Serien DIL, DDS - Verdünnungssysteme für Aerosole
- pituabusiness
- 1. Nov. 2021
- 5 Min. Lesezeit
Verschiedene Messaufgaben in der Aerosoltechnologie verlangen unterschiedliche Systeme. Wir zeigen in diesem Artikel, welche Möglichkeiten die Topas GmbH entwickelt hat. Speziell gehen wir um letzten Abschnitt auf das für die Prüfung reinraumtechnischer Anlagen entwickelte DIL554 ein.
In der Aerosoltechnologie ist für viele Messaufgaben eine definierte Verdünnung des zu charakterisierenden Aerosols notwendig. So ist die Bewertung von Filtern oder Filtermaterialien oft nur durch den Einsatz eines geeigneten Verdünnungssystems möglich, weil dadurch die Partikelgrößenverteilung sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Konzentrationen mit nur einem Messgerät bestimmt werden kann. Die Verdünnungssysteme der Serie DIL arbeiten mit einem definierten Gesamtvolumenstrom und einem festen Verdünnungsfaktor und wurden besonders für die Filterprüfung vor Ort entwickelt.
Die Verdünnungssysteme der Serien DDS und HDS sind für verschiedene Gesamtvolumenströme einsetzbar, wobei der Verdünnungsfaktor durch den Nutzer eingestellt werden kann. Die Verdünnung erfolgt bei allen Geräten ohne externe Druckluftversorgung. Die Einhaltung des Verdünnungsfaktors wird von einer geräteinternen Messeinrichtung ständig überwacht und bei DIL 540 und HDS 561 auch automatisch nachgeregelt. Alle Geräte sind für einen mobilen Einsatz konzipiert. Bei der DIL 554 erfolgt die Stromversorgung über eine Batterie.
In diesem Artikel
Besondere Vorteile
Konstante, reproduzierbare Verdünnung eines Aerosols, auch unter wechselnden Betriebsbedingungen
Geräteinterne Überwachung des Verdünnungsverhältnisses mit Anzeige
Mobiler Einsatz (keine Druckluftversorgung erforderlich)
Hohe Standzeit und Zuverlässigkeit, minimaler Wartungsaufwand
Über- und Unterdruckbetrieb zulässig
Anpassung an kundenspezifische Anforderungen möglich (Volumenströme, Verdünnungsfaktoren)
Anwendung
Abnahme und Überwachung reinraumtechnischer Anlagen
Bestimmung von Abscheidegraden
Messung von hochkonzentrierten Aerosolen
Aerosolforschung
Verdünnen mit festem Verdünnungsfaktor
Serie DIL Die Verdünnungssysteme der Serie DIL sind für einen festen Gesamtvolumenstrom ausgelegt und realisieren eine definierte, zertifizierte Verdünnung des Aerosols. Durch den konstanten Gesamtvolumenstrom und den festgelegten Verdünnungsfaktor sind auch der Bypass- und Kapillar-Volumenstrom als feste Größen bestimmt. Eine interne Lösung überwacht den Kapillar-Volumenstrom durch Messung des Differenzdrucks. Wird eine Abweichung vom vorgeschriebenen Wert festgestellt, informiert eine Anzeige den Nutzer, in welche Richtung das Regelventil im Bypasszweig nachgestellt werden muss, um die Ausgangsbedingungen wieder zu erreichen. Somit ist immer eine definierte und exakte Verdünnung mit dem festgelegten Verdünnungsfaktor sichergestellt. Der eingebaute HEPA-Filter zeichnet sich durch hohe Standzeiten und einen sehr guten Abscheidegrad aus. Ein Filterwechsel ist jederzeit möglich. Das Gerät DIL 554 verfügt über ein kompaktes Edelstahlgehäuse mit integriertem Batteriebetrieb (Netzadapter optional). Es wurde speziell für die Abnahme und Überwachung reinraumtechnischer Anlagen entwickelt. Die Geräteversion DIL 554/H ist für Partikelzähler mit einem Volumenstrom von 50 bis 56,6 l/min ausgelegt mit einem Verdünnungsfaktor von 100. Das Verdünnungssystem DIL 540 bietet den besonderen Vorteil, dass der feste Verdünnungsfaktor (10 oder 100) automatisch abgeglichen wird (Volumenstrom 28,3 l/min).
Funktionsprinzip
Dem Gesamtvolumenstrom wird ein Teilstrom entnommen. Die Partikelkonzentration im Kapillarstrom bleibt unverändert. Ein spezieller HEPA-Filter dient zur Abscheidung von Partikeln aus dem Bypass-Volumenstrom. Danach werden beide Ströme wieder zusammengeführt. Der Verdünnungsfaktor ergibt sich aus dem Verhältnis dieser Volumenströme. Vorteilhaft bei dieser Methode ist, dass keine zusätzliche partikelfreie Luft für die Verdünnung bereitgestellt werden muss. Daher entsteht kein überschüssiges Aerosol und die chemische Zusammensetzung des Trägergases bleibt unverändert. Die Aufteilung der beiden Teilströme ist durch den Druckverlust über der Kapillare bzw. dem HEPAFilter bestimmt. Wird in den Bypasszweig ein Regelventil geschaltet, kann mit diesem der Druckverlust und somit die Aufteilung der Teilströme variiert werden. Damit ist auch der Verdünnungsfaktor beeinflussbar. Durch die strömungstechnische Auslegung der Geräte ist eine isokinetische Probenahme am Eintritt in die Kapillare gewährleistet. Beeinflussungen der Partikelgrößenverteilung des Aerosols durch das Verdünnen sind damit minimal.
Funktionsschema des Verdünnungssystems der Serie DIL
Verdünnen mit variablem Verdünnungsfaktor: Serie DDS
Das Dynamische Verdünnungssystem der Serie DDS verfügt neben der Messeinrichtung zur Bestimmung des Kapillar-Volumenstroms noch über einen weiteren Sensor für den Gesamtvolumenstrom. Ein Mikroprozessor berechnet dann aus beiden Messwerten den eingestellten Verdünnungsfaktor und zeigt diesen zusammen mit dem gemessenen Gesamtvolumenstrom im Gerätedisplay an. Durch die Einstellung des Regelventils kann der Nutzer die Druckverhältnisse über der Kapillare und dem Bypasszweig ändern und somit den Verdünnungsfaktor variieren. Der Einstellbereich hängt vom aktuellen Gesamtvolumenstrom ab. Das Dynamische Verdünnungssystem kann daher auch für Partikelmessgeräte mit verschiedenen Volumenströmen verwendet werden. Die Einstellbarkeit des Verdünnungsfaktors ermöglicht die Realisierung optimaler Messkonzentrationen und die exakte Rückrechnung auf die wirkliche Partikelkonzentration. Durch die zusätzliche Anzeige des Gesamtvolumenstroms kann der Volumenstrom des Partikelzählers mit überwacht werden.
Geräte mit festem Verdünnungsfaktor Serie DIL
Geräteausführungen der Serie DIL mit anderen Verdünnungs-Faktoren und für andere Gesamtvolumenströme optional auf Anfrage, z.B. 1:100 für 1,0 l/min, 1,2 l/min oder 5 l/min.
Verdünnungssysteme der Serie DIL lassen sich nacheinander schalten, um höhere Verdünnungsfaktoren zu erzielen. Beispielsweise ergibt sich durch eine Kaskadierung eines „1:100“ und eines „1:10“-Verdünnungssystems ein Gesamtverdünnungsverhältnis von 1:1000.
Option Fernüberwachung
Das Verdünnungssystem Serie DIL (außer DIL 554) kann mit einem Anschluss für die Fernüberwachung ausgerüstet werden. Mit dem ausgegebenen Signal wird die Einhaltung des Kapillar-Volumenstroms und somit die Einhaltung des Verdünnungsfaktors angezeigt.
Weitere technische Daten
Geräte mit variablem Verdünnungsfaktor Serie DDS
Geräteausführungen Serie DDS mit anderen Volumenstromund Verdünnungsbereichen optional auf Anfrage.
Einstellbare Verdünnungsfaktoren bei verschiedenen Gesamt-Volumenströmen für das Verdünnungssystem DDS 560. Der Einstellbereich ist vom aktuellen Gesamtvolumenstrom abhängig.
HDS 561 (sehr hohe Verdünnungsfaktoren)
Schlauchanschluss 13 mm (Durchmesser)
DIL 554
Das Aerosolverdünnungssystem DIL 554 dient zur gezielten und reproduzierbaren Verdünnung eines Aerosols. Es kommt insbesondere bei der Verifizierung des Testaerosols zur Prüfung reinraumtechnischer Anlagen zur Anwendung. In der EN ISO 14644-3 ist dies als Forderung enthalten.
Vorteile DIL 554
mobiler Einsatz – durch das Funktionsprinzip ist keine Druckluftversorgung nötig
Batteriebetrieb mit Zustandsanzeige, Netzanschluss optional möglich
mehrere Verdünnungssysteme kaskadierbar
in sich geschlossenes System – keine Zusatzluft nötig, es fällt kein überschüssiges Aerosol an
vertikale Strömungsführung des Aerosols gewährleistet minimale Abscheidung auch bei großen Partikeln
konstanter, reproduzierbarer Probenvolumenstrom auch unter wechselnden Betriebsbedingungen
Verdünnung des Aerosols im Verhältnis von 1:100 bei einem Ansaugvolumenstrom des Partikelzählers von 28,3l/min
prinzipiell auch andere Verdünnungsverhältnisse realisierbar
ständige optische Kontrolle des Probenvolumenstromes, Nachführung bei Bedarf möglich
hohe Standzeit und Zuverlässigkeit, leichte Reinigung
Betrieb an Über- bzw. Unterdruck im Probenahmeraum zulässig
in Verbindung mit Partikelzähler selbstansaugendes System
Applikationen DIL 554
Abnahme und Überwachung reinraumtechnischer Anlagen
Bestimmung von Abscheidegraden
Messung von hochkonzentrierten Aerosolen
Aerosolforschung
Funktionsprinzip DIL 554
Funktionsprinzip ist die Aufteilung des Ansaugvolumenstromes des Partikelzählers in zwei Teilströme. Ein kleinerer Teilstrom fließt durch eine Kapillare. Die Partikelkonzentration bleibt im Wesentlichen unbeeinflusst. Ein größerer Teilstrom wird über einen Bypass bestehend aus Ventil und Filter geleitet. Der Filter entfernt sämtliche Partikel.
Vorteilhaft bei dieser Methode ist, dass keine zusätzliche partikelfreie Luft für die Verdünnung bereitgestellt werden muss. Daher entsteht kein überschüssiges Aerosol. Die chemische Zusammensetzung des Trägergases bleibt unverändert.
Optische Partikelzähler weisen prinzipbedingt eine maximal messbare Aerosolkonzentration auf. Wird diese überschritten, ist z.B. aus Gründen der Koinzidenz mit größeren Fehlern zu rechnen. Bei Prüfungen von Reinräumen und Werkbänken nach VDI 2083 sind Messungen von erhöhten Konzentrationen (Rohgasseite) vorgeschrieben. Durch das Vorschalten des Verdünnungssystems DIL 554 vor den Partikelzähler, z.B. den LAP 340, kann einstufig die Aerosolkonzentration um den Faktor 100 herabgesetzt werden. Damit wird die für die Rohgasseite erforderliche Konzentration von >106 Partikel je Kubikfuß (1cf = 28,3 l) auf 104 cf-1 erniedrigt. Diese Konzentration ist mit üblichen Partikelzählern messbar.
Technische Daten DIL 554
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