DE3737129A1 - Geraet mit bedingter zeit- und partikelgroessenaufloesung zur bestimmung der konzentration von staub insbesondere holzstaub in der atemluft an arbeitsplaetzen - Google Patents

Description

Das Anwendungsgebiet der Erfindung liegt auf dem Gebiet der Aerosolmeßtechnik an Arbeitsplätzen, insbesondere der Bestimmung der Massenkonzentration und Korngrößenverteilung von gesundheitsschädlichen Stäuben, insbesondere groben Holzstäuben.

Der Stand der Technik auf dem Gebiet der Staubmeß­ technik an Arbeitsplätzen beinhaltet im wesentlichen:

• - die zeitlich integrierte, gravimetrische Bestimmung der Konzentration des unter definierten Bedingungen vom Gerät angesaugten (Ansauggeschwindigkeit = 1.25m/sec) Gesamtstaubes;
• - die zeitlich integrierte, gravimetrische Bestimmung der Massenkonzentration der sogenannten Feinstaub­ fraktion (Partikelgröße < 5 µm);
• - die zeitlich aufgelöste, optische (photometrische) Bestimmung der Feinstaubfraktion;
• - die zeitlich integrierte Bestimmung der Partikel­ größenverteilung bis zu einem Partikelgrößenbereich von ca. 20 µm.

Der entscheidende Nachteil der zur Zeit zur Verfügung stehenden Meßtechnik besteht darin, daß keine vollständige Fraktionierung des Grobstaubes (< 5 µm) erfolgt keine zeitlich aufgelöste Bestimmung der Konzentration der Grobstaubfraktion möglich ist.

Dieses ist aber zur korrekten Beurteilung der Staubsituation am Arbeitsplatz notwendig.

Mit der dargelegten Erfindung wird es erstmals mög­ lich sein, eine on-line Bewertung des Fein- und Grobstaubes in der Atemluft an Arbeitsplätzen vorzunehmen und eine zeitlich integrierte Bestimmung der Massengrößenverteilung im Partikelgrößenbereich auch oberhalb von 20 µm zu er­ reichen.

Der entscheidende Schritt zur Lösung des ersten Punktes besteht in der Kombination von virtuellem Impaktor und op­ tischem Detektionssystem. Der virtuelle Impaktor dient zur Abtrennung des Feinstaubes und zur Anreicherung der Kon­ zentration des Grobstaubes. Anschließend wird die Konzen­ tration des Grob- und Feinstaubkollektives photometrisch bewertet, indem Infrarotlicht einer Wellenlänge von ca. 900 nm an die Meßzelle durchströmenden Staub gestreut und unter einem Winkel von 60 Grad detektiert wird.

Der Vorteil der Verwendung des virtuellen Impaktors besteht darin, daß sein Vermögen, die Konzentration des Grobstaubes zu erhöhen, d.h. den Massenstrom des Grob­ staubes in einen kleineren Luftvolumenstrom zu integrieren, den Effekt der mit zunehmender Partikelgröße abnehmenden massebezogenen Streulichtintensität teilweise kompensiert. Damit wird eine Interferenz durch restliche Feinstaub­ teilchen nahezu verhindert. Der Feinstaub wird nach Ab­ trennung des Grobstaubes analog dazu bestimmt. Das Streu­ lichtsignal beider Detektoren wird von einem Kleinst­ rechner erfaßt und abgespeichert.

Durch Verwendung eines Systems von Parallelimpaktoren wird eine zeitlich integrierte Größenauflösung in 5 Klassen erreicht. Diese gravimetrisch gewonnene Massenkonzentrations­ verteilung kann dann zur Kalibrierung der im Rechner ge­ speicherten Photometersignale herangezogen werden, so daß man anschließend einen zeitlichen Verlauf der Massenkon­ zentration des Fein- und Grobstaubes erhält.

Ein Ausführungsbeispiel ist schematisch in der beigefügten Skizze Fig. 1 beschrieben.

Mit einer Geschwindigkeit von 1.25 m/sec werden ca. 80 l/min Aerosol über einen Ringspalt angesaugt und iso­ kinetisch in 6 Teilströme aufgeteilt, 5 zu je 10 l/min und einen mit 30 l/min. In 4 der "10-l/min-Kanäle" ist je ein Impaktor eingebaut, der so dimensioniert ist, daß die Aerosolfraktion mit aerodynamischem Durchmesser größer als der jeweils angegebene auf der Stauplatte und die dazu komplementäre Fraktion auf dem nachfolgenden Glasfaserfilter abgeschieden werden. Der "30-l/min-Kanal" beinhaltet den virtuellen Impaktor und die Optiken. In einer ersten Stufe findet eine Aufteilung der Strömung im Verhältnis 15/100 statt. Diese Auftrennung der Strömung ist verbunden mit einer scharfkantigen Umlenkung des größeren Teils. Die gröberen und damit trägeren Partikel folgen dieser Umlenkung nicht und verbleiben vollständig in dem kleineren Teil der Strömung. Dieses bedeutet gleich­ zeitig eine entsprechende Konzentrationserhöhung. Der Vor­ gang wiederholt sich in einer zweiten Stufe. In die ent­ sprechende Teilströme ist jeweils die Optik integriert, deren Signale von einem Kleinstrechner erfaßt und abge­ speichert werden.

Die Durchflußfixierung erfolgt mit Hilfe von kritischen Düsen.

In der beigefügten Skizze ist der Verfahrensgang der Bestimmung eines Aerosols an einem Arbeitsplatz fest­ gestellt. Eine gegenständliche Ausgestaltung des Gerätes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 2 dargestellt.

Claims (4)

1. Verfahren zur Bestimmung der Konzentration von Staub insbesondere Holzstaub in der Atemluft an Arbeitsplätzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Staub mit einer Teilchen­ größe von < 5 µm vollständig in Teilbereiche fraktioniert wird und eine zeitlich aufgelöste Bestimmung der Korn­ fraktion des Staubes durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Staub enthaltende Luft über einen Ringspalt ange­ saugt und isokinetisch in Teilströme aufgeteilt wird und jeweils Impaktoren zugeführt werden derart, daß die Aero­ solfraktion mit aerodynamischem Durchmesser größer als der jeweils angegebene auf der Stauplatte und die dazu kom­ plementäre Fraktion auf dem nachfolgenden Filter abge­ schieden werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens 5 Impaktoren und einen virtuellen Impaktor umfaßt, wobei die einzelnen Impaktoren auf einem Kreisring angeordnet sind und der virtuelle Impaktor im Zentrum des Kreises liegt wobei in jedem Teilstrom der staubhaltigen Luft, optische Detektionssysteme enthalten sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der virtuelle Impaktor so ausgestaltet ist, daß er Feinstaub abtrennt und Grobstaub anreichert und Grob- und Feinstaub photometrisch bestimmt.