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Automatischer Staubprobensammler des Membranfiltertyps Die Erfindung
bezieht sich auf einen automatischen Staubprobensammler zum automatischen Bestimmen
der Staubkonzentration in Luft, bei dem ohne Bedienung nach Inbetriebsetzen des
Gerätes eine Anzahl Staubbestimmungen mit Membranfiltern durchgeführt werden können.
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Bisher wurden für derartige Zwecke Einspannvorrichtungen für Membranfilter
verwendet, die nach Einlegen eines Filters einzeln an eine Saugpumpe angeschlossen
wurden. Hierbei entsteht durch die Bedienungsperson selbst ein Störpegel, so daß
die Meßergebnisse gefälscht werden. Außerdem verliert die Bedienungsperson bei Reihenmessungen
wegen der erforderlichen Anzahl von Handhabungen zum Bedienen der Vorrichtungen
viel Zeit, da sie den Umtausch der Filter von Messung zu Messung selbst vornehmen
muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
die einen automatischen Betrieb über eine längere Zeit gewährleistet und zu keinen
Fehlmessungen führt. Es soll auch erreicht sein, daß keine Totzeit zwischen den
einzelnen Messungen entsteht, so daß eine nahezu vollständig kontinuierliche Konzentrationsbestimmung
möglich ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist im wesentlichen darin zu sehen, daß
eine Platte vorgesehen ist, die eine Anzahl auf einem Kreisumfang liegender Öffnungen
aufweist, welche jeweils eine Einspannvorrichtung für Membranfilter aufnehmen, daß
ein hermetisch abdichtender hohler Deckel über der Platte angeordnet und im Mittelpunkt
des Kreisumfanges, auf dem die Öffnungen liegen, drehbar gelagert ist und einen
Durchtritt aufweist, der mit den Öffnungen einzeln in Fluchtung kommen kann, und
daß die Einspannvorrichtungen mit ihrem Einsaugende an dem Deckel anliegen und an
den Austrittsenden mit einer Unterdruckquelle verbunden sind.
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Mit einer derartigen Vorrichtung lassen sich eine Anzahl Staubkonzentrationsbestimmungen
durchführen, wobei zum Umschalten auf einen neuen Meßvorgang der Deckel mit seinem
Durchtritt lediglich über eine andere Einspannvorrichtung gedreht wird.
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Am Durchtritt des hohlen Deckels können Zusatzvorrichtungen aufgesetzt
werden, die nur bestimmten Kornfraktionen das Auftreffen auf den Filter gestatten.
Durch Aufsetzen eines Vorabscheiders gelangen dann nur Teilchen ( < 5 (lungengängig)
auf die Membranfilter. Neben der Staubkonzentrationsbestimmung können mit diesem
Gerät nach Einsetzen entsprechender Filter noch andere Bestimmungen ausgeführt werden,
z. B. die Bestimmung des Keimgehaltes oder der Radioaktivität der Luft.
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Vorzugsweise sind die Einsaugenden der Einspannvorrichtungen so ausgebildet,
daß sie dichtsitzend an dem Deckel anliegen. Dadurch wird ein Ansaugen von Luft
aus dem Inneren des Deckels oder des Gehäuses vermieden und die nicht in Betrieb
befindlichen Einspannvorrichtungen sind jeweils versperrt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist um die Welle des Deckels
ein Verteilergehäuse angeordnet, welches eine der Zahl der Einspannvorrichtungen
entsprechende Anzahl von Verteileröffnungen in der Bodenfläche aufweist, die jeweils
mit dem Austrittsende einer zugeordneten Einspannvorrichtung verbunden sind, und
auf der Welle ist ein axial beweglicher Flansch drehfest angeordnet, der dichtsitzend
auf dem Boden des Verteilergehäuses aufliegt und einen Durchbruch aufweist, der
mit den Verteileröffnungen in Fluchtung kommen kann und in der gleichen Winkelstellung
in bezug auf die Drehachse angeordnet ist wie der Durchtritt in dem Deckel.
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Hierdurch ist gewährleistet, daß jeweils nur eine bestimmte Einspannvorrichtung
an die Unterdruckquelle angeschlossen ist, so daß auch bei längerem Betrieb und
bei Verwendung einer großen Anzahl von Einspannvorrichtungen keine Leckströmung
durch die nicht in Betrieb befindlichen Einspannvorrichtungen auftreten kann.
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Um eine gute Abdichtung des Flansches gegen den Boden des Verteilergehäuses
zu erreichen, kann der Flansch durch Federdruck an diesen angepreßt sein.
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Vorzugsweise ist die Welle anhebbar ausgebildet, so daß beim Umschalten
auf eine andere Einspannvorrichtung der Deckel angehoben wird und keiner Reibungsbeanspruchung
bei der Drehbewegung unterliegt.
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Zum Anheben kann ein Elektromagnet vorgesehen sein, der mit einem
Hebelarm an der unteren Stirnfläche der Welle, vorzugsweise in Achsnähe, angreift.
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Zum Verdrehen des Deckels kann am unteren Teil der Welle ein Zahnrad
befestigt sein, welches mit dem Ritzel eines Antriebsmotors im Eingriff steht.
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Die genaue Arretierung des Deckels, so daß der Durchtritt desselben
mit einer Einspannvorrichtung fluchtet, läßt sich durch eine Nockenscheibe auf der
Welle herstellen, deren Nockenbahn mit einem Mikroschalter zusammenwirkt. Dieser
steuert den Antriebsmotor und den Elektromagneten zum Anheben der Welle.
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Zum Schalten des Antriebsmotors und des Magneten ist vorzugsweise
ein Zeitschalter, etwa eine Synchronschaltuhr, vorgesehen.
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Die elektrische Schaltung ist vorzugsweise so getroffen, daß der
Antriebsmotor und der Elektromagnet elektrisch miteinander verbunden sind, so daß
beim Erregen des Motors auch der Magnet betätigt wird und dieser die Welle anhebt,
und daß der den Magneten und den Antriebsmotor umfassende Schaltungskreis in Serie
mit der Parallelschaltung des Nockenbatmschalters und des Zeitschalters liegt.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel ergänzend beschrieben.
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F i g. 1 ist ein Querschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung;
F i g. 2 ist eine Draufsicht auf eine Hälfte der Vorrichtung gemäß der Erfindung
bei abgenommenem Deckel; F i g. 3 zeigt die elektrische Schaltung der Vorrichtung
nach Fig. 1 und 2.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt ein zylindrisches Gehäuse
1, auf dessen Oberseite mit sechs Verbindungsstäben 2 eine Grundplatte 3 festgeschraubt
ist. Diese Platte ist mit zwölf auf einem Kreisumfang liegenden Öffnungen 4 versehen,
in die Einspannvorrichtungen 5 für Membranfilter eingesteckt sind. Diese Einspannvorrichtungen
sind in Schlauchanschlußstutzen 6 gehalten, die einen erwei terten Bereich aufweisen,
in den eine Gummieiulage 7 eingesetzt ist.
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Die Platte 3 weist ferner eine zentrale Öffnung auf, durch die eine
Welle 15 hindurchgesteckt ist. An der Unterseite der Platte 3 ist ein Verteilergehäuse
8 koaxial zur Welle 15 befestigt. Am Boden desselben ist eine der Zahl der Einspannvorrichtungen
entsprechende Anzahl von kreisförmig angeordneten Verteileröffnungen 9 vorgesehen,
die jeweils einen Schlauchansatzstutzen 10 aufweisen. Diese sind mit den zugeordneten
Austrittsenden, d. h. Schlauchanschlußstutzen 6 der Einspannvorrichtungen, durch
Verbindungsschläuche 11 verbunden. An der Mantelfläche des Verteilergehäuses ist
eine Öffnung 12 vorgesehen, die mit einem Rohr 13 verbunden ist, welches von dem
Stutzen 14 aus über einen nicht dargestellten Schlauchanschluß mit einer Saugpumpe
verbunden wird. Der Verteilerflansch 20 ist axial verschiebbar mit der Welle 15
verkeilt und steht unter der Wirkung einer Druckfeder 21, die mit dem anderen Ende
an der Platte 3 angreift. Am unteren Ende der Welle ist ein Zahnrad 22 befestigt,
das durch einen im Gehäuse untergebrachten Elektromotor 23, welcher mit einem Ritzel
24 versehen ist, angetrieben wird.
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Die Welle 15 weist oberhalb der Platte 3 einen Flansch 16 auf, auf
den ein abnehmbarer, innen hohler Deckel (Drehteller) 17 aufgesetzt ist, der mit
einem Durchtritt 18 von der Größe der Ansaugfläche eines Filters versehen ist. Der
Drehteller liegt dichtsitzend auf den Kanten der Einlaßseiten der Einspannvorrichtungen
5 elastisch auf, und zwar durch die Wirkung einer Gegendruckfeder 25, die zwischen
der Unterseite des Verteilergehäusebodens und einer Schulter der Welle 15 angeordnet
ist. Der Durchtritt 18 kann mit den einzelnen Einspannvorrichtungen in Fluchtung
kommen. Der Drehteller 17 ist mit einer Klemmutter 19 auf dem Flansch 16 abnehmbar
festgeschraubt.
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Im Innenraum des Drehtellers und oberhalb der Platte 3 ist eine Nockenscheibe
28 angeordnet, an deren Umfang ein gehäusefester Schalter 29 vorgesehen ist, der
durch die Nockenbahn der Nockenscheibe gesteuert wird.
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Innerhalb des Gehäuses ist noch ein Elektromagnet 27 angeordnet,
dessen Hebel 26 am Ende eine Rolle trägt, die gegen die untere Stirnfläche der Welle
15 anliegt, so daß beim Erregen des Magneten die Welle angehoben wird und den Drehteller
von den Stirnflächen der Einlaßenden der Einspannvorrichtungen abhebt.
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Schließlich ist in dem Gehäuse noch ein Zeitschalter 30 untergebracht,
der an der Steuerung des Staubprobensammlers mitwirkt.
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Das Gerät hat folgende Wirkungs- und Betriebsweise: Zur Inbetriebnahme
wird der Drehteller 17 nach Lösen der Clemmutter19 abgehoben, so daß man einen freien
Zugang zu den Einspannvorrichtungen 5 für die Membranen hat. Die Einspannvorriehtungen
werden sodann aus den Schlauchanschlußstutzeng herausgezogen und mit ungebrauchten
Membranen bestückt. Darnach werden sie wieder in diese Stutzen eingesetzt und der
Drehteller 17 wieder über die Welle 15 gestülpt und mittels der Klemmutter 19 festgeschraubt.
Das Gerät ist nunmehr betriebsbereit.
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Zum Inbetriebsetzen wird der Zeitschalter, d. h. der Synchronmotor
30, eingeschaltet. Dieser Zeitschalter bestimmt die Meßzeit. Nach Ablauf derselben
wird der Zeitschalter 30, in diesem Fall ein Mikro-Endschalter, geschlossen. Dadurch
wird der Leitungskreis zu dem Elektromagneten und dem Antriebsmotor geschlossen.
Der Elektromagnet schiebt über den Kipphebel 26 die Welle 15 nach oben, so daß diese
den Drehteller 17 anhebt, der nunmehr reibungsfrei drehbar ist. Zugleich dreht der
Antriebsmotor 23 die Welle 15 und damit den Drehteller 17 und den Verteilerflansch
20. Nach einer Einschaltzeit von 25 Sekunden wird der Zeitschalter 30 wieder geöffnet.
Während dieser Zeit ist jedoch bereits die Nockenscheibe 28 um einen solchen Betrag
verdreht worden, daß der an der Nockenbahn angreifende Schalter 29 geschlossen ist.
Der Antriebsmotor 23 und der Elektromagnet 27 bleiben daher weiterhin in Tätigkeit,
bis die Welle und die mit dieser gekuppelte Nockenscheibe 28 sich um einen Winkel
von 300 gegenüber ihrer ursprünglichen Stellung verdreht haben. Bei dieser Stellung
rastet der Schalthebel des Schalters 29 in die Vertiefung des nächsten Schaltnockens
der Nockenscheibe ein und wird daher geöffnet. Da nunmehr sowohl der Schalter 30
als auch der Schalter 29 geöffnet sind, fließt kein Strom mehr durch den Antriebsmotor
23 und den Elektromagneten
27, so daß die Welle 15 nach unten zurückfällt
und der Drehteller 17 wieder auf den Stirnkanten der Einspannvorrichtungen 5 aufliegt.
Für die einwandfreie Funktion ist erforderlich, daß der Zeitschaltel 30 wenigstens
so lange geschlossen bleibt, bis der Nockenschalter 29 durch Verdrehen der Nockenscheibe
28 geschlossen ist. Andererseits muß die Einschaltzeit des Zeitschalters 30 kürzer
sein als die Umschaltzeit der Vorrichtung von einer Meßstellung in die nächste.
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Jedesmal, wenn der Zeitschalter geschlossen wird, wiederholt sich
die Weiterschaltung des Drehtellers 17. Die Meßzeit kann dadurch eingestellt werden,
daß man die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kontaktgaben des Zeitschalters
30 variiert. Dies ist auf an sich bekannte Weise möglich.
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Die Weiterschaltung läßt sich so oft wiederholen, wie Einspannvorrichtungen
vorhanden sind. Um zu verhindern, daß die Membranen versehentlich mehrfach verwendet
werden, kann noch ein Schalter vorgesehen sein, der von der Welle 15 oder einem
mit diesem gekuppelten Teil gesteuert wird und der das Gerät kurz vor einem vollen
Umlauf des Drehtellers 17 abschaltet.
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Zum Transport kann der Durchtritt 18 in dem Drehteller 17 mittels
eines Stopfens od. dgl. ve schlossen werden.
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Nach Beendigung eines Meßzyklus wird der Drehtellerl7 nach Entfernen
der Klemmutter 19 abgehoben und die Filtermembranen aus den einzelnen Einspannvorrichtungen
herausgenommen und sodann ausgewertet.