DE3011908C2 - Dosimeter zum Messen einer gasförmigen Luftverunreinigung - Google Patents
Dosimeter zum Messen einer gasförmigen LuftverunreinigungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Dosimeter zum Messen der zeitlich durchschnittlichen Konzentration einer gasförmigen
Verunreinigung in der Atmosphäre nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei einem Dosimeter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie es aus der US 39 24 219 bekannt
ist, muß die Abdeckplatte von der Detektorsubstanz beabstandet sein, ist nur eine einzige Detektorsubstanz
vorgesehen und schließt die Basis das Dosimeter nach unten dicht ab. Insbesondere bei hohen Konzentrationen
der gasförmigen Verunreinigung oder langen Expositioriszciicn
kcnricr; sich hierbei Meßfehler ergeben, da die Detektorsubstanz in den Bereich der Sättigung gelangt.
Ähnliche Dosimeter sind aus den US 39 50 980 und 85 017 bekannt, wobei hier zusätzlich zu der mit den
durchgehenden Kanälen versehenen Abdeckplatte noch weitere Hilfsmittel, z. B. Gitter, vorgesehen sind,
um eine Schicht ruhender Luft sicherzustellen. Der Aufbau des Dosimeters verursacht dadurch einen zusätzli
chen konstruktiven Aufwand.
Aus der US 38 47 552 ist es bekannt, mittels mehrerer
Filter Schadstoffe in der Luft zu /nessen. Die Luft wird hierbei durch mehrere Filter gepumpt, die jeweils für
unterschiedliche Schadstoffe bestimmt sind. Auch Wer muß bei Sättigung der einzelnen Filter mit Fehlmessungen
gerechnet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dosimeter der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß
ίο die Gefahr von Meßfehlern infolge Sättigung der Detektorsubstanz
vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Geis gensiand der Unteransprüche.
Sobald die erste Detektorsubstanz größere Mengen der gasförmigen Luftverunreinigung oder des Schadstoffes
aufgenommen hat, diffundiert ein Teil davon durch die Kanäle in der Basis zur zweiten Detektorsubstanz.
Durch eine Untersuchung der zweiten Detektorsubstanz läßt sich daher feststellen, ob die erste Detektorsubstanz
gesättigt ist
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert Es zeigt
F i g. 1 ein Dosimeter in einer auseinandergezogenen Darstellung und
F i g. 1 ein Dosimeter in einer auseinandergezogenen Darstellung und
F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 von F i g. 1.
In F i g. 1 und 2 ist ein Dosimeter gezeigt das eine Basis 1 mit einem flachen Hohlraum 2 besitzt in welchem
eine Schicht einer ersten Detektorsubstanz 3 angeordnet ist die den Boden des flachen Hohlraums 2
vollständig bedeckt
Eine Abdeckplatte 5, die in ihrer Länge und Breite der
Basis 1 entspricht, ist mit einem Vorsprung 10 ausgebildet, der mit Reibungssitz in den Hohlraum 2 paßt, wie in
F i g. 2 gezeigt. Wenn die Abdeckplatte 5 und die Basis 1 zusammengefügt sind, ist die erste Detektorsubstanz 3
dicht zwischen dem Vorsprung 10 und dem Boden des Hohlraums 2 eingeschlossen, so daß kein Raum zwisehen
der ersten Detektorsubstanz 3 und weder dem Boden des Hohlraums 2 noch dem Vorsprung 10 bleibt.
Die Abdeckplatte 5 ist mit einer Vielzahl von kreisförmigen Kanälen 6 versehen, die sich durch den Vorsprung
10 hindurch erstrecken. Die Basis 1 ist ebenfalls mit einer Vielzahl kreisförmiger Kanäle 4 versehen, die
sich vom Boden des Hohlraums 2 durch die Basis 1 erstrecken.
Die Basis 1 hat Reibungssitz in einer flachen Mulde 12 eines Unterbodens 11. In der Mulde 12 ist eine Schicht
einer zweiten Detektorsubstanz 13 angeordnet, welche den Boden der Mulde 12 vollständig bedeckt und dicht
zwischen der Basis 1 und dem Boden der Mulde 12 eingeschlossen ist, so daß kein Raum zwischen der zweiten
Detektorsubstanz 13 und weder der Mulde 12 noch der Basis 1 vorhanden ist. Die Größe der Mulde 12
entspricht in der Länge und in der Breite der Basis 1.
Im Betrieb diffundiert der gasförmige Schmutzstoff der Atmosphäre zur ersten Detektorschicht 3 nur durch
die Kanäle 6 und kann er die zweite Detektorschicht 13 so pup Hnrrh Diffusion durch die Kanäle 4 erreichen. Eine
Diffusion durch die Kanäle 4, die zur zweiten Detektorsubstanz führen, tritt z. B. auf wenn die erste Deleklorsubstanz
3 mit gasförmigem Schmutzstoff gesättigt ist. Die zweite Detektorsubstanz 13 ist identisch mil der
ersten Detektorsubstanz 3.
Durch eine Untersuchung der zweiten Detcktorsubstanz 13 auf Anwesenheit des gasförmigen Schmut/.sloffes
läßt sich feststellen, ob eine Sättigung der ersten
Dctcktorsubstanz 3 stattgefunden hat. Eine zuverlässige Messung der durchschnittlichen Konzentration des gasförmigen
Schmutzstoffes kann nur vorgenommen weden, wenn die erste Detektorsubstanz 3 nicht gesättigt
ist Wenn die zweite Detektorsubstanz 13 mehr als 15 Gew.-°/o Schmutzstoff enthält, sind Messungen, welche
auf den durch die erste Detektorsubstanz 3 gesammelten Mengen beruhen, ungenau.
Im Betrieb diffundiert der gasförmige Schmutzstoff durch die Kanäle 4 und 6 nach dem Fickschen Gesetz
und wird durch die Detektorsubstanzen 3 und 13 gehalten, bis die Analyse durchgeführt wird. Die Detektorsubstanzen
3 und 13 können ein beliebiges Material sein, das absorbiert, adsorbiert, reagiert oder sich in anderer
Weise mit dem gasförmigen Schmutzstoff verbindet Unabhängig von der Art und Weise, in welcher die Detektorsubstanzen
3 und 13, mit dem gasförmigen Schmutzstoff in Wechselwirkung treten, soll ihre Menge
oder Stärke ausreichend sein, um mit der Gesamtschmutzstoffmenge,
die sie kontaktiert, vollständig in Wechselwirkung zu treten. Detektorsubstanzen sind oft
spezifisch für den besonderen gasförmigen Schmutzstoff, der überwacht werden soll. Beispiele von Detektoren,
die für verschiedene Schmutzstoffe verwendet werden können, sind aktivierter Kohlenstoff oder Aktivkohle,
Silikagele, poröse Polymere und aktivierte Tonerde. Der Kohlenstoff oder die Tonerde können beispielsweise
in einem polymeren Bindemittel, wie Polytetrafluorethylen, eingebettet werden.
Die Abdeckplatte 5 und die Basis 1 werden Vorzugsweise
aus Materialien hergestellt, die nicht hygroskopisch und sowohl chemisch als auch physikalisch für den
zu überwachenden gasförmigen Schmutzstoff inert sind. Beispiele solcher Materialien sind Polyäthylen, Polypropylen,
Polymere oder Copolymere von Teträfluoräthylen und Hexafluoräthylen, rostbeständiger Stahl und
verschiedene Metalle. Die vorerwähnten Polymere können leicht im Spritzgußverfahren verarbeitet werden.
Damit ein Dosimeter eine genaue Anzeige der Konzentration im zeitlichen Durchschnitt eines gasförmigen
Schmutzstoffes in der Atmosphäre gibt, soll es durch Luftbewegung unbeeinflußt bleiben und ausreichend
empfindlich sein, um eine angemessene Masse selbst bei niedrigen Konzentrationen zu sammeln. Bei dem beschriebenen
Dosimeter geschieht das Sammeln des gasförmigen Schmutzstoffes durch die Kanäle 6, deren Enden
direkt zu der ersten Detektorsubstanz 3 führen, so daß kein Luftraum um den Detektor herum bieibt. Die
Kanäle 4 und 6 haben ein Länge/Durchmesser-Verhältnis von mindestens 3,0 und bevorzugt mindestens 3,4,
wodurch das Dosimeter von Luftbewegungen in der Umgebung im wesentlichen unabhängig ist. Obwohl der
Querschnitt der Kanäle normalerweise rund ist, können auch Kanäle von anderen Querschnittsformen vorgesehen
werden.
Innerhalb der vorstehend angegebenen Grenzen können beliebige Längen oder Durchmesser gewählt
werden, wobei eine obere Grenze von etwa 10 für das Länge/Durchmesser-Verhältnis zweckmäßig ist. Kanallängen
im Bereich von etwa 0,1 bis 1,0 cm sind bevorzugt, da sie Durchmesser von etwa 0,04 bis 0,25 cm ergeben.
Die gewünschte Größe des Dosimeters bestimmt jedoch im allgemeinen die oberen Grenzen der Kanalabmessungen.
Die Anzahl der Kanäle 6,4 beeinflußt die die Menge des gesammelten gasförmigen Schmutzstoffes, da sie
die zur Diffusion verfügbare Gesamtquerschnittsfläche festlegt. Das Dosimeter hat eine brauchbare Empfindlichkeit
bei geringer Konzentration mit nur wenigen, beispielsweise 50, Kanälen 6. Vorzuziehen sind jedoch,
200 bis 350 Kanäle 6 sowohl in der Abdeckplatte 5 als auch in der Basis 1.
Im Gebrauch wird das vorangehend beschriebene Dosimeter von der Person getragen, die dem gasförmigen
Schmutzstoff ausgesetzt ist. Das Dosimeter wird so an der Kleidung angebracht, daß die Kanäle 6 freiliegend
bleiben. Gegebenenfalls kann das Dosimeter an einer Stelle angeordnet werden, an welcher es einer
Umgebungsluft ausgesetzt wird, die der Luft entspricht welcher die jeweilige Person ausgesetzt ist Nachdem es
während eines gemessenen Zeitraums exponiert worden ist werden die Detektorsubtanzen 3, 13 auf den
Inhalt des gasförmigen Schmutzstoffes analysiert Die Meßwerte für den vorhandenen gasförmigen Schmutzstoff
können mathematisch zur Umgebungskonzentration durch die Anwendung des Fickschen Gesetzes in
Beziehung gebracht werden, wodurch die durchschnittliche Umgebungskonzentration während der Expositionszeit
erhalten wird.
Die Analyse kann in der Weise durchgeführt werden, daß die Detektorsubstanzen 3, 13 entfernt und dann
herkömmliche analytische Verfahren angewendet werden, um Veränderungen in aen thermischen, chemischen
oder physikalischen Eigenschaften der Detektorsubstanzen 3, 13 zu messen. Die Gaschromatographie ist
ein geeignetes analytisches Verfahren. Wenn der gasförmige Schmutzstoff von den Detektorsubstanzen 3, 13
isoliert werden soll, können solche herkömmlichen Desorptionslösungsmittel, wie Schwefelkohlenstoff, Methylenchlorid,
Äther und Alkohole zuerst verwendet werden, den Schmutzstoff vom Detektor abzuziehen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Dosimeter zum Messen der zeitlich durchschnittlichen Konzentration einer gasförmigen Verunreinigung
in der Atmosphäre, mit einer Basis, mit einem flachen Hohlraum in der Basis zur Aufnahme
einer Detektorsubstanz, die mit der gasförmigen Verunreinigung reagiert, und! mit einer Abdeckplatte,
die auf der Basis aufliegt und deren Innenseite dem Hohlraum so angepaßt ist, daß die Detektorsubstanz
zwischen der Basis und der Abdeckplatte eingeschlossen ist, wobei die Abdeckplatte mit einer
Vielzahl von durchgehenden Kanälen versehen ist, von denen jeder ein Länge/Durchmesser-Verhältnis
von mindestens 3 aufweist und die sich unmittelbar zur Atmosphäre öffnen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Detektorsubstanz (3) derart zwischen der Basis (I) und der Abdeckplatte (5) eingeschlossen ist,
daß kein Raum zwischen der Detektorsubstanz (3) und der Basis (1) und der Abdeckplatte (5) verbleibt,
daß auch die Basis (1) mit einer Vielzahl von durchgehenden Kanälen (4) versehen ist, und
daß ein Unterboden (11) mit einer flachen Mulde (12) vorgesehen ist, in der eine zweite identische
Detektorsubstanz (13) zur Reaktion mit der gasförmigen Verunreinigung angeordnet ist, wobei der
Unterboden (11) so mit der dem Hohlraum (2) abgewandten Seite der Basis (1) verbunden ist, daß die
weitere Detektorsubstanz (13) zwischen der Basis (1) und dem Unterboden (11) dicht eingeschlossen ist.
2. Dosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle eine Länge von etwa 0,1 bis
1,0 cm und einen Durchmesser von etwa 0,04 bis 0,25 cm haben.
3. Dosimeter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Abdeckplatte (5) als auch
die Basis (1) mit 200 bis 350 Kanälen versehen ist.
4. Dosimeter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorsubstanz (3) aus
der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aktivkohle, aktiviertem Kohlenstoff, Silikagelen, aktivierter Tonerde
und porösen Polymeren besteht.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OAP | Request for examination filed | ||
OD | Request for examination | ||
8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: KRING, ELBERT VICTOR, WILMINGTON, DEL., US LAUTERNBERGER, WILLIAM JACOB, PHILADELPHIA, PA., US |
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8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: KRING, ELBERT VICTOR, WILMINGTON, DEL., US LAUTENBERGER, WILLIAM JACOB, PHILADELPHIA, PA., US |
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D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
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Owner name: PRO-TEK SYSTEMS, INC., NEW YORK, N.Y., US |
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8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: ABITZ, W., DIPL.-ING.DR.-ING. MORF, D., DR. GRITSCHNEDER, M., DIPL.-PHYS. FRHR. VON WITTGENSTEIN, A., DIPL.-CHEM. DR.PHIL.NAT., PAT.-ANWAELTE, 8000 MUENCHEN |
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8365 | Fully valid after opposition proceedings | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |