DE3535538A1 - Staub-probennehmer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen bei der Staub-Probennahme, und insbesondere betrifft sie einen Individual-Staubprobennehmer, der geeignet ist, in der Luft getragenen Staub an Arbeitsplätzen zu sam­ meln.

Die Probennahme von luftgetragenem Staub für Gesundheitszecke wird in einer großen Vielfalt von unterschiedlichen Wegen durchgeführt. Bei einem Verfahren wird versucht, einen Probennehmer zu konstruie­ ren, der in ruhiger oder bewegter Luft eine Einatmungseffizienz von Eins über alle vorkommenden aerodynamischen Partikeldurchmesser auf­ weist; dies kann als "wahrer gesamter Staub" betrachtet werden. Im Falle von Individual-Probennehmern, welche von einzelnen Individuen getragen werden, um den Staub zu untersuchen, dem diese Individuen ausgesetzt sind, kann die Leistung des Individual-Probennehmers ab­ geschätzt werden, indem direkt die Massenkonzentration einer jeden Fraktion von aerodynamischen Teilchendurchmesser von luftgetragenem Staub, der vom Probennehmer eingesammelt worden ist, wenn er auf eine Puppe in Lebensgröße montiert worden ist, welche dem Staub in einem Windtunnel exponiert worden ist, verglichen wird mit derjenigen, die durch den Mund der Puppe gesammelt worden ist. Wenn ein Aufnah­ meverhältnis von ungefähr Eins über den gesamten Bereich der aero­ dynamischen Durchmesser, die vom menschlichen Körper eingeatmet werden, erreicht werden kann, so kann von diesem Probennehmer behaup­ tet werden, daß er dem Einatmungskonzept des "gesamten Staubs" ent­ spricht.

Es wird Bezug genommen auf die ebenfalls anhängige britische Patent­ anmeldung 21 58 233A der Anmelderin, welche das Konzept einer aus­ wechselbaren Filtereinheit mit einem vorstehenden, mit Lippen ver­ sehenen Eingang betrifft. Die frühere Anmeldung jedoch ist ein sta­ tischer Probennehmer, welcher die Bewegung des Menschen durch kon­ stante Drehung des Probennahmekopfes kompensiert. Ein Individual- Probennehmer jedoch wird vom Benutzer ständig getragen und ist daher im wesentlichen den gleichen Bedingungen ausgesetzt wie der Benutzer.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Individual-Gesamtstaub- Probennehmer zum Beurteilen des gesamten einatembaren Staubes, der einen Probenahmenkörper umfaßt, einen lippenartigen bzw. mit Lippen versehenen Gaseingang mit einer Einatmungseffizienz von ungefähr Eins, welcher von dem Probennehmerkörper vorsteht, einen entfernba­ ren Filter innerhalb des Körpers, der in der Lage ist, sämtliche einatembaren Staubteilchen in einer hierdurch geführten Gasprobe aufzunehmen, sowie einen Gasausgang, welcher dichtend in Eingriff bringbar ist mit einer Gasansaugeinrichtung, wobei eine staubenthal­ tende Gasprobe durch den Eingang hindurch und durch den Filter gezo­ gen werden kann, um Staub hierauf abzulagern. Bevorzugte Probennehmer weisen einen Körper mit einer Öffnung auf, durch die der lippenartige Eingang vorsteht.

Vorzugsweise ist der Filter austauschbar bzw. entfernbar innerhalb einer Filtereinheit angeordnet, welche vom Körper entfernbar ist, und die Filtereinheit weist einen Gasausgang auf.

Vorzugsweise beinhaltet der Körper eine Kammer, mit der der Gasaus­ gang der Filtereinheit dichtend in Verbindung steht, wobei die Kammer ein Ausgangsrohr aufweist, an die eine Gaspumpe angeschlossen werden kann. Vorzugsweise weist der Körper eine im wesentlichen zylindrische Form auf, wobei eine Öffnung in einer ebenen Fläche hiervon mittig angeordnet ist. Zweckmäßigerweise weist der Körper Einrichtungen zur Befestigung an der Bekleidung oder an der Ausrüstung, die vom Benut­ zer getragen wird, auf; diese Einrichtung kann eine Grundplatte um­ fassen, die auf der anderen ebenen Fläche eines zylindrischen Proben­ nehmer-Kopfkörpers angeordnet ist.

Vorzugsweise steht der lippenartige Eingang 1 bis 2 mm durch die Öffnung vor und weist eine zylindrische Form auf; andere bevorzugte Ausführungsformen haben eine abgephaste bzw. abgeschrägte äußere Kante. Der Eingang hat zweckmäßigerweise einen Innendurchmesser von ungefähr 15 mm, wenn eine konventionelle, batteriegetriebene Indivi­ dual-Porbenaufnahmepumpe verwendet wird, die in der Lage ist, bei einer Durchflußrate von 2 l/min. zu arbeiten. Andere Abmessungen und/oder Formen des Eingangs können sich bei Tests als wünschenswert erweisen, falls größere oder kleinere Gasdurchflußraten verwendet werden, und Routinetests können zeigen, ob eine bestimmte Größe und Form des Eingangs die erforderliche Einatmungseffizienz bei einer bestimmten Gasdurchflußrate aufweist.

Vorzugsweise ist der Filter nach Form einer Kassette ausgebildet, die den Eingang beinhaltet, wobei innerhalb der Kassette das Filter­ medium getragen wird. Zweckmäßigerweise kann die Kassette das Aus­ tauschen des Filtermediums ermöglichen. Eine Kassettenform des Fil­ ters ermöglicht es, daß der gesamte eingetretene Staub gewogen werden kann; wenn nur das Filtermedium gewogen werde würde, um den einge­ sammelten Staub zu bestimmen, wo würde der an den inneren Wandungen der Kassette haftende Staub vernachlässigt werden und es würde auch die Gefahr bestehen, daß der eingesammelte Staub zufälligerweise ge­ ändert wird. Das Filtermedium selbst ist nicht kritisch, vorausge­ setzt, daß es in der Lage ist, sämtliche Staubpartikel im jeweiligen Probennahme-Anwendungsfall aufzusammeln ("Staub" umfaßt teilchenför­ miges und faserförmiges Material natürlichen oder von Menschen er­ zeugten Ursprungs); geeignete Filtermedien sind kommerziell erhält­ lich.

Der Probennehmer kann aus für den jeweilgen Zweck geeigneten Materi­ alien bestehen, beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung oder aus Messing zur Verwendung in Tiefbau-Kohlenminen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung in Seitenansicht eines erfindungs­ gemäßen Individual-Probenaufnehmers,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Probenaufnehmers gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 eine grafische Darstellung des Aufnahmeverhältnisses gegen den aerodynamischen Durchmesser der Staubpartikel in Mikrons für unterschiedliche Windgeschwindigkeiten in einem Test- Windtunnel für den Probennehmer gemäß Fig. 1 und 2.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 ist erkennbar, daß der Proben­ nehmer einen Körper 1 aus einem teilweise mit einem Gewinde versehe­ nen Zylinder 2 umfaßt, der auf einer Basisplatte 3 befestigt ist. Ein Gasausgangsrohr 4 ist mit dem Inneren des Zylinders verbunden. Eine O-Ringdichtung 5 aus synthetischem Kautschuk sitzt auf einer Schulter an der Oberseite des Zylinders auf und kommt in zusammenge­ bautem Zustand dichtend mit der Bodenschulter einer Filterkassette 6 in Eingriff. Die Kassette umfaßt einen ringförmigen Bodenteil 7, der mit dem Inneren des Zylinders 2 in Verbindung steht, eine Filter­ papierscheibe 8, vorzugsweise auf einem (nicht dargestellten) Träger aus feinem Metallgitter, eine dünne PTFE-Beilagscheibe 9 und ein Kassettenoberteil 10. Die Kassette kann in jeder geeigneten Weise zusammengebaut werden, wobei das Kassettenoberteil die Beilagscheibe und den Filter im Bodenteil hält, indem ein Reibungssitz oder ein Bajonettverschlußmechanismus oder ein sonstiger Verschluß vorgesehen ist. Das Kassettenoberteil weist einen oberen zylindrischen Abschnitt 11 auf, der als lippenartiger bzw. mit Lippen versehener Eingang für die Filterkassette wirkt. Ein PTFE-Zylinder 12 sitzt auf der unteren Schulter des Kassettenoberteils auf und überträgt Druck von einer mit einem Gewinde versehenen Kappe 13, welche mit dem Gewinde auf dem Zylinder 2 in Eingriff steht. Die Kappe weist eine mittlere Öff­ nung 14 auf, durch die sich im zusammengebauten Zustand ungefähr 1,5 mm des lippenartigen Eingangs 11 erstreckt. Wenn die Kappe 13 nach unten auf den Körper des Bodennehmers aufgeschraubt wird, vor­ zugsweise nur mit den Fingern angezogen, so wird das Kassettenober­ teil in dichtenden Eingriff mit der PFTE-Beilagscheibe 9 gedrückt und der Bodenteil 7 der Kassette wird in dichtenden Eingriff mit der O-Ringdichtung 5 und dem Körper des Probenaufnehmers gedrückt.

Im Gebrauch wird eine Filterkassette unter Standardbedingungen vorge­ wogen und, falls notwendig, in einem abgeschlossenen und numerierten Behälter od. dgl. aufbewahrt. Ein Probennehmer wird zusammengebaut und im Knopfloch eines Benutzers befestigt, so daß der lippenartige Eingang nach außen weist, und eine Standard-Individual-Probennehmer­ pumpe (nicht dargestellt) wird am Gasausgangsrohr 4 befestigt. Am Ende der Schicht oder einer anderen vorbestimmten Probenaufnahmezeit kann der Probennehmer auseinandergebaut werden und die Kassette wie­ der gewogen werden. Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbei­ spiel der Erfindung ist der gesamte Staub, der innerhalb der Filter­ kassette gesammelt ist, als der gesamte einatembare Staub zu betrach­ ten und daher im Gesamtgewicht des Staubes eingeschlossen. Falls ge­ wünscht, kann der an den inneren Wandungen abgelagerte Staub durch Auswaschen oder Ausbürsten wiedergewonnen werden und einer detailier­ teren Untersuchung unterzogen werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 kann gesehen werden, daß der Prototyp- Probennehmer über einen großen Bereich der Teilchengröße ein durch­ schnittliches Aufnahmeverhältnis zeigt, welches nahe beim Wert Eins eines idealen Idividual-Probennehmers liegt. Nach Auffassung der Anmelderin ist keiner der bekannten Individual-Probennehmer in der Lage, äquivalente Resultate zu erbringen, und die üblichen vorhande­ nen kommerziellen Probennehmer zeigen ein beträchtliches Abweichen vom Wert Eins, insbesondere bei größeren Teilchengrößen.

Claims (4)

1. Individual-Gesamtstaub-Probennehmer mit einem einen Filter einschließenden Körper, einem Eingang für Luft in den Körper und einem Luftausgang, der an eine Pumpeneinrichtung befestig­ bar ist, mittels der staubenthaltende Luft durch den Eingang gezogen werden kann, so daß Staub am Filter abgelagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein­ gang eine Einatmungseffizienz von ungefähr Eins aufweist und eine einatembare Fraktion von Staub auswählt und aus einer Öff­ nung mit einer Lippe (11) besteht, die von der Oberfläche des Körpers (2, 13) hervorsteht.

2. Probennehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (2, 13) eine Öffnung (14) aufweist, durch die der mit Lippen versehene Eingang (11) vorsteht.

3. Probennehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter 8 innerhalb einer Kassette (6) angeordnet ist, die den mit Lippen versehenen Eingang (11) beinhaltet.

4. Probennehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Körper (2, 13) im wesentlichen zylindrisch ist, und daß der mit Lippen versehene Eingang (11) von der ebenen Fläche des Zy­ linders vorsteht.