DE3914664A1 - Sensor zur ermittlung bzw. anzeige der erschoepfung eines adsorptionsmittel-bettes - Google Patents
Sensor zur ermittlung bzw. anzeige der erschoepfung eines adsorptionsmittel-bettesInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zur An
zeige der Erschöpfung eines Adsorptionsmittel-Bettes sowie
Adsorptionsmittel-Betten, bei denen solche Sensoren An
wendung finden.
Filter und Atemgeräte bzw. Gasmasken, die man über dem
Gesicht trägt, werden bei vielen Beschäftigungen als
Schutz gegen toxische Dämpfe angewandt. Zur Zeit gibt es
keine schnelle und genaue Möglichkeit, den Status eines
gebrauchten oder teilweise gebrauchten Atemgeräts zu be
stimmen. Zu Vorschlägen zur Beurteilung der Gebrauchsdauer
gehören die genaue Registrierung der Einsatzzeit, die pe
riodische Prüfung des Durchbruchs und Farbwechsel-Indika
toren. Diese Methoden zeigen nur den Status des Atemgeräts
an und führen oft, wie im Falle des Durchbruch-Ver
suchs zu einer Erschöpfung des Filters, wodurch das Atem
gerät unbrauchbar wird. Die ideale Lösung dieses Problems
besteht in eimer Filterpatrone in der ein Indikator oder
Alarmanzeiger inkorperiert ist, die das Ende der brauch
baren Lebensdauer des Atemgeräts signalisiert.
Idealerweise sollte ein Sensor zur Anzeige der Erschöpfung
eines Adsorptionsmittel-Bettes in einem Atemgerät alle
Dämpfe anzeigen, die das Adsorptionsmittel entfernen kann.
Weiterhin soll der Sensor über den gesamten Temperatur-
und Druckbereich, der normalerweise bei der Anwendung des
Adsorptionsmittels anzutreffen ist, operabel sein. Dies
bedeutet, daß der Sensor bei Temperaturen von -54°C bis
+44°C und Drücken von 0,8 bis 1,2 Atmosphären zum per
sönlichen Schutz einsatzfähig sein muß, wobei es für
starken Druck, Vakuum, Feuchtigkeit und solchen Tempera
turbedingungen ausgelegt sein kann, wie man sie bei in
dustriellen und militärischen Einsätzen antrifft. Der Sen
sor muß auch befähigt sein, alle Einsatzbedingungen aus
zuhalten, die für das Adsorptionsmittel gelten, d.h. er
muß lageunempfindlich, stoß- und vibrationsbeständig sowie
solange lagerstabil und mindestens so lange einsatzfähig
sein, wie das Adsorptionsmittel selbst. Schließlich muß der
Sensor eine Anzeigezeit haben, die den Anwender hinsicht
lich der Erschöpfung des Adsorptionsmittel-Bettes genügend
lange warnt.
Eine Lösung diese Problems besteht darin, daß man die Ge
genwart aller möglichen toxischen Gase, die von dem Ad
sorptionsmittel herrühren, mit einem Anzeigegerät ermit
telt, das gegenüber allen toxischen Gasen, die das Ad
sorptionsmittel adsorbieren kann, empfindlich ist.
Ein
Beispiel dieser Methode ist z.B. in der US-PS 39 02 485
beschrieben. Bei dieser Methode ragen zwei benachbarte
Elektroden, von denen mindestens eine mit einem basischen
Stickstoff enthaltenden Polymeren von hohem elektrischen
Widerstand überzogen ist, in ein in einem Behälter befind
liches elektrisch leitfähiges Medium, beispielsweise
Aktivkohle. Die überzogene Elektrode ist in Reihe mit
Signaleinrichtungen verbunden, die ein akustisches oder
sichtbares Signal abgeben. Der Überzug der Elektrode
bildet ein elektrisch leitfähiges quaternäres Ammoniumsalz
in Gegenwart des ausgewählten oder vorbestimmten toxischen
Gases, wodurch der elektrische Widerstand des Polymer
überzuges erniedrigt und der elektrische Stromkreis
zwischen den Elektroden durch die Aktivkohle geschlossen
wird. Dies aktiviert die Signaleinrichtungen zur Erzeugung
eines Alarmsignals.
Sensoren, die zur Anzeige der Anwesenheit von toxischen
Gasen zur Anwendung in Kombination mit herkömmlichen Gas
filter-Atemgeräten ausgelegt sind zeigen jedoch verschie
dene Nachteile. Erstens sind diese Sensoren im allgemei
nen verhältnismäßig teuer im Vergleich zu den Kosten des
Adsorptionsmittel-Bettes. Zweitens sind die typischen
Sensoren nur gegenüber wenigen bzw. einigen der potentiel
len toxischen Gase empfindlich, d.h. die Sensoren sind
etwas selektiv hinsichtlich ihrer Anzeige von Gasen und
Dämpfen. Ferner müssen Sensoren, die Gase in dem Förder
quantum des Adsorptionsmittel-Bettes anzeigen, alles an
zeigen, was durch das Bett kommt. Dies ist ein schwieriges
Problem, das es nahezu unmöglich ist, vorauszusagen,
welche toxischen Gase von dem Atemgerät adsorbiert werden
und welchen der Anwender des Atemgeräts ausgesetzt sein
kann. Dies macht die Auslegung bzw. Gestaltung der Sen
soren, die befähigt sind, alles anzuzeigen, was durch das
Bett kommt, sehr schwierig und im Grunde genommen unmög
lich. Außerdem müssen Sensoren zur Anzeige der Anwesenheit
von toxischen Gasen in dem Adsorptionsmittel-Bett für die
gleichen Gase und Dämpfe signifikant unterschiedliche
Reaktionsfähigkeit aufweisen als das Adsorptionsmittel-
Bett selbst. Dies bewirkt oft eine vorzeitige Anzeige der
Erschöpfung des Adsorptionsmittel-Bettes, oder aber, was
viel gefährlicher ist, daß das Alarmsignal zu spät erzeugt
wird und toxische Gase durch das Adsorptionsmittel-Bett zu
dem Anwender gelangen.
Dem zufolge besteht ein Bedarf an einem verbesserten Sen
sor, der in Kombination mit einem Adsorptionsmittel-Bett
eingesetzt werden kann, um in einer Realzeitwarnung die
Erschöpfung des Adsorptionsmittel-Bettes anzuzeigen und
damit verhindert, daß die Person gefährlichen Dämpfen aus
gesetzt wird. Außerdem muß der Sensor wie vorstehend be
reits angedeutet, preiswert, niederenergetisch, klein,
stabil, uneben und vollständig zuverlässig sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen solchen Sensor,
der brauchbar in der Anzeige der Erschöpfung eines Ad
sorptionsmittel-Bettes ist. Zu dem Sensor gehört ein gegen
Dämpfe empfindliches Medium, das auf die durch das Adsorp
tionsmittel-Bett adsorbierten Dämpfe anspricht und zwar im
wesentlichen in der gleichen Weise wie das Adsorptionsmit
tel gegenüber den adsorbierten Dämpfen. Zu dem Sensor ge
hören auch Einrichtungen zur Angabe der Eigenschaften des
gegen Dämpfe empfindlichen Mediums, die in Bezug zu der
Ansprechbarkeit des gegen Dämpfe empfindlichen Mediums
gegenüber den durch das Adsorbtionsmittel adsorbierten
Dämpfen steht.
In einer zweiten Ausführungsform betrifft die vorliegende
Erfindung ein Adsorptionsmittel-Bett-Sicherheitsalarm
system zur Ermittlung und Signalisierung der Erschöpfung
eines Adsorptionsmittel-Bettes. Zu dem Alarmsystem gehören
eine Sensoreinrichtung und Einrichtungen zur Erzeugung
eines Alarmsignals. Zu der Sensoreinrichtung gehört ein
gegen Dämpfe empfindliches Medium, das auf die durch das
Adsorptionsmittel-Bett adsorbierten Dämpfe anspricht, und
zwar im wesentlichen in der gleichen Weise wie das Adsorp
tionsmittel gegenüber den adsorbierten Dämpfen. Zu der
Sensoreinrichtung gehören auch Einrichtungen zur Angabe
der Eigenschaft des gegen Dämpfe empfindlichen Mediums,
die in Bezug zu der Ansprechbarkeit des gegen Dämpfe
empfindlichen Mediums gegenüber den durch das Adsorptions
mittel adsorbierten Dämpfen steht. Die Einrichtungen zur
Erzeugung eines Alarmsignals sprechen auf eine Änderung
einer Eigenschaft an, die von den Warneinrichtungen ge
meldet wird.
In einer dritten Ausführungsform betrifft die vorliegende
Erfindung ein Gerät das bei der Adsorption schädlicher
oder unerwünschter Dämpfe Anwendung findet und das die
Erschöpfung des Adsorptionsmittels signalisiert, um zu
verhindern, daß schädliche oder unerwünschte Dämpfe durch
das Gerät fließen. Zu dem Gerät gehören ein Gehäuse mit
einer Einlaß- und einer Auslaßeinrichtung. Es hat auch ein
in dem Gehäuse eingeschlossenes Adsorptionsmittel-Bett.
In dem Adsorptionsmittel-Bett befindet sich eine Sensor
einrichtung. Zu der Sensoreinrichtung gehört ein gegen
Dämpfe empfindliches Medium, das auf die durch das Adsorp
tionsmittel-Bett adsorbierten Dämpfe anspricht und zwar im
wesentlichen in der gleichen Weise wie das Adsorptions
mittel gegenüber den adsorbierten Dämpfen. Zu der Sensor
einrichtung gehören auch Einrichtungen zur Angabe der
Eigenschaft des gegen Dämpfe empfindlichen Mediums, die in
Bezug zu der Ansprechbarkeit des gegen Dämpfe empfind
lichen Mediums gegenüber den durch das Adsorptionsmittel
adsorbierten steht. Schließlich gehören zu dem Gerät Ein
richtungen zur Erzeugung eines Alarmsignals. Diese Ein
richtungen zur Erzeugung eines Alarmsignals sprechen auf
eine Änderung in der Eigenschaft des gegen Dämpfe empfind
lichen Materials an, die von den Warneinrichtungen gemel
det wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen
niederenergetischen, preiswerten und zuverlässigen Sensor
zur Verfügung zu stellen, der in einem Atemgerät einge
baut werden kann und eine Realzeitwarnung abgibt, bei
Erschöpfung des Adsorptionsmittel-Bettes.
Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Sensor zum Einsatz in Adsorptionsmittel-Betten zur Ver
fügung zu stellen, der gegenüber den zu absorbierenden
Dämpfen im wesentlichen in der gleichen Weise anspricht
wie das Adsorptionsmittel gegenüber den zu adsorbierenden
Dämpfen. Dies bedeutet, daß der Sensor im wesentlichen auf
alle Dämpfe anspricht, für deren Entfernung das Adsorp
tionsmittel ausgelegt ist.
Außerdem gehört zur Aufgabe der vorliegenden Erfindung die
Schaffung eines Sensors zum Einsatz in einem Adsorptions
mittel-Bett-Alarmsystem, der die Anzahl falscher Alarme
und die Nichtmeldung von Alarmen, die gemeldet werden
sollten, minimalisiert.
Weiterhin gehört zur Aufgabe zur vorliegenden Erfindung
die Schaffung eines Sensors zum Einsatz in einem Adsorp
tionsmittel-Bett-Alarmsystem, der nur auf die Stoffe an
spricht, für die das Adsorptionsmittel ausgelegt ist
zu adsorbieren.
Weitere Aufgabenbereiche ergeben sich für den Fachmann aus
den folgenden Ausführungen, wobei darauf hinzuweisen ist,
daß die vorliegende Erfindung zwar in Bezug auf ein Per
sonen-Schutzgerät unter Verwendung von kohlenstoffartigen
Adsorptionsmitteln beschrieben ist, daß sie aber im Prin
zip ohne weiteres auch z.B. auf Festbett-Adsorptionsmit
tel zur Reinigung und Desodorisierung von Luft und andere
Adsorptionsmittel angewandt werden kann, z.B. für Moleku
larsiebe, polymere Materialien und chromatographische
Stationär-Phasen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 6b
weiterhin erläutert, ohne sie jedoch darauf zu beschrän
ken.
Fig. 1 zeigt in Frontansicht in perspektivischer Darstellung
einen Mann, der ein mit einem chemischen Filter
ausgestattes Atemgerät (Gasmaske) trägt, das mit
einem Alarmsystem gemäß der vorliegenden Erfin
dung versehen ist.
Fig. 2 zeigt im Querschnitt einen Sensor gemäß der vorliegenden
Erfindung mit interdigitalen Elektroden die mit
einem Adsorbptions-Überzug versehen sind.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht einer alternativen Ausführungsform des
Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung, ein
schließlich Schaltkreis.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Filterpatrone, die mit
einem Alarmsystem gemäß der vorliegenden Erfindung
ausgerüstet ist.
Fig. 5a zeigt in graphischer Darstellung einen Durchbruch-
Versuch für Benzol, wobei der Sensor in einer Tiefe
von 25% vom Einlaß des Adsorptionsmittel-Bettes
angeordnet ist.
Fig. 5b zeigt in graphischer Darstellung einen Durchbruch-Ver
such für Benzol, bei dem der Sensor in einer Tiefe
von 50% vom Einlaß des Adsorptionsmittel-Bettes
angeordnet ist.
Fig. 5c zeigt in graphischer Darstellung einen Durchbruch-Ver
such für Benzol, bei dem der Sensor in einer
Tiefe von 75% vom Einlaß des Adsorptionsmittel-
Bettes angeordnet ist.
Fig. 6a zeigt in graphischer Darstellung einen Durchbruch-Ver
such für Benzol, bei dem der Sensor in einer
Tiefe von 25% vom Einlaß eines angefeuchteten
Adsorptionsmittel-Bettes angeordnet ist.
Fig. 6b zeigt in graphischer Darstellung einen Durchbruch-Ver
such für Benzol, bei dem der Sensor in einer
Tiefe von 75% vom Einlaß eines angefeuchteten
Adsorptionsmittel-Bettes angeordnet ist.
Das in Fig. 1 dargestellte mit einem chemischen Filter
ausgerüstete Atemgerät ist ein herkömmliches Gerät vom
Kinntyp, z.B. vom Typ GMP wie es von der Firma Mine Safety
Appliances Company of Pittsburgh, Pennsylvania, herge
stellt wird. Aufgrund der begrenzten Kapazität wird dieses
Gerät von Mine Safety Appliances Company nur zum Atem
schutz gegen toxische Gase und Dämpfe empfohlen, die Kon
zentrationen von 0,5 Vol.-% nicht überschreiten. Dieses
Atemgerät ist dargestellt in Verbindung mit einem Alarm
system gemäß der vorliegenden Erfindung. Dazu gehört eine
Filterpatrone 11, bestehend aus einem oval geformten Kör
per 12, einer unteren Begrenzungswand 13 und einer oberen
Begrenzungswand 14, die dazu dienen, die offenen unteren
und oberen Enden des Körpers 12 zu schließen. Die untere
Begrenzungswand 13 weist eine Sieböffnung 16 auf, die als
Einlaß zur Filterpatrone 11 dient und die versiegelbar
ist, wenn die Filterpatrone nicht benützt wird. In einem
herkömmlichen Atemgerät ist am Boden der Filterpatrone 11
ein Filter (nicht dargestellt) zur Filterung von teilchen
förmigen Materialien, beispielsweise toxischem Staub und
dergleichen, montiert. Rohr 17 liefert eine Gasverbindung
zwischen der oberen Begrenzungswand 14 und der Gesichts
maske 18 und dient als Auslaß der Filterpatrone 11. Kör
per 12 begrenzt einen offen Gasdurchgang durch die Filter
patrone 11, so daß der Atembereich des Trägers mit der
Umgebungsluft nach Filterung durch die Filterpatrone 11 in
Verbindung steht. Der Körper 12 schließt auch ein darin
angeordnetes Alarmgehäuse ein, das den Schaltkreis des
Alarmsystems umgibt.
Fig. 2 zeigt einen gegenüber Dämpfen empfindlichen Sen
sor 20, der einen Träger 21, eine erste Elektrode 22 und
eine zweite Elektrode 23 umfaßt. Über den Elektroden 22
und 23 befindet sich ein Überzug aus einem gegen Dämpfe
empfindlichen Medium 24. Die erste Elektrode 22 und die
zweite Elektrode 23 sind bei dieser Ausführungsform inter
digital, d.h. ineinandergreifend angeordnet. Diese inein
andergreifende Anordnung der Elektroden stellt eine bevor
zugte Elektrodenanordnung dar.
Fig. 3 zeigt ein Alarmsystem gemäß der vorliegenden Erfin
dung. Das Alarmsystem umfaßt ein Sensorteil 30 und einen
Schaltkreis 31. Das Sensorteil 30 ist hergestellt aus
einem Träger 32, der auf seiner Oberfläche eine erste
Elektrode 33, eine erste Referenz-Elektrode 35, eine
zweite Elektrode 34 und eine zweite Referenz-Elektrode 36
aufweist. Auf der Oberfläche des Trägers 32 befindet sich
außerdem ein passiver Überzug 37 und ein aktiver Über
zug 38, beide hergestellt aus einem gegen Dämpfe empfind
lichen Material. Der passive Überzug steht in Kontakt mit
den Elektroden und klebt an der zweiten Elektrode 34 und
der zweiten Referenz-Elektrode 36. Der aktive Überzug
steht in Kontakt mit den Elektroden und klebt an der
ersten Elektrode 33 und der ersten Referenz-Elektrode 35.
Bei dieser Ausführungsform sind die Elektroden 33, 34 und
die Referenz-Elektroden 35, 36 identisch und können ent
sprechend ausgetauscht werden.
Der Schaltkreis 31 umfaßt eine Lithiumbatterie 40, einen
ersten strombegrenzenden Widerstand 41 und einen zweiten
strombegrenzenden Widerstand 42. Der erste Pol 43 der
Lithiumbatterie 40 ist über die Stromführungen 44 und 45
mit der ersten Elektrode 33 bzw. der zweiten Elektrode 34
verbunden. Der zweite Pol 46 der Lithiumbatterie 40 ist
mit dem ersten Widerstand 41 und dem zweiten Widerstand 42
mittels der Stromführungen 47 bzw. 48 verbunden. Der
Draht 49 verbindet den ersten Widerstand 41 mit der ersten
Referenz-Elektrode 35 und der Draht 50 verbindet den zwei
ten Widerstand 42 mit der zweiten Referenz-Elektrode 36.
Der Draht 49 ist auch über den Verbindungspunkt 51 mit der
Leitung 53 verbunden, die zu der LCD-Alarmeinrichtung 55
führt. Der Draht ist auch über den Verbindungspunkt 52 mit
Leitung 54 verbunden, die zu der LCD-Alarmeinrichtung 55
führt. Verbindungen können auch hergestellt werden zu den
anderen Hälften von jeder der Elektroden 33, 34, 35, 36,
da sie gegen Dämpfe empfindliche Widerstandselemente dar
stellen; sie können aber auch in komplizierteren Schalt
kreisen eingesetzt werden für weitere Messungen, wodurch
das Gerät noch zuverlässiger, beständiger und wirksamer
wird. Die LCD-Alarmeinrichtung 55 enthält alle erforder
lichen Komponenten, um ein Ungleichgewicht oder Änderungen
in dem Sensorschaltkreis/Brücken-Schaltkreis zu signali
sieren. Natürlich stellt dies nur ein Beispiel von vielen
Möglichkeiten dar, die man zur Messung und Anzeige von
Änderungen, die in dem gegen Dämpfe empfindlichen Element
auftreten, auswählen kann. Jeder Schaltkreis, der ent
sprechende Messungen machen kann und der den hier gestell
ten Anforderungen genügt, kann mit dem Sensorelement ver
bunden werden.
In Fig. 4 ist eine Filterpatrone 11 dargestellt mit einem
Körper 12, einer unteren Begrenzungswand 13, einer oberen
Begrenzungswand 14, einem Alarmgehäuse 15, einer Sieb
öffnung 16 und dem Rohr 17. Im Inneren des Körpers 12 ist
ein Filter 19, hergestellt aus einem Adsorptionsmaterial,
beispielsweise Aktivkohle. Im Inneren des Alarmgehäuses
befindet sich der Schaltkreis 31, der mit dem Sensor
teil 30 über die Stromzuführungen 49 und 50 verbunden ist.
Das Sensorteil 30 befindet sich an einer Stelle, die näher
dem Rohr 17 (Auslaß) der Filterpatrone liegt als die Sieb
öffnung 16 (Einlaß) in dieser Figur.
Bei der einfachsten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung umfaßt der in Fig. 2 dargestellte Sensor 20
einen Träger 20, der aus einem innerten Material herge
stellt sein kann. Auf der Oberfläche des Trägers 21 be
findet sich eine erste Elektrode 22 und eine zweite Elek
trode 23, die vorzugsweise interdigital zueinander ange
ordnet sind. Diese Elektroden können aus jedem geeigneten
leitfähigen Material hergestellt sein, wobei Gold, Platin,
Silber oder Kohlenstoff Beispiele von bevorzugten Materia
lien sind. Die Elektroden 22, 23 werden mit der Oberfläche
des Trägers durch irgendeine der herkömmlichen Methoden
erzeugt. Es ist wünschenswert, die Elektroden 22, 23 eng
zusammen zu plazieren, um Effekte infolge einer Nicht
gleichmäßigkeit des Überzuges aus dem gegen Dämpfe
empfindlichen Medium 24 auf den Elektroden 22, 23 zu mi
nimalisieren.
Das dampfempfindliche Medium 24 bedeckt vorzugsweise die
gesamte Oberfläche und zwar sowohl von der ersten Elektro
de 22 als auch von der zweiten Elektrode 23. Das dampf
empfindliche Medium 24 wird so ausgewählt, daß es auf die
durch das Filter 19 zu adsorbierenden Dämpfe im wesent
lichen in der gleichen Weise anspricht wie das Adsorp
tionsmittel in dem Filter 19, das die Dämpfe zu adsorbie
ren hat. Die am meisten bevorzugte Ausführungsform gemäß
der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das dampf
empfindliche Medium 24 das gleiche Material ist wie es als
Adsorptionsmittel in dem Filter 19 Anwendung findet. Auf
diese Weise ist sichergestellt, daß die Empfindlichkeit
des dampfempfindlichen Mediums 24 gegenüber den Dämpfen
die gleiche ist, die das Adsorptionsmittel gegenüber den
Dämpfen hat. Es ist nicht notwendig, daß das dampfempfind
liche Medium 24 ein typisches Elektrolytmaterial ist.
Vielmehr ist der wichtige Faktor darin zu sehen, daß das
dampfempfindliche Medium 24 eine Veränderung des Wider
standes oder anderer meßbarer Eigenschaften nach Kontakt
mit den Dämpfen anzeigt, die das Adsorptionsmittel adsor
bieren soll. Demzufolge gehören zu Beispielen von Adsorp
tionsmitteln, die als dampfempfindliches Medium 24 gemäß
der Erfindung brauchbar sind, Kieselerde, Silikagel, Alu
miniumoxyd, Molekularsiebe, Trockenmittel und dergleichen.
Das dampfempfindliche Medium 24 weist im allgemeinen eine
Schichtdicke von etwa 5,0×10-8 cm bis etwa 0,1 cm,
vorzugsweise von 5,0×10-6 cm bis 1,0×10-2 cm auf.
Die Schichtdicke des dampfempfindlichen Mediums 24 kann
aber auch dicker oder dünner sein was von der Empfind
lichkeit und der vom Sensor gewünschten Ansprechzeit ab
hängt.
Es ist besonders wichtig gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Ansprechbarkeit bzw. Empfindlichkeit gegenüber den zu
adsorbierenden Dämpfen zu erhalten, die im wesentlichen
gleich der Ansprechbarkeit bzw. Empfindlichkeit des Ad
sorptionsmittels in dem Filter gegenüber den zu adsorbie
renden Dämpfen ist. Mit im wesentlichen der gleichen An
sprechbarkeit bzw. Empfindlichkeit ist gemeint, daß das
dampfempfindliche Medium 24 ein Wechsel in einer meßbaren
Eigenschaft zeigt, beispielsweise dem Widerstand, der
Impedanz, der elektrischen Kapazität, dem Gewicht, der
Temperatur, der Fotoeigenschaften, des Hitzeflußes, der
Piezoelektrizität, der Pyroelektrizität oder einer meß
baren Eigenschaft, die von dem Sensor (die dampfempfind
liche Einrichtung) leicht wahrgenommen werden kann, wenn
es den gleichen Bedingungen ausgesetzt ist, unter denen
das Adsorptionsmittel die Dämpfe adsorbiert. Die Verän
derung in der meßbaren Eigenschaft muß, in einigen Fällen,
unter diesen Bedingungen proportional der Adsorptionsmenge
durch das Adsorptionsmittel sein. Im einfachsten Fall wird
das gleiche Material sowohl als Adsorptionsmittel als auch
als dampfempfindliches Medium 24 eingesetzt. Setzt man
unter gleichen Bedingungen sowohl das Adsorptionsmittel
als auch das dampfempfindliche Mittel 24 den Dämpfen aus,
so werden beide in gleichem Maße die Dämpfe adsorbieren
und beide zeigen demzufolge die gleiche Ansprechbarkeit,
nämlich eine Ansprechbarkeit gegenüber den Dämpfen, die
proportional dem Ausmaß der Adsorption ist. Dann ist es
eine einfache Sache, eine Eigenschaft des dampfempfind
lichen Mediums 24, die sich bei Dampfadsorption ändert, zu
messen und von da an die Veränderung in der gemessenen
Eigenschaft bei verschiedenen Dampfkonzentrationen zu
eichen, um auf diese Weise einen zuverlässigen Indikator
zu erhalten, der anzeigt, wie viel Adsorption stattge
funden hat an der Stelle im Adsorptionsmittel-Bett, wo
sich das dampfempfindliche Medium 24 befindet. Dies kann
in Kombination mit anderen nachfolgend diskutierten Fak
toren dazu benutzt werden, um den Schwellenwert (Menge an
Veränderung in der meßbaren Eigenschaft) zu bestimmen,
bei dem der Alarm vom Sensor ausgelöst wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein anderer Weg als
im Stande der Technik beschritten, um den Punkt der Er
schöpfung des Adsorptionsmittels in einem Adsorptionsmit
tel-Bettes zu bestimmen. Da die vorliegende Erfindung den
Einsatz des Adsorptionsmittels als Dampfanzeigematerial
vorschlägt, ermittelt die vorliegende Erfindung den Zu
stand der Adsorptionsoberfläche anstelle der einzelnen
Gase oder Gasmischungen, die durch das Bett kommen, wie
dies gemäß des Standes der Technik getan wird. Beispiels
weise kann man ein dampfempfindliches Medium 24 aus
Aktivkohle im Innerem eines Adsorptionsmittel-Bettes ein
setzen. Solange die Oberfläche des Aktivkohle-Adsorptions
mittels aktiv ist, verbleibt das dampfempfindliche Medium
24 in dem Bett im wesentlichen unangegriffen durch die
Dämpfe, da sie noch nicht den eingebetteten Sensor er
reicht haben, weil die Dämpfe durch das frische Adsorp
tionsmittel adsorbiert werden. Sobald das Bett aus Aktiv
kohle-Adsorptionsmittel sich der Erschöpfung nähert bzw.
erschöpft ist, erreichen Dampfverunreinigungen die Ober
fläche des dampfempfindlichen Mediums 24 und das dampf
empfindliche Medium 24 wird verunreinigt. Diese Verun
reinigung durch den Dampf schreitet in der gleichen Weise
fort wie die Dampfadsorption an dem Aktivkohle-Adsorp
tionsmittel-Bett. Diese Gestaltung erfordert es, daß
solche Dämpfe, die das Adsorptionsmittel adsorbiert und
dieses verunreinigen, auch von dem dampfempfindlichen
Medium 24 adsorbiert werden und dieses verunreinigen und
was sehr wichtig ist, daß Gase, die nicht von dem Adsorp
tionsmittel adsorbiert werden (CH4 an Aktivkohle) auch
das dampfempfindliche Medium 24 nicht verunreinigen. Dem
zufolge ermittelt der Sensor den "Zustand des Adsorptions
mittels". Die Adsorption von Dampf durch das dampf
empfindliche Medium 24 bewirkt einen Wechsel in den Eigen
schaften des dampfempfindlichen Medium 24 auf dem Dampf
sensor 20, der sich analog dem Wechsel der Eigenschaften
des Adsorptionsmittels aufgrund der Dampfadsorption ver
hält. Diese Veränderung der Eigenschaften wird durch den
Schaltkreis 31 ermittelt. Der Schaltkreis 31 ist vorzugs
weise so aufgebaut, daß er eine Änderung nur in einer ein
zigen, leicht zu bestimmenden Eigenschaft des dampf
empfindlichen Mediums 24 ermittelt, die sich als Funktion
der Dampfadsorption an dem dampfempfindlichen Medium 24
ändert. Sobald der Wechsel in der gemessenen Eigenschaft
einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wird ein
Alarm ausgelöst, der anzeigt, daß man sich der Erschöpfung
des Adsorptionsmittel-Bettes nähert.
Zwei extrem wichtige Vorteile erhält man durch die Ver
wendung eines dampfempfindlichen Mediums 24, das im we
sentlichen die gleiche Ansprechbarkeit, d.h. die gleiche
Reaktionsfähigkeit gegen den Dämpfen aufweist wie das
Adsorptionsmittel in dem Adsorptionsmittel-Bett. Erstens,
das dampfempfindliche Medium 24 ist preiswert im Verhält
nis zu dem Adsorptionsmittel-Bett (häufig sind die Kosten
des Bettes die gleichen wie für das Adsorptionsmittel).
Demzufolge werden durch die Zugabe eines Alarmsystems
gemäß der vorliegenden Erfindung die Atemfilterpatronen
nicht unerschwinglich teuer groß. Vergleichsweise erhöhen
sich die Kosten einer Atemfilterpatrone im allgemeinen
um mehr als 200 US-Dollar bei Verwendung eines üblichen
Gassensors gemäß dem Stand der Technik, was die Atem
filterpatrone unerschwinglich teuer macht. Die Größe ist
auch wichtig; das Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung
kann sehr klein sein und falls erforderlich in der Mikron-
Größenordnung liegen.
Der zweite Vorteil ist ebenfalls extrem wichtig. Die
Verwendung eines dampfempfindlichen Mediums 24, das aus
dem gleichen Material besteht wie das Adsorptionsmittel
des Adsorptionsmittel-Bettes oder das im wesentlichen die
gleiche Reaktivität gegenüber den Dämpfen zeigt wie das
Adsorptionsmittel-Bett, stellt sicher, daß das dampfem
pfindliche Medium 24 und das Adsorptionsmittel-Bett gegen
über jeglichen in der Filterpatrone befindlichen Gasen
die gleiche Reaktivität bzw. Ansprechbarkeit aufweisen.
Dementsprechend wird der Dampf-Sensor 20 nur auf die Dämpfe
ansprechen, die von dem Adsorptionsmittel-Bett adsorbiert
werden. Darüberhinaus wird der Dampf-Sensor 20 auf alle
Dämpfe ansprechen, die gegenüber dem Adsorptionsmittel ak
tiv sind. Dies macht den erfindungsgemäßen Dampf-Sensor 20
höchst zuverlässig für die Ermittlung der Erschöpfung eines
Adsorptionsmittel-Bettes. Zuverlässigkeit ist ein wichti
ges Merkmal für einen Sensor dieses Typs, da ein Sensorfeh
ler bewirken kann, daß der Mensch toxischen Gasen ausge
setzt wird.
Den Überzug aus dem dampfempfindlichen Medium 24 kan man her
stellen, indem man einen Siliconkautschuk-Klebstoff in
Methylenchlorid löst und in der so erhaltenen Lösung das
dampfempfindliche Material suspendiert. Diese Suspension
bringt man dann auf die Oberfläche des Substrates 21,
der 1. Elektrode 22 und der 2. Elektrode 23 unter An
wendung der geschützten "Spin-Coating-Technik zur Her
stellung von Mikrosensoren", die in der eigenen US-Pa
tentanmeldung Nr. 07/53 722, eingereicht am 26. Mai 1987,
geschützt ist und die mit zur Offenbarung in der vor
liegenden Erfindung zählt. Die am meisten bevorzugten
Mikrosensoren für den Einsatz gemäß der vorliegenden
Erfindung sind solche, die in der eigenen US-Patentan
meldung Nr. 07/0 53 705, eingereicht am 26. Mai 1987,
beschrieben sind und die mit zur Offenbarung in der vor
liegenden Anmeldung zählen. Dicke Filmüberzüge und koh
lenstoffartige Überzüge können auch hergestellt werden
mittels Verfahren wie Seidensiebtechnik, Aufsprühen, Auf
streichen und chemische oder physikalische Auftragsver
fahren.
In der Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform dar
gestellt, die die bevorzugte Ausführungsform gemäß der
vorliegenden Erfindung darstellt, da festgestellt wurde,
daß der ideale Sensor ein Gerät mit vier Elektroden ist,
das eine relativ hohe Impedanz aufweist und aus zwei Paaren
von zwei Elektroden besteht. Ein Paar der Elektroden ist
ein aktiver Sensorbereich und das andere Elektrodenpaar
ist passiv und liefert eine Temperaturkompensation für
das Sensorgerät, wenn es durch die Anwendung erforderlich
ist. Insbesondere können alle vier Elektroden 33, 34, 35,
36 im wesentlichen identisch sein. Die Elektroden 33 und
35 sind mit dem aktiven Überzug 38 aus dem dampfempfind
lichen Medium 24 bedeckt. Der aktive Überzug ist vorzugs
weise ein Material mit einer Reaktivität gegenüber den
zu absorbierenden Dämpfen, die im wesentlichen gleich der
Reaktivität, auch hier mit Ansprechbarkeit bezeichnet,
des Adsorptionsmittel-Bettes ist, von dem die Dämpfe ad
sorbiert werden. Die Elektroden 34 und 36 sind mit einem
passiven Überzug 37 überzogen, der identisch ansprechbar
ist wie der aktive Überzug 38, ausgenommen, daß er nicht
auf den zu adsorbierenden Dampf anspricht, der von dem
Adsorptionsmittel-Bett adsorbiert wird. Der passive
Überzug 37 spricht jedoch auf Temperaturschwankungen
in einer Weise an, die im wesentlichen identisch ist mit
der Ansprechbarkeit des aktiven Überzugs 38 bei Tempera
turschwankungen. Auf diese Weise erhält man eine einfa
che Methode zur Signalkorrektur bei Temperatureinflüssen.
Daraus ergibt sich, daß ein Sensor dieses Typs in der Lage
ist über einen großen Temperaturbereich betriebsfähig zu
sein. Da er in der Ausführung ähnlich wie das Adsorptions
mittel ist, kann er in jedem Temperatur- und Druckbereich
(oder anderen Bedingungen wie z.B. relative Luftfeuchtig
keit) wie das Adsorptionsmittel selbst eingesetzt werden.
Die besondere in Fig. 3 dargestellte Geometrie erhöht auch
die thermische Stabilität des Sensors.
Der in Fig. 3 dargestellte Schaltkreis 31 umfaßt einen
ersten elektrischen Widerstand 41 und einen zweiten elek
trischen Widerstand 42 mit den Widerständen von R 1 bzw.
R 2. Der passive Überzug 37 und der aktive Überzug 38 ha
ben die Widerstände R p bzw. R a . Die Analyse des Schalt
kreises 31 zeigt, daß solange die Summe der Widerstände
R 1+R a sich in Bezug auf die Summe R 2+R p nicht än
dern, das Signal zur LED-Alarmeinrichtung 55 konstant
bleibt. Wenn sich jedoch die Summe der Widerstände R 1+R a
in Bezug auf die Widerstände R 2+R p ändern, wird auch
das Signal zur LED-Alarmeinrichtung 55 verändert. Die LED-
oder LCD-Alarmeinrichtung 55 erzeugt ein Alarmsignal als
Reaktion auf eine Veränderung in dem Signal, das zu der
LED- oder LCD-Alarmeinrichtung 55 gelangt. Demgemäß will
das vorliegende System entweder eine Zunahme oder Abnahme
des Widerstandes infolge der Adsorption an dem aktiven
Überzug 38 ermitteln, und die LCD-Alarmeinrichtung schal
tet in einem der beiden Fälle an. Dies ist ein wichtiges
Merkmal, da, in einigen Fällen, die Dampfadsorption auf
dem aktiven Überzug 38 eine Reduktion in dem Widerstand
des aktiven Überzuges 38 bewirken kann, wohingegen die
Adsorption von anderen Gasen eine Zunahme in dem Wider
stand des gleichen aktiven Überzuges 38 bewirken kann.
In beiden Fällen ist es wichtig, daß die LCD-Alarmein
richtung 55 aktiviert wird, da jegliche Adsorption auf
der Oberfläche des aktiven Überzuges 38 anzeigt, daß
eine Erschöpfung des Adsorptionsmittel-Bettes herannaht.
Der dual Sensor/Brücken-Schaltkreis gemäß Fig. 3 wird
für den Sensor gemäß Fig. 2 bevorzugt, da grundsätzlich
die Messung von Null in einem Brückenschaltkreis eine
viel empfindlichere Methode zur Messung von Änderungen
von Output-Signalen ist; die Temperaturkompensation ist
wahrscheinlich exakter mit einem Paar identischer Sen
soren zu erreichen; die Schaltung zur Kompensation ist
ganz einfach unter Verwendung eines Brückenschaltkreises
und das Gerät ist nicht so teuer, gleichförmiger und re
produzierbarer, wenn die vier Elektroden auf dem Chip
identisch sind. Auch ist nur eine geringere Bearbeitung
des Chips notwendig. Die zusätzliche Messung von Impe
danzen (komplexe und einfache Teile) kann zwischen den
Elektroden erfolgen, ist aber überflüssig. Diese Zusätz
lichkeit ist für den Betrieb nicht erforderlich und wird
auch aus Einfachheitsgründen nicht benutzt. Aber in Fäl
len, wo es vorteilhaft ist, verschiedene Messungen der
gleichen Eigenschaft (oder verschiedener Eigenschaften)
durchzuführen, kann das hier beschriebene Gerät diesen
Anwendungen angepaßt werden.
Eine wichtige Überlegung bei der Anwendung des Alarmge
rätes gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin,
wo hat man das Sensorteil 30 in dem Filter 19 zu pla
zieren. Die Stelle, an dem das Sensorteil 30 in dem
Filter 19 anzuordnen ist, hängt von verschiedenen Variab
len ab, wozu gehören Luftfeuchtigkeit, Temperatur, An
sprech- bzw. Reaktionszeit, das Konzentrationsprofil des
Adsorptionsmittel-Bettes, während es dem Dampf ausgesetzt
ist, und dem ausgewählten Schwellenwert, bei dem der Alarm
ausgelöst werden soll, um anzuzeigen, daß die Erschöpfung
des Adsorptionsmittel-Bettes herannaht. Jedes dieser Fak
toren trägt dazu bei, die Plazierung des Sensorteils 30
in dem Filter 19 zu optimieren.
Im allgemeinen richtet sich die Plazierung des Sensorteils
30 in dem Filter 19 nach der Empfindlichkeit des Sensor
teils 30 in Kombination mit dem gewünschten Sicherheits
spielraum. Je weniger empfindlich das Sensorteil 30 ist,
je dichter muß es am Einlaß des Filters 19 angeordnet wer
den. Demgegenüber kann ein sehr empfindlicher und zuver
lässiger Sensor in der Nähe des Auslasses des Filters 19
plaziert werden. Die ideale Sensor-Lage kann beeinflußt
werden durch eine Veränderung des ausgewählten Alarm-
Schwellenwertes.
Ein anderer wichtiger Faktor bei der Festlegung der Stelle,
wo der Sensorteil 30 in dem Filter 19 plaziert werden soll,
ist die Durchbruch-Konzentrationskurve des Adsorptionsmit
tel-Bettes, während es dem Dampf ausgesetzt ist. Im allge
meinen gelangen die schädlichen Dämpfe in den Filter 19
durch die Sieböffnung 16 und durchziehen das Adsorptions
mittel. In dem Maße wie sich die Dämpfe in dem Adsorptions
mittel ausbreiten, werden sie adsorbiert und ergeben ein
Konzentrationsprofil. Üblicherweise mißt man die höchste
Konzentration an der Stelle, die der Sieböffnung 16 am
nächsten kommt; je weiter man von der Sieböffnung 16 des
Filters 19 entfernt ist, um so geringer ist die Konzen
tration. Da es wünschenswert ist zu verhindern, daß irgend
welche toxischen Dämpfe das Rohr 17 erreichen, muß das Sen
sorteil 30 in der Weise plaziert werden, daß der ausge
wählte Konzentrationswert, der den Alarm in Gang setzt,
die Stelle des Sensorteils 30 erreicht, bevor die toxi
schen Gase das Rohr 17 erreichen. Auf diese Weise ver
hindert man, daß toxische Gase in das Rohr 17 gelangen.
Das Konzentrationsprofil kann durch Feuchtigkeit verän
dert werden, da Feuchtigkeit oft den Wirkungsgrad eines
Adsorptionsmittel-Bettes vermindert. Aufgrund dieses
verminderten Wirkungsgrades des Adsorptionsmittel-Bettes
ergibt sich eine graduelle Erhöhung in der Konzentration
des Dampfes, der durch des Adsorptionsmittel-Bett strömt,
anstelle einer scharfen Konzentrationsfront, die sich
durch das Adsorptionsmittel-Bett bewegt, wie sie auftritt,
wenn das Adsorptionsmittel-Bett mit dem besten Wirkungs
grad arbeitet. Demzufolge kann es beim Einsatz in hoher
Feuchtigkeit notwendig sein, Neueinstellungen vorzuneh
men.
Die Erfindung wird weiterhin anhand der nachfolgenden
Beispeile erläutert, ohne sie jedoch darauf einzuschrän
ken.
Man stellt einen erfindungsgemäßen Mikrosensor her, in
dem man zunächst auf einem Siliciumdioxid-Träger inein
andergreifende Goldelektroden abscheidet und dann die
Elektrodenanordnung mit einer Lösung aus einer Silicon
dichtungsmasse, Kohlenstoff und Methylenchlorid mittels
der "Spin-Coating-Technik" beschichtet, wobei ein dünner
Film des dampfempfindlichen Mediums auf den Elektroden
abgeschieden wird. Dieser Kohlenstoff-Mikrosensor arbeitet
als ein Chemiewiderstand.
Dann verbindet man den Mikrosensor mit dem Alarmschalt
kreis und plaziert ihn in ein Adsorptionsmittel-Bett.
Das Adsorptionsmittel-Bett setzt man toxischen Gasen aus
und verfolgt den Widerstand des Mikrosensors. Zu dem
Zeitpunkt, wo die Gase den Mikrosensor erreichen, stellt
man eine starke Veränderung seines Widerstands fest und
der Alarm wird ausgelöst und zeigt damit an, daß der
Schwellenwert überschritten wurde.
In den Fig. 5a, 5b und 5c sind drei unterschiedliche
Durchbruch-Kurven für Aktivkohle-Adsorptionsmittel-Betten,
die Benzoldämpfen ausgesetzt wurden, dargestellt. Die Kur
ven wurden unter Verwendung von zwei Sensoren ermittelt.
Sensor 1 ist ein Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung und
meldet die Konzentration bei unterschiedlichen Tiefen in
dem Adsorptionsmittel-Bett, wohingegen der Sensor 2 ein her
kömmliches SAW-Gerät ist, das die im Adsorptionsmittel-Bett
bestehende Konzentration meldet. Sensor 1 weist ein dampf
empflindliches Medium in Form eines dünnen Aktivkohle-Über
zuges auf und wurde gemäß dem in Beispiel 1 angegebenen
Verfahren hergestellt. Trockene Luft mit einer Benzoldampf-
Konzentration von 1% wird dem Absorptionsmittel-Bett zu
geführt. Der Pfeil auf der Kurve zeigt eine im Bett exi
stierende Konzentration von 200 ppm (Schwellenwert) an.
Anhand dieser Kurven kann man für eine gegebene Plazierung
des Sensors in dem Absorptionsmittel-Bett den Schwellen
wert bestimmen. Beispielsweise wird ein Sensor bei einer
50%-Tiefe, einer Schwellenwert-Konzentrationseinstellung
von 0,4% an dem Punkt, wo eine Konzentration von 200 ppm
existiert, den Alarm auslösen.
In den Fig. 6a und 6b sind zwei unterschiedliche Durch
bruch-Kurven für Aktivkohle-Adsorptionsmittel-Betten, die
Benzoldämpfen ausgesetzt wurden, dargestellt. Die Kurven
wurden unter Verwendung von zwei Sensoren ermittelt. Sen
sor 1 meldet die Konzentration bei verschiedenen Tiefen
in dem Adsorptionsmittel-Bett, wohingegen der Sensor 2 die
im Adsorptionsmittel-Bett existierende Konzentration mel
det. Der Sensor 1 ist ein Sensor gemäß der vorliegenden
Erfindung, der ein dampfempfindliches Medium aus Aktiv
kohle aufweist und nach dem im Beispiel beschriebenen
Verfahren hergestellt wurde. Der Sensor 2 ist ein im Han
del erhältliches SAW-Gerät. Angefeuchtete Luft mit einer
Benzoldampfkonzentration von 1% führt man dem Adsorptions
mittel-Bett zu, um den Einfluß der Feuchtigkeit auf die
Durchbruch-Kurve zu zeigen. Der Pfeil auf der Kurve zeigt
eine im Bett existierende Konzentration von 200 ppm
(Schwellenwert) an.
Anhand dieser Kurven kann man für eine gegebene Plazierung
des Sensors in dem Absorptionsmittel-Bett den Schwellen
wert bestimmen. Es wird darauf hingewiesen, daß der Sensor
in feuchter Luft allmählich mehr anzeigt und eine geringere
Gesamtanzeige erzeugt wird.
Die in der vorgehenden Beschreibung dargestellten Aus
führungsformen stellen, wie bemerkt, bevorzugte Ausfüh
rungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung dar, auf die
die Erfindung nicht beschränkt ist. Im Rahmen dieser Er
findung liegen viele Modifikationen und Variationen, die
sich für den Fachmann aufgrund der hier erteilten Lehre er
geben, wie dies durch die allgemeine Formulierung der An
sprüche zum Ausdruck gebracht wird.
Claims (21)
1. Sensor zur Anzeige der Erschöpfung eines Adsorptions
mittel-Bettes bestehend aus
einem dampfempfindlichen Medium mit einer Reaktivität bzw. Ansprechbarkeit gegenüber den von dem Adsorp tionsmittel-Bett adsorbierten Gasen, die im wesent lichen die gleiche ist wie die Reaktivität bzw. die Ansprechbarkeit des Adsorptionsmittels gegenüber den adsorbierten Gasen und
Einrichtungen zur Warnanzeige einer Eigenschaft des dampfempfindlichen Mediums, die eine Funktion der Reaktivität bzw. der Ansprechbarkeit des dampf empfindlichen Mediums gegenüber den Dämpfen ist, die von dem Adsorptionsmittel adsorbiert werden.
einem dampfempfindlichen Medium mit einer Reaktivität bzw. Ansprechbarkeit gegenüber den von dem Adsorp tionsmittel-Bett adsorbierten Gasen, die im wesent lichen die gleiche ist wie die Reaktivität bzw. die Ansprechbarkeit des Adsorptionsmittels gegenüber den adsorbierten Gasen und
Einrichtungen zur Warnanzeige einer Eigenschaft des dampfempfindlichen Mediums, die eine Funktion der Reaktivität bzw. der Ansprechbarkeit des dampf empfindlichen Mediums gegenüber den Dämpfen ist, die von dem Adsorptionsmittel adsorbiert werden.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das dampfempfindliche Medium mindestens etwas von dem
gleichen Material enthält, das als Adsorptionsmittel
eingesetzt wird.
3. Sensor nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß er weiterhin Einrichtungen zur
Temperaturkompensation des Sensors aufweist.
4. Sensor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin Einrich
tungen zur Feuchtigkeitskompensations des Sensors
aufweist.
5. Sensor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel
und das dampfempfindliche Medium Kohlenstoff enthal
ten.
6. Sensor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß das dampfempfindliche
Medium eine Schichtdicke bis zu 0,1 cm aufweist.
7. Sensor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur
Warnanzeige Elektroden oder elektrische Kontakte auf
weisen.
8. Sensor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur
Temperaturkompensation mindestens eine Referenz-Elek
trode aufweisen.
9. Adsorptionsmittel-Bett-Sicherheitsalarmsystem zur
Ermittlung und Signalisierung der Erschöpfung eines
Adsorptionsmittel-Bettes, bei dem das Alarmsystem
besteht aus
einer Sensoreinrichtung umfassend ein dampfempfind liches Medium mit einer Reaktivität bzw. Ansprechbar keit gegenüber den von dem Adsorptionsmittel-Bett adsorbierten Gasen, die im wesentlichen die gleiche ist, wie die Reaktivität bzw. Ansprechbarkeit des Adsorptionsmittels gegenüber den adsorbierten Gasen und Einrichtungen zur Warnanzeige einer Eigenschaft des dampfempfindlichen Mediums, die eine Funktion der Reaktivität bzw. der Ansprechbarkeit des dampf empfindlichen Mediums gegenüber den Dämpfen ist, die von dem Adsorptionsmittel adsorbiert werden, und
einer Einrichtung zur Erzeugung eines Alarmsignals, das auf einen Wechsel bzw. einer Veränderung in der Eigenschaft des dampfempfindlichen Mediums beruht und das durch die Warnanzeigeeinrichtung ausgelöst wird.
einer Sensoreinrichtung umfassend ein dampfempfind liches Medium mit einer Reaktivität bzw. Ansprechbar keit gegenüber den von dem Adsorptionsmittel-Bett adsorbierten Gasen, die im wesentlichen die gleiche ist, wie die Reaktivität bzw. Ansprechbarkeit des Adsorptionsmittels gegenüber den adsorbierten Gasen und Einrichtungen zur Warnanzeige einer Eigenschaft des dampfempfindlichen Mediums, die eine Funktion der Reaktivität bzw. der Ansprechbarkeit des dampf empfindlichen Mediums gegenüber den Dämpfen ist, die von dem Adsorptionsmittel adsorbiert werden, und
einer Einrichtung zur Erzeugung eines Alarmsignals, das auf einen Wechsel bzw. einer Veränderung in der Eigenschaft des dampfempfindlichen Mediums beruht und das durch die Warnanzeigeeinrichtung ausgelöst wird.
10. Sicherheits-Alarmsystem nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß das dampfempfindliche Medium minde
stens etwas von dem gleichen Material enthält, das als
Adsorptionsmittel eingesetzt wird.
11. Sicherheits-Alarmsystem nach Anspruch 9 und/oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor weiterhin Ein
richtungen zur Temperaturkompensation der Sensorein
richtung aufweist.
12. Sicherheits-Alarmsystem nach einem oder mehreren der
Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es
weiterhin Einrichtungen zur Feuchtigkeitskompensation
des Sensors enthält.
13. Sicherheits-Alarmsystem nach einem oder mehreren der
Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das
dampfempfindliche Medium ein Material enthält, ausge
wählt aus der Gruppe bestehend aus Kohlenstoff, Kie
selerde, Silikagel, Aluminiumoxyd, Molekular 7 und
Trockenmitteln.
14. Sicherheits-Alarmsystem nach einem oder mehreren der
Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtungen zur Erzeugung eines Alarmsignals be
stehen aus
Einrichtungen zur Verhütung einer Alarmsignalerzeugung bis der Wechsel in der anzuzeigenden Eigenschaft einen Schwellenwert überschreitet.
Einrichtungen zur Verhütung einer Alarmsignalerzeugung bis der Wechsel in der anzuzeigenden Eigenschaft einen Schwellenwert überschreitet.
15. Sicherheits-Alarmsystem nach einem oder mehreren der
Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es
weiterhin Einrichtungen zur Auswahl des Schwellen
wertes für die Ermittlungseinrichtungen aufweist.
16. Sicherheits-Alarmsystem nach Anspruch 9 bis 15, da
durch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Warn
anzeige einer Eigenschaft ausgewählt sind aus
der Gruppe bestehend aus Gewicht, elektrischem Wider
stand, Impedanz, Leitfähigkeit, Temperatur, elektri
sche Kapazität, Fotoeigenschaften, Hitzefluß, Piezo
elektrizität und Pyroelektrizität.
17. Gerät zur Adsorption schädlicher oder unerwünschter
Dämpfe, das die Erschöpfung des Adsorptionsmittels
signalisiert, um den Durchfluß der schädlichen oder
unerwünschten Dämpfe durch das Gerät zu verhüten, be
stehend aus
einem Gehäuse mit einer Einlaß- und Auslaßeinrichtung, einem in dem Gehäuse untergebrachten Adsorptionsmit tel-Bett,
einer in dem Adsorptionsmittel-Bett angeordneten Sen soreinrichtung umfassend ein dampfempfindliches Medium mit einer Reaktivität bzw. Ansprechbarkeit gegenüber den von dem Adsorptionsmittel-Bett adsorbierten Gasen, die im wesentlichen die gleiche ist, wie die Reaktivi tät bzw. Ansprechbarkeit des Adsorptionsmittels gegen über den adsorbierten Gasen,
Einrichtungen zur Warnanzeige einer Eigenschaft des dampfempfindlichen Mediums, die eine Funktion der Reaktivität bzw. der Ansprechbarkeit des dampfempfind lichen Mediums gegenüber den Dämpfen ist, die von dem Adsorptionsmittel adsorbiert werden, und
einer Einrichtung zur Erzeugung eines Alarmsignals, das auf einen Wechsel bzw. eine Veränderung in der Eigenschaft des dampfempfindlichen Mediums beruht und das durch die Warnanzeigeeinrichtung ausgelöst wird.
einem Gehäuse mit einer Einlaß- und Auslaßeinrichtung, einem in dem Gehäuse untergebrachten Adsorptionsmit tel-Bett,
einer in dem Adsorptionsmittel-Bett angeordneten Sen soreinrichtung umfassend ein dampfempfindliches Medium mit einer Reaktivität bzw. Ansprechbarkeit gegenüber den von dem Adsorptionsmittel-Bett adsorbierten Gasen, die im wesentlichen die gleiche ist, wie die Reaktivi tät bzw. Ansprechbarkeit des Adsorptionsmittels gegen über den adsorbierten Gasen,
Einrichtungen zur Warnanzeige einer Eigenschaft des dampfempfindlichen Mediums, die eine Funktion der Reaktivität bzw. der Ansprechbarkeit des dampfempfind lichen Mediums gegenüber den Dämpfen ist, die von dem Adsorptionsmittel adsorbiert werden, und
einer Einrichtung zur Erzeugung eines Alarmsignals, das auf einen Wechsel bzw. eine Veränderung in der Eigenschaft des dampfempfindlichen Mediums beruht und das durch die Warnanzeigeeinrichtung ausgelöst wird.
18. Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
das dampfempfindliche Medium mindestens etwas von dem
gleichen Material enthält, das als Adsorptionsmittel-
Bett eingesetzt wird.
19. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
das Adsorptionsmittel-Bett und das dampfempfindliche
Medium Kohlenstoff enthalten.
20. Gerät nach Anspruch 18 und/oder 19, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sensoreinrichtung weiterhin Ein
richtungen zur Temperaturkompensation der Sensorein
richtung aufweist.
21. Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis
20, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur
Erzeugung eines Alarmsignals weiterhin Einrichtungen
zur Verhütung einer Alarmsignalerzeugung aufweist,
bis der Wechsel in der warnanzuzeigenden Eigenschaft
einen Schwellenwert überschreitet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893914664 DE3914664A1 (de) | 1989-05-03 | 1989-05-03 | Sensor zur ermittlung bzw. anzeige der erschoepfung eines adsorptionsmittel-bettes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893914664 DE3914664A1 (de) | 1989-05-03 | 1989-05-03 | Sensor zur ermittlung bzw. anzeige der erschoepfung eines adsorptionsmittel-bettes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3914664A1 true DE3914664A1 (de) | 1990-11-08 |
Family
ID=6380044
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893914664 Withdrawn DE3914664A1 (de) | 1989-05-03 | 1989-05-03 | Sensor zur ermittlung bzw. anzeige der erschoepfung eines adsorptionsmittel-bettes |
Country Status (1)
Country | Link |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |