DE102020115540B4 - Device for diluting aerosols - Google Patents
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Abstract
Einrichtung zum Verdünnen von Aerosolen mit einem veränderbaren Verdünnungsfaktor zum Prüfen in ihrem Durchlassgrad unterschiedlicher Filtereinrichtungen mit mehreren Verdünnungseinrichtungen (1) jeweils mit einem Einlass (2) und einem Auslass (3) für das Aerosol,wobei zwischen dem Einlass (2) und dem Auslass (3) zur Aufteilung und zum Mischen des Volumenstromes ein Hohlkörper (4) und eine Reihenschaltung eines Filters (5) und eines ersten Ventils (6) und zur Messung des Drucks der Teilströme des Aerosols eine Druckmesseinrichtung (7) parallel zueinander angeordnet sind undwobei die Betätigungseinrichtung des ersten Ventils (6) und die Druckmesseinrichtung (7) mit einer Steuereinrichtung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,dass die Verdünnungseinrichtungen (1) in Reihe geschalten sind,dass in den Verdünnungseinrichtungen (1) jeweils eine über wenigstens ein zweites Ventil (8) mit dem Einlass (2) und über wenigstens ein drittes Ventil mit dem Auslass (3) verbundene Bypassleitung (10) angeordnet ist,dass das zweite Ventil (8) und das dritte Ventil (9) jeweils ein Dreiwegeventil ist oder zwei Zweiwegeventile ist, unddass die Betätigungseinrichtungen der zweiten Ventile (8) und der dritten Ventile (9) mit der Steuereinrichtung so verbunden sind,dass der Einlass (2) und der Auslass (3) einzelner Verdünnungseinrichtungen (1) entweder über den Hohlkörper (4) als Kapillare und der Reihenschaltung mit dem Filter (5) und dem ersten Ventil (6) oder über den Hohlkörper (4) als Kapillare und der Bypassleitung (10) miteinander verbunden sind, so dass temporär nicht erforderliche, einzelne Verdünnungseinrichtungen (1) durch die in ihr enthaltene Bypassleitung (10) unwirksam sind.Device for diluting aerosols with a variable dilution factor for testing the degree of permeability of different filter devices with several dilution devices (1), each with an inlet (2) and an outlet (3) for the aerosol, with between the inlet (2) and the outlet ( 3) for dividing and mixing the volume flow, a hollow body (4) and a series connection of a filter (5) and a first valve (6) and for measuring the pressure of the partial flows of the aerosol a pressure measuring device (7) are arranged parallel to one another and the actuating device of the first valve (6) and the pressure measuring device (7) are connected to a control device, characterized in that the dilution devices (1) are connected in series, that in each of the dilution devices (1) one has at least one second valve (8). the inlet (2) and bypass line (10) connected to the outlet (3) via at least one third valve, that the second valve (8) and the third valve (9) are each a three-way valve or two two-way valves, and that the Actuating devices of the second valves (8) and the third valves (9) are connected to the control device in such a way that the inlet (2) and the outlet (3) of individual dilution devices (1) either via the hollow body (4) as a capillary and the series connection with the filter (5) and the first valve (6) or via the hollow body (4) as a capillary and the bypass line (10) are connected to one another, so that temporarily unnecessary individual dilution devices (1) can be passed through the bypass line contained therein ( 10) are ineffective.
Description
Die Erfindung betrifft Einrichtungen zum Verdünnen von Aerosolen mit einem veränderbaren Verdünnungsfaktor zum Prüfen in ihrem Durchlassgrad unterschiedlicher Filtereinrichtungen mit mehreren Verdünnungseinrichtungen jeweils mit einem Einlass und einem Auslass für das Aerosol, wobei zwischen dem Einlass und dem Auslass zur Aufteilung und zum Mischen des Volumenstromes ein Hohlkörper (Kapillare) und eine Reihenschaltung eines Filters und eines ersten Ventils und zur Messung des Drucks der Teilströme des Aerosols eine Druckmesseinrichtung parallel zueinander angeordnet sind und wobei die Betätigungseinrichtung des ersten Ventils und die Druckmesseinrichtung mit einer Steuereinrichtung verbunden sind.The invention relates to devices for diluting aerosols with a variable dilution factor for testing the degree of permeability of different filter devices with several dilution devices, each with an inlet and an outlet for the aerosol, with a hollow body (between the inlet and the outlet for dividing and mixing the volume flow ( Capillary) and a series connection of a filter and a first valve and for measuring the pressure of the partial flows of the aerosol a pressure measuring device are arranged parallel to one another and the actuating device of the first valve and the pressure measuring device are connected to a control device.
Bei einer Partikelmesstechnik für Aerosole ist ein bezüglich der Partikelanzahlkonzentration (Partikel je Volumeneinheit Trägergas) begrenzter Messbereich zu beachten. Dieser liegt um Größenordnungen unter der in vielen industriellen und natürlichen Prozessen anzutreffenden Konzentrationen. Weiterhin ist die Verwendung von Verdünnungssystemen zur Konzentrationsanpassung des Aerosols der Probenahme zur Partikelmessung üblich. Durch diese technische Einrichtung wird die hohe Konzentration des Messortes auf eine von der Partikelmesstechnik verarbeitbare Konzentration herabgesetzt. Zur Rückrechnung des Messergebnisses auf die ursprüngliche Konzentration auf die des Messortes bedarf es einer reproduzierbaren und bekannten Verdünnung.When using particle measurement technology for aerosols, a limited measuring range must be taken into account with regard to the particle number concentration (particles per unit volume of carrier gas). This is orders of magnitude below the concentrations found in many industrial and natural processes. Furthermore, the use of dilution systems to adjust the concentration of the aerosol from sampling for particle measurement is common. This technical device reduces the high concentration of the measuring location to a concentration that can be processed by particle measurement technology. In order to recalculate the measurement result to the original concentration at the measurement location, a reproducible and known dilution is required.
Bekannt sind beispielsweise Verdünnungssysteme, die eine Stromaufteilung des Aerosols vollziehen und aus einem Teilstrom die Partikel vollständig entfernen und nach folgender Mischung eine den Teilströmen entsprechende Verdünnung bewirken. Durch die Druckschrift
Diese Einrichtungen verfügen über einen festen Verdünnungsfaktor als Verhältnis der Konzentrationen des unverdünnten zum verdünnten Aerosol oder können diesen η einem bestimmten Bereich variieren. Für in ihrem Durchlassgrad sehr stark unterschiedliche Filtereinrichtungen sind diese durch den begrenzten Bereich einer Verdünnung nicht geeignet. These devices have a fixed dilution factor as the ratio of the concentrations of the undiluted to the diluted aerosol or can vary this η within a certain range. Due to the limited dilution range, these are not suitable for filter devices that vary greatly in their degree of permeability.
Damit ist ein Differenzdruck und/oder ein Abscheidegrad variabel und unabhängig voneinander einstellbar und die erste Einrichtung und die zweite Einrichtung sind ein Filtrationsnormal mit permanent konstanten Eigenschaften bezüglich des eingestellten Differenzdruckes und des eingestellten Abscheidegrades als Referenzeinrichtung zur Simulation eines filternden Abscheiders.This means that a differential pressure and/or a degree of separation can be set variably and independently of one another and the first device and the second device are a filtration standard with permanently constant properties with regard to the set differential pressure and the set degree of separation as a reference device for simulating a filtering separator.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdünnungseinrichtung für Aerosole so bereitzustellen, dass in ihrem Durchlassgrad sehr stark unterschiedliche Filtereinrichtungen einfach zu prüfen sind.The invention specified in claim 1 is based on the object of providing a dilution device for aerosols in such a way that filter devices that differ greatly in their degree of permeability can be easily tested.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This task is solved with the features listed in claim 1.
Die Einrichtungen zum Verdünnen von Aerosolen mit einem veränderbaren Verdünnungsfaktor zum Prüfen in ihrem Durchlassgrad unterschiedlicher Filtereinrichtungen mit mehreren Verdünnungseinrichtungen jeweils mit einem Einlass und einem Auslass für das Aerosol, wobei zwischen dem Einlass und dem Auslass zur Aufteilung und zum Mischen des Volumenstromes ein Hohlkörper (Kapillare) und eine Reihenschaltung/Reihenanordnung mit einem Filter und einem ersten Ventil und zur Messung des Drucks der Teilströme des Aerosols eine Druckmesseinrichtung parallel zueinander angeordnet sind und wobei die Betätigungseinrichtung des ersten Ventils und die Druckmesseinrichtung mit einer Steuereinrichtung verbunden sind, zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass in ihrem Durchlassgrad sehr stark unterschiedliche Filtereinrichtungen einfach prüfbar sind.The devices for diluting aerosols with a variable dilution factor for testing different filter devices with multiple dilution devices, each with an inlet and an outlet for the aerosol, with between the in let and the outlet for dividing and mixing the volume flow, a hollow body (capillary) and a series connection/series arrangement with a filter and a first valve and for measuring the pressure of the partial flows of the aerosol a pressure measuring device are arranged parallel to one another and the actuating device of the first valve and the pressure measuring device are connected to a control device, are characterized in particular by the fact that filter devices with very different degrees of passage can be easily tested.
Dazu ist in den Verdünnungseinrichtungen jeweils eine über wenigstens ein zweites Ventil mit dem Einlass und über wenigstens ein drittes Ventil mit dem Auslass verbundene Bypassleitung angeordnet. Die Verdünnungseinrichtungen der Einrichtung zum Verdünnen von Aerosolen sind in Reihe geschaltet. Erfindungsgemäß ist das zweite Ventil und das dritte Ventil jeweils ein Dreiwegeventil oder sind jeweils zwei Zweiwegeventile. Weiterhin sind die Betätigungseinrichtungen der zweiten Ventile und der dritten Ventile mit der Steuereinrichtung verbunden, dass der Einlass und der Auslass einzelner Verdünnungseinrichtungen entweder über den Hohlkörper als Kapillare und der Reihenschaltung mit dem Filter und dem ersten Dreiwegeventil oder den zwei ersten Zweiwegeventilen oder über den Hohlkörper als Kapillare und der Bypassleitung miteinander verbunden sind, so dass temporär nicht erforderliche, einzelne Verdünnungseinrichtungen durch die in ihr enthaltene Bypassleitung unwirksam sind.For this purpose, a bypass line is arranged in each of the dilution devices, connected to the inlet via at least a second valve and to the outlet via at least a third valve. The dilution devices of the device for diluting aerosols are connected in series. According to the invention, the second valve and the third valve are each a three-way valve or are each two two-way valves. Furthermore, the actuating devices of the second valves and the third valves are connected to the control device so that the inlet and the outlet of individual dilution devices either via the hollow body as a capillary and the series connection with the filter and the first three-way valve or the two first two-way valves or via the hollow body as Capillary and the bypass line are connected to each other, so that individual dilution devices that are not temporarily required are ineffective due to the bypass line contained in it.
Die Einrichtung eignet sich damit besonders vorteilhaft für Anwendungen, in denen regelmäßig sehr unterschiedliche Aerosolkonzentrationen gemessen werden sollen. Dies kann eine Anlage zur Bestimmung des Abscheidegrades von Filtereinrichtungen sein. Werden Filtereinrichtungen, die hinsichtlich Ihres Abscheidegrades sehr unterschiedlich sind, mit einem konstanten zuströmenden Aerosol geprüft, so ist das durch die Filtereinrichtungen hindurchtretende, abströmende Aerosol sehr unterschiedlich konzentriert. Da der als Qualitätsparameter geltende Durchlassgrad einer Filtereinrichtung sich als Verhältnis der Konzentrationen des abströmenden zum anströmenden Aerosols ergibt, müssen hier sehr unterschiedliche Aerosolkonzentrationen gemessen werden. Mit der Einrichtung sind vorteilhafterweise Filtereinrichtungen mit sehr stark unterschiedlichen Durchlassgraden prüfbar, da die Einrichtung mit den Verdünnungseinrichtungen in ihrem Verdünnungsfaktor ebenfalls stark veränderbar ist.The device is therefore particularly advantageous for applications in which very different aerosol concentrations are to be measured regularly. This can be a system for determining the separation efficiency of filter devices. If filter devices that are very different in terms of their degree of separation are tested with a constant inflowing aerosol, the outflowing aerosol passing through the filter devices has very different concentrations. Since the transmittance of a filter device, which is considered a quality parameter, results from the ratio of the concentrations of the outflowing to the inflowing aerosol, very different aerosol concentrations have to be measured here. The device can advantageously be used to test filter devices with very different transmittances, since the dilution factor of the device with the dilution devices can also be changed greatly.
Mit der Ausbildung der Verdünnungseinrichtungen mit den Bypassleitungen ist so bei Bestehenbleiben der Verbindungen der Verdünnungseinrichtungen eine unterbrechungsfreie Durchströmung der Einrichtung mit wahlweise einer oder keiner Verdünnung gegeben. In der Praxis können somit die einzelnen Verdünnungseinrichtungen permanent für den maximalen Verdünnungsfaktor kaskadiert werden. Temporär nicht erforderliche, einzelne Verdünnungseinrichtungen, können durch die in ihr enthaltene Bypassleitung unwirksam gemacht werden. Alle Verbindungen der Verdünnungseinrichtungen der Einrichtung bleiben permanent bestehen. Ein manueller Rüstvorgang bei Änderung des Gesamtverdünnungsverhältnisses oder eine Umschaltung durch externe Vorrichtungen ist nicht erforderlich. Verdünnungen oder Überbrückungen erfolgen mit den zweiten Ventilen und den dritten Ventilen, deren Betätigungseinrichtungen mit der Steuereinrichtung verbunden sind. Dazu sind der Einlass und der Auslass der Verdünnungseinrichtung entweder über den Hohlkörper als Kapillare und der Reihenschaltung/Reihenanordnung mit dem Filter und dem ersten Ventil oder über den Hohlkörper als Kapillare und der Bypassleitung miteinander verbunden.With the design of the dilution devices with the bypass lines, an uninterrupted flow through the device with either one or no dilution is ensured while the connections between the dilution devices remain intact. In practice, the individual dilution devices can therefore be permanently cascaded for the maximum dilution factor. Individual dilution devices that are not required temporarily can be rendered ineffective by the bypass line they contain. All connections to the facility's dilution devices remain permanently in place. A manual setup process when changing the overall dilution ratio or switching using external devices is not necessary. Dilutions or bridging occur with the second valves and the third valves, whose actuating devices are connected to the control device. For this purpose, the inlet and the outlet of the dilution device are connected to one another either via the hollow body as a capillary and the series connection/series arrangement with the filter and the first valve or via the hollow body as a capillary and the bypass line.
Damit kann die Einrichtung automatisiert betrieben werden, ohne dass Umrüstungen von Verdünnungseinrichtungen notwendig sind. Dazu sind auch keine externen Vorrichtungen notwendig.This means that the device can be operated automatically without the need to convert dilution devices. No external devices are necessary for this.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in dem Patentanspruch 2 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in
Die Steuereinrichtung kann insbesondere ein Datenverarbeitungssystem sein, welches mit einem Datennetz verbindbar oder verbunden ist. Damit ist die Einrichtung vorteilhafterweise auch fernsteuerbar. Vorteil der Ausrüstung der Verdünnungseinrichtungen mit einer Vorrichtung zur Überbrückung der Verdünnung ist das so fernsteuerbare und automatisierbare Anpassen der Gesamtverdünnung der Kaskadierung aus mehreren Verdünnungseinrichtungen ohne manuelle oder sonstige Rüstvorgänge.The control device can in particular be a data processing system that can be connected or is connected to a data network. This means that the device can advantageously also be controlled remotely. The advantage of equipping the dilution devices with a device for bridging the dilution is that the total dilution of the cascade from several dilution devices can be adjusted remotely and automatically without manual or other set-up processes.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is shown in principle in the drawings and is described in more detail below.
Es zeigen:
-
1 eine Verdünnungseinrichtung mit einer Bypassleitung und -
2 eine Einrichtung zum Verdünnen von Aerosolen mit mehreren Verdünnungseinrichtungen.
-
1 a dilution device with a bypass line and -
2 a device for diluting aerosols with several dilution devices.
Eine Einrichtung zum Verdünnen von Aerosolen mit einem veränderbaren Verdünnungsfaktor zum Prüfen in ihrem Durchlassgrad unterschiedlicher Filtereinrichtungen besteht im Wesentlichen aus mehreren Verdünnungseinrichtungen 1.A device for diluting aerosols with a variable dilution factor for testing the degree of permeability of different filter devices essentially consists of several dilution devices 1.
Die
Die Verdünnungseinrichtung 1 besitzt jeweils einen Einlass 2 und einen Auslass 3 für das Aerosol. Zwischen dem Einlass 2 und dem Auslass 3 sind zur Aufteilung und zum Mischen des Volumenstromes ein Hohlkörper 4 als eine Kapillare und eine Reihenschaltung/Reihenanordnung mit einem Filter 5 und einem ersten Ventil 6 und zur Messung des Drucks der Teilströme des Aerosols eine Druckmesseinrichtung 7 parallel zueinander angeordnet. Weiterhin ist in der Verdünnungseinrichtung 1 eine über wenigstens ein zweites Ventil 8 mit dem Einlass 2 und über wenigstens ein drittes Ventil 9 mit dem Auslass 3 verbundene Bypassleitung 10 angeordnet. Die Druckmesseinrichtung 7 und die Betätigungseinrichtungen des ersten Ventils 6, des zweiten Ventils 8 und des dritten Ventils 9 sind mit einer Steuereinrichtung verbunden. Das zweite Ventil 8 und das dritte Ventil 9 sind dazu insbesondere Dreiwegeventile, so dass die Verdünnungseinrichtung 1 das Aerosol verdünnt oder nicht verdünnt.The dilution device 1 each has an
Die Funktion beruht auf dem Aufteilen des Aerosolstromes und anschließendem Mischen der Teilströme, wobei aus dem einen Teilstrom die Partikel vollständig entfernt werden. Dies geschieht durch den Filter 5. Wird dieser mit Partikeln beladen, kann durch angepasstes Öffnen des ersten Ventils 6 das Teilungsverhältnis der Volumenströme beibehalten werden. Die Anpassung erfolgt mittels der Druckmesseinrichtung 7. Der Druck soll konstant sein. Dieses Teilungsverhältnis bestimmt den Verdünnungsfaktor der Verdünnungseinrichtung 1. Diese Verdünnungseinrichtung 1 ist um die Bypassleitung 10 erweitert. Die Verdünnung wird dadurch überbrückt, was bedeutet, dass der Verdünnungsfaktor den Wert von Eins annimmt oder das Aerosol unverdünnt durchgeleitet wird. Durch Schalten dieser internen Bypassleitung 10 mittels dem zweiten Ventil 8 und dem dritten Ventil 9 kann der Teilstrom, der sonst durch den Filter 5 geleitet wird, nun unbeeinflusst zum Auslass 3 geleitet werden. Damit findet keine Verdünnung statt.The function is based on dividing the aerosol stream and then mixing the partial streams, with the particles being completely removed from one partial stream. This is done by the
Die
Die Einrichtung ist dazu eine Kaskadierung von Verdünnungseinrichtungen 1, de jeweils mit der Bypassleitung 10 ausgerüstet sind. Beispielsweise sind die Verdünnungseinrichtungen 1a und 1c aktiv, ihr Verdünnungsfaktor ist wirksam. Die Verdünnungseinrichtung 1b ist unwirksam, der Verdünnungsfaktor hat den Wert Eins. Dies geschiehtdurch das Schalten der internen Bypassleitung 10 der Verdünnungseinrichtung 1b.The device is a cascade of dilution devices 1, each of which is equipped with the
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- VerdünnungseinrichtungDilution device
- 22
- Einlassinlet
- 33
- Auslassoutlet
- 44
- HohlkörperHollow body
- 55
- Filterfilter
- 66
- erstes Ventilfirst valve
- 77
- DruckmesseinrichtungPressure measuring device
- 88th
- zweites Ventilsecond valve
- 99
- drittes Ventilthird valve
- 1010
- BypassleitungBypass line
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Legal Events
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R016 | Response to examination communication | ||
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