Aufbau
Das System besteht aus einem Kleinfiltergerät LVS 3.1 oder MVS 6.1 und einem automatischen Filterwechsler. Beide Systemteile werden vor dem Betrieb elektrisch und pneumatisch miteinander verbunden. Das Gesamtsystem besteht aus folgenden Hauptkomponenten:
Kleinfiltergerät LVS / MVS:
- Edelstahl-Gehäuse
- Bedieneinheit mit Steuerelektronik, SD-Kartenleser und Schnittstelle RS-232
- Vakuumpumpe
- Messblende
- Temperatur- und Luftfeuchte-Sensor
Das LVS 3.1 ist mit einer 4 m³/h-Drehschieber-Vakuumpumpe ausgerüstet. Der Volumenstrom beim Sammeln von PM10– oder PM2,5-Fraktionen beträgt 2,3 m³/h, der maximale Unterdruck am Filter 300 mbar. Der maximale Volumenstrom im Betrieb mit Glasfaserfiltern beträgt 3,5 m³/h. Das LVS 3.1 ist Referenzgerät entsprechend der europäischen Richtlinie EN 12341:2014.
Das MVS 6.1 ist mit einer 8 m³/h-Drehschieber-Vakuumpumpe ausgerüstet und ist ansonsten baugleich mit dem LVS 3.1. Das Gerät kann mit einem maximalen Volumenstrom von ca. 5,5 m³/h betrieben werden. Es eignet sich besonders zur Messung schwerflüchtiger organischer Verbindungen (SVOCs) und bei Nutzung von speziellem Filtermaterial (z.B. Cellulosenitrat- oder Kernporenfilter). Der maximale Unterdruck am Filter beträgt 500 mbar. Das MVS 6.1 ist ebenfalls Referenzgerät entsprechend der europäischen Richtlinie EN 12341:2014.
Automatischer Filterwechsler:
- Edelstahl-Gehäuse
- Filterwechsel-Einheit mit Malteserantrieb
- 2 parallel angeordnete Filtermagazine (Kapazität je 18 bzw. 24 Filter)
- Ansaugrohr aus Aluminium (eloxiert und innen poliert, Ø 40 mm, Länge 800 mm, Sonderlängen lieferbar)
- Probenahmekopf (für Feinstaubfraktionen PM10, PM2,5, PM1 oder TSP; optional)
- Peltier-Kühlaggregat (optional)
Das Gehäuse des Filterwechslers ist belüftet, um Feuchtigkeitskondensation und eine Vereisung der Filter zu vermeiden. Der Probenahmekopf wird am Ansaugrohr gasdicht befestigt, um Verluste durch Partikelablagerungen an der Innenwand zu verhindern. Zu jedem Gerät gehören drei Magazine und 36 Filterkassetten. Beim Wechseln der Magazine verbleibt jeweils eine Filterkassette in der Bestaubungsposition. Das 18. bzw. 24. Filter wird nicht mit Staub belegt, sondern als Vergleichsfilter genutzt, um mögliche passive Partikelablagerungen zu erfassen. Die Magazine dienen gleichzeitig als Transportbehälter.
Funktionsweise
Vor dem Beginn einer Probenahme werden zunächst die gewünschten Einstellungen über die Bedieneinheit vorgenommen und das Filtermagazin wird in den Filterwechsler eingelegt. Nach dem Start läuft die Probenahme den eingestellten Parametern entsprechend automatisch ab. Im Betrieb saugt die Pumpe des LVS / MVS feinstaubbelastete Luft über den Probenahmekopf des Filterwechslers an. Im Probenahmekopf mit Impaktor werden die Staubpartikel nach ihrer Größe fraktioniert. Die Partikel der gewünschten Fraktion werden dann auf dem Probenahmefilter in der Bestaubungsposition abgelegt. Nach dem Ende der Bestaubungsperiode findet der automatische Filterwechsel durch die Filterwechsel-Einheit statt; dieser Vorgang wird nachfolgend näher erläutert.
Die Filterwechsel-Einheit nutzt zwei zylindrische Magazine mit einer Kapazität von je 18 oder 24 Filterkassetten. Die Filterkassetten sind im Magazin übereinander angeordnet. Die Magazine werden vor dem Einsatz im Labor oder gegebenenfalls auch im Probenahmesystem von oben bestückt. Das linke Magazin (Lagermagazin) enthält die unbestaubten Filter. Bei einem Filterwechsel transportiert die Einheit Filterkassetten aus dem Lagermagazin zur Bestaubungsposition. Zeitgleich wird die in der Bestaubungsposition befindliche Filterkassette mit dem bestaubten Filter dem rechten Magazin (Ablagemagazin) zugeführt. Das Maltesergetriebe ermöglicht die zeitgleiche Ausführung der notwendigen komplexen Bewegungen ohne Gefahr von Behinderungen. Ein arretierbarer Mechanismus am unteren Ende der Magazine verhindert das unbeabsichtigte Herausfallen der Filterkassetten. Die Magazine sind für den Transport an den Enden mit dichten Abdeckkappen versehen, um den unbeabsichtigten Eintrag von Fremdpartikeln zu verhindern. Die obere Abdeckkappe verbleibt auch während des Einsatzes im Probenahmesystem auf dem Magazin.
Der Volumenstrom wird mit einer Messblende gemessen und mit einer Genauigkeit von ≤ 2 % elektronisch geregelt. Die klimatischen Umgebungsbedingungen werden fortlaufend von einem Temperatur- und Luftfeuchte-Sensor erfasst. Das optionale Peltier-Kühlaggregat stellt sicher, dass die bestaubten Filter bei Temperaturen nicht über 23 °C im Gerät gelagert werden.
Folgende Daten der Probenahme werden in internen Speicher abgelegt und können zusätzlich auf einer SD-Karte gesichert oder über RS-232-Schnittstelle an einen PC übertragen werden:
- Seriennummer
- Filternummer
- Datum / Uhrzeit für Beginn und Ende der Probenahme
- Dauer der Probenahme in Stunden und Minuten
- Mittlerer Volumenstrom in m³/h und Nm³/h
- Sammelvolumen in m³ und Nm³
- Mittelwerte Luftdruck / Temperatur / Feuchte
- Mittlere Druckdifferenz am Filter
- Filterlagertemperatur
Weitere technische Daten der Kleinfiltergeräte LVS 3.1 und MVS 6.1 können den Datenblättern dieser Geräte entnommen werden.
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