  • Die Fig. 2 und 3 beziehen sich auf eine bevorzugte Ausführungsform der Staubmeßvorrichtung, und zwar ist hier die Anwendung rotationssymmetrisch (zylindrisch) getroffen, um das Lichtbündel (hier mit kreisförmigem Querschnitt) herum. Lichtquelle und Optik I, 2 und 3 sind hier punktförmig bzw. sphärisch. Es ist hinsichtlich der Auflösungsschärfe des Apparates günstig, das Lichtbündel möglichst parallel und eng konzentriert zu haben. Der Spalt ist hier ebenfalls als Zylinderring 7 ausgebildet bzw. vorteilhaft in einer undurchsichtigen (Lack-) Schicht, die am äußeren Umfang eines aus durchsichtigem Material bestehenden Rohres 12 aufgebracht ist. Dadurch ist zugleich die Staubkammer, im Innern des Rohres I2, gegen die Filter hin staubdicht abgeschlossen. Die Filter 9, 10 sind als Zylindermäntel eingelegt, der photographische Film 8 wird zylindrisch darum herumgezogen und mittels einer der Spulen 23 (Fig. 3) in üblicher Weise gewechselt.
  • Im Falle dieser zylindrischen Anordnung muß natürlich die auf Staubgehalt zu prüfende Luft durch die Meßkammer, das Glasrohr I2, hindurchgesaugt werden. Das geschieht mittels des vom Motor 15 angetriebenen Absaugventilators I6. Die zu prüfende Luft tritt dabei bei 14 durch grobmaschige Öffnungen ein, passiert die Lichtsperren I3 und die vom Lichtbündel 5 durchsetzte Meßkammer (innerhalb I2) und weiter abermals Lichtsperren I3, worauf sie durch den Ventilator I6 bei I8 ins Freie befördert wird.
  • In der Fig. 2 und insbesondere in der Fig. 4 ist eine weitere Einrichtung zu sehen, die den Zweck hat, das Anlaufen des Ventilatormotors 15 und die normale Belichtungszeit selbsttätig zu veranlassen, Dazu wird vom Motor 15 über ein hoch untersetztes Getriebe 19 eine Scheibe 24 in Umdrehung versetzt, die einen seitlichen Ausschnitt besitzt. In der Ruhestellung liegt die mittlere Kontaktfeder 20b mit ihrem Ende im Ausschnitt der Steuerscheibe 24 und drückt die Kontaktfeder 20c kontaktgebend nach oben. Wenn mittels des Druckknopfes 21 die mittlere Kontaktfeder 20b herabgedrückt wird, wird zuerst der Kontakt mit der Kontaktfeder 20 unterbrochen, da diese breiter ausgeführt ist als 20b und ihr in den Ausschnitt der Scheibe 24 vorerst nicht nachfolgen kann, weil sie vorerst an einer Kante des radialen Ausschnittes 24' anliegt. Es kommt aber ein Kontakt 20b mit 20c zustande, wodurch der Motor anläuft und die Meßkammer 12 von der zu messenden Staubluft durchströmt wird. Nach einer gewissen Zeit hat sich die Scheibe 24 so weit gedreht, daß die Feder 20a vermöge ihrer Federspannung durch die Ausnehmung24' der Scheibe 24 nachfallen kann. Nun leuchtet die Lampe auf, und zwar so lange, bis eine volle Umdrehung der Scheibe 24 den Federn gestattet, in ihre Ruhelage zurückzulcehren, wobei der Kontakt zwischen 20a und 20b den Gesamtstrom wieder unterbricht, der Motor zum Stillstand und die Lampe zum Erlöschen kommt, weil der Kontal<tknopf 2I, der nur kurzzeitig betätigt wird, in diesem Augenblick längst losgelassen ist. Es wird also, wie man sieht, die photographische Platte immer eine ganz bestimmte Zeit lang exponiert. Diese Einrichtung, die natürlich variiert werden könnte, ist nur beispielsweise beschrieben.
  • Zur Ableitung des Kontrollichtes dient bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ein spiegelnder, etwa verchromter kleiner Konus 6', der das Licht durch das zugehörige, hier ebenfalls zylindrische Graufilter II hindurch auf den Kontrollabschnitt8' wirft.
  • An Stelle des einfachen Spaltes 7 (Fig. I) könnte zur besseren Abbildung eine Zylinderlinse untergebracht sein; im Falle der rotationssymmetrischen Anordnung gemäß Fig. 2 müßte eine solche Linse zu einem Ring gebogen erscheinen.
  • Die Anwendung polarisierten Lichtes zur Messung gestattet weitere Schlüsse auf die Staubteilchen hinsichtlich ihrer Beugung, gegebenenfalls Reflexion und Doppelbrechung; zu diesem Zweck kann z. B. in Fig. 2 ein Polarisationsfilter 22 in den Lichtstrom fallweise eingeschoben werden. In Kombination damit kann eine zweite Polarisationsfolie an Stelle der Filter 9, 10 eingelegt werden, und zwar vorteilhaft derart, daß I800 des Zylinderumfanges mit einem axial polarisierenden Filter, die anderen 1800 mit einem in Richtung des Umfanges polarisierenden Filter ausgestattet sind, die dann in Hellfeld- und Dunkelfeldbeobachtung sich teilen.
  • Die beschriebene Vorrichtung eignet sich zu Staubmessern aller Art, bei entsprechend langer Belichtungszeit auch zur Messung allerfeinsten Schwebestaubes in großer Verdünnung.

Claims (8)

  1. PATENTANSPRUCHE: I. Vorrichtung zur Bestimmung von Dichte und Korngröße von Stauben nicht einheitlicher Korngrößen nach der Streulichtmethode mit photographischer Festhaltung des Prüfungszustandes, gekennzeichnet durch eine photographische Kamera mit in einer Parallelebene zum Lichtbündel liegender und senkrecht zu diesem sich erstreckender, abbildender Spaltöffnung, die die seitlich aus dem Lichtbündel abgebeugten Lichtstrahlen der verschiedenen 5 treuwinkel auf verschiedene Stellen der photographischen Schicht gelangen läßt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Spiegels oder eines diffus reflektierenden Körpers im Lichtbündel zwecks Ablenkung eines Teilstrahles zu einem auf der lichtempfindlichen Schicht vorgesehenen Kontrollabschnitt (8'), welcher als Vergleichsbasis für eine photometrische Ermittlung der Meßwerte dient.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, gekennzeichnet durch ein Farbfilter, das vor der photographischen Schicht (8) angeordnet ist und aus mehreren, parallel zum Lichtbündel verlaufenden, verschieden gefärbten Streifen besteht.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein zusätzliches Kompensationsfilter (vorzugsweise Graufilter) zum Zweck des Ausgleichs der Lichtabsorption der verschiedenen Farbstreifen.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polarisationsfilter vor dem lichtempfindlichen Film (8) und parallel zu diesem derart angeordnet ist, daß die eine Hälfte des Filters in axialer, die andere Hälfte in dazu senkrechter Richtung polarisierend wirkt.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, gekennzeichnet durch einen motorgetriebenen Ventilator zum Ansaugen der Probeluft und Anordnung von Lichtsperren zum Zweck der Benutzung des Apparates auch bei Tageslicht.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 6, gekennzeichnet durch rotationssymmetrische Anordnung der Geräteteile, und zwar eines das zentrale Lichtbündel umgebenden ringförmigen Spaltes, der die seitlich nach außen abgebeugten Lichtstrahlen verschiedener Streuwinkel auf verschiedene Stellen eines zylinderförmig herumgelagerten Rollfilmstreifens gelangen läßt.
  8. 8. Verfahren zur Herstellung des Graufilters nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein photographischer Film durch das zu kompensierende Filter hindurch mit dem direkten Licht der Lichtquelle (I) belichtet und dann in bekannter Weise entwickelt und fixiert wird.
DEA15653A 1949-02-08 1952-04-30 Vorrichtung zur Bestimmung von Dichte und Korngroesse von Stauben nicht einheitlicher Korngroesse nach der Streulichtmethode mit photographischer Festhaltung des Pruefzustandes Expired DE933713C (de)

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