DE102008047404B4 - A particle counter vorzuschaltende device for self-contained dilution of aerosols - Google Patents
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Abstract
Einem Partikelzähler vorzuschaltende Einrichtung zur in sich geschlossenen Verdünnung von Aerosolen mit einem Verteiler des Aerosols mit einem ersten Kanal mit einer Kapillare für einen ersten Teilstrom und einem zweiten Kanal mit einem Partikelfilter für einen zweiten Teilstrom sowie einem den Kanälen nachgeordneten Mischer für die Teilströme sowie einer Druckmesseinrichtung für den Differenzdruck des Aerosols zwischen Verteiler und Mischer, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Kanal (9) dem Partikelfilter (1) eine gasdichte Fördereinrichtung (3) für das Trägergas des Aerosols nachgeordnet ist, dass die gasdichte Fördereinrichtung (3) in der Förderleistung regelbar ist und dass die Druckmesseinrichtung (4) und die gasdichte Fördereinrichtung (3) mit einer Steuereinrichtung (5) zusammengeschaltet sind.A particle counter vorzuschaltende means for self-contained dilution of aerosols with a distributor of the aerosol with a first channel with a capillary for a first partial flow and a second channel with a particle filter for a second partial flow and a downstream of the channels mixer for the partial streams and a pressure measuring device for the differential pressure of the aerosol between distributor and mixer, characterized in that in the second channel (9) the particle filter (1) is arranged downstream of a gas-tight conveyor (3) for the carrier gas of the aerosol that the gas-tight conveyor (3) in the flow rate controllable is and that the pressure measuring device (4) and the gas-tight conveyor (3) with a control device (5) are interconnected.
Description
Die Erfindung betrifft einem Partikelzähler vorzuschaltende Einrichtungen zur in sich geschlossenen Verdünnung von Aerosolen mit einem Verteiler des Aerosols mit einem eine ersten Kanal mit einer Kapillare für einen ersten Teilstrom und einem zweiten Kanal mit einem Partikelfilter für einen zweiten Teilstrom sowie einem den Kanälen nachgeordneten Mischer für die Teilströme sowie einer Druckmesseinrichtung für den Differenzdruck des Aerosols zwischen Verteiler und Mischer.The The invention relates to a particle counter Vorzuschaltende facilities for self-contained dilution of aerosols with a distributor of aerosol with a first one Channel with a capillary for a first partial flow and a second channel with a particle filter for one second sub-stream and a downstream of the channels mixer for the substreams and a pressure measuring device for the differential pressure of the aerosol between distributor and mixer.
Einrichtungen zur Verdünnung von Aerosolen sind sowohl als offene als auch geschlossene Systeme bekannt.facilities for dilution Aerosols are both open and closed systems known.
Die Verdünnung bei offenen Systemen basiert auf dem Zumischen eines Vielfachen, entsprechend dem gewünschten Verdünnungsfaktor, des Aerosolprobenvolumenstroms an partikelfreier Luft zu diesem. Der Probenahmevolumenstrom wird beispielsweise mittels Injektorwirkung durch den partikelfreien zugemischten Volumenstrom erzeugt. Aus dem Mischstrom wird entsprechend dem Volumenstrom des Partikelzählers ein Teilstrom entnommen. Der dabei überschüssige Volumenstrom fällt als Abluft an.The dilution in open systems based on the admixing of a multiple, according to the desired Dilution factor the aerosol sample volume flow of particle-free air to this. The sampling volume flow is, for example, by means of injector action generated by the particle-free mixed volume flow. From the Mixed flow is adjusted according to the volume flow of the particle counter Partial flow taken. The excess volume flow falls as Exhaust air on.
Die Beibehaltung und eine Kontrolle des Verdünnungsverhältnisses bei wechselnden äußeren Einflüssen, unter anderem durch Druck an der Aerosol-Probenahmestelle oder Volumenstrom des Partikelzählers, ist nicht möglich, da der durch Injektorwirkung hervor gerufene Aerosolprobenahme-Volumenstrom bei wechselnden Drücken stärker schwankt und seine Konstanz nicht überwacht wird. Der nach dem Mischen überschüssig anfallende Volumenstrom fällt als Abluft an und muss unter Beachtung der besonderen Druckverhältnisse entsorgt werden. Für eine Verdünnung mit höheren Faktoren ist eine erhebliche Menge an partikelfreier Luft bereitzustellen, die mit steigendem Verdünnungsfaktor stetig weiter ansteigt.The Retention and control of the dilution ratio with changing external influences, under other by pressure at the aerosol sampling point or volume flow the particle counter, can not, since the called by injector caused aerosol sampling volume flow with changing pressures stronger fluctuates and its consistency is not monitored. The after the Mix excess accumulating Volume flow drops as exhaust air and must, taking into account the special pressure conditions be disposed of. For a dilution with higher Factors are to provide a significant amount of particulate-free air, the with increasing dilution factor steadily rising.
Bei
geschlossenen Systemen wird der durch den Partikelzähler realisierte
Volumenstrom auch als Probenvolumenstrom an der Probenahmestelle
wirksam. Dieser Volumenstrom wird in der Verdünnungseinrichtung geteilt.
Ein erster Teilvolumenstrom wird durch einen Strömungswiderstand, beispielsweise als
Kapillare, geleitet, der die Aerosolkonzentration möglichst
unbeeinflusst lässt.
Der dabei auftretende Differenzdruck treibt einen zweiten Teilvolumenstrom durch
eine Reihenschaltung von Filter und Ventil. Anschließend werden
diese Teilvolumenströme
wieder vermischt. Das Verdünnungsverhältnis ergibt
sich aus dem Verhältnis
des Kapillarvolumenstroms zum Gesamtvolumenstrom. Ein ansteigender
Differenzdruck am Filter durch Partikeldeposition wird durch Öffnen des
Ventils unter Beibehaltung des Arbeitspunktes kompensiert. Mittels
einer Differenzdruckmessung an der Kapillare kann das Verdünnungsverhältnis jederzeit überprüft werden.
Wechselnde äußere Einflüsse können durch
das Ventil korrigiert werden. Derartige Einrichtungen sind durch
die Druckschrift
Der Partikelzähler wird bei geschlossenen Systemen mit einem Druckverlust durch die Verdünnungseinrichtung belastet, da der integrierte Filter betrieben werden muss. Diese Druckdifferenz wirkt durch die Parallelschaltung auch auf die Kapillare und kann nicht unterschritten werden. Für höhere Verdünnungen, die einen geringen Kapillarvolumenstrom bedingen, ergeben sich dadurch sehr geringe Kapillardurchmesser oder große Kapillarlängen, die für eine unbeeinflusste Durchleitung von Aerosolen nicht mehr optimal sind, beispielsweise Benachteiligung größerer Partikel.Of the particle counter is used in closed systems with a pressure drop through the diluter loaded because the integrated filter must be operated. These Pressure difference acts through the parallel circuit on the capillary and can not be fallen below. For higher dilutions, a small Capillary volumetric flow, resulting in very small capillary diameter or big capillary lengths, the for an uninfluenced passage of aerosols no longer optimal are, for example, discrimination of larger particles.
Die Fernüberwachung auf Einhaltung des Verdünnungsfaktors ist möglich, jedoch ist eine einfache, ferngesteuerte Nachregelung des Verdünnungsfaktors bei wechselnden äußeren Einflüssen nicht möglich. Dies gilt auch für die Veränderung des Verdünnungsfaktors.The remote monitoring on compliance with the dilution factor is possible, however, it is a simple, remote-controlled readjustment of the dilution factor not possible with changing external influences. This applies to the change the dilution factor.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine reproduzierbare und unverfälschte Partikelmessung in einer Aerosolprobe zu gewährleisten.Of the The invention defined in claim 1 is based on the object a reproducible and unadulterated To ensure particle measurement in an aerosol sample.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.These The object is achieved with the features listed in claim 1.
Einem Partikelzähler vorzuschaltende Einrichtungen zur in sich geschlossenen Verdünnung von Aerosolen mit einem Verteiler des Aerosols mit einem ersten Kanal mit einer Kapillare für einen ersten Teilstrom und einem zweiten Kanal mit einem Partikelfilter für einen zweiten Teilstrom sowie einem den Kanälen nachgeordneten Mischer für die Teilströme sowie einer Druckmesseinrichtung für den Differenzdruck des Aerosols zwischen Verteiler und Mischer zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass eine reproduzierbare und unverfälschte Partikelmessung in einer Aerosolprobe gegeben ist.a particle counter vorzuschaltende facilities for self-contained dilution of Aerosols with a distributor of the aerosol with a first channel with a capillary for a first partial flow and a second channel with a particle filter for one second sub-stream and a downstream of the channels mixer for the substreams and a pressure measuring device for the differential pressure of the aerosol between distributor and mixer characterized in particular from that a reproducible and unadulterated particle measurement in one Aerosol sample is given.
Dazu ist im zweiten Kanal dem Partikelfilter eine gasdichte Fördereinrichtung für das Trägergas des Aerosols nachgeordnet. Weiterhin sind die Druckmesseinrichtung und die in ihrer Förderleistung regelbare Fördereinrichtung mit einer Steuereinrichtung zusammengeschaltet.To is in the second channel the particle filter a gas-tight conveyor for the Carrier gas of Subordinated aerosols. Furthermore, the pressure measuring device and the controllable in their capacity Conveyor interconnected with a control device.
Die reproduzierbare und unverfälschte Partikelmessung mittels zählender Methoden ist auf die Begrenzung der maximalen Partikelkonzentration des jeweiligen Messgerätes (Partikelzähler) in der Aerosolprobe angewiesen, anderenfalls tritt der Fall der so genannten Koinzidenz ein, was eine falsche Messung bedeutet.The reproducible and unadulterated Particle measurement by counting Methods is limited to the maximum particle concentration of the respective measuring device (Particle Counter) in the aerosol sample, otherwise the case of the so-called coincidence, which means a wrong measurement.
Wird diese Konzentration durch die zu messende Aerosolprobe überschritten, ist eine definierte Verdünnung des Aerosols erforderlich.Becomes exceeded this concentration by the aerosol sample to be measured, is a defined dilution of the aerosol required.
Dazu wird das Aerosol durch die Einrichtung zur Verdünnung geleitet, die zwischen der Probenahmestelle für die Aerosolprobe und dem Partikelzähler angeordnet ist.To The aerosol is passed through the device for dilution, which between the sampling point for the aerosol sample and the particle counter is arranged.
Die definierte Verdünnung bezieht sich auf einen bekannten Verdünnungsfaktor für jede Partikelgröße, der vorzugsweise für alle Partikelgrößen des Messbereiches des Partikelzählers gilt.The defined dilution refers to a known dilution factor for each particle size that preferably for all particle sizes of the Measuring range of the particle counter applies.
Mit diesem Faktor werden die Zählereignisse des Partikelzählers multipliziert, um die originale, unverdünnte Aerosolkonzentration zu ermitteln.With This factor is used to calculate the counting events of the particle counter multiplied to the original, undiluted aerosol concentration determine.
Zur Anwendung kommt dabei eine geschlossene Verdünnung, wobei der durch den Partikelzähler realisierte Volumenstrom in der Verdünnungseinrichtung geteilt wird. Ein erster Teilvolumenstrom wird durch einen Strömungswiderstand in Form der Kapillare geleitet, die die Aerosolkonzentration möglichst unbeeinflusst lässt.to Application comes thereby a closed dilution, whereby by the particle counter realized volume flow is divided in the dilution device. A first partial volume flow is through a flow resistance in the form of Guided capillary, the aerosol concentration as possible unaffected leaves.
Aus dem zweiten Teilvolumenstrom werden über den Partikelfilter Partikel entfernt. Die Teilvolumenströme werden im Mischer wieder zusammengeführt und gemischt. Das Verdünnungsverhältnis ist durch das Verhältnis von Volumenstrom durch die Kapillare zu Gesamtvolumenstrom definiert. Der Volumenstrom durch die Kapillare wird durch den an ihr anliegenden Differenzdruck bestimmt.Out the second partial volume flow become particles via the particle filter away. The partial volume flows are reunited in the mixer and mixed. The dilution ratio is through The relationship defined by volume flow through the capillary to total volume flow. The volume flow through the capillary is determined by the voltage applied to it Differential pressure determined.
Vorteilhafterweise ist dem Partikelfilter zur Entfernung von Partikeln die gasdichte Fördereinrichtung zur teilweisen Kompensation des Filterdruckverlustes nachgeschaltet. Das ist eine gasdichte Pumpe. Damit ist das Verdünnungsverhältnis in einem weiten Bereich beispielsweise von 100 bis mehrere 100.000 einstellbar.advantageously, is the particulate filter for the removal of particles, the gas-tight Conveyor downstream of the partial compensation of the filter pressure loss. This is a gas-tight pump. Thus, the dilution ratio is in a wide range for example, from 100 to several 100,000 adjustable.
Der zweite Kanal weist vor der Fördereinrichtung ein Regelorgan auf. Das Regelorgan ist vorzugsweise ein bekanntes Ventil, wobei mittels des Regelorgans vorteilhafterweise der Arbeitspunkt der Fördereinrichtung bei einer aktiver Regelung veränderbar ist.Of the second channel faces the conveyor a regulatory organ. The control element is preferably a known one Valve, wherein by means of the control member advantageously the operating point the conveyor changeable with an active control is.
Weiterhin sind kurze oder im Durchmesser große Kapillaren für ein gegebenes Verdünnungsverhältnis einsetzbar, wodurch geringe Fehler sowohl für große Partikel als auch bei geringsten Partikelkonzentrationen vorhanden sind. Weiterhin ist der Verdünnungsfaktor fernüberwachbar. Darüber hinaus ist eine einfache ferngesteuerte Nachregelung des Verdünnungsfaktors möglich.Farther are short or diameter large capillaries for a given Dilution ratio can be used, which makes small mistakes for both large particles as well as at lowest particle concentrations are present. Furthermore, the dilution factor remotely monitored. About that In addition, a simple remote control of the dilution factor possible.
Die Verdünnung ist dadurch für allgemeine Zwecke des Partikelmessens erhöhter, mit dem Partikelzähler nicht mehr direkt messbaren Aerosolkonzentrationen einsetzbar.The dilution is characterized for particle measurement higher purpose, not with the particle counter more directly measurable aerosol concentrations can be used.
Wird die Druckdifferenz am Filter überkompensiert so wechselt in der Kapillare die Strömungsrichtung und keine Partikel passieren die Einrichtung zur in sich geschlossenen Verdünnung von Aerosolen. In diesem Fall wird eine unendliche Verdünnung erreicht und es kann beispielsweise die Nullzählrate des Partikelzählers auf einfache Weise bestimmt werden.Becomes the pressure difference on the filter overcompensated the direction of flow changes in the capillary and no particles pass through the device for self-contained dilution of Aerosols. In this case, an infinite dilution is achieved and it may, for example, the zero count rate of the particle counter on easy way to be determined.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 angegeben.advantageous Embodiments of the invention are in the claims 2 to 5 indicated.
Nach dem Mischer ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 eine Einrichtung zur Ermittlung des Volumenstroms angeordnet. Weiterhin ist die Einrichtung zur Ermittlung des Volumenstroms mit der Steuereinrichtung so verbunden, dass der Gesamtvolumenstrom der Einrichtung zur in sich geschlossenen Verdünnung von Aerosolen und damit das Verdünnungsverhältnis bei unbekanntem oder abweichendem Volumenstrom des Partikelzählers bestimmbar ist.To the mixer is according to the embodiment of claim 2 a Device arranged to determine the volume flow. Furthermore is the means for determining the volume flow with the control device connected so that the total volume flow of the device to in closed dilution of aerosols and thus the dilution ratio Unknown or deviating volume flow of the particle counter determinable is.
Der zweite Kanal weist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 nach der Fördereinrichtung einen weiteren Partikelfilter auf. Damit werden eventuelle Partikelfreisetzungen der Fördereinrichtung zurückgehalten.Of the second channel has according to the embodiment of claim 3 after the conveyor another particle filter. This will be possible particle releases the conveyor retained.
Die Fördereinrichtung und die Steuereinrichtung sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 vorteilhafterweise so zusammengeschalten, dass der Differenzdruck des Partikelfilters teilweise kompensiert wird und nur die übrige Druckdifferenz an der Kapillare wirksam wird.The Conveyor and the control device are according to the embodiment of the claim 4 advantageously interconnected so that the differential pressure Particle filter is partially compensated and only the remaining pressure difference becomes effective at the capillary.
Die Fördereinrichtung und die Steuereinrichtung sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 vorteilhafterweise so zusammengeschalten, dass auch bei wechselnden äußeren Einflüssen eine vorgegebene Druckdifferenz an der Kapillare mit hoher Konstanz eingehalten wird. Die Druckdifferenz an der Kapillare ist dabei ein Maß für den durch sie fließenden Volumenstrom.The Conveyor and the control device are according to the embodiment of the claim 5 advantageously interconnected so that even with changing external influences a specified pressure difference at the capillary with high constancy maintained becomes. The pressure difference at the capillary is a measure of the through they are flowing Volume flow.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.One embodiment The invention is illustrated in principle in the drawing and is in the following described.
Es zeigt dieIt show the
Fig. eine einem Partikelzähler vorzuschaltende Einrichtung zur in sich geschlossenen Verdünnung von Aerosolen.FIG. a particle counter vorzuschaltende device for self-contained dilution of Aerosols.
Eine
einem Partikelzähler
vorzuschaltende Einrichtung zur in sich geschlossenen Verdünnung von
Aerosolen besteht im Wesentlichen aus einem Verteiler
Die Fig. zeigt eine einem Partikelzähler vorzuschaltende Einrichtung zur in sich geschlossenen Verdünnung von Aerosolen in einer prinzipiellen Darstellung.The Fig. 1 shows a particle counter vorzuschaltende device for self-contained dilution of Aerosols in a schematic representation.
Der
Eingang A der Einrichtung zur in sich geschlossenen Verdünnung von
Aerosolen ist mit dem Verteiler
Der
Verteiler
Die
Druckmesseinrichtung
In
einer Ausführungsform
weist der zweite Kanal
In
einer weiteren Ausführungsform
ist nach dem Mischer
Der
zweite Kanal
Claims (5)
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| DE200810047404 DE102008047404B4 (en) | 2008-09-11 | 2008-09-11 | A particle counter vorzuschaltende device for self-contained dilution of aerosols |
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| DE200810047404 DE102008047404B4 (en) | 2008-09-11 | 2008-09-11 | A particle counter vorzuschaltende device for self-contained dilution of aerosols |
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