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BDA Respicon V1.5 deutsch - Lauper Instruments

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WETZLAR
Staubsammelgerät
RESPICON
Beschreibung und Betriebsanleitung
© Copyright 1998
Helmut Hund GmbH
Wilhelm – Will – Straße 7
D - 35580 Wetzlar
Telefon (06441) 2004-0
e-Mail: hundwetzlar@hund.de
http//www.hund.de
Version: 1.5
Dezember 2000
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
Seite: 2
INHALTSVERZEICHNIS
1. EINLEITUNG
3
2. AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE
4
2.1 Betrieb des Gerätes
7
2.2 Vorbereitung der Sammlung
7
2.3 Durchführung der Sammlung
12
2.4 Entnahme der Filter
13
2.5 Gerätesäuberung
14
2.6 Überprüfung der internen Volumenstromaufteilung
16
3. LITERATURANGABEN
20
4. AUSWERTUNG
21
5. KALIBRIERUNG DER VOLUMENSTRÖME MIT EINEM SEIFENBLASENZÄHLROHR
23
5.1 Allgemeines zu Messungen mit einem Seifenblasenzählrohr
23
5.2 Kontrolle des Ansaugvolumenstroms QG beim Respicon
25
5.3 Kontrolle der Teilvolumenströme Q1, Q2 und Q3
28
5.4 Ursachen für abweichende Volumenströmung und dessen Abhilfe
29
6. GEWÄHRLEISTUNG
29
7. COPYRIGHT
30
8. TECHNISCHE DATEN
31
9. ANFORDERUNG AN EINE PUMPENEINHEIT
31
10. ZUBEHÖR UND VERBRAUCHSMATERIAL RESPICON
32
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
Seite: 3
1. Einleitung
Das Staubsammelgerät RESPICON ist ein Gerät zur Messung von luftgetragenen
Stäuben, insbesondere gesundheitsgefährdenden Stäuben am Arbeitsplatz. Mit nur
einem Probenahmekopf können gleichzeitig drei physiologisch relevante Fraktionen
des luftgetragenen Staubes gesammelt und auf Filtern abgeschieden werden.
Abb.1: Definitionen der physiologisch relevanten Staubfraktionen
Die gesundheitsbezogene Staubsammlung wird durch Konventionen geregelt, wie sie in
der MAK-Liste (Liste der Maximalen Arbeitsplatzkonzentrationen), im DIN - ISOStandard 7708-1996 (International Standardization Organization) und in der EN 481
("Festlegung von Konventionen von Partikelgrößenfraktionen zur Messung von
Schwebstoffen an Arbeitsplätzen") festgelegt sind. In der obenstehenden der MAK-Liste
entnommenen Abb.1 sind die relevanten Fraktionen anhand von Bewertungs-kurven
definiert. Diese ergeben sich aus dem Penetrations- und Depositions-verhalten von
Partikeln
unterschiedlicher
Größe
im
Respirationstrakt.
Die
Konvention
der
einatembaren Fraktion beschreibt mit welcher Effizienz der Masseanteil aller
Schwebstoffe (Als Funktion ihres aerodynamischen Durchmessers) durch Mund und
Nase eingeatmet wird. Die Thorakale Fraktion umfaßt denjenigen Massenanteil der
eingeatmeten Partikeln, der über den Kehlkopf hinaus bis in die Bronchien vordringt.
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
Seite: 4
Durch die Alveolengängige Fraktion wird der Massenanteil der eingeatmeten
Partikeln angegeben, der sowohl die oberen Atemwege als auch den Bronchialbereich
durchdringt, also bis in die nicht-ciliierten Luftwege (Alveolar-bereich) vordringt.
Aus diesen Fraktionen lassen sich durch Differenzbildung noch weitere Fraktionen
definieren, z.B. der im Nasen-Rachen-Kehlkopfbereich verbleibende Staub - die
Extrathorakale Fraktion - als Differenz zwischen einatembaren Fraktion und
Thorakalen Fraktion.
Die Tracheobronchiale Fraktion ergibt sich aus der Differenz der Thorakalen
Fraktion und der Alveolengängigen Fraktion und stellt den Massenanteil der
eingeatmeten Partikeln, der über den Kehlkopf hinaus vordringt, aber nicht bis in die
nicht-ciliierten Luftwege gelangt.
Durch diese Differenzierung kann dem unterschiedlichen Wirkungs- und Gefährdungspotential der in unterschiedlichen Bereichen des Respirationstraktes deponierten
Partikeln Rechnung getragen werden.
Das Staubsammelgerät RESPICON erlaubt die Sammlung der Alveolengängigen,
Thorakalen und Einatembaren Fraktion des luftgetragenen Staubes und die daraus
abgeleitete Extrathorakale und Tracheobronchiale Fraktion. Es werden damit
sowohl die Anforderungen seitens der MAK-Liste (wo nur Fein- und Gesamtstaub
verlangt werden) als auch der EN-Norm, die die zusätzliche Messung des thorakalen
Anteils vorschreibt, erfüllt.
Das Gerät kann sowohl zur personenbezogenen Staubsammlung (in Verbindung mit
dem als Zubehör erhältlichen Tragegurt) als auch zur stationären Staubsammlung
eingesetzt werden.
2. Aufbau und Funktionsweise
Bei dem Gerät handelt es sich um einen zweistufigen, virtuellen Impaktor nach Abb.2,
der zusammen mit den Analysenfiltern in einer rotationssymmetrischen, kon-zentrischen
Weise angeordnet ist. Die staubbeladene Luft wird mit einem Volumen- strom von 3,11
l/min durch einen Ringspalt in den Staubsammelkopf eingesaugt und im Gerät in drei
Teilvolumenströme Q1=2,66, Q2=0,33 und Q3=0,11 l/min aufgeteilt. Die Aufteilung
erfolgt über zwei rechtwinklige Strömungsumlenkungen mittels Düsen, und zwar jeweils
Umweltmeßtechnik
in
einen
großen
Bedienungsanleitung RESPICON
(abgelenkten)
und
einen
Seite: 5
kleinen (gerade durchgehenden)
Volumenstrom. Das Partikelkollektiv wird in dieser Strö
mungsumlenkung aerodynamisch aufgetrennt, und zwar folgen Teilchen mit einem aerodynamischen Durchmesser, der größer ist als ein durch die Luftgeschwindigkeit in der
Düse
und
den
Düsendurchmesser
festgelegten
Trenndurchmesser,
der
Strömungsumlenkung nicht und verbleiben im durchgehenden kleineren Teil der
Strömung. Im umgelenkten Teil der Strömung befinden sich somit keine groben
Partikeln. Teilchen mit kleinerem Durchmesser folgen den Stromlinien und werden im
Verhältnis der Volumenströme auf die beiden Kanäle aufgeteilt. Der aerodynamisch
äquivalente Trenndurchmesser ergibt sich nach Marple und Chien (1980) aus
(1)
dtrae = 3 D
ρg Stkkrit
ρ p Re
wobei Stkkrit die kritische Stokeszahl der Umlenkung ist. Sie hat einen Wert von 0.36.
Weiterhin sind Re die Reynoldszahl der Düsenströmung, ρg/ρp das Verhältnis von
Gasdichte zu Partikeldichte und D der Düsendurchmesser.
Der Partikeldichte ρp wird entsprechend der Definition des aerodynamischen
Äquivalentdurchmessers der Wert von 103 kg/m3 zugewiesen.
Die Eintrittsdüsen der beiden Trennstufen haben einen Durchmesser von D=2,5mm
(obere Düse) und 3,0mm untere Düse). Für die erste Stufe ist diese Düse im
Einsaugkopf integriert. Der Durchfluß beträgt QG=3,1 1 . l/min und die
Düsenreynoldszahl Re=1265. Hieraus errechnet sich der Trenndurchmesser der ersten
virtuellen Impaktorstufe nach Gleichung (1) zu 4 µm. Vom Gesamtvolumenstrom tritt ein
Teil, nämlich Qa=0,4 4 l/min, in die zweite Trennstufe ein, für die sich ein nominaler
Trenndurchmesser von 10 µm ergibt. In der ersten Stufe wird also im wesentlichen der
Feinstaub, in der zweiten der Thorakalstaub abgetrennt. Diese Teilfraktionen befinden
sich in den jeweils umgelenkten, größeren Volumenströmen und werden über konzentrisch angeordnete, in der Mitte gelochte Filter (#1 und #2) abgeschieden. Auf dem
letzten Filter (#3) befinden sich alle Partikeln mit einem aerodynamischen Durchmesser
größer als 10 µm und, nach Maßgabe der jeweiligen Volumenstromaufteilung, aus den
vorherigen Stufen übertragene geringe Mengen Feinstaub und Thorakalstaub. Trotz
dieser Übertragung lassen sich die Konzentrationen der drei Staubfraktionen eindeutig
bestimmen (siehe Kapitel Auswertung).
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
Abb. 2: Schema des Geräteaufbaus
Seite: 6
Bedienungsanleitung RESPICON
Umweltmeßtechnik
Seite: 7
Achtung! Bitte bei der Lagerung des RESPICONS die Filtereinsätze zum Schutz der
O-Ringe herausnehmen.
2.1 Betrieb des Gerätes
Das
Staubsammelgerät
RESPICON
besteht aus einem Mantelteil, an den über
einen Schlauchnippel der Saugschlauch zur
Pumpe
angeschlossen
wird,
einem
Einsaugkopf, drei Filterkassetten und drei
Filtereinsätzen für die Filterkassetten und
die Impaktordüsen (1), einer Montage - und
Demontagehilfe (2). Zur Überprüfung des
Gerätes wird ein Durchflußprüfeinsatz (3) Flowchecker - und ein Adapterkopf (4)
mitgeliefert.
2.2 Vorbereitung der Sammlung
Zuerst
wird
das
Staubsammelgerät
demontiert. Dazu wird der Verschluß durch
Druck auf den Einsaugkopf und einer
Linksdrehung geöffnet. Anschließend wird
das Sammelgerät auf die Montagehilfe
gestellt.
Die Demontagehilfe wird auf das Sammelgerät gelegt. Durch stetigen Druck auf die
Demontagehilfe lösen sich die Filteraufnahmen und der Mantel kann nach unten
geschoben werden.
1
2
3
4
Bedienungsanleitung RESPICON
Umweltmeßtechnik
Vor dem Beschicken des Gerätes werden
zunächst die Filter (Glasfaserfilter, ZubehörArtikel-Nr.:
001.0085.007
001.0001.014
numeriert.
gelocht;
ungelocht)
Anschließend
am
Rand
werden
die
Leergewichte bestimmt und Filternummer
und Leergewichte protokolliert. (siehe Seite
19:
Formblatt
zur
Auswertung
einer
Staubsammlung).
Siehe folgende Abbildungen.
Oberer Transportdeckel Filterkassette
Oberteil Filterkassette
Filter, gelocht, ungelocht
Unterteil Filterkassette
Unterer Transportdeckel Filterkassette
Danach
werden
die
Filter
in
die
Filterkassetten (Zubehör-Art.Nr.:
001.0001.017) gelegt. Gelochte Filter in
Filterkassette der Filterkassettenaufnahme
1 und 2, ungelochter Filter in Filterkassette
der Filterkassettenaufnahme 3.
Seite: 8
Bedienungsanleitung RESPICON
Umweltmeßtechnik
Seite: 9
Es ist darauf zu achten, daß die O-Ringe der
einzelnen Filterkassettenaufnahmen in den
entsprechenden Nuten liegen.
Achtung! Es ist auf zentrierten Sitz der
Filter über den Düsen zu achten. Dazu
müssen die Filterkassetten in die
Filterkassettenaufnahmen gelegt werden.
Dann werden die Filter über den Düsen
zentriert. Danach wird die Filterkassette mit
ihrem Oberteil verschlossen
Jeder der drei Filterkassettenaufnahmen ist
durch eine oder mehrere umlaufende Rillen
gekennzeichnet.
Filterkassettenaufnahme 1, eine Rille am
oberen Rand
Filterkassettenaufnahme 2, zwei Rillen am
oberen Rand
Filterkassettenaufnahme 3, drei Rillen am
oberen Rand
Zur
Vorbereitung
der
Staubsammlung
werden die mit Filterkassetten und Filtern
bestückten Filterkassettenaufnahmen wie
folgt zusammengesetzt: Auf den Filterkassettenaufnahmen Nr. 3 (3 Rillen unterstes Teil) werden die Filterkassettenaufnahmen 2 und 1 in dieser Reihenfolge so
Filterkassettenaufnahmen
Filterkassetten und Filter
1-3
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
aufgesetzt, daß die jeweilige Kennzeichnung des Filtereinsatzes nach oben zeigt,
Der Gerätemantel wird nun über die
Montagehilfe gestülpt.
Die
mit
Filterkassetten
und
Filtern
bestückten Filterkassettenaufnahmen werden in der Reihenfolge 3,2,1 auf die
Montagehilfe gestapelt.
und der Mantel durch Anheben anschließend darübergezogen.
Bei der Montage sollte auf Sauberkeit der
O-Ringe geachtet werden. Anschließend
wird das Gerät von der Montagehilfe
genommen.
Seite: 10
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
Dann werden die Filterstufen mit dem
Einsaugkopf, dem Adapterkopf oder mit der
Montagehilfe eingepreßt.
(Der Bajonettbolzen des Einsaugkopfes
muß dabei über der Bajonettnut des Mantels
stehen). Es muß darauf geachtet werden,
dass die unterste Filterstufe vollständig am
Anschlag des Mantels am Boden anliegt und
ohne Spalt dichtet.
Dazu mit der flachen Hand den Einsaugkopf nach unten drücken und nach
rechts in den Bajonettverschluß drehen.
Seite: 11
Bedienungsanleitung RESPICON
Umweltmeßtechnik
2.3 Durchführung der Sammlung
Nun
kann
die
Sammeleinheit
für
die
personenbezogene Messung am Trage-gurt
befestigt werden. (Zuerst den Tragegurt
am Kopplungsadapter und dann das
Sammelgerät
am
Kopplungs-adapter,
wie auf der Skizze gezeigt, befestigen)
bzw. auf einem Photostativ (für stationäre
Messungen)
befestigt
und
über
den
Saugschlauch mit der Pumpe verbunden
werden.
Zum
Betrieb
muß
der
Volumenstrom der Sammelpumpe auf einen
Wert von 3.1 1 l/min eingestellt werden. Die
internen Volumenströme wer-den über in
den
Mantel
eingebaute
Dros-seldüsen
aufgeteilt. Sie haben einen Druckabfall von
ca 4 kPa. Falls nicht eine der im Anhang
empfohlenen Pumpen eingesetzt wird, muß
bei
der
Auswahl
berücksichtigt
der
werden,
Sammelpumpe
daß
die
Leistungsanforderung - Druckabfall 4 kPa
bei einem Durchfluß von 3.1 1
l/min -
eingehalten wird. Der Druckabfall über die
Sammelfilter beträgt typischerweise 400 Pa.
Mit zunehmender Filterbelegung kann der
Druckabfall insbesondere des ersten Filters
ansteigen. Dies ist von der Pumpe zu
kompensieren.
Seite: 12
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
2.4 Entnahme der Filter
Nach der Sammlung wird der Verschluß
durch Druck auf den Einsaugkopf und einer
Linksdrehung geöffnet. Anschließend wird
das Sammelgerät auf die Montagehilfe
gestellt.
Die Demontagehilfe wird auf das Sammelgerät gelegt. Durch stetigen Druck auf die
Demontagehilfe lösen sich die Filteraufnahmen, und der Mantel kann nach unten
geschoben werden.
Die Filterkassetten werden nun herausgenommen, verschlossen und der Auswert-ung
zugeführt.
Achtung: Kennzeichnen Sie die Filterkassetten mit den gelochten Filtern, um Verwechslungen zwischen Filterkassette 1 und
2 auszuschließen
Seite: 13
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
2.5 Gerätesäuberung
Ablagerungen in den Impaktordüsen müssen
nach jeder Sammlung mit Hilfe der
mitgelieferten
Pfeifenreiniger
entfernt
werden. Den Einsaugkopf mit trockener
Druckluft reinigen oder im Wasserstrahl
auswaschen. Mit Druckluft trockenblasen
bzw. gründlich trocknen.
Die Reinigung der Düseneinsätze zur
Regelung der Teilvolumenströme Q1-Q3
muß dann durchgeführt werden, wenn die
angegebenen Volumenströme nicht erreicht
werden.
zur Reinigung werden die Düsen aus dem
Gehäuse herausgeschraubt und mit Öl-und
Partikelfreier Druckluft ausgeblasen. Beim
anschließenden Einbau der Düsen ist auf
den
richtigen
Einbau
zu
achten
(Farbmarkierungen rot, gelb und grün).
Danach werden die Volumenströme Q1-Q3
erneut gemessen
Stimmen die Meßwerte nicht mit den
angegebenen Werten überein, müsssen die
Düsen im Werk gereinigt oder ausgetauscht werden.
rot
gelb
grün
Seite: 14
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
Seite: 15
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
2.6 Überprüfung der internen Volumenstromaufteilung
Zum Gerät wird ein Durchflußprüfeinsatz
(Flowchecker 001.0085.002) mitgeliefert
Zur Überprüfung der internen Volumenstromaufteilung wird dieses Bauteil anstelle
der Filter in den Mantel gedrückt.
Dabei muß es ganz nach unten geschoben
werden. Dazu kann der Ansaug- bzw. der
Adapterkopf zu Hilfe genommen werden.
Seite: 16
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
Seite: 17
Mittels der auf 3.1 1 l/min eingestellten
Pumpe wird nun Luft durch das Gerät
gesaugt und die drei Teilvolumenströme
Q1,Q2,Q3 wie folgt bestimmt:
Um den Teilvolumenstrom Q1 zu ermitteln,
wird der Anschluß des Durchflußprüfers mit
der Bezeichnung Q1 (Anschluß 1) über den
mitgelieferten Fitting
und dem Schlauch mit dem Ausgang des Rotameters 1 (Meßbereich: 0 - 4000 ml/min)
verbunden. Der Volumenstrom Q1 ist direkt ablesbar. Entsprechend wird bei der
Messung der Teilvolumenströme Q2 und Q3 verfahren (Anschlüsse 2 und 3). Die
Messung erfolgt jedoch mit dem Rotameter 2 (Meßbereich: 0 - 380 ml/min).
Q1,Q2 oder
Q3
Rotameter
RESPICON mit Teilvolumenstromeinsatz
für Q1, Q2 und Q3
Einstellbare Konstantförderung
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
Außerdem kann auch der Gesamtvolumenstrom QG direkt bestimmt werden.
Dazu wird der mitgelieferte Adapterkopf
(Zubehör-Art.-Nr.: 001.0085.005) dichtend
auf den Durchflußprüfeinsatz aufgesetzt
(Fitting vorher entfernen)
und über den Silikonschlauch mit dem
Ausgang von Rotameter 1 verbunden. Der
Gesamtvolumenstrom kann dann direkt
abgelesen werden.
Eine entsprechende Volumenstrommessung kann auch mit eingelegten Filtern
anstelle der Benutzung des Durchflußprüfeinsatzes erfolgen. Dazu wird das Gerät
wie unter „Vorbereitung der Sammlung“ mit
Filtern bestückt und mit dem Adapterkopf
verschlossen.
Zu beachten ist folgendes: Da die
Rotameter auf Normalbedingungen kalibriert sind (siehe Kalibrierblätter der
Rotameter), ist in der Regel eine
Überprüfung und evtl. Korrektur nötig. Dies
kann mit Hilfe eines Seifenblasenzähl-rohrs
erfolgen, Bestell - Nr. siehe Anhang.
Seite: 18
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
Die Abweichung der Volumenströme von
den Sollwerten darf bei konstanter
Pumpenleistung die auf Seite 25 angegebenen Toleranzen nicht überschreiten. Ist
dies jedoch der Fall, sind die im
Gerätemantel integrierten Drosseldüsen auf
Verschmutzung (mit dem Flowchecker) zu
untersuchen und gegebenenfalls mit
gereinigter (Öl-Wasser und partikelfreier)
Druckluft von der Schlauchanschlußseite her
zu reinigen. Führt dies nicht zum Erfolg, muß
das Gerät werksseitig über-prüft werden.
Übliche Regelschwankungen der Ansaugpumpen bei Staubmessungen von +/-5%
können zusätzlich toleriert werden, da sich
dadurch die Verhältnisse der Volumenströmung untereinander nicht ändern.
Seite: 19
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
Seite: 20
3. Literaturangaben
Marple, V.A. and Chien, C.M. (1980) Virtual Impactors: A Theoreticall Study,
Environmental Science Technol, 14, 976
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
Seite: 21
4. Auswertung
Sind m1, m2 und m3 die Massenbelegungen der drei Filter in mg, ts die Sammelzeit in
Minuten und Q1, Q2, Q3 die konstanten Teilvolumenströme in Liter pro Minute, so
ergeben sich die Konzentrationen der Fraktionen aus dem nachfolgenden Rechengang:
Wichtige Bemerkungen zum Formblatt der Staubauswertung
Aus der Funktionsweise des 2 – stufigen Virtualimpaktors des RESPICONs ergibt sich, dass die
Filterbelegungen nicht ganz unabhängig voneinander sind. Ist der erste Filter mit der Masse m1 belegt,
so müssen die Filter 2 und 3 mindestens die Belegungen:
m2 = 0,124 m1
m3 = 0,04 m1 + 0,33(m2 – 0,124m1)
haben.
Diese Werte müssen für die Auswertung verwendet werden, wenn die Belegungen der Filter 2 und 3
unterhalb der Nachweisgrenze der Massenbestimmungsmethode liegen, die auf dem ersten Filter
deponierte Masse aber sicher bestimmt werden kann. Falls m1 ungleich Null ist, darf also auf keinen Fall
der Wert Null für die Filter 2 und 3 eingesetzt werden, sondern es müssen die Werte nach obiger Formel
berechnet werden.
Alveolengängige Fraktion (A)
cA
=
(Feinstaubkonzentration):
m1 ∗ 1000 / (Q1 ∗ ts)
in
mg/m3
Thorakalstaubkonzentration:
cTh
=
[m1+m2] ∗ 1000 / ([Q1+Q2] ∗ ts)
in
mg/m3
cE
=
[m1+m2+m3] ∗ 1000 / ([Q1+Q2+Q3] ∗ ts)
in
mg/m3
Nasen-Rachen-Kehlkopf-Staubkonzentration (Extrathorakale Fraktion):
cNRK =
(cE - cTh) ∗ 1,5 Auswertung nach VDI 2265 in
mg/m3
cNRK =
(cE - cTh)
mg/m3
Einatembare Fraktion (E)
cE
=
Auswertung nach EN 481
in
(Gesamtstaubkonzentration):
cTh + cNRK
in
mg/m3
in
mg/m3
Tracheobronchialstaub (Tracheobronchiale Fraktion):
cTb
=
cTh - cA
Die Gesamtstaubkonzentration (cE) ergibt sich als Summe der Konzentrationen des
Thorakalstaubes (cTh) und des Nasen-Rachen-Kehlkopfstaubes (cNRK).
Bedienungsanleitung RESPICON
Umweltmeßtechnik
Seite: 22
Formblatt zur Auswertung einer Staubsammlung:
Meß- und Auswerteprotokoll für das Staubsammelgerät RESPICON
Meßort:
Meßpunkt:
Datum:
Probenehmer:
Filtersatzbez.:
Arbeitsbereich:
Beginn der Messung:
Ende der Messung:
Sammelzeit ts in Min.:
Bem.:
Filter
Filter ohne
Filter mit
Belegung
Belegungssumme
Sammelvolumen
Satz|Stufe
Staubbele-
Staubbele-
(mg)
(mg)
(l)
Nr. - Nr.
gung (mg)
gung (mg)
|1
m 1=
m 1=
V1=2,66 ts =
|2
m 2=
m 1+ m 2=
V2=3,00 ts =
|3
m 3=
m 1+m2+m3=
V3=3,11 ts =
Staubfraktion
Konzentration
(mg/m 3)
cA= m 1 ∗ 103/ V1
cTh= (m1+m2) ∗ 103/ V2
cE=(m1+m2+m3) ∗103/V3
cNRK = (cE - c Th) ∗ 1,5 (VDI 2265)
cNRK = (cE - c Th)
cE = c Th + c NRK
cTb = c Th - cA
(EN 481)
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Bedienungsanleitung RESPICON
Seite: 23
5. Kalibrierung der Volumenströme mit einem Seifenblasenzählrohr
5.1 Allgemeines zu Messungen mit einem Seifenblasenzählrohr
Interne und externe Strömungsmesser müssen mit einem Primär-Kalibriergerät
kalibriert werden. Ein geeignetes Kalibrierverfahren verwendet einen SeifenblasenStrömungsmesser.
Mit für bestimmte Volumenströmung gut dimensionierten Seifenblasenzählrohren lassen
sich hohe Meßgenauigkeiten (+/- 1%) erreichen.
Voraussetzung ist, daß der Druck im Zählrohr dem Umgebungsdruck entspricht. Durch
das Zählrohr kann durchgesaugt oder durchgedrückt werden (bei den Respiconmessungen wird durchgesaugt!).
Mit Hilfe eines Ballons mit Seifenlösung unterhalb des Meßrohres wird eine Seifenblase
generiert, die vom Volumenstrom im Meßrohr mitgenommen wird.
Diese Blase durchläuft nun das Seifenblasenzählrohr. Gemessen wird mit einer
Stoppuhr genau die Zeit, die die Blase benötigt, um die Röhre zwischen ihren
entferntesten Teilstrichen zu durchqueren.
Es ist sinnvoll mehrere Blasen zu erzeugen und deren Durchlaufzeiten zu ermitteln, um
eine gute Reproduzierbarkeit der Zeiten zu erreichen.
Mit der Durchschnittszeit wird die tatsächliche Durchflußrate wie folgt ermittelt:
Q = V/t
Dabei ist Q die tatsächliche volumetrische Durchflußrate (ml/min) bei Kalibrierbedingungen.
V: Durchlaufenes Volumen im Seifenblasenzählrohres in ml
t: Durchschnittszeit, die die Blase zum Durchqueren des Seifenblasenzählrohrs benötigt
(Minuten).
Falls der externe oder interne Durchflußmesser unter Temperaturbedingungen verwendet wird, die sich von denen während der Kalbrierung unterscheiden, ist es im
allgemeinen nicht möglich, die daraus resultierenden unterschiedlichen Durchluß-raten
zu errechnen.
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
Seite: 24
Da sich alle Luft-Probenahme-Messungen nur auf die Volumetrische Durchflußrate
beziehen (d.h. Durchflußrate, gemessen und ausgedrückt entsprechend der aktuellen
Temperatur und dem aktuellen Druck), ist eine Neukalibrierung der
Pumpendurchflußrate erforderlich, wenn die Pumpe unter Bedingungen betrieben wird,
die sich erheblich von denen der Kalibrierung unterscheiden,
„Erheblich“ bedeutet hier einen Unterschied in Höhe oder Temperatur von mehr als 500
m bzw. 15°C, verglichen mit den Kalibrierbedingungen.
Für Staubmessungen haben Seifenblasenzählrohre den Vorteil, daß das Volumen sofort
als Betriebsvolumen zur Verfügung steht , wenn die Kalibrierung unter den gleichen
physikalischen Bedingungen (Lufttemperatur, Luftdruck, Luftfeuchte) statt-findet wie die
Probenahme.
Da nach VDI-Richtlinie 2265 das Bezugsvolumen für die Staubprobenahme das
Betriebsvolumen ist, d.h. das Luftvolumen unter den am Arbeitsplatz herrschenden
Bedingungen, kann ohne weitere Umrechnung bezüglich Luftdruck und Luft-temperatur
der Staubkonzentrationswert in der jeweiligen Einheit bestimmt werden, in der auch die
Staubgrenzwerte in der MAK-Liste angegeben sind.
Umweltmeßtechnik
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Seite: 25
5.2 Kontrolle des Ansaugvolumenstroms QG beim Respicon
(möglichst vor jeder Messung durchführen!)
Abb.1: Messaufbau
Seifenblasenzählrohr
1.) Messaufbau (siehe Abb.1) mit
RESPICON mit
Adapterkopf und
Filter-stufen, oder
Teilvolumenstromeinsatz
Einstellbare Konstantförderung
zwei Zubehörschläuchen (je 70 cm
lang,
Innendurchmesser 5 mm) erstellen.
2.) Bei eingestellter Ansaugpumpe mit dem Ballon des Blasenzählers einige Blasen
generieren, um das Seifenblasenzählrohr zu benetzen.
3.) Mit der Stoppuhr die Durchlaufzeit einer Lamelle für ein bestimmtes Volumen
festhalten und daraus den Gesamtvolumenstrom QG berechnen:
QG = V G/tG
4.) Der gemessene Volumenstrom QG wird dann mit dem Sollvolumenstrom QG Soll verglichen, und bei zu großer Abweichung wird dieses Ansaugvolumen
entsprechend nachgeregelt (siehe Bedienungsanleitung Pumpe) und eine neue
Volumenstromkontrolle durchgeführt (usw.).
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
Seite: 26
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
Seite: 27
Folgende Tabelle gibt die Genauigkeit der Volumenströme im Respicon vor:
Min.: l/min Max.: l/min
QG
- Soll
=
3,111 l/min +/- 2%
3,0478
3,1722
Q1
- Soll
=
2,666 l/min +/- 4%
2,5536
2,7664
Q2
- Soll
=
0,333 l/min +/- 8%
0,3036
0,3564
Q3
- Soll
=
0,111 l/min +/- 12%
0,0968
0,1232
Liegen die Meßwerte im obigen Genauigkeitsrahmen, ist die Kontrolle des
Ansaugvolumenstromes bzw. die Pumpeneinstellung beendet. Der Wert für das
Gesamtvolumen (QG - Soll = 3,111 l/ min) sollte jedoch möglichst exakt eingestellt
werden, da von ihm die Genauigkeit seiner Teilvolumenströme Q1, Q2 und Q3, abhängt.
Um eine große Meßgenauigkeit bei der Seifenblasenzählrohrmessung zu erhalten,
sollte man bei QG und Q1 ein großes Meßvolumen (z.B. 400 ml) abstoppen. Bei Q2 und
Q3 genügt weniger (100 ml).
Umweltmeßtechnik
Bedienungsanleitung RESPICON
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5.3 Kontrolle der Teilvolumenströme Q1, Q2 und Q3
(Die Kontrolle sollte nach ca. 10 Staubmessungen erfolgen.)
Abb. 2: Meßaufbau Q1, Q2 , Q3
Q1,Q2 oder
Q3
Seifenblasenzählrohr
RESPICON mit Teilvolumenstromeinsatz
für Q1, Q2 und Q3
Einstellbare Konstantförderung.
Keine Verstellung gegenüber QGeinstellung
Zur Messung der Teilvolumenströme muß der Teilvolumenstrommeßeinsatz mit Hilfe
eines Ansaugkopfes vollständig in den Respiconmantel gedrückt werden. Die Verbindungen werden wieder über die beiden Zubehörschläuche erstellt.
(Pumpeneinstellung unverändert zu QG Einstellung.) Für die Kontrolle von Q1 wird der
„Ausgang Q1“ des Teilvolumenstrommeßeinsatzes mit Zubehörfitting und Schlauch mit
dem Ausgang des Blasenzählers verbunden.
Für Q2 - bzw. Q3 - Kontrolle wird die Verbindung im Teilvolumenstrommeßeinsatz
entsprechend mit Q2 - bzw. Q3 - Ausgang hergestellt.
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Bedienungsanleitung RESPICON
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5.4 Ursachen für abweichende Volumenströmung und dessen Abhilfe
Wenn die Volumenströmung im Respicon von den Sollwerten abweicht, sollten Sie, wie
vor jeder Staubmessung auch, die Dichtungen auf Beschädigung überprüfen und
gegebenenfalls austauschen.
Weiterhin sollten Sie die Kapillaren (für Q1, Q2 und Q3) im Mantel des Meßgerätes auf
Verschmutzung prüfen und gegebenenfalls mit Druckluft und / oder einem weichen
Pinsel reinigen (keine Nadeln verwenden!).
Nach erfolgter Reinigung ist die Messung der Volumenströmung zu wiederholen.
Kann der Fehler auf diese Art nicht behoben werden, muß das Gerät zur Überprüfung
eingeschickt werden, da eine zu starke Abweichung von den Sollvolumenströmen
Einfluß auf die Fraktionierungsqualität des Gerätes nimmt.
Der Gesamtansaugvolumenstrom QG des Gerätes sollte hin und wieder zusätzlich zur
Messung mit dem Durchflußprüfeinsatz auch mit eingelegten Filterstufen gemessen
werden.
Beide Meßwerte sollten sich nicht unterscheiden. Falls doch: Dichtungen dort erneuern,
wo die geringeren Meßwerte vorlagen! Die Ansaugkopfdichtungen beim Respicon
sollten häufiger kontrolliert werden, da sie größeren Anforderungen unterliegen!
6. Gewährleistung
Siehe hierzu auch unsere Lieferungs-, Zahlungs- und Verkaufsbedingungen.
Die Garantiedauer beträgt für sämtliche Nichtverschleißteile 6 Monate ab Lieferdatum.
Bei unbefugtem Öffnen bzw. Eingriff in das Gerät durch nicht autorisierte Personen
erlischt die Gewährleistung und die zugesicherten Eigenschaften des Respicon.
Umweltmeßtechnik
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7. Copyright
Alle Rechte, auch die der Übersetzung, vorbehalten. Kein Teil dieser Bedienungsanleitung bzw. dieses Handbuches darf in irgendeiner Form ohne schriftliche Genehmigung der Firma HUND verarbeitet, reproduziert oder vervielfältigt werden. Änderungen vorbehalten.
Dieses Handbuch wurde mit Sorgfalt erstellt. HUND übernimmt für eventuelle Fehler in
dieser Bedienungsanleitung bzw. in diesem Handbuch und deren Konsequenzen keine
Haftung.
Copyright by Helmut Hund GmbH, Wetzlar,
Bundesrepublik Deutschland, 2000
Technische Änderungen vorbehalten.
Helmut Hund GmbH
Verkauf Umweltmeßtechnik
Postfach 1669
D-35526 Wetzlar
Telefon: 06441/2004-0
Telefax: 06441/2004-44
e-mail: hundwetzlar@hund.de
Internet: http://www.hund.de
Stand: Dezember 2000
Umweltmeßtechnik
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8. Technische Daten
System:
Staubfraktionen:
3-Fraktionen - Staubsammelgerät
- einatembare Staubfraktion
- thorakale Fraktion
- alveolengängige Fraktion
Abgeleitete
Staubfraktionen:
- tracheobronchiale Fraktion
- extrathorakale Fraktion
Arbeitsweise:
- personenbezogen
- stationär
Fraktionierverfahren:
Fraktionierung über zweistufigen virtuellen Impaktor
Filtertyp:
Glasfaserfilter in handelsüblichen Kassetten
Höhe:
82 mm
Tiefe:
60 mm
Gewicht:
ca. 230 g
Stativgewinde:
WHITWORTH-Gewinde W ¼“ an der untersten Filterstufe
9. Anforderung an eine Pumpeneinheit
- Pumpenleistung
3,5 l/min
- Druckdifferenz
4 kPa
- Volumenstromregelung
- Mindestbetriebsdauer
8h
- Abschaltung nach vorwählbarer Zeit erwünscht
- Zulassung des BIA (nach DIN 33859) sollte gegeben sein.
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10. Zubehör und Verbrauchsmaterial RESPICON
1.
Gerätebezeichnung
Respicon komplett
Art.-Nr.
001.0085.001
Stück
1
2.
Flowchecker komplett
001.0085.002
1
3.
Adapterkopf
001.0085.005
1
4.
Rotametereinheit komplett,
38-380 ml/min. und 400-4000 ml/min.
001.0085.006
1
5.
Glasfaserfilter, 37 mm Durchmesser,
bindemittelfrei, pro Pack 50 St. Filter
001.0001.014
2 Pack
6.
dito, gelocht
001.0085.007
4 Pack
7.
O-Ring 32X1,5
O-Ring 42X1,5
O-Ring 6X1 Flowchecker
594.0028.0
594.0029.0
594.0030.0
10 Stck
10 Stck
10 Stck
8.
Filterträger zur Aufnahme der Glasfaserfilter 37 mm Durchmesser
001.0001.017
12
9.
Befestigungselement zur Befestigung des
Respicon am Hosenträgergurt
902.0061.0
1
10. Hosenträgergurt
902.0060.0
1
11. Silikonschlauch, D5x1,5; 0,7 m
556.0042.0
2
12. Pfeifenreiniger
902.0062.0
1
13. Pinzette
902.0063.0
1
14
Auswechselbare Düse rot
011.8504.0
1
15
Auswechselbare Düse gelb
011.8505.0
1
16
Auswechselbare Düse grün
011.8506.0
1
17
Transportkoffer für Respicon
902.0059.0
1
646.0012.0
1
Empfohlene Probenahmepumpe:
18
Pumpe 224-PCXR8, Fabr. SKC,
Nennvolumenstrom 1000-5000 ml/min.,
incl. 230V-Stecker-Netz- u. Ladegerät
Anmerkung:
Pumpe auch lieferbar mit 115VStecker-Netz- u. Ladegerät.
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Gerätebezeichnung
Alternative Kalibriergeräte
19
zum Kalibrieren der Rotametereinheit,
zum Einstellen der Probenahmepumpe
und zur Prüfung des Respicon über den
Flowchecker und Adapterkopf:
Seifenblasenströmungsmesser komplett,
Meßbereich: 0-4000 ml/min., Messen mit
Stoppuhr. Genauigkeit: ± 1 %.
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Art.-Nr.
Stück
001.0085.003
1
20
Stoppuhr, mechanisch, für den Seifenblasenströmungsmesser aus Pos. 18
902.0058.0
1
21
Digitaler Seifenblasenströmungsmesser,
Meßbereich: 5-5000 ml/min., für Batteriebetrieb, incl. Tragekoffer,
Genauigkeit: ± 2 %.
649.0005.0
1
22
Elektronischer Seifenblasenströmungsmesser, mit 2 Meßzellen, 20-1000 ml/min.
und 0,2-10 l/min., incl. 230V-Netzteil,
Genauigkeit: ± 0,5 %, RS232-Interface und
Seifenlösung.
Spezial-Seifenlösung, ca. 230 ml,
in Polyethylenflasche
649.0006.0
1
902.0064.0
1
Elektronisches Kalibriergerät,
Typ DryCal DC-1, mit 230V-Ladenetzteil;
Meßbereich 10 - 10000 ml/min.,
incl. Tragekoffer, Genauigkeit: ± 1 %,
Druckerausgang.
649.0007.0
1
23
24
• Für die Grundausstattung RESPICON benötigen Sie die Pos. 1-6 und 8-13
• Der Transportkoffer kann bestückt werden mit der Grundausstattung plus einer
Probenahmepumpe gemäß Pos.18.
• Sofern Sie über keinen geeigneten Strömungsmesser verfügen, empfehlen wir
Ihnen die Rotametereinheit aus Pos. 4. Die alternativ aufgeführten Kalibrierge-räte
dienen zum Kalibrieren und Einstellen der verschiedenen Luft-Durchflüsse aller
RESPICON-Elemente und auch zum Kalibrieren der Rotametereinheit und
Einstellen der Probenahmepumpen.
•
Sollten Sie einen einfachen mechanischen Seifenblasenströmungsmesser
bevorzugen (Pos. 19), empfehlen wir Ihnen die Spezial-Seifenlösung, Pos. 23.
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