DE3535538A1 - Staub-probennehmer - Google Patents
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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.
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