SE452200B - Dosimeter med reglerad luftflodeshastighet - Google Patents

Description

452 200 filtret och analyseras med avseende på eventuella främmande sub- stanser. Sådana dosimetrar beskrives i amerikanska patentskríf- ten 4.063.824 och amerikanska patentansökan 800 430.

Ett problem med sådana dosimetrar är att en dosimeter utformad att utnyttja en hög flödeshastighet för luft, som t.ex. 500-4000 cm3/ minut icke kan fungera vid en låg flödeshastighet, som t.ex. 25- 125 cm3/minut. Inre friktion hos pumpen i dosimetern, då denna arbetar vid låga hastigheter för erhållande av låga luftflödeshas- tigheter, medför att pumpen arbetar oregelbundet. Höga luftflödes- hastigheter är önskvärda för dosimetrar, som använder filter för mätning av stoftpartiklar i luften. Låga luftflödeshastigheter är önskvärda för dosimetrar, som använder sådana filter som t.ex. träkolfilter för mätning av ångor eller gaser i luften. Dosimet- rar innehållande pumpar, utformade att arbeta med låga luftflödes- hastigheter, kan icke fungera vid höga luftflödeshastigheter.

I stället för att använda flera dosimetrar, som arbetar vid olika luftflödeshastigheter, föreligger ett behov av en enda dosimeter, utformad på ett sådant sätt att både höga och låga luftflödeshas- tigheter erhålles, och vari luftflödeshastigheterna är exakta, jämna och reglerade.

Föreliggande uppfinning hänför sig således till en förbättrad do- simeter med en låg luftflödeshastighet för övervakning av arbets- områden eller individer, vilken uppvisar en filteranordning, på vilken partiklar eller ångor i en luftström, som pumpas genom do- simetern vid reglerad konstant hastighet, uppsamlas, en elektrisk motor, en energikälla, en utloppsöppning, och - en variabel drivpump, med ett inlopp och ett utlopp och medelst rör förbunden med filteranordningen och kopplad till den elektris- ka motorn, som suger luftströmmen genom filteranordningen, - en mynning placerad i ett rör kopplat till pumpen och till ut- loppsöppningen, varvid luftströmmen pumpas genom mynningen medelst pumpen och därigenom alstrar ett lufttryckfall, - organ för reduktion av pulsering i luftströmmen, - en differentialtryckomkopplare placerad i ett rör, parallell- kopplad med mynningen och som aktiveras genom en förändring i luft- tryckfallet hos luftströmmen och alstrar en elektrisk ingående sig- nal med låg spänning, 452 200 - en integreringskrets elektriskt kopplad till energikällan och till tryckomkopplaren, som använder den ingående signalen med låg spänning, som alstras genom tryckomkopplaren, och integrerar den- na signal samt - en förstärkarkrets elektriskt kopplad till energikällan och se- riekopplad till integreringskretsen och till den elektriska motorn som förstärker signalen, vilken alstras genom integreringskretsen och matar denna förstärkta signal till den elektriska motorn, så att därigenom hastigheten regleras för motorn, som driver pumpen, i förhållande till den signal, som alstras av tryckomkopplaren, så att luftströmmen upprätthålles vid en reglerad konstant flödes- hastighet, - varvid dosimetern kännetecknas av att en reglerbar tvåvägsven- til är kopplad parallellt med den variabla drivpumpen så att en konstant luftmängd från utloppet på pumpen recirkuleras till in- loppet på pumpen, varigenom pumpen kan åstadkomma en konstant låg flödeshastighet hos luftströmmen genom pumpen.

Nedan beskrives ritningarna, där fig. 1 är en vy av dosimetern enligt uppfinningen, fig. 2 är en vy av differentialpulseringsfiltret och fig. 3 är ett schematiskt kretsdiagram för en föredragen utförings- form av dosimetern, vilken innehåller en detektorkrets för lågt luftflöde och en batterikontrollkrets.

Vid utnyttjande av dosimetern kan denna placeras i ett arbetsområ- de eller bäras av en individ för övervakning av den miljö, för vilken arbetaren exponeras. Efter att dosimetern placerats i posi- tion vanligen under en given tidsperiod, som t.ex. ett åtta timmars skikt, avlägsnas filtret från dosimetern och innehållet i filtret analyseras för bestämning av de substanser, och mängderna av dessa substanser, för vilka en arbetare var exponerad under denna tids- period. Den reglerbara tvâvägsventilen för den förbättrade dosime- tern medger att dosimetern kan arbeta vid en hög luftflödeshastig- het, som rekommenderas för uppsamling av stoftpartiklar, och en låg luftflödeshastighet, som rekommenderas för ångor eller gaser.

Med hänvisning till diagrammet på fig. 1 visas ett principiellt arrangemang för dosimetern. Luft pumpas in vid inlopp 1 med en 17' 452 200 konstant flödeshastighet och ledes genom ett filter 2. Luftinlop- pet och filtret är sammankopplade genom ett rör med en variabel luftpump 3 med ett inlopp och ett utlopp, driven av en elektrisk likströmsmotor 9. En reglerbar tvâvägsventil 12 är parallellkopp- lad med pumpen 3 så att en konstant luftmängd från utloppet på pumpen kan recirkuleras till inloppet på pumpen, vilket medger att pumpen åstadkommer en konstant låg flödeshastighet för luften.

Luft med en låg flödeshastighet pumpas genom en mynning 5 placerad i rörety som leder till utloppsöppningen, vilket förorsakar ett lufttryckfall. En anordning för reduktion av pulseringar i luft- strömmen består av ett differentiellt pulseringsfilter 4, som är placerat i ett rör och är förbundet med utloppsöppningen och paral- lellkopplat med mynningen 5. En tryckomkopplare 6 är placerad pa- rallellt med det differentiella pulseringsfiltret och aktiveras ge- nom förändringar i lufttryckfallet. Tryckomkopplaren 6 är elekt- riskt förbunden med integreringskretsen 7, som utnyttjar inmatnin- gen från tryckomkopplaren och alstrar en elektrisk signal. Den av integreringskretsen 7 alstrade signalen inmatas till förstärkar- kretsen 8, som förstärker signalen och signalen reglerar hastighe- ten för den elektriska motorn 9, vilken driver pumpen 3, så att en reglerad konstant flödeshastighet för luften erhålles för dosi- metern. Integreringskretsen och förstärkaren är elektriskt koppla- de till en likströmskälla 11, vilken vanligen är ett batteri. En till-och-från-omkopplare 10 är placerad mellan energikällan 11 och förstärkar- och integreringskretsarna. Även andra utformningar än den ovannämnda kan användas för dosi- metern. Exempelvis kan mynningen medelst rör vara seriekopplad med filtret och pumpen. Pumpen suger en luftström genom mynningen och genom filtret. Liksom ovan är ett pulseringsfilter och en tryckomkopplare anordnade parallellt med mynningen och omkopplaren mäter eventuella förändringar i lufttryckfallet. I ett annat exem- pel är ett filter och en mynning medelst rör kopplade i serie till en pump och pumpen suger luften genom filtret och mynningen. Ett pulseringsfilter och en tryckomkopplare är placerade parallellt med mynningen och tryckomkopplaren mäter eventuella förändringar i lufttryckfallet. I samtliga ovannämnda utformningar kan dosime- tern fungera utan pulseringsfiltret men livslängden för tryckom- kopplaren skulle avsevärt förkortas. I samtliga ovannämnda utform- 452 200 ningar bestämmes flödeshastigheten för luftströmmen genom inställ- ning av den reglerbara tvåvägsventilen, storleken för öppningen i mynningen och trycket, som erfordras för att aktivera tryckom- kopplaren.

Filtret 2 i dosimetern kan anpassas så att det infängar praktiskt taget alla typer av substanser, som t.ex. gaser, vätskor eller fasta substanser. Om endast mekanisk filtrering erfordras, exem- pelvis för uppsamling av stoftpartiklar, för vilka en arbetare är *exponerad, anordnas ett filter som infångar partiklar av 0,01 pm' eller större. Om ändamålet med filtret är att infânga en gas, som t.ex. svaveldioxid, användes ett kemiskt filter som infângar denna gas. Om ângor skall infângas, så användes ett filter, som t.ex. ett träkolfilter, vilket infângar ângorna. Vid slutet av en period, som t.ex. ett åtta timmars skift, under vilken dosimetern är i an- vändning för övervakning av ett område, avlägsnas filtret och un- dersökes med avseende på den eller de substanser, som var närvaran- de i arbetsområdet. En enkel räkning av partiklar under ett mikro- skop kan användas eller filtret kan analyseras, t.ex. med en gas- kromatograf eller med avseende på viktökning med hjälp av en gavi- metrisk analysator.

En variabel luftpump användes i dosimetern. En flercylindrig luft- pump, som t.ex. en fyrcylindrig diafragmapump, kan användas, vil- ken pumpar luft i Qmråaet cirka soo - 10 ooo end/minut med ett kontinuerligt flöde. Pumpen är elektriskt kopplad till en konven- tionell likströmsmotor på cirka 0,0001 - 0,1 hästkrafter. Motorn kan uppvisa variabla hastigheter och arbeta i området cirka 5 - 10 000 varv/minut. Vid lägre varvtal gäller emellertid att pumpen kärvar, fastnar och stannar och startar och i allmänhet pumpar oregelbundet. Det är sålunda önskvärt att låta pumpen arbeta vid cirka 200 - 1200 varv/minut för kontinuerlig och jämn drift. För uppnående av luftflödeshastigheter under 500 cm3/minut användes den reglerbara tvåvägsventilen 12 och luftflödeshastigheter av cirka 1 - 500 cm3/minut kan lätt uppnås med jämn drift av pumpen.

En encylindrig variabel diafragmapump kan även användas, vilken pumpar luft i området cirka 10 - 3000 cm3/minut. Vanligen använ- des en luftbehâllare placerad mellan pumpen och mynningen 5 som ett organ för reduktion av pulseringar i luftströmmen med denna 452 200 encylindriska typ av pump. Luftbehâllaren användes i stället för det differentiella pulseringsfiltret. En dosimeter med en sådan behållare visas i ovannämnda amerikanska patentskrift 4.063.824.

För uppnående av lufthastigheter under 10 cm3/minut med en sådan dosimeter användes en reglerbar tvåvägsventil.

Andra pumpar, som t.ex. kolvpumpar, roterande pumpar eller centri- fugalpumpar, kan likaså användas.

Genom_öppning av den reglerbara tvåvägsventílen 12 recirkuleras luft från utloppet till inloppet på pumpen, vilket sänker luftflö- deshastigheten genom dosimetern. Genom tillslutning av tvâvägs- ventilen ökas luftflödeshastigheten genom dosimetern. Lämplig reg~ lering av tvâvägsventilen ger den önskade luftflödeshastigheten genom dosimetern.

Tvâvägsventilen kan vara en reglerbar nâlventil eller en ventil med en konstant öppning. Två ventiler i serie kan användas, där en ventil användes för grovreglering och den andra för finreglering. fu? Vanligen användes en rem för koppling av motorn till pumpen. Ge- nom användning av en anordning av remskivor av olika storlekar kan hastigheten för motorn ändras. En fördel med en rem och remskivor är att remmen kommer att glida, om pumpen blir tilltäppt och nâ- gon skada på motorn erhålles icke. Motorn kan även kopplas direkt till pumpen eller kopplas genom kugghjul till pumpen.

En mynning är placerad i ett rör, som förbinder pumpen med utlopps- öppningen. Mynningen alstrar ett tryckfall i luftströmmen av cirka 7,62 - 254 mm vatten. Vanligen användes ett tryckfall av cirka 76,2 mm vatten och motsvarande användes därmed en tryckomkopplare med en inställningspunkt av 76,2 mm vatten. En konstant eller en reglerbar mynning kan användas. Exempel på konstanta mynningar är ett venturirör och en platta med ett hål av den önskade storleken.

En typisk reglerbar mynning, vilken företrädesvis användes, är en reglerbar nâlventil. Företrädesvis användes en reglerbar dubbel- konisk nålventil, som ger en grovreglering och därefter en fin- reglering för exakt uppnående av ett önskat tryckfall.

Det differentiella pulseringsfiltret eliminerar tryckstötar i luft- 452 200 strömmen, förorsakade av pumpen, så att tryckomkopplaren icke igângsättes för varje tryckstöt, som alstras av varje pumptakt, utan fungerar på det genomsnittliga tryckfallet över mynningen, varigenom livslängden för tryckomkopplaren förlänges. Pulserings- filtret förorsakar även en fördröjning av trycksignalen, som går till tryckomkopplaren. Denna fördröjning åstadkommes genom krets- kopplingen, som reglerar pumpen, för ökning av hastigheten eller sänkning av hastigheten för pumpen på ett upprepningsbart sätt.

Fig. 2 visar elementen i det differentiella pulseringsfiltretl Luften från pumpen strömmar genom mynning 5. Ett tryckfall över mynningen 5 alstras, som ger ett högre tryck vid inloppet än på ut- loppssidan.avnwnningen S. Det högre trycket överföres till tryck- omkopplaren genom mynningar 13 och 14, som reducerar stötar i luft- strömmen. En tryckstöt i luftströmmen på inloppssidan av mynningen 5 passerar först genom 13 och fyller A-avdelningen i uppsamlings- kammaren 16. I denna kammare medger ett flexibelt diafragma 15 av- sevärd volymändring innan tillräckligt tryck uppbygges och tvingar luftflödet genom mynningen 5. Den in i avdelning A inkommande stö- ten förorsakar att diafragmat 15 rör sig, som i sin tur alstrar en tryckpuls i avdelning B, eller på den andra sidan av diafragmat 15 och startar strömningen av denna mindre puls genom mynning 18 till den låga sidan av tryckomkopplare 16. Denna effekt reducerar i hu- vudsak stötarna på högtryckssidan av tryckomkopplare 6, vilken yt- terligare har modifierats genom mynning 14. Utloppssidan av myn- ning 5 måste vara kopplad till den låga sidan av tryckomkopplaren så att tryckomkopplaren 6 kan fungera på ett differentiellt sätt.

Kopplingen till lågtryckssidan av tryckomkopplare 6 åstadkommes ge- nom mynningar 17 och 18 för att ytterligare reducera stötar alstra- de över mynning 5. Sålunda modifierar det differentiella pulserings- filtret lufttryckstötar i luftströmmen och ger en relativt kons- tant trycknivå till tryckomkopplaren, som representerar genomsnit- tet av tryckfallet, vilket alstrats över mynning 5, och medger jämn och kontinuerlig drift av luftpumpen, eftersom signalen, som alstras av tryckomkopplaren, utnyttjas av integreringskretsen för reglering av driften av luftpumpen.

Generellt användes en differentiell tryckomkopplare, som har en inställningspunkt, vilken är ungefär densamma som tryckfallet över 452 200 mynningen och som är känslig för en tryckfallförändring i luft- strömmen av cirka 0,254 - 12,7 mm vatten. Känsligheten hos omkopp- laren eller storleken av trycket, som erfordras för att aktivera omkopplaren, bestämmer antalet signaländringar, som inmatas till integreringsanordningen. En omkopplare med en låg nivå av känslig- het skulle inmata färre till-från-ändringar i signalen till inte- greringsanordningen än vad som är fallet för en omkopplare av hög känslighet. En omkopplare med en konstant känslighetsnivà eller en omkopplare med en reglerbar känslighetsnivå kan användas.

Som påpekats ovan bestämmes flödeshastigheten för luftströmmen av tvåvägsventilen, storleken av öppningen i mynningen och genom käns- ligheten hos tryckomkopplaren. Då man önskar arbeta under statio- nära betingelser, kan en icke-reglerbar mynning användas med en konstant tryckomkopplare. Då man önskar arbeta under variabla be- tingelser, kan en reglerbar mynning eller en reglerbar tryckomkopp- lare användas eller både mynning och tryckomkopplare kan vara reg- lerbara.

Integreringskretsen upptager till~från-signalen, som alstras ge- nom tryckomkopplaren och bildar en långsamt föränderlig kontinuer- lig signal därifrån, som inmatas till förstärkarkretsen. Integre- ringskretsen uppvisar en förspänning av cirka +O,6 volt och signa- len från omkopplaren ökar till cirka 1,2 volt, då tryckomkopplaren aktiveras, och minskar till cirka +0,0 volt, då omkopplaren deakti- veras. Integreringskretsen ger en gradvis minskande utgående spän- ning, som inmatas i förstärkaren, då tryckomkopplaren är tillslu- ten och en gradvis ökande spänning, då tryckomkopplaren är öppen.

Kretsen är konstruerad av konventionella transistorer, kondensa- torer och resistorer. Ett exempel på kretsen beskrives nedan.

Förstärkarkretsen mottager signalen, som alstras av integrerings- kretsen, och förstärker denna signal så att den elektriska lik- strömsmotorn kan regleras vid olika hastigheter för tillförsäkran- de av en konstant flödeshastighet för luftströmmen genom dosime- tern. Förstärkarkretsen förstärker signalen från integreringskret- sen till ett maximum av cirka 96% av den totala spänningen hos ener- gikällan. För en 5 volt energikälla kommer sålunda signalen t.ex. att förstärkas till 4,8 volt. Generellt uppvisar förstärkaren en impedans av större än 10 ehm och " upp till megeehm. Emellertid 452 200 kan en förstärkare med en impedans av mindre än 10 ohm användas, t.ex. 0,01 - 10 ohm. Förstärkaren är konstruerad av konventionel- la transistorer, kondensatorer och resistorer.

Energikällan är vanligen ett batteri på cirka 5 - 6 volt. Gene- rellt användes två nickel-kadmium-batterier med fyra celler var- dera. En likströmskälla av likriktad växelström kan även användas.

En eventuell krets, som kan användas i dosimetern, är en batteri- kontrollkrets. Kretsen använder en precisionsvoltmeter, vilken kan regleras till spänningen för varje cell och är inställd så att den aktiveras vid full laddningsspänning för batteriet. En ljus- emitterande diod, vilken aktiveras genom en omkopplare, användes vanligen för att indikera full laddning hos batteriet.

En annan eventuell krets, som kan användas i dosimetern, är en krets för mätning av lågt luftflöde, vilken är kopplad till inte- greringskretsen och aktiveras då den utgående spänningen från in- tegreringskretsen uppvisar ett högre värde än normala driftsnivâ- er, förorsakat genom avbrytande av luftströmmen, som pumpas genom W dosimetern. Lågflödesdetektorkretsen innefattar en bistabil mul- tivibratorkrets,elektriskt kopplad till ett indikatorljus, som t.ex. en ljusemitterande diod.

En annan eventuell krets, som kan användas i dosimetern, är en tidsinställningskrets. Tidsinställningen kan uppvisa både en tids- inställningsegenskap för att visa storleken av driftstiden och den kan uppvisa en förutinställd egenskap för att stoppa pumpen vid slutet av en förutinställd tidsperiod.

Det finns tvâ versioner av tidsinställningsegenskapen, som er- fordras för att täcka samtliga olika provtagningssituationer.

Den första är en tidsinställningsanordning, som automatiskt åter- går till noll vid starten av varje testperiod, då strömställaren sättes på. Den andra versionen är en tidsinställningsanordning, som icke återgår, då pumpen igångsättes och stoppas och som hål- ler räkning på den totala ackumulerade driftstiden. Denna version erfordrar naturligtvis en separat, manuell àterinställningsomkopp- lare för utförande av àterinställningsfunktionen. 452 200 ; 10 Fig. 3 är ett schematiskt diagram av pumpkontrollsystemet inklu- sive en tryckomkopplare, som driver en integreringskrets, en för- stärkare, som driver pumpmotorn, en låg-luftflödesdetektorkrets och en batterikontrollindikator.

I fig. 3 är batteriet B 1, som tillför energi till kretsen, kopp- lat med sin negativa (-) anslutning kopplad till "COMMON" och sin positiva (+) anslutning kopplad till strömbrytare SW 1. Den andra sidan av SW 1 är kopplad till den positiva (+) BUS.

Förstärkare A 1 (vilken kan vara en driftsförstärkare t.ex.såsom någon av de fyra förstärkarna i en förstärkare av typ LM 423 Quad Operational Amplifier) är kopplad till en integreringskonstruk- tion med en återkopplingskondensator C 1 (vanligen 6,8 mikrofarad) kopplad från utmatningen till den inverterande (-) inmatningen på förstärkaren A 1. Inmatningsresistor R 3 (vanligen 12 megaohm) är kopplad till den inverterande inmatningen på A 1. värdena på R 3 och C 1 bestämmer integreringsgraden och påverkar svaret hos kont- rollkretsen. Värdena väljes så att bästa reglering erhålles med en speciell pump och ett speciellt differentiellt pulseringsfilter.

Resistor R 1 (vanligen 10 kiloohm) är kopplad mellan + BUS och en anod på en diod_CR 1 (vanligen av typen IN 4148) och katoden pâ CR 1 är kopplad till anoden på en diod CR 2 (vanligen av typen IN 4148), vilken har katoden kopplad till "COMMON". Detta ger förspän- ningsvärden av cirka 0,6 volt vid CR 2-anoden och 1,2 volt vid CR 1-anoden på grund av framspänningsfallet hos de två dioderna.

Punkten 0,6 volt är kopplad till den icke-inverterande inmatningen (+) på förstärkaren A 1 för förspänning av + inmatningen vid 0,6 volt över “COMMON“, genom en resistor R 4 (vanligen 12 megaohm), som minimerar effekter av förskjutningsspänning hos förstärkaren.

En resistor R 2 (vanligen 22 kiloohm) är kopplad från inmatnings- resistorn R 3 (punkt B) till "COMMON" eller jord. Detta ger 0,0 volt till inmatningsresistorn, då tryckomkopplaren SW 2 är öppen.

SW 2 är vanligen en tryckomkopplare, som arbetar vid 76,2 mm vat- tentryck. Integreringsanordningen ger en gradvis minskande spän- ning vid förstärkarutmatningen då SW 2 är tillsluten och en grad- vis ökande spänning då SW 2 är öppen. Spänningen vid förstärkarut- matningen för A1 är en motorhastighetssignal, vilken vid förstärk- ning genom en förstärkare (som beskrives nedan) bestämmer pump- 452 200 11 motorhastigheten. Koppling från + BUS och "COMMON" genomföres till A 1 för tillförande av energi. Denna koppling ger energi för A 2, A 3 och A 4.

Motorhastighetssignalen tillföres till förstärkare A 2 (vanligen 1/4 av typen LM 324) genom seriekopplade dioder CR 3 och CR 4 (van- ligen IN 4143) till den icke-inverterande (+) inmatningen på A 2.

Belastningsresistor R 6 är kopplad från inmatningen på A 2 till jord. Den förstärkta signalen från utmatningen på A 2 ledes till basen på transistor Q 1 (vanligen av NPN-typ 2N2926) genom resis- tor R 8 (vanligen 10 kiloohm). Signalen från kollektorn Q 1 ledes till basen på parallellkopplade transistor Q 2 och Q 3 (vanligen PNP-typ, 2N5226) genom resistor R 10 (vanligen 100 ohm) kopplad till punkt A och genom resistor R 11 och R 12 (vanligen 100 ohm) kopplade från punkt "A" till transistorbaserna. Den utgående sig- nalen från de gemensamma kollektorerna på Q 2 och Q 3 kopplas till pumpmotor M 1, en likströmsmotor med variabel hastighet. Den and- ra sidan av M 1 kopplas till "COMMON".

Emittern på Q 1 kopplas till "COMMON" genom resistor R 11 (vanli- gen 220 ohm). Kondensator C 3 (vanligen 0,01 mikrofarad) kopplas från bas till kollektor Q 1 för reduktion av störningar i kretsen.

Emittern på Q 2 och Q 3 är kopplad till + BUS. Punkt "A" är kopp- lad till + BUS genom resistor R 9 (vanligen 1 kiloohm). En äter- matningsresistor R 7 (vanligen 47 kiloohm) är kopplad från kollek- torerna på Q 2 och Q 3 till den inverterande (-) inmatningen pà A 2 för erhållande av negativ återkoppling. Den inverterande in- matningen på A 2 kopplas till "COMMON" genom resistor R 5 (vanli- gen 2,2 kiloohm).

Resistorerna R 5 och R 7 bestämmer den totala spänningsökningen i kretsen från utmatningen på A 1 till spänningen kopplad till pump- motorn. Dessa resistorer kan regleras för erhållande av optimal balans mellan snabb kontrollrespons och stabil drift i pumpar med olika egenskaper. Kondensator C 2 (vanligen 0,01 mikrofarad) är kopplad från utmatningen på A 2 till den inverterande inmatningen på A 2 för reduktion av kretsstörningar.

Denna koppling av A 2, Q 1, Q 2, Q 3 och deras åtföljande resis- torer och kondensatorer är en av många förstärkarkretsar, som är 452 200 12 lämplig för förstärkning av motorhastighetssignalen från A 1, men denna krets ger ett brett spänningsområde för motstånd, vanligen 0 - 4,8 volt, och ger en konstant spänningsutmatning, som föredra- ges i vissa pumputformningar, som t.ex. där mycket låg motorhas- tighet erfordras för lågt flöde.

Den utgående signalen från A 1 varierar från cirka 0 till 1,5 volt under normal reglering, men kan öka gradvis upp till en mättnads- nivå av cirka 3 volt (för en tillförd spänning av 4,0 volt) då pum- pen icke kan upprätthâlla det önskade luftflödet, som t.ex. då inloppsröret är avlänkat och luftflödet blockerat. Genom detekte- E ring då utmatningen från A 1 överstiger 2,5 volt erhålles en låg- flödesdetektor. Sålunda är förstärkare A 3 (vanligen 1/4 av en 35k' LM 324) kopplad vid sin inverterande inmatning till en utlösnings- spänningsnivå. Om en spänning av större storlek än utlösningsspän- ningen anbringas över den icke-inverterande (+) inmatningen på A 3, förändras utmatningen från A 3 från den normala nivån av noll till en hög nivå av cirka 4,8 volt (med en 5 volt energikälla).

Resistor R 14 (vanligen 47 kiloohm) är kopplad från + BUS till resistor R 15 (vanligen 22 kiloohm). Den andra sidan av R 15 är kopplad till "COMMON". Övergången mellan R 14 och R 15 är kopplad till den inverterande (-) inmatningen på A 3.

.Mz- Diod CR 6 (vanligen av typ IN 4148) är kopplad från A 3 utmatnin- gen till den icke-inverterande inmatningen för att hålla A 3 ut- matningen hög även om den ursprungliga spänningssignalen avlägsnas.

Diod CR 7 (vanligen av typ IN 4148), resistor R 17 (vanligen 220 ohm), ljusemitterande diod D 1 (vanligen HP 5082-4484) och en mo- mentan testströmbrytare SW 3 är seriekopplade från utmatningen av A 3 till "COMMON". Då SW 3 är sluten med utmatningen av A 3 hög lyser D 1. Förstärkare A 3 kan återställas till det låga utmatnings- tillståndet genom öppning av omkopplare SW 1 för avlägsnande av energi från kretsen.

Resistor R 16 (vanligen 1,2 megaohm) är kopplad från den icke-in- verterande inmatningen på A 3 till "COMMON" för att tillförsäkra att A 3 icke ofrivilligt går till det höga utmatningstillståndet då energi först pålägges på kretsen. Resistorn R 13 (vanligen 41 kiloohm) är kopplad från utmatningen på A 1 till anoden på diod 452 200 13 CR 5 (vanligen av typ IN 4148), vilken i sin tur är kopplad till den icke-inverterande inmatningen på A 3 så att signalen kopplas från A 1 in i flödesdetektorkretsen. Framspänningsfallet på CR 5 hjälper till att förhindra spârsignaler från att ge falsk utlös- ning av lâgflödesdetektorn. I denna utformning erfordrar kretsen normalt 20 sekunder efter att flödet avbrytes tills kretsen utlö- ses. Denna tid kan minskas genom ökning av förhållandet för R 14 till R 15.

En batterikontrollkrets är inbyggd, baserad på en speciell ljus- emitterande diod D 2 (vanligen av typ HP 5082-4732 tillverkad av Hewlett-Packard Corporation), vilken lyser vid en specifik nivå av pålagd spänning (vanligen 2,4 volt). Förstärkare A 4 (vanligen 1/4 av typ LM 324) har en utmatning som driver en transistor Q 4 (vanligen 2N 2926). Kollektorn på Q 4 är kopplad till den inverte- rande (-) inmatningen på A 4 som ger en 1 X ökning för signaler anbringade på icke-inverterande inmatning (+). Emittern på Q 4 är kopplad till anoden (eller + inmatningen) på D 2 och katoden på D 2 är kopplad till ena sidan på omkopplare SW 3. Den andra sidan av SW 3 är kopplad till "COMMON". D 2 lyser om SW 3 slutes och utmatningen på A 4 är större än en utlösningsspänning (vanligen 2,4 volt). Resistor R 18 (vanligen 100 kiloohm) är kopplad från + BUS till den icke-inverterande (+) inmatningen på A 4 och resis- tor R 19 (vanligen 100 kiloohm) är kopplad från (+) inmatningen på A 4 till "COMMON". Förhållandet mellan R 18 och R 19 kan regleras så att 2,4 volt tillföres till den icke-inverterande inmatningen på A 4 vid den önskade batterispänningskontrollnivân, vanligen 5,15 volt för ett batteri konstruerat genom seriekoppling av fyra omladdningsbara nickel-kadmium-celler.

Vid användning i praktiken av dosimetern placeras denna i ett om- råde där arbetare arbetar eller bäres av en arbetare. Vanligen är ett åtta timmars arbetsskift den tidsperiod, under vilken do- simetern är i drift. Vid slutet av skiftet testas kretsen för be- stämning om inloppet har blockerats under tidsperioden genom iakt- tagelse av den ljusemitterande dioden (D 1 i fig. 3), medan momentströmbrytaren (SW 3 i fig. 3) nedtryckes. Om dioden lyser, har blockering skett under skiftet och filtret avlägsnas då från dosimetern och skickas till ett laboratorium för analys och resul- taten registreras. Om alltför stor exponering skett, kan arbetare avlägsnas från det speciella omrâdet och placeras på ett annat arbete.

Claims (10)

452 200 1A Patentkrav

1. Dosimeter uppvisande en elektrisk motor, en energikälla, en utloppsöppning, en filteranordning, i vilken partiklar el- ler ångor, som är närvarande i en luftström, som pumpas genom dosimetern vid en reglerad konstant flödeshastighet, uppsamlas på filteranordningen (2), varvid dosimetern innefattar en varia- bel pump (3) med ett inlopp och ett utlopp, medelst rör koppla- de till filteranordningen (2) och kopplade_till den elektriska motorn (9), vilken pump suger luftströmmen genom filteranordnin- gen (2), en mynning (5) placerad i ett rör, kopplat till pumpen och till utloppsöppningen, där luftströmmen pumpas genom mynnin- gen och därigenom alstrar ett lufttryckfall, anordning (4) för reduktion av pulseringar i luftströmmen, en differentialtryckom- kbpplare (6) placerad i ett rör, kopplad väsentligen parallellt med mynningen och som aktiveras genom en ändring i lufttryckfal- let i hflïströmmen och alstrar en elektrisk ingående signal med låg spänning, en integreringskrets (7) elektriskt kopplad till energikällan och till tryckomkopplaren, som använder den ingå- ende signalen med låg spänning, som alstras genom tryckomkoppla- ren, och integrerar denna signal, en förstärkarkrets (8) elekt- riskt kopplad till energikällan (11) och kopplad i serie till integreringskretsen (7) och till den elektriska motorn (9), vil- ken förstärker signalen, som alstras genom integreringskretsen (7) och inmatar den förstärkta signalen till den elektriska motorn (9), så att därigenom hastigheten för motorn (9), som driver pum- pen (3), regleras i förhållande till signalen, som alstras av tryckomkopplaren (6), så att luftströmmen upprätthålles vid en reglerad konstant flödeshastighet, k ä n n e t e c k n a d av en reglerbar tvåvägsventil (12), parallellkopplad med den variab- la pumpen (3), varigenom en konstant luftmängd från utloppet på pumpen recirkuleras till inloppet på pumpen, så att pumpen kan ge en konstant låg luftflödeshastighet hos luftströmmen genom dosimetern.

2. Dosimeter enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att tvàvägsventilen (12) är en reglerbar nâlventil.

3. Dosimeter enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att tvávägsventilen (12) är en ventil med en konstant öppning i ven- 452 200 15 tilen.

4. Dosimeter enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att till utmatningen på integreringskretsen (7) är en detektorkrets för lågt luftflöde elektriskt kopplad, innefattande en bistabil multivibratorkrets elektriskt kopplad till ett indikeringsljus.

5. Dosimeter enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att till energikällan (11), vilken består av ett batteri, är en kont- rollkrets elektriskt kopplad, innefattande en precisionsvoltmeter reglerad till den fulla laddningsspänningen för batteriet.

6. Dosimeter enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att anordningen (4) för reduktion av pulseringar i luftströmmen in- nefattar ett differentiellt pulseringstryckfilter placerat i ett rör, kopplat till utloppsöppningen och parallellt med mynningen.

7. Dosimeter enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att pumpen (3) är en flercylindrig kolvpump.

8. Dosimeter enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den reglerbara tvâvägsventilen (12) är en ventil med en konstant öppning i ventilen, pumpen (3) är en diafragmapump med fyra cy- lindrar, mynningen (5) är en reglerbar nâlventil, vilken förorsa- kar ett lufttryckfall av cirka 76,2 mm vatten, anordningen (4) för reduktion av pulseringar i lufttryckströmmen innefattar ett differentiellt pulseringstryckfilter placerat i ett rör, kopplat till utloppsöppningen och parallellt med mynningen, tryckomkopp- laren (6) aktiveras genom en tryckfallsändring av cirka 2,54-12,7 mm vatten, integreringskretsen (7) är förspänd cirka +0,6 volt ocäsignalen från kretsen ökar gradvis till cirka +1,2 volt, då tryckomkopplaren aktiveras och minskar gradvis till +0,6 volt, då tryckomkopplaren deaktiveras, förstärkarkretsen (8) förstärker signalen från integreringskretsen (7) till ett maximum av cirka 96% av den totala spänningen hos energikällan (11) och uppvisar en impedans mindre än 10 ohm, energikällan (11) är ett batteri, som uppvisar ett maximum av 5,5 volt och uppvisar nickel-kadmium- -celler och till detta är elektriskt kopplade en detektorkrets för làgt luftflöde, elektriskt förbunden till utmatningen på in- tegreringskretsen innefattande en bistabil multivibratorkrets, 452 200 _ I, elektriskt kopplad till ett indikatorljus, och en batterikont- rollkrets elektriskt kopplad till energikällan, vilken består av ett batteri, innefattande en precisionsvoltmeter reglerad till cirka 5,2 volt.

9. Dosimeter enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att anordningen (4) för reduktion av pulseringar i luftströmmen in- nefattar en luftbehâllare, kopplad till pumpen och till mynnin- gen, varvid luftbehâllaren kvarhâller överskott av luft, som till- förts av pumpen, och upprätthâller en konstant flödeshastighet mot luftströmmen.

10. Dosimeter enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den reglerbara tvåvägsventilen är en ventil med en konstant öpp- ning i ventilen, pumpen (3) är en diafragmapump med en cylinder, anordningen (4) för reduktion av pulseringar i luftströmmen inne- fattar en luftbehållare kopplad till pumpen och till mynningen, där luftbehâllaren kvarhåller överskottsluft, som tillförts av pumpen, och upprätthåller en konstant flödeshastighet för luft- strömmen, lufttryckomkopplaren (6) aktiveras genom en lufttrycks- fallförändring av cirka 2,54-12,7 mm vatten, integreringskretsen (9) är förspänd cirka +0,6 volt och signalen från kretsen ökar gradvis till cirka +1,2 volt, då tryckomkopplaren är aktiverad och minskar gradvis till +0,6 volt, då tryckomkopplaren är deak- tiverad, förstärkarkretsen (8) förstärker signalen från integre- ringskretsen till ett maximum av cirka 96% av den totala spän- ningen hos energikällan (11) och har en impedans mindre än 10 ohm, energikällan (11) är ett batteri, som uppvisar ett maximum av 5,5 volt och som uppvisar nickel-kadmium-celler, och till det- ta är elektriskt kopplat en detektorkrets för lågt luftflöde, elektriskt förbunden med utmatningen på integreringskretsen, innefattande en bistabil multivibratorkrets elektriskt kopplad till ett indikatorljus, och en batterikontrollkrets, elektriskt kopplad till energikällan, vilken är ett batteri, innefattande en precisionsvoltmeter reglerad till cirka 5,2 volt.