CH641564A5 - Luftpump- und -kontroll-vorrichtung niedriger durchflussleistung zur ueberwachung von arbeitsraeumen oder einzelpersonen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftpump- und -kontroll-Vor- Die schematische Darstellung in Fig. 1 zeigt eine Grundrichtung niedriger Durchflussleistung zur Überwachung von anordnung eines Raumdosimeters. Dabei wird Luft mit kon-Arbeitsräumen oder Einzelpersonen. stanter Durchflussleistung in den Einlass 1 gepumpt und

Im folgenden wird die oben genannte Vorrichtung mit durch ein Filter 2 geführt. Der Lufteinlass und das Filter sind Dosimeter bezeichnet. 20 durch ein Rohr mit einer einen verstellbaren Antrieb aufwei-

Dosimeter sind an sich bekannt und werden in verstärk- senden Luftpumpe 3 verbunden, die ihrerseits einen Eingang tem Masse zur Bestimmung des Ausmasses verwendet, in dem und einen Ausgang hat und von einem elektrischen Gleich-Arbeiter fremden Substanzen in der Luft, beispielsweise che- strommotor 9 angetrieben wird. Ein einstellbares Bypass-Ab-mischen Dämpfen oder Gasen, Staubteilchen oder dgl. ausge- sperrorgan 12 ist parallel zu der Pumpe 3 geschaltet, so dass setzt sind. Ein Dosimeter wird in einem Arbeitsraum ange- 25 geregelte Luftmengen von dem Pumpenausgang zum Pum-ordnet oder von einer Einzelperson getragen, wobei Luft peneingang hin zurückgeführt werden können, wodurch die durch ein Filter gepumpt wird, das die in der Luft enthaltenen Pumpe einen konstanten Luftstrom mit geringer Durchfluss-Fremdsubstanzen festhält. Am Ende eines Messzeitraumes leistung erzeugen kann. Luft mit geringer Durchflussleistung wird das Filter entfernt und auf Fremdsubstanzen hin analy- wird durch eine Drossel 5 gepumpt, die in einem zu der Aus-siert. Derartige Dosimeter sind in der US-PS 4 063 824 und in 30 tragsöffnung führenden Rohr angeordnet ist und einen der US-Patentanmeldung 800 430 vom 25. Mai 1979 be- Druckabfall der Luft bewirkt. Ein Mittel zur Verringerung schrieben. von Pulsationen des Luftstroms ist die Verwendung eines Pul-

Bei solchen Dosimetern besteht ein Problem darin, dass sations-Ausgleichsfilters 4, das in einem Rohr positioniert ist, sie für eine hohe Luftdurchflussleistung in der Grössenord- welches parallel zu der Drossel 5 mit dem Auslass verbunden nung von 500-4000 Kubikzentimetern pro Minute ausgelegt 35 ist. Parallel zu dem Pulsations-Ausgleichsfilter ist ein Drucksind und bei geringen Luftdurchflussleistungen in der Gros- Schalter 6 angeordnet, der durch jede Änderung des Luft-senordnung von 25-126 cm3/min. nicht betrieben werden druck-Abfalls betätigt wird. Der Druckschalter 6 ist elek-können. Innenreibung der Pumpe des Dosimeters verursacht trisch leitend mit dem Integrationskreis 7 verbunden, der das bei einem Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit zur Erzeu- vom Druckschalter kommende Eingangssignal aufnimmt gung geringer Luftdurchflussleistungen einen unregelmässi- 40 und ein elektrisches Signal erzeugt. Das von dem Inte-gen Pumpenbetrieb. Hohe Luftdurchflussleistungen sind für grationskreis 7 erzeugte Signal wird dem Verstärkerkreis 8 zuDosimeter erwünscht, die Filter zum Messen von Staubteil- geführt, der dieses Signal verstärkt, das dann die Geschwin-chen in der Luft aufweisen. Geringe Luftdurchflussleistungen digkeit des die Pumpe 3 antreibenden Elektromotors 9 so sind bei Dosimetern erwünscht, die Filter wie Aktivkohlefil- steuert, dass ein Luftstrom mit konstanter Durchflussleistung ter zum Messen von Dämpfen oder Gasen in der Luft verwen- « durch das Dosimeter geführt wird. Der Integrationskreis und den. Mit Pumpen versehene Dosimeter, die für einen Betrieb der Verstärkerkreis sind elektrisch mit einer Gleichstrom-mit geringen Luftdurchflussleistungen ausgelegt sind, können quelle 11 verbunden, die gewöhnlich eine Batterie ist. Zwi-nicht mit hohen Luftdurchflussleistungen betrieben werden. sehen der Energiequelle 11 und dem Verstärkerkreis sowie

Es besteht daher die Notwendigkeit zur Schaffung eines dem Integratorkreis ist ein Ein-Aus-Schalter 10 angeordnet. Dosimeters, das anstelle verschiedener Dosimeter für unter- 50 Ein anderer Aufbau des Dosimeters als der zuvor be-schiedliche Luftdurchflussleistungen so eingesetzt werden schriebene kann auch verwendet werden. So kann beispiels-kann, dass sowohl hohe als auch niedrige Luftdurchflusslei- weise die Drossel durch ein Rohr in Reihe mit dem Filter und stungen erzeugbar sind, die jeweils genau, gleichmässig und der Pumpe verbunden sein. Die Pumpe zieht einen Luftstrom geregelt sind. durch die Drossel und durch das Filter. Wie bei der vorange-

Die erfindungsgemässe Luftpump- und -kontroll-Vor- 55 hend beschriebenen Ausführung können ein Pulsationsfilter richtung niedriger Durchflussleistung zur Überwachung von und ein Druckschalter parallel zu der Blende angeordnet sein, Arbeitsräumen oder Einzelpersonen ist im vorangehenden wobei der Schalter jede Änderung des Luftdruckabfalls misst. Patentanspruch 1 charakterisiert. Bei einer anderen Ausführungsform sind ein Filter und eine

Verschiedene spezielle Ausführungsformen sind in den Drossel durch ein Rohr in Hintereinanderanordnung mit ei-abhängigen Patentansprüchen spezifiziert. 60 ner Pumpe verbunden, wobei die Pumpe die Luft durch das

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben Filter und die Drossel ansaugt. Ein Pulsationsfilter und ein sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeich- Druckschalter sind parallel zu der Drossel angeordnet, wobei nungen dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen: der Schalter jede Änderung eines Luftdruckabfalls misst.

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Dosimeters; Ohne Pulsationsfilter verkürzt sich die Lebensdauer des Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Pulsations- 65 Druckschalters wesentlich. Ausserdem wird bei jeder der zu-Ausgleichsfilters und vor erwähnten Ausführungsformen die Durchflussleistung

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Schaltkreises des Luftstroms durch die Einstellung des einstellbaren By-für eine bevorzugte Ausführungsform eines Dosimeters, der pass-Absperrorgans, die Grösse der Drosselöffnung und des

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für die Betätigung des Druckschalters erforderlichen Druckes Grobeinstellung und das andere für eine Feineinstellung verbestimmt. wendet wird.

Das Filter 2 des Dosimeters kann so angepasst werden, Zur Verbindung des Motors mit der Pumpe wird gewöhn-

dass es beinahe jede Art von Substanzen wie Gase, Flüssig- lieh ein Treibriemen verwendet. Bei Verwendung einer An-keiten oder Feststoffe einfangen kann. Wenn nur eine mecha- 5 Ordnung mit Riemenscheiben verschiedener Grössen lässt nische Filtrierung gefordert wird, um beispielsweise Staubteil- sich die Antriebsgeschwindigkeit ändern. Ein Vorteil des Riechen zu sammeln, denen ein Arbeiter ausgesetzt ist, wird ein mentriebs besteht darin, dass der Treibriemen schlupft, wenn Filter vorgesehen, das Teilchen von 0,01 um oder grösser fest- die Pumpe gehemmt wird, so dass der Motor dadurch nicht hält. Wenn das Filter ein Gas wie Schwefeldioxid festhalten geschädigt werden kann. Der Motor kann auch direkt oder soll, wird ein dieses Gas aufnehmendes chemisches Filter ver- io durch Zahnräder mit der Pumpe verbunden werden.

wendet. In einem die Pumpe mit dem Auslass verbindenden Rohr ist eine Drosselstelle angeordnet. Die Drossel erzeugt einen Wenn Dämpfe festgehalten werden sollen, wird ein Filter Druckabfall des Luftstroms von etwa 0,76 — 25,4 • 10~3 bar. wie ein Aktivkohlefilter verwendet, das Dämpfe aufnehmen Gewöhnlich wird ein Druckabfall von etwa 7,6 ■ 10~3 bar bekann. Am Ende einer Zeitperiode wie einer Achtstunden- 1S nutzt und in Verbindung damit ein Druckschalter mit einem Schicht, während der das Dosimeter zur Überwachung eines Einstellpunkt von 7,6 • 10~3 bar verwendet. Dabei kann eine Raumes verwendet worden ist, wird das Filter entfernt und feste oder auch eine einstellbare Drossel verwendet werden, auf die Substanz oder Substanzen hin untersucht, die in dem Beispiele für feststehende Drosseln sind ein Venturirohr sowie Arbeitsraum vorhanden waren. Dabei kann eine einfache eine Lochblende mit einem Loch in der gewünschten Grösse. Teilchenzählung unter einem Mikroskop erfolgen oder das 20 Ein typische einstellbare Drossel, die vorzugsweise verwendet Filter beispielsweise durch einen Gas-Chromatografen bzw. wird, ist ein einstellbares Nadelventil. Vorzugsweise wird ein zur Ermittlung der Gewichtszunahme durch einen Gewichts- einstellbares, doppelt konisches Nadelventil verwendet, das analysator analysiert werden. • eine Grobeinstellung und dann eine Feineinstellung zur exak-

In dem Dosimeter wird eine Luft-Pumpe mit verstellba- ten Herbeiführung eines gewünschten Druckabfalls erlaubt, rem Antrieb verwendet. Dabei kann eine Mehrzylinder-Luft- 25 Das Pulsations-Ausgleichsfilter beseitigt Druckstösse des pumpe wie eine Vierzylinder-Membranpumpe verwendet Luftstroms, die durch die Pumpe verursacht werden, so dass werden, die eine Luftmenge von 500 bis 10 000 Kubikzenti- der Druckschalter nicht bei jedem Druckstoss anspricht, der metern pro Minute in kontinuierlichem Strom fördert. Die bei einem jeden Pumpenhub erzeugt wird, jedoch bei einem Pumpe ist mit einem konventionellen Gleichstrommotor ver- mittleren Druckabfall über die Drossel arbeitet, wodurch sich bunden, der eine Leistung von 0,00074 - 0,74-102 hat. Der 30 die Lebensdauer des Druckschalters erhöht.

Motor ist geschwindigkeitsveränderlich und arbeitet von etwa Das Pulsations-Ausgleichsfilter bewirkt ausserdem eine 5 bis 10 000 Umdrehungen pro Minute. Bei einer geringeren Verzögerung des zu dem Druckschalter laufenden Drucksi-Drehzahl kann die Pumpe jedoch steckenbleiben, sich festset-. gnals. Diese Verzögerung wird durch den Steuerkreis für die zen, anhalten und wieder anlaufen und im wesentüchen unre- Pumpe verursacht, der die Pumpengeschwindigkeit in wieder-gelmässig pumpen. Es ist daher erwünscht, die Pumpe für ei- 35 holbarer Weise erhöht oder erniedrigt.

nen kontinuierlichen und gleichmässigen Betrieb mit einer Die Fig. 2 zeigt die Elemente des Pulsations-Ausgleichsfil-

Drehzahl von etwa 200 bis 1200 Upm zu betreiben. Zur Erzie- ters. Die von der Pumpe kommende Luft strömt durch die lung von Luft-Strömungsmengen unter 500 cm3/min. wird Drossel 5. Durch die Erzeugung eines Druckabfalls über die das einstellbare Bypass-Absperrorgan 12 benutzt, wodurch Drossel 5 ergibt sich an der Einlassseite ein höherer Druck als dann Luftdurchflussleistungen von etwa 1 bis 500 cm3/min. 40 an der Auslassseite der Drossel. Der höhere Druck wird dem mit gleichmässigem Pumpenbetrieb bequem erreicht werden Druckschalter durch Drosselstellen 13 und 14 zugeführt, können. durch die Druckstösse im Luftstrom reduziert werden. Ein

Eine Einzylinder-Membranpumpe mit verstellbarem An- Druckstoss im Luftstrom an der Einlassseite der Drossel 5 trieb, die eine Luftmenge von 10 bis 3000 cm3/min. pumpt, geht zunächst durch die Drossel 13 und füllt das Abteil A der kann ebenfalls verwendet werden. Gewöhnlich wird ein zwi- 45 Akkumulatorkammer 16. In dieser Kammer ermöglicht eine sehen der Pumpe und der Drossel 5 positionierter Luftspei- flexible Membran 15 beträchtliche Volumenänderungen, be-cher zur Reduzierung der Pulsation des Luftstroms bei dieser vor ein Druck aufgebaut wird, der ausreicht, um den Luft-Einzylinderpumpe verwendet. Der Luftspeicher wird anstelle ström durch die Drossel 5 zu drücken. Der in das Abteil A des Pulsations-Ausgleichsfilters verwendet. Ein Dosimeter kommende Druckstoss bewirkt eine Bewegung der Membran mit einem solchen Speicher ist in der US-PS 4 063 824 darge- 50 15, wodurch wiederum ein Druckimpuls in dem Abteil B bzw. stellt. Um Luftdurchflussleistungen von unter 10 cm3/min. bei auf der anderen Seite der Membran 15 erzeugt wird, der sei-einem solchen Dosimeter zu erreichen, wird ein einstellbares nerseits durch die Drossel 18 zur Niederdruckseite des Druck-Bypass-Absperrorgan verwendet. schalters 6 geht. Durch diesen Vorgang wird der Druckstoss

Andere Pumpen wie Kolbenpumpen, Rotationspumpen auf der Hochdruckseite des Druckschalters 6 beträchtlich ver-oder Zentrifugalpumpen können ebenfalls verwendet werden.55 ringert und zusätzlich noch durch die Drossel 14 gemildert.

Durch das Öffnen des einstellbaren Bypass-Absperror- Die Austragseite der Drossel 5 muss mit der Niederdruckseite gans 12 wird Luft vom Ausgang zum Eingang der Pumpe zu- des Durckschalters 6 verbunden sein, so dass dieser differen-rückgeführt, wodurch die Luftdurchflussleistung durch das tiell arbeiten kann. Die Verbindung zur Niederdruckseite des Dosimeter verringert wird. Durch das Schliessen des Bypass- Druckschalters 6 erfolgt durch Drosseln 17 und 18, durch die Absperrorgans wird die Luftdurchflussleistung durch das 60 über die Drossel 5 erzeugte Druckstösse weiter verringert wer-Dosimeter erhöht. Durch eine genaue Einstellung des Bypass- den. Auf diese Weise mildert das Pulsations-Ausgleichsfilter Absperrorgans lässt sich die gewünschte Luftdurchflusslei- Luftdruckstösse im Luftstrom und erzeugt zum Druckschal-stung durch das Dosimeter erreichen. ter hin eine verhältnismässig konstante Druckhöhe, die den

Das Bypass-Absperrorgan kann ein einstellbares Nadel- über die Drossel 5 erzeugten mittleren Druckabfall repräsen-ventil, ein Ventil mit feststehender Öffnung oder anstelle eines 65 tiert sowie einen gleichmässigen und kontinuierlichen Betrieb Ventils auch eine feststehende Blende mit oder ohne Absperr- der Luft-Pumpe ermöglicht, da das von dem Druckschalter ventil sein. Es können auch zwei Absperrorgane hintereinan- erzeugte Signal von dem Integrationskreis zur Steuerung des der verwendet werden, wobei das eine Absperrorgan für eine Betriebs der Luft-Pumpe benutzt wird.

Es wird generell ein Differenzdruckschalter verwendet, dessen Einstellwert etwa dem Druckabfall über die Drossel entspricht und der auf einen Wechsel des Druckabfalls im Luftstrom von etwa 0,025-1,27 • 10~3bar anspricht. Die Empfindlichkeit des Schalters bzw. die erforderliche Druckhöhe zur Aktivierung des Schalters bestimmt die Zahl der in den Integrator eingegebenen Signaländerungen. Ein Schalter mit geringer Empfindlichkeit gibt an den Integrator weniger Signale von Ein-Aus-Wechseln ab als ein Schalter höherer Empfindlichkeit. Es können sowohl Schalter mit feststehender Empfindlichkeit als auch mit einstellbarer Empfindlichkeit verwendet werden.

Wie vorangehend schon ausgeführt wurde, wird die Durchflussleistung des Luftstroms durch ein Bypass-Absperrorgan, die Öffnungsgrösse der Drossel und die Empfindlichkeit des Druckschalters bestimmt. Falls es erwünscht ist, unter festen Bedingungen zu arbeiten, kann eine nicht einstellbare Drossel mit einem feststehenden Druckschalter verwendet werden. Wenn aber ein Betrieb unter veränderlichen Bedingungen erwünscht ist, können eine Drossel und ein Druckschalter verwendet werden, von denen entweder der eine Teil oder beide Teile einstellbar sind.

Der Integrationskreis nimmt die von dem Druckschalter erzeugten Ein-Aus-Signale auf und bildet daraus ein sich langsam veränderndes kontinuierliches Signal, das dem Verstärkerkreis zugeleitet wird. Der Integrationskreis ist auf eine Vorspannung von etwa + 0,6 Volt eingestellt, die durch das bei der Druckbetätigung von dem Schalter kommende Signal auf etwa 1,2 Volt erhöht und bei der Inaktivierung des Schalters auf + 0,0 Volt verringert wird. Der Integrationskreis erzeugt beim Schliessen des Druckschalters eine allmählich abfallende Ausgangsspannung, die dem Verstärker zugeführt wird, während er bei offenem Druckschalter eine allmählich . ansteigende Spannung erzeugt. Der Schaltkreis ist aus herkömmlichen Transistoren, Kondensatoren und Widerständen aufgebaut. Ein Beispiel eines Schaltkreises wird nachfolgend noch beschrieben.

Der Verstärkerkreis empfängt das von dem Integraitons-kreis erzeugte Signal und verstärkt dieses so, dass der elektrische Gleichstrommotor mit verschiedenen Geschwindigkeiten gesteuert werden kann, um eine konstante Durchflussleistung des Luftstromes durch das Dosimeter sicherzustellen. Der Verstärkerkreis verstärkt das von dem Integrationskreis kommende Signal auf ein Maximum von etwa 96% der Gesamtspannung der Energiequelle. Bei einer 5 Volt-Energiequelle wird das Signal damit beispielsweise auf 4,8 Volt verstärkt. Der Verstärker hat eine Impedanz von über 10 Ohm bis hin zu 1 Megaohm. Ein Verstärker mit einer unter 10 Ohm liegenden Impedanz kann jedoch auch verwendet werden, beispielsweise mit einer Impedanz von 0.01-10 Ohm. Der Verstärker ist aus herkömmlichen Transistoren, Kondensatoren und Widerständen aufgebaut.

Die Energiequelle ist üblicherweise eine Batterie mit einer Spannung von 5 bis 6 Volt. Im allgemeinen werden jeweils zwei Nickel-Cadmium-Batterien mit vier Zellen verwendet. Ein direkter Anschluss an eine Energiequelle mit gleichgerichtetem Wechselstrom kann ebenfalls verwendet werden.

Wahlweise kann in dem Dosimeter auch ein Batterie-Überwachungskreis Verwendung finden. Dieser Schaltkreis verwendet einen Präzisionsspannungsmesser, der auf die Spannung jeder Zelle einstellbar ist und dessen Einstellung dabei so gewählt werden kann, dass er bei voller Ladespannung der Batterie aktiviert wird. Gewöhnlich wird eine durch einen Schalter einschaltbare Leuchtdiode verwendet, um die volle Ladung der Batterie anzuzeigen.

Ein weiterer, in dem Dosimeter wahlweise verwendbarer Schaltkreis ist ein Detektorkreis zur Feststellung eines geringen Luftdurchflusses, der dem Integrationskreis verbunden

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ist und einschaltet, wenn der Spannungsausgang des Integrationskreises die normale Betriebshöhe übersteigt, weil der durch das Dosimeter gepumpte Luftstrom eine Unterbrechung erfahren hat. Der Detektorkreis zur Feststellung eines s niedrigen Luftstromes umfasst einen bistabilen Multivibra-torkreis, der elektrisch mit einer Anzeigelampe wie einer Leuchtdiode verbunden ist.

Ein anderer, wahlweise in dem Dosimeter verwendbarer Schaltkreis ist ein Zeitschaltkreis. Der Zeitschaltkreis kann io sowohl für eine Zeitmessung zur Anzeige der laufenden Zeit vorgesehen sein als auch eine Vorwählfunktion haben, mit der die Pumpe am Ende eines vorgewählten Zeitraumes gestoppt werden kann.

Zur Erfassung sämtlicher verschiedener Probenahme-15 möglichkeiten sind zwei Arten von Zeitschaltfunktionen erforderlich. Bei der ersten handelt es sich um einen Zeitschalter, der bei Beginn eines jeden Testzeitraumes mit dem Anschalten des Energieschalters sich selbst automatisch auf Null einstellt. Bei der zweiten Art handelt es sich um einen Zeit-20 Schalter, der sich beim Ausschalten der Pumpe nicht zurückstellt und die Folge der gesamten kumulierten laufenden Zeit festhält. Diese Version erfordert naturgemäss einen besonderen, manuell betätigbaren Rückstellschalter für die Rückstellung.

25 Die Figur 3 zeigt ein schematisches Schaltbild des Pumpen-Steuersystems mit einem Druckschalter zum Betätigen eines Integrationskreises, mit einem Verstärker zum Betätigen des Pumpenmotors, mit einem Detektorkreis zur Feststellung eines niedrigen Luftdurchflusses und mit einem Batterie-La-30 deanzeigegerät.

In der Figur 3 ist die den Schaltkreis mit Energie versorgende Batterie B1 mit ihrem negativen (—) Pol an die Gemeinschaftsleitung und mit ihrem positiven (+) Pol an den Leistungsschalter SW1 angeschlossen. Die andere Seite des 35 Leistungsschalters SW1 ist mit der positiven (+) Hauptleitung verbunden.

Der Verstärker AI (der ein Operationsverstärker wie einer der vier Verstärker in einem Vierfach-Operationsverstärker der Bauart LM 324 sein kann) ist integrierend mit einem 40 Rückkopplungskondensator Cl (typisch 6,8 Mikrofarad) verbunden, der seinerseits vom Ausgang zum umpolenden (—) Eingang des Verstärkers AI geschaltet ist. Der Eingangswiderstand R3 (typisch 12 Megaohm) ist mit dem umpolenden Eingang von AI verbunden. Die Werte von R3 und Cl 45 bestimmen die Integrationsgeschwindigkeit und beeinflussen das Ansprechen des Steuerkreises. Die Werte sind so gewählt, dass sie die beste Steuerung für eine bestimmte Pumpe und ein bestimmtes Pulsations-Ausgleichsfilter ermöglichen.

so Der Widerstand R1 (typisch 10 Kiloohm) ist von der (+) Hauptleitung zur Anode einer Diode CRI (typische Bauart IN 4148) verbunden, während die Kathode von CRI mit der Anode der Diode CR2 (typisch Bauart IN 4148) verbunden ist, deren Kathode mit der Gemeinschaftsleitung verbunden 55 ist. Dies führt zu einer Vorspannung von etwa 0,6 Volt an der Anode von CR2 und 1,2 Volt an der Anode von CRI aufgrund der vorderen Spannungsabfälle der beiden Dioden. Der 0,6 Volt-Spannungspunkt ist mit dem nicht umpolenden Eingang (+) des Verstärkers AI verbunden, um diesen über 60 die Gemeinschaftsleitung mit einer Vorspannung von 0,6 Volt zu versorgen, wobei die Verbindung über einen Widerstand R4 (typisch 12 Megaohm) erfolgt, der die Spannungs-verschiebungswirkungen des Verstärkers minimiert Ein Widerstand R2 (typisch 22 Koloohm) ist vom Eingangswider-65 stand R3 (Punkt B) zur Gemeinschaftsleitung oder Erdungsleitung geschaltet. Das führt dazu, dass am Eingangswiderstand eine Spannung von 0,0 Volt bei geöffnetem Druckschalter SW2 anliegt.

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Der Schalter SW2 ist hier ein Druckschalter, der bei einem ten kann, wie dies beispielsweise bei einer Verstopfung des Druck 7,6 • 10 ~3 arbeitet. Der Integrator erzeugt eine all- Einlassrohres und damit verbundener Blockierung des Luft-

mächlich abnehmende Spannung am Verstärkerausgang, stromes vorkommt. Zur Feststellung, wann die Ausgangswenn SW2 geschlossen ist, und eine allmählich steigende Spannung von AI, 2,5 Volt überschreitet, ist ein Detektor für Spannung, wenn SW2 offen ist. Die Spannung am Ausgang 5 einen geringen Durchfluss vorgesehen. So ist der Verstärker des Verstärkers AI ist ein Motorgeschwindigkeits-Signal, das A3 (typisch1 /4 von LM 324) an seinem umpolenden Eingang bei seiner Verstärkung durch einen Verstärker (der später mit einer Auslösespannungsstufe verbunden. Wenn eine grös-noch beschrieben wird) die Laufgeschwindigkeit des Pumpen- sere Spannung als die Auslösespannungshöhe auf den nicht motors bestimmt. Von der ( + ) Hauptleitung und der Ge- umpolenden (+) Eingang von A3 aufgegeben wird, ändert meinschaftsleitung ist eine Verbindung zu AI hergestellt, um io sich der Ausgang von A3 von der normalen Höhe von 0 auf diesen mit elektrischer Energie zu versorgen. Durch diese Ver- eine grössere Höhe von etwa 4,8 Volt (bei 1 Volt Energiezubindungwerden A2, A3 und A4 mit Energie versorgt. führung).

Das Signal für die Motorgeschwindigkeit wird im Ver- Der Widerstand R14 (typisch 47 Kiloohm) ist von der (+)

stärker A2 (typisch !/4 einer Bauart LM 324) über in Reihe ge- Hauptleitung zu dem Widerstand R15 (typisch 22 Kiloohm) schaltete Dioden CR 3 und CR4 (typisch IN 4143) zu dem 15 geschaltet. Die andere Seite von R15 ist mit der Gemein-nicht umpolenden (+) Eingang A2 gegeben. Der Lastwider- schaftsleitung verbunden. Der Übergang zwischen R14 und stand R6 liegt zwischen dem Eingang von A2 und der Erde. R15 ist mit dem umpolenden ( — ) Eingang von A3 ver-Das von dem Ausgang von A2 kommende verstärkte Signal bunden.

wird der Basis des Transistors Q1 (typisch NPN Typ 2N2926) Die Diode CR6 (typische Bauart IN 4148) ist von dem über den Widerstand R8 (typisch 10 Kiloohm) aufgegeben. 20 Ausgang von A3 zu dem nicht umpolenden Eingang geschal-Das vom Kollektor Q1 kommende Signal wird der Basis par- tet, um den Ausgang von A3 hoch zu halten, selbst wenn das allei geschalteter Transistoren Q2 und Q3 (typisch PNP-Typ originale Spannungssignal nicht vorhanden ist. Die Diode 2N5226) über den Widerstand RIO (typisch 100 Ohm) aufge- CR7 (typische Bauart IN 4148), der Widerstand R17 (typisch geben, der mit dem Punkt A verbunden ist, sowie über die Wi- 220 Ohm) die Leuchtdiode D1 (typisch HP 5082-4484) und derstände RI 1 und R12 (typisch 100 Ohm), die vom Punkt 25 ein nicht rastender Testschalter SW3 sind in Reihe vom Aus-«A» mit der Basis der Transistoren verbunden ist. Das Aus- gang von A3 zu der Gemeinschaftsleitung geschaltet. Wenn gangssignal von den gemeinsamen Kolektoren von Q2 und SW3 bei hoher Ausgangsspannung von A3 geschlossen ist, Q3 wird dem Pumpenmotor Ml aufgegeben, bei dem es sich leuchtet D1 auf. Der Verstärker A3 kann auf den niedrigen um einen Gleichstrommotor mit einstellbarer Geschwindig- Ausgangszustand durch Öffnen des Schalters SW1 zurückge-keit handelt. Die andere Seite von M1 ist an die Gemein- 30 stellt werden, wodurch Leistung von dem Schaltkreis wegge-schaftsleitung angeschlossen. nommen wird. Der Widerstand R16 (typisch 1,2 Megaohm)

Der Emitter von Q1 ist über den Widerstand Rll (typisch ist von dem nicht umpolenden Eingang von A3 zur Gemein-220 Ohm) mit der Gemeinschaftsleitung verbunden. Der . schaftsleitung geschaltet, um sicherzustellen, dass A3 nicht Kondensator C3 (typisch 0,01 Mikrofarad) ist von der Basis versehentlich in den Hochausgangszustand kommt, wenn zum Kollektor Q1 geschaltet, um die Geräuschbildung in 35 dem Schaltkreis anfangs Energie zugeführt wird. Der Wider-dem Schaltkreis zu vermindern. Der Emitter von Q2 und Q3 stand R13 (typisch 41 Kiloohm) ist vom Ausgang AI zu der ist mit der (+) Hauptleitung verbunden. Der Punkt «A» ist Anode der Diode CR5 (typisch IN 4148) geschaltet, die ihrer-mit der (+) Hauptleitung über den Widerstand R9 typisch 1 seits wiederum mit dem nicht umpolenden Eingang von A3 Koloohm) verbunden. Ein Rückkopplungswiderstand R7 verbunden ist, wodurch das von AI kommende Signal an den (typisch 47 Kiloohm) ist von den Kollektoren der Transisto- 40 Durchfluss-Detektorkreis angeschlossen wird. Der vordere ren Q2 und Q3 zu dem umpolenden (—) Eingang von A2 ge- Spannungsabfall von CR 5 hilft zu verhindern, dass unechte schaltet, um eine negative Rückkopplung herbeizuführen. Signale den Detektor für einen geringen Durchfluss falsch an-Der umpolende Eingang von A2 ist mit der Gemeinschaftslei- sprechen lässt. Bei dieser Gestaltung benötigt der Schaltkreis tung über den Widerstand R5 (2,2 Kiloohm) verbunden. normalerweise 20 Sekunden nach einer Unterbrechung des

Die Widerstände R5 und R7 bestimmen den gesamten 45 Durchflusses, bis er anspricht. Diese Zeit kann durch eine Spannungsgewinn des Schaltkreises vom Ausgang von AI bis Steigerung des Verhältnisses von R14 zu R15 verringert zu der auf den Pumpenmotor aufgegebenen Spannung. Diese werden.

Widerstände können eingestellt werden, um einen optimalen Ein Batterie-Prüfkreis ist basierend auf einer speziellen Ausgleich zwischen einer schnellen Steuerregelung und einem Leuchtdiode D2 (typisch HP 5082-4732; hergestellt von der stabilen Betrieb der Pumpen verschiedener Eigenschaften zu 50 Hewlett-Packard Corporation) aufgebaut, die bei einer beermöglichen. Der Kondensator C2 (typisch 0,01 Mikrofarad) stimmten Höhe der aufgebrachten Spannung (typisch 2,4 ist vom Ausgang von A2 zu dem umpolenden Eingang von Volt) aufleuchtet. Der Verstärker A4 0/4 des Typs LM 324) A2 geschaltet, um die Lärmbildung des Schaltkreises zu ver- liegt mit seinem Ausgang an einem Transistor Q4 (typisch ringern. Diese Verbindung von A2, Q1Q2, Q3 sowie ihrer zu- 2N2926). Der Kollektor von Q4 ist mit dem umpolenden ( - ) geordneten Widerstände und Kondensatoren bildet eine von 55 Eingang von A4 verbunden und bildet eine 1X Verstärkung vielen möglichen Verstärkerkreisen dar, die zur Verstärkung für Signale, die auf den nicht umpolenden Eingang (+) auf-des Steuersignals für die Motorgeschwindigkeit von AI ge- gegeben werden. Der Emitter von Q4 ist mit der Anode (oder eignet sind, jedoch ermöglicht dieser Schaltkreis einen weiten dem + Eingang) von D2 verbunden, während die Kathode Spannungsbereich für den Motor, der charakteristisch zwi- von D2 mit einer Seite des Schalters SW3 verbunden ist. Die sehen 0 und 4,8 Volt liegt, und erzeugt auch eine konstante 60 andere Seite von SW3 ist mit der Gemeinschaftsleitung ver-Ausgansspannung, die bei einigen Pumpenbauarten bevor- bunden. D2 leuchtet, wenn SW3 geschlossen ist und der Aus-zugt wird, wenn beispielsweise eine sehr geringe Motorge- gang von A4 grösser ist als eine Trigger Spannung (2,4 Volt), schwindigkeit für einen niedrigen Durchfluss erforderlich ist. Der Widerstand R18 (typisch 100 Kiloohm) ist von der (+)

Das Ausgangssignal von AI verändert sich während der Hauptleitung zu dem nicht umpolenden (+) Eingang von A4 normalen Steuerung von etwa 0 bis 1,5 Volt, kann jedoch 65 geschaltet, während der Widerstand R19 (typisch 100 Kilo-auch allmählich auf einen Sättigungsgrad von etwa 3 Volt ohm) von dem (+) Eingang von A4 zu der Gemeinschaftslei-(für eine Energielieferspannung von 4,0 Volt) ansteigen, wenn tung geschaltet ist. Das Verhältnis von R18 und R19 ist eindie Pumpe den erforderlichen Luftstrom nicht aufrecht erhal- stellbar, damit eine Spannung von 2,4 Volt dem nicht umpo-

lenden Eingang von A4 in der Höhe der gewünschten Batterieprüfspannung aufgegeben wird, die typisch 1,15 Volt für eine Batterie beträgt, welche durch die Reihenanordnung von vier wiederaufladbaren Nickel-Cadmiumzellen gebildet ist.

Im praktischen Betrieb wird das Dosimeter in einem Raum angebracht, in dem Arbeitet tätig sind, oder von einem Arbeiter getragen. Üblicherweise ist eine Achtstundenschicht die Betriebszeitspanne des Dosimeters. Am Ende der Schicht wird der Schaltkreis getestet, um festzustellen, ob der Eingang

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während der Überwachungsperiode blockiert war, wozu die Leuchtdiode (Dl in Fig. 3) beobachtet wird, während der nicht rastende Schalter (SW3 in Fig. 3) gedrück wird. Wenn die Diode leuchtet, ist während der Schicht eine Blockierung 5 aufgetreten, woraufhin dann das Filter von dem Dosimeter entfernt und an ein Laboratorium zur Analyse eingesandt wird, deren Ergebnisse aufgezeichnet werden. Bei einem übermässigen Ausgesetztsein können Arbeiter aus einem besonderen Raum abgezogen und mit einer anderen Arbeit betraut io werden.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. 641564 2

   PATENTANSPRÜCHE brationskreis enthält, welcher elektrisch mit einer Anzeige-

   1. Luftpump- und -kontroll-Vorrichtung niedriger Durch- leuchte verbunden ist.

   flussleistung zur Überwachung von Arbeitsräumen oder Ein- 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da-

   zelpersonen, mit einem Elektromotor, einer Energiequelle, ei- durch gekennzeichnet, dass mit der Energiequelle ein Batte-

   nem Auslass, einer Filtereinrichtung in der Teilchen oder 5 rie-Prüfkreis verbunden ist, der einen Präzisions-Spannungs-

   Dämpfe aufgefangen werden, die in einem mit konstanter messer enthält, welcher auf die volle Ladespannung der Batte-

   Durchflussleistung durch die Vorrichtung gepumpten Luft- rie eingestellt ist.

   ström enthalten sind, gekennzeichnet durch eine Pumpe (3) 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, damit veränderlichem Antrieb, die einen Eingang und einen durch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Verringerung Ausgang besitzt, über eine Rohrverbindung mit dem Filter (2) i0 der Pulsationen im Luftstrom ein Pulsations-Druckaus-verbunden und mit dem Elektromotor (9) gekuppelt ist, wo- gleichsfilter, welcher in einem Rohr angeordnet ist, das seiner-bei sie den Luftstrom durch das Filter (2) fördert, durch eine seits parallel zu der Drossel (5) mit dem Auslass verbunden Drossel (5), die in einem mit der Pumpe und dem Auslass ver- ist, aufweist.

   bundenen Rohr angeordnet ist und die beim Hindurchpum- 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da-

   pen des Luftstroms einen Druckabfall erzeugt, durch eine 15 durch gekennzeichnet, dass die Pumpe (3) als Mehrzylinder-

   Einrichtung (4) zur Reduzierung von Pulsationen des Luft- Kolbenpumpe ausgebildet ist.

   stroms, durch einen Differenzdruckschalter (6), der in einem 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da-wirkungsmässig parallel zu der Drossel (5) liegenden Rohr durch gekennzeichnet, dass die Pumpe (3) eine Vierzylinderangeordnet ist und bei einer Änderung des Luftdruckabfalls Membranpumpe ist.

   im Luftstrom schaltet, wodurch er ein elektrisches Nieder- 20 13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-spannungs-Eingangssignal erzeugt, durch einen Intégrations- net, dass das einstellbare Bypass-Absperrorgan (12) ein Na-kreis, der elektrisch mit einer Energiequelle (11) und mit dem delventil ist, dass die Pumpe (3) eine Membranpumpe mit vier Druckschalter (6) verbunden ist und das von dem Druck- Zylindern ist, dass die Drossel (5) ein einstellbares Nadelvenschalter erzeugte Niederspannungs-Eingangssignal integriert, til ist, das einen Druckabfall von etwa 7,6 • IO-3 bar bewirkt, durch einen Verstärkerkreis, der elektrisch mit der Energie- 25 dass die Einrichtung zur Reduzierung von Pulsationen des quelle verbunden sowie in Reihe mit dem Integrationskreis Luftstromes ein Pulsations-Ausgleichsfilter umfasst, das in ei-und dem Elektromotor geschaltet ist und der das von dem In- nem Rohr angeordnet ist, welches parallel zu der Drossel mit tegrationskreis erzeugte Signal verstärkt sowie an den Elek- dem Auslass verbunden ist, dass der Druckschalter (6) durch tromotor gibt, wodurch die Geschwindigkeit des die Pumpe eine Änderung des Luftdruckabfalls von 0,25 - 1,27 • 10 ~3 antreibenden Motors (9) abhängig von dem durch den 30 eingeschaltet wird, dass der Integrationskreis eine Vorspan-Druckschalter erzeugten Signal gesteuert und so eine gere- nung von 0,6 Volt hat und das Signal von dem Kreis bei Betä-gelte, konstante Durchflussleistung des Luftstromes aufrecht- tigung des Druckschalters allmählich auf 1,2 Volt ansteigt, erhalten wird, sowie durch ein einstellbares Bypass-Absperr- während es bei unbetätigtem Druckschalter allmählich auf organ (12), das parallel zu der Pumpe (3) mit dem veränder- + 0,6 Volt abfällt, dass der Verstärkerkreis das von dem Inte-lichen Antrieb angeordnet ist, wodurch geregelte Luftmengen 35 grationskreis kommende Signal auf ein Maximum von 96% vom Pumpenausgang zum Pumpeneingang zurückgeführt der Gesamtspannung der Energiequelle verstärkt und eine werden, so dass die Pumpe eine konstante niedrige Durch- Impedanz von weniger als 10 Ohm hat, dass die Energiequelle flussleistung eines Luftdurchstroms durch die Vorrichtung er- eine Batterie mit Nickel-Cadmium-Zellen und einer maxima-zeugen kann. len Spannung von 5,5 Volt ist und dass daran ein Detektor-
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- 40 kreis zur Feststellung eines niedrigen Luftdurchflusses ange-net, dass das Bypass-Absperrorgan (12) ein einstellbares Na- schlössen ist, der mit dem Ausgang des Integrationskreises delventil ist. verbunden ist und einen bistabilen Multivibratorkreis auf-
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- weist, der elektrisch mit einer Anzeigeleuchte verbunden ist, zeichnet, dass das Bypass-Absperrorgan (12) ein einstellbares und dass die Batterie mit einem Batterie-Prüfkreis verbunden Nadelventil mit einer feststehenden Ventilöffnung ist. 45 ist, der ein Präzisions-Spannungsmessgerät aufweist, welches
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- auf etwa 5,2 Volt einstellbar ist. __

   durch gekennzeichnet, dass die Drossel (5) ein einstellbares 14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich-

   Nadelventil ist. net, dass die Einrichtung zur Reduzierung von Pulsationen, in
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da- dem Luftstrom einen mit der Pumpe und der Drossel verbun-durch gekennzeichnet, dass der Druckschalter (6) durch einen 50 denen Luftspeicher aufweist, der von der Pumpe gelieferte Luftdruckabfall von 7,6 • 10 ~3 bar und eine Änderung des überschüssige Luft aufnimmt und eine konstante Durchfluss-Luftdruckabfalles von 0,025 — 1,27- IO-3 bar betätigt wird. leistung des Luftstromes aufrecht erhält.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da- 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich-durch gekennzeichnet, dass der Integrationskreis eine Vor- net, dass die Pumpe eine Einzylinder-Membranpumpe ist. Spannung von + 0,6 Volt hat und das von dem Intégrations- 55 16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-kreis kommende Signal bei Betätigung des Druckschalters all- net, dass das einstellbare Bypass-Absperrorgan (12) ein Na-mählich auf +1,2 Volt ansteigt, während es bei unbetätigtem delventil ist, dass die Pumpe (3) eine Membranpumpe mit ei-Schalter allmählich auf + 0,6 Volt abfällt. nem Zylinder ist, dass die Einrichtung (4) zur Verringerung von Pulsationen des Luftstroms einen Luftspeicher aufweist,
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da- 60 der der Pumpe und der Drossel verbunden ist und der von durch gekennzeichnet, dass der Verstärkerkreis das Signal der Pumpe gelieferte überschüssige Luft zur Aufrechterhal-vom Integrationskreis auf ein Maximum von 96% der Ge- tung einer konstanten Luftdurchflussleistung aufnimmt, dass samtspannung der Energiequelle verstärkt und eine Impedanz der Druckschalter (6) durch eine Änderung des Luftdruckab-von über 10 Ohm hat. falls von 0,25 — 1,27 • IO-3 bar betätigt wird, dass der Inte-
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da- 65 grationskreis eine Vorspannung von + 0,6 Volt hat und das durch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Integrationskrei- davon ausgehende Signal bei Betätigung des Druckschalters ses mit einem Detektorkreis zur Erfassung eines niedrigen allmählich auf 1,2 Volt ansteigt, während es bei unbetätigtem Luftdurchflusses verbunden ist, der einen bistabilen Multivi- Druckschalter allmählich auf + 0,6 Volt abfällt, dass der

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   Verstärkerkreis die von dem Integrationskreis kommenden einen Detektorkreis für einen geringen Luftdurchfluss und ei-Signale auf ein Maximum von 96% der Gesamtspannung der nen Batterie-Kontrollkreis umfasst.

   Energiequelle verstärkt und eine Impedanz von weniger als 10 Bei der Benutzung kann das Dosimeter in einem Arbeits-Ohm hat, dass die Energiequelle eine Batterie mit Nickel- räum angebracht oder von einer Einzelperson getragen wer-

   Cadmium-Zellen und einer maximalen Spannung von 5,5 5 den, um die Umgebung, der der Arbeiter ausgesetzt ist, zu Volt ist, dass mit der Batterie ein Detektorkreis zur Ermitt- überwachen. Nach der Inbetriebnahme des Dosimeters über lung eines niedrigen Luftstromes zugeordnet ist, der mit dem einen bestimmten Zeitraum, wie einer Achtstundenschicht, Ausgang des Integrationskreises verbunden ist und einen bi- wird das Filter entfernt und der Filterinhalt zur Bestimmung stabilen Multivibrationskreis umfasst, der seinerseits mit der Substanzen und der Substanzmengen analysiert, denen einer Anzeigeleuchte verbunden ist, und dass mit der Batterie io ein Arbeiter in diesem Zeitraum ausgesetzt war. Das einstellein Batterie-Prüfkreis verbunden ist, der ein Präzisions-Span- bare Bypass-Absperrorgan des verbesserten Dosimeters, er-nungsmessgerät umfasst, das auf etwa 5,2 Volt eingestellt ist. möglicht dessen Betrieb mit hoher Luftdurchsatzleistung, die für das Sammeln von Staubteilchen empfehlenswert ist, und mit einer geringen Luftdurchflussleistung, die zur Aufnahme

   15 von Dämpfen oder Gasen empfehlenswert ist.