AT517405B1 - Thinner cell for removing volatile particles from a sample gas - Google Patents
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Abstract
Zur Realisierung einer besonders kompakten Verdünnerzelle (1), die insbesondere in mobilen Anwendungen einsetzbar ist und die zur Entfernung der flüchtigen Partikel aus einem mit Luft verdünnten Probengas mittels eines Evaporators (2) und eines Katalysators (3) dient, ist vorgesehen, dass in der Verdünnerzelle (1) stromaufwärts des Evaporators (2) eine erste Verdünnereinheit (5) angeordnet ist, die mit einer Verdünnungsluftleitung (13) zur Zufuhr von Verdünnungsluft verbunden ist, wobei die Verdünnungsluftleitung (13) zumindest teilweise im beheizten Grundkörper (8) angeordnet ist.For the realization of a particularly compact thinner cell (1), which is particularly useful in mobile applications and which serves to remove the volatile particles from a sample gas diluted with air by means of an evaporator (2) and a catalyst (3), it is provided that in the Thinner cell (1) upstream of the evaporator (2) a first diluent unit (5) is arranged, which is connected to a dilution air line (13) for supplying dilution air, wherein the dilution air line (13) is at least partially disposed in the heated base body (8).
Description
Beschreibungdescription
VERDÜNNERZELLE ZUM ENTFERNEN VON FLÜCHTIGEN PARTIKELN AUS EINEM PROBENGASTHINNER CELL FOR REMOVING VOLATILE PARTICLES FROM A SAMPLE GAS
[0001] Die gegenständliche Erfindung betrifft eine Verdünnerzelle zum Entfernen von flüchtigen Partikeln aus einem Probengas, das mit flüchtigen und festen Partikeln geladen ist, wobei in einem beheizten Grundkörper der Verdünnerzelle ein mit einer Zuführleitung für das Probengas verbundener Evaporator und stromabwärts vom Evaporator zumindest ein Katalysator vorgesehen sind und der Evaporator das Probengas erwärmt, um die flüchtigen Partikel in die Gasphase überzuführen, und der Katalysator die in die Gasphase überführten flüchtigen Partikel entfernt.The subject invention relates to a thinner cell for removing volatile particles from a sample gas which is charged with volatile and solid particles, wherein in a heated body of the thinner cell connected to a supply line for the sample gas evaporator and downstream of the evaporator at least one catalyst are provided and the evaporator heats the sample gas to convert the volatile particles into the gas phase, and the catalyst removes the vaporized into the gas phase volatile particles.
[0002] Aus der AT 13 239 U1 geht eine kompakte Vorrichtung zum Entfernen von flüchtigen Bestandteilen in einem mit flüchtigen und festen Partikeln geladenen, unverdünnten Gasstrom, wie z.B. ein Aerosol, hervor. Ein solcher Gasstrom kommt insbesondere in Form von Abgas eines Verbrennungsmotors vor. Um einen solchen Gasstrom in einem Gasanalysator, z.B. ein Partikelzähler zur Bestimmung der Partikelkonzentration, analysieren zu können, müssen die flüchtigen Partikel entfernt werden, um durch diese Partikel verursachte Verfälschungen des Messergebnisses zu verhindern. In der AT 13 239 U1 werden die flüchtigen Partikel zuerst in einem Evaporator erhitzt und dadurch in die Gasphase überführt. An den Evaporator schließt stromabwärts ein Katalysator an, in dem die in die Gasphase überführten flüchtigen Partikel entfernt werden.From AT 13 239 U1 there is a compact devolatilization device in a nebulized gas stream charged with volatile and solid particles, e.g. an aerosol, forth. Such a gas stream occurs in particular in the form of exhaust gas of an internal combustion engine. To provide such gas flow in a gas analyzer, e.g. To be able to analyze a particle counter for determining the particle concentration, the volatile particles must be removed in order to prevent falsification of the measurement result caused by these particles. In AT 13 239 U1, the volatile particles are first heated in an evaporator and thereby converted into the gas phase. The evaporator is followed downstream by a catalyst in which the volatile particles transferred to the gas phase are removed.
[0003] Es ist auch bekannt, den partikelgeladenen Gasstrom vor und/oder nach dem Entfernen der flüchtigen Partikel zu verdünnen. Die Verdünnung vor der Entfernung wird mitunter mit erwärmter Luft durchgeführt, was von manchen Behörden sogar vorgeschrieben oder empfohlen wird. Die Verdünnung nach dem Entfernen erfolgt in der Regel mit kalter Luft. Eine solche Anordnung kann auch der US 7,665,375 B2 oder der US 2007/0131038 A1 entnommen werden. Ebenfalls ist es z.B. aus der US 8,794,048 bekannt, den Verdünner vor dem Entfernen selbst zu heizen.It is also known to dilute the particle-laden gas stream before and / or after removal of the volatile particles. The dilution before removal is sometimes carried out with heated air, which is even prescribed or recommended by some authorities. The dilution after removal is usually done with cold air. Such an arrangement can also be found in US Pat. No. 7,665,375 B2 or US 2007/0131038 A1. It is also e.g. from US 8,794,048 known to heat the diluent itself prior to removal.
[0004] Für mobile Anwendungen (also an einem Fahrzeug angeordnet und mit diesem beweglich) muss eine Verdünnerzelle zum Entfernen flüchtiger Partikel aus einem Gasstrom sehr kompakt und leicht ausgeführt sein, um diese überhaupt am Fahrzeug unterbringen zu können und um durch das Gewicht der Vorrichtung das normale Verhalten des Fahrzeugs nicht zu stark zu beeinflussen. Aufgrund dieser Anforderungen soll die Baugröße der Vorrichtung so weit wie möglich reduziert werden. Zusätzliche Komponenten zum Heizen der zugeführten Verdünnungsluft sind daher kontraproduktiv, da diese sowohl die Baugröße als auch das Gewicht erhöhen. Abgesehen davon ist es für mobile Anwendungen wünschenswert, die Leistungsaufnahme einer Vorrichtung zum Entfernen flüchtiger Partikel so gering wie möglich zu halten, da die benötige Leistung über große und schwere Batterien zur Verfügung gestellt werden muss, oder vom Fahrzeug bereitgestellt werden muss. Auch unter diesem Aspekt sind zusätzliche Komponenten zum Heizen der zugeführten Verdünnungsluft in mobilen Anwendungen kontraproduktiv.For mobile applications (ie arranged on a vehicle and movable with this) a thinner cell for removing volatile particles from a gas stream must be made very compact and lightweight in order to accommodate them at all on the vehicle and by the weight of the device normal behavior of the vehicle does not affect too much. Due to these requirements, the size of the device should be reduced as much as possible. Additional components for heating the supplied dilution air are therefore counterproductive, since they increase both the size and the weight. Apart from that, it is desirable for mobile applications to minimize the power consumption of a devolatilization device because the required power must be provided across large and heavy batteries or provided by the vehicle. Also in this aspect, additional components for heating the added dilution air in mobile applications are counterproductive.
[0005] Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung eine besonders kompakte Verdünnerzelle, die insbesondere in mobilen Anwendungen einsetzbar ist, zur Entfernung der flüchtigen Partikel aus einem Probengas anzugeben, bei der vor der Entfernung eine Verdünnung mit Luft erfolgt.It is therefore an object of the subject invention to provide a particularly compact thinner cell, which is particularly useful in mobile applications, to remove the volatile particles from a sample gas, in which before dilution with air.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für die Verdünnerzelle dadurch gelöst, dass in der Verdünnerzelle stromaufwärts des Evaporators eine erste Verdünnereinheit angeordnet ist, der mit einer Verdünnungsluftleitung zur Zufuhr von Verdünnungsluft verbunden ist, wobei die Verdünnungsluftleitung zumindest teilweise im beheizten Grundkörper angeordnet ist. Durch diese Anordnung der Verdünnungsluftleitung im beheizten Grundkörper wird erreicht, dass die zugeführte Verdünnungsluft durch den Grundkörper automatisch mitgeheizt und dem Proben gas zur Verdünnung vorgewärmte Luft zugeführt wird. Damit können zusätzliche Bauteile zum Temperieren der Verdünnungsluft eingespart werden, was es insbesondere ermöglicht, die Verdünnerzelle sehr kompakt und leicht, und damit auch in mobilen Anwendungen einsetzbar und mit Fahrzeugen bewegbar, zu bauen. Das ermöglicht es weiters, die Leistungsaufnahme für das Erwärmen der Verdünnungsluft zu reduzieren.This object is achieved for the thinner cell, characterized in that in the thinner cell upstream of the evaporator, a first diluent unit is arranged, which is connected to a dilution air line for supplying dilution air, wherein the dilution air duct is at least partially disposed in the heated base body. This arrangement of the dilution air line in the heated body ensures that the supplied dilution air is automatically co-heated by the body and the sample gas for dilution preheated air is supplied. Thus, additional components for controlling the temperature of the dilution air can be saved, which makes it possible in particular, the thinner cell very compact and lightweight, and thus also in mobile applications used and movable with vehicles to build. This further makes it possible to reduce the power consumption for heating the dilution air.
[0007] Der Grundkörper kann einfach erwärmt werden, wenn im Grundkörper zumindest eine Heizelementausnehmung vorgesehen ist, in der zumindest ein Heizelement zum Erwärmen des Grundkörpers angeordnet ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es des Weiteren, die Heizelemente einfach zu tauschen, ohne den Grundkörper zerlegen zu müssen, wenn die Heizelementausnehmung an einem axialen Ende offen und von außen zugänglich ist. Natürlich können auch mehrere Heizelementausnehmungen und Heizelemente vorgesehen sein.The basic body can be heated easily if at least one Heizelementausnehmung is provided in the base body, in which at least one heating element is arranged for heating the base body. This configuration also makes it possible to easily exchange the heating elements without having to disassemble the base body when the Heizelementausnehmung is open at one axial end and accessible from the outside. Of course, several Heizelementausnehmungen and heating elements can be provided.
[0008] Für eine besonders gute Erwärmung der zugeführten Verdünnungsluft ist vorgesehen, die Heizelementausnehmung im Grundkörper zwischen einer Luftleitungsausnehmung, in der die Verdünnungsluftleitung angeordnet ist, und einer Komponentenausnehmung, in der der Evaporator und der Katalysator angeordnet sind, anzuordnen.For a particularly good heating of the supplied dilution air is provided, the Heizelementausnehmung in the body between an air line recess in which the dilution air line is arranged, and a component recess in which the evaporator and the catalyst are arranged to arrange.
[0009] Wenn die Komponentenausnehmung und die Luftleitungsausnehmung im Wesentlichen parallel angeordnet sind, kann einerseits eine besonders kompakte Ausführung der Verdünnerzelle realisiert werden. Andererseits kann damit im Wesentlichen die gesamte axiale Länge des Grundkörpers zur Erwärmung der Verdünnungsluft genutzt werden, womit eine gute Lufterwärmung erzielt werden kann.If the component recess and the air line recess are arranged substantially parallel, on the one hand, a particularly compact design of the thinner cell can be realized. On the other hand, essentially the entire axial length of the main body can thus be used for heating the dilution air, with which good air heating can be achieved.
[0010] Wenn in der Verdünnungsluftleitung zumindest abschnittsweise radial nach innen vorstehende Erhebungen vorgesehen sind, wird zum einen die überströmte Oberfläche in der Verdünnungsluftleitung vergrößert und es ist ein effizienterer Wärmeübergang möglich. Zum anderen werden dadurch Turbulenzen in die Strömung der Verdünnungsluft eingebracht, die eine zusätzlich verbesserte Erwärmung der Luft ermöglichen. Beides erhöht und verbessert den Wärmeübergang vom beheizten Grundkörper auf die Verdünnungsluft. Mit anderen Worten sind also auf der inneren Oberfläche der Verdünnungsluftleitung Erhebungen vorgesehen, die in Richtung der Leitungsmitte radial nach innen ausgerichtet sind. Vorzugsweise sind die radial vorstehenden Erhebungen, die an der Innenwand der Verdünnungsluftleitung vorgesehen sind, zumindest abschnittsweise in den innerhalb des beheizten Grundkörpers angeordneten Bereichen der Verdünnungsluftleitung angeordnet. Dadurch lässt sich die Wärme des Grundkörpers besonders gut übertragen.If in the dilution air duct at least partially radially inwardly projecting protrusions are provided, on the one hand the surface overflow in the dilution air duct is increased and it is a more efficient heat transfer possible. On the other hand turbulence in the flow of the dilution air are introduced, which allow an additional improved heating of the air. Both increases and improves the heat transfer from the heated body to the dilution air. In other words, elevations are thus provided on the inner surface of the dilution air line, which are aligned radially inwardly in the direction of the line center. Preferably, the radially projecting elevations, which are provided on the inner wall of the dilution air line, are arranged at least in sections in the regions of the dilution air line arranged within the heated base body. As a result, the heat of the body can be transferred very well.
[0011] Die axiale Baulänge der Verdünnerzelle lässt sich verkürzen, wenn die Strömungsrichtung der Verdünnungsluft durch die Verdünnungsluftleitung entgegengerichtet zur Strömungsrichtung des Probengases durch den Evaporator und den zumindest einen Katalysator ist.The axial length of the thinner cell can be shortened when the flow direction of the dilution air through the dilution air line is opposite to the flow direction of the sample gas through the evaporator and the at least one catalyst.
[0012] Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt [0013] Fig. 1 einem Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Verdünnerzelle, [0014] Fig.2 eine Ansicht eines Teils des beheizten Grundkörpers und [0015] Fig.3 eine Detailansicht der Verdünnungsluftleitung.The subject invention will be explained in more detail with reference to Figures 1 to 3, which show by way of example, schematically and not limiting advantageous embodiments of the invention. 1 shows a cross section through a thinner cell according to the invention, FIG. 2 shows a view of a part of the heated main body, and FIG. 3 shows a detailed view of the dilution air line.
[0016] In Fig. 1 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verdünnerzelle 1 zur Entfernung der flüchtigen Partikel (z.B. Kohlenwasserstoffe, S03, H2S04, wie typischerweise in einem Abgas eines Verbrennungsmotors enthalten) aus einem Probengas, das flüchtige und feste Partikel enthält, gezeigt. Die Vorrichtung umfasst einen Evaporator 2 und einen stromabwärts davon angeordneten Katalysator 3, wobei auch mehrere Katalysatoren 3 hintereinander und/oder parallel angeordnet sein können. Der Katalysator 3 kann wie in der AT 13 239 U1 beschrieben ausgeführt sein. Über eine Zuführleitung 4 wird der Verdünnerzelle 1 Probengas, beispielsweise Abgas eines Verbrennungsmotors, zugeführt. An die Zuführleitung 4 kann eine beliebige Gaszuführung angeschlossen werden. Das Probengas wird einer ersten Verdün- nereinheit 5 zugeführt, in der das Probengas mit Verdünnungsluft verdünnt wird. Das verdünnte Probengas strömt von der ersten Verdünnereinheit 5 in den Evaporator 2, in dem die flüchtigen Bestandteile des Probengases in die Gasphase überführt werden, also verflüchtigt werden. Diese verflüchtigten Partikel werden im nachfolgenden zumindest einen Katalysator 3 durch eine katalytische Reaktion entfernt. Stromabwärts des Katalysators 3 ist eine zweite Verdünnereinheit 6 angeordnet, in dem das aus dem Katalysator 3 ausströmende verdünnte und von den flüchtigen Bestandteilen befreite Probengas ein weiteres Mal mit Verdünnungsluft verdünnt wird.In Fig. 1 there is shown an advantageous embodiment of the diluter cell 1 of the present invention for removing volatile particles (e.g., hydrocarbons, SO 3, H 2 SO 4, typically contained in an exhaust gas of an internal combustion engine) from a sample gas containing volatile and solid particles. The device comprises an evaporator 2 and a catalyst 3 arranged downstream thereof, it also being possible for a plurality of catalysts 3 to be arranged one behind the other and / or in parallel. The catalyst 3 may be carried out as described in AT 13 239 U1. Via a supply line 4 of the thinner cell 1 sample gas, for example, exhaust gas of an internal combustion engine is supplied. To the supply line 4, any gas supply can be connected. The sample gas is fed to a first diluter unit 5, in which the sample gas is diluted with dilution air. The diluted sample gas flows from the first diluter unit 5 into the evaporator 2, in which the volatile constituents of the sample gas are converted into the gas phase, ie volatilized. These volatilized particles are removed in the subsequent at least one catalyst 3 by a catalytic reaction. Downstream of the catalyst 3, a second diluter unit 6 is arranged, in which the dilute and devolatilized sample gas flowing out of the catalyst 3 is diluted once more with dilution air.
[0017] Die zweite Verdünnereinheit 6 ist optional und kann auch weggelassen werden. Das derart aufbereitete Probengas wird über eine Abführleitung 7 aus der Verdünnerzelle 1 abgeführt. An die Abführleitung 7 kann eine beliebige Gasabführung angeschlossen werden, beispielsweise eine Verbindungsleitung zu einem Gasanalysator, wie einem Partikelzähler, zur Analyse des aufbereiteten Probengases.The second diluter unit 6 is optional and can also be omitted. The thus purified sample gas is discharged via a discharge line 7 from the thinner cell 1. To the discharge line 7, any gas discharge can be connected, for example, a connection line to a gas analyzer, such as a particle counter, for the analysis of the processed sample gas.
[0018] Hierzu ist anzumerken, dass es nicht möglich ist, im Evaporator 2 sämtliche im Probengas enthaltenen flüchtigen Partikel vollständig zu entfernen. Unter „Entfernen“ wird daher eine Entfernung verstanden, die es erlaubt, das derart aufbereitete Probengas in einer nachfolgenden Gasanalyseeinheit ohne negative Störungen zu untersuchen - beispielsweise eine Entfernung von zumindest 90% bis 99% der enthaltenen flüchtigen Partikel.It should be noted that it is not possible to completely remove all the volatile particles contained in the sample gas in the evaporator 2. The term "removal" is therefore understood to mean a distance which allows the sample gas thus treated to be analyzed in a subsequent gas analysis unit without negative disturbances - for example a removal of at least 90% to 99% of the volatile particles present.
[0019] Die erste Verdünnereinheit 5, der Evaporator 2 und der Katalysator 3 sind in einem ersten, beheizten Teil der Vorrichtung 1 angeordnet. Hierzu kann ein beheizter Grundkörper 8 (einteilig oder mehrteilig), beispielsweise aus Edelstahl oder Aluminium, vorgesehen sein, in dem diese Komponenten angeordnet sind. Der beheizte Grundkörper 8 kann auch von einer thermischen Isolierung 9 ummantelt sein. Die zweite Verdünnereinheit 6 ist gegebenenfalls in einem zweiten ungeheizten Teil der Verdünnerzelle 1 angeordnet, insbesondere um eine zweite Verdünnung mit nicht erwärmter Verdünnungsluft zu ermöglichen. Dazu kann vorgesehen sein, dass eine Zuführung von Verdünnungsluft zur zweiten Verdünnereinheit 6 ebenfalls im ungeheizten Teil der Verdünnerzelle 1 von der Verdünnungsluftleitung 13 abzweigt.The first diluter unit 5, the evaporator 2 and the catalyst 3 are arranged in a first, heated part of the device 1. For this purpose, a heated base body 8 (one-piece or multi-part), for example made of stainless steel or aluminum, may be provided, in which these components are arranged. The heated base body 8 can also be encased by a thermal insulation 9. The second diluter unit 6 is optionally arranged in a second unheated part of the thinner cell 1, in particular to allow a second dilution with unheated dilution air. For this purpose, it can be provided that a supply of dilution air to the second diluent unit 6 likewise branches off from the dilution air line 13 in the unheated part of the diluter cell 1.
[0020] Die erste und zweite Verdünnereinheit 5, 6 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel als an sich bekannter Verdünner mit porösen Gasleitungen ausgeführt. Hierbei ist die Zuführleitung 4 oder die Abführleitung 7 über eine gewisse Länge porös ausgeführt, beispielsweise in Form einer Mehrzahl von Bohrungen im Mantel der jeweiligen Leitung. Dieser poröse Abschnitt der Zuführleitung 4 oder der Abführleitung 7 ist von einem abgeschlossenen Hohlraum 12 umgeben, in dem die Verdünnungsluft unter Druck zugeführt wird. Dazu kann in den jeweiligen Hohlraum 12 eine Verdünnungsluftleitung 13 münden, an die eine beliebige Luftzuführung angeschlossen werden kann. Vor dem jeweiligen Hohlraum kann in der Verdünnungsluftleitung 13 auch ein Dosierventil 14 angeordnet sein, um die Menge der zugeführten Verdünnungsluft regeln zu können.The first and second diluter unit 5, 6 are executed in the embodiment shown as per se known thinner with porous gas lines. Here, the supply line 4 or the discharge line 7 is made porous over a certain length, for example in the form of a plurality of holes in the jacket of the respective line. This porous portion of the supply line 4 or the discharge line 7 is surrounded by a closed cavity 12, in which the dilution air is supplied under pressure. For this purpose, a dilution air line 13 can open into the respective cavity 12, to which any desired air supply can be connected. Before the respective cavity can be arranged in the dilution air line 13 and a metering valve 14 in order to regulate the amount of the supplied dilution air can.
[0021] Die Ausführung der Verdünnereinheiten 5, 6 mit porösen Leitungen ist nur beispielhaft und es kann grundsätzlich jeder beliebiger geeigneter Verdünner, auch unterschiedliche Verdünner, eingesetzt werden.The execution of the dilution units 5, 6 with porous lines is only an example and it can be used in principle any suitable thinner, even different diluents.
[0022] Am beheizten Grundkörper 8 sind Heizelemente 10, 11 angeordnet, mit denen der Grundkörper 8 beheizt wird. Es kann z.B. ein erstes Heizelement 11 zum Temperieren des Evaporators 2 und ein zweites Heizelement 10 zum Temperieren des Katalysators 3 angeordnet sein. Die Heizelemente 10, 11 sind vorzugsweise als hinlänglich bekannte elektrische Heizpatronen ausgeführt. Der Grundkörper 8, der die Komponenten im beheizten Teil der Vorrichtung 1 umgibt, verteilt die durch die Heizelemente 10, 11 eingebrachte Wärme und sorgt für eine gute und gleichmäßige Erwärmung. Bei einer thermischen Trennung in axialer Richtung wäre es auch möglich, den Evaporator 2 und den Katalysator 3 auf unterschiedlichen Temperaturen zu halten.On the heated base 8 heating elements 10, 11 are arranged, with which the base body 8 is heated. It can e.g. a first heating element 11 for controlling the temperature of the evaporator 2 and a second heating element 10 for controlling the temperature of the catalyst 3 may be arranged. The heating elements 10, 11 are preferably designed as well-known electric heating cartridges. The main body 8, which surrounds the components in the heated part of the device 1, distributes the heat introduced by the heating elements 10, 11 and ensures good and uniform heating. In a thermal separation in the axial direction, it would also be possible to keep the evaporator 2 and the catalyst 3 at different temperatures.
[0023] Für die Verwendung der Verdünnerzelle 1 für eine Abgas einer Verbrennungskraftmaschine als Probengas wird der Evaporator 2 typischerweise auf einen Temperaturbereich von 150°C bis 400^ temperiert. Der Katalysator 3 wird typischerweise ebenfalls auf einen Temperaturbereich von ΙδΟ'Ό bis 400 °C temperiert.For the use of the thinner cell 1 for an exhaust gas of an internal combustion engine as a sample gas, the evaporator 2 is typically heated to a temperature range of 150 ° C to 400 ^. The catalyst 3 is also typically heated to a temperature range of ΙδΟ'Ό to 400 ° C.
[0024] In Fig.2 ist ein Teil des Grundkörpers 8 in einer vorteilhaften Ausgestaltung dargestellt. Der Grundkörper 8 ist hier zweiteilig, entlang einer Längsebene geteilt ausgeführt. Der Grundkörper 8 wird aus zwei solchen, an der Längsebene aneinander liegenden Teilen ausgebildet. In einer Komponentenausnehmung 20 des Grundkörpers 8 sind der Evaporator 2 und der Katalysator 3 angeordnet. In einer Heizelementausnehmung 22 ist zumindest eines der Heizelemente 10, 11 angeordnet. Im anderen Teil des Grundkörpers 8 kann ebenfalls eine solche Heizelementausnehmung 22 vorgesehen sein, in der ein weiteres Heizelement 10, 11 angeordnet sein kann. In einer Luftleitungsausnehmung 21 wird die Verdünnungsluftleitung 13 angeordnet. Die Verdünnungsluftleitung 13 verläuft damit zumindest teilweise im Grundkörper 8. Die Luftleitungsausnehmung 21 verläuft dabei im Wesentlichen parallel zur Komponentenausnehmung 20. Unter paralleler Anordnung ist hier zu verstehen, dass die Längsachsen in Richtung der größten Längserstreckung von Komponentenausnehmung 20 und Luftleitungsausnehmung 21 im Wesentlichen parallel verlaufen. Die Heizelementausnehmung 22, oder die Heizelementausnehmungen 22, sind bevorzugt zwischen der Komponentenausnehmung 20 und der Luftleitungsausnehmung 21 angeordnet. Weiters ist eine Verdünnerausnehmung 23 vorgesehen, in der die erste Verdünnereinheit 5 angeordnet ist.In Figure 2, a part of the base body 8 is shown in an advantageous embodiment. The main body 8 is made in two parts, divided along a longitudinal plane. The main body 8 is formed from two such, abutting the longitudinal plane parts. In a component recess 20 of the main body 8, the evaporator 2 and the catalyst 3 are arranged. In a Heizelementausnehmung 22 at least one of the heating elements 10, 11 is arranged. In the other part of the main body 8, such a Heizelementausnehmung 22 may also be provided, in which a further heating element 10, 11 may be arranged. In an air line recess 21, the dilution air line 13 is arranged. The dilution air line 13 thus runs at least partially in the base body 8. The air line recess 21 runs essentially parallel to the component recess 20. A parallel arrangement means here that the longitudinal axes extend essentially parallel in the direction of the greatest longitudinal extent of the component recess 20 and the air line recess 21. The heating element recess 22, or the heating element recesses 22, are preferably arranged between the component recess 20 and the air line recess 21. Furthermore, a thinner recess 23 is provided, in which the first thinner unit 5 is arranged.
[0025] Die Heizelementausnehmung 22 ist vorzugsweise an einem axialen Ende offen und frei zugänglich. Dadurch können Heizelemente 10, 11 auf einfache Weise in die Heizelementausnehmung 22 geschoben und darin an der gewünschten axialen Position fixiert werden.The Heizelementausnehmung 22 is preferably open at one axial end and freely accessible. As a result, heating elements 10, 11 can be easily pushed into the Heizelementausnehmung 22 and fixed therein at the desired axial position.
[0026] Die Heizelemente 10, 11 können auch an unterschiedlichen axialen Positionen in den Heizelementausnehmungen 22 angeordnet sein. Damit kann z.B. ein erstes Heizelement 11 auf axialer Höhe des Evaporators 2 und ein zweites Heizelement 10 auf axialer Höhe des Katalysators 3 angeordnet sein.The heating elements 10, 11 may also be arranged at different axial positions in the Heizelementausnehmungen 22. Thus, e.g. a first heating element 11 may be arranged at the axial height of the evaporator 2 and a second heating element 10 at the axial height of the catalyst 3.
[0027] Nachdem die Luftleitungsausnehmung 21 und die darin angeordnete Verdünnungsluftleitung 13 im beheizten Grundkörper 8 angeordnet sind, wird die zugeführte Verdünnungsluft gleichzeitig miterwärmt. Es sind damit keine separaten Vorkehrungen zu treffen, um die zugeführte Verdünnungsluft zu erwärmen. Um eine möglichst starke Erwärmung der Verdünnungsluft zu erzielen, ist die Verdünnungsluftleitung 13 vorzugsweise in Längsrichtung der Verdünnerzelle 1, also parallel zur Komponentenausnehmung 20 angeordnet. Durch diese Anordnung erreicht man aber auch eine äußerst kompakte Ausgestaltung der Verdünnerzelle 1, da die im Grundkörper 8, vorzugsweise in Längsrichtung, geführte Verdünnungsluftleitung 13 nur wenig Platz benötigt und einfach untergebracht werden kann.After the air line recess 21 and arranged therein dilution air line 13 are arranged in the heated base body 8, the supplied dilution air is miterwärmt simultaneously. There are therefore no separate precautions to be taken to heat the supplied dilution air. In order to achieve the highest possible heating of the dilution air, the dilution air line 13 is preferably arranged in the longitudinal direction of the thinner cell 1, that is to say parallel to the component recess 20. By this arrangement, but also achieves an extremely compact design of the thinner cell 1, as in the base body 8, preferably in the longitudinal direction, guided dilution air duct 13 requires little space and can be easily accommodated.
[0028] Für die Verwendung der Verdünnerzelle 1 für ein Abgas einer Verbrennungskraftmaschine als Probengas wird die Verdünnungsluft typischerweise auf eine Temperatur von größer 150°C temperiert.For the use of the thinner cell 1 for an exhaust gas of an internal combustion engine as a sample gas, the dilution air is typically heated to a temperature of greater than 150 ° C.
[0029] Das aus der Verdünnerzelle 1 an der Abführleitung 7 austretende aufbereitete Probengas ist aber auf niedrigere Temperaturen abzukühlen, damit das Probengas nachfolgenden Geräten, wie einem Gasanalysator oder einem Partikelzähler, zugeführt werden kann. Die Abkühlung kann im Falle einer zweiten Verdünnereinheit 6 durch kühle Verdünnungluft für die Verdünnung erfolgen. Hierbei ist es allerdings vorteilhaft, wenn die Temperatur des in der zweiten Verdünnereinheit 6 verdünnten und gekühlten Probengases nicht unter 60°C sinkt, um Kondensation und Artefaktbildung im Probengas, beispielsweise durch die Keimbildung verbliebener volatiler Partikel im Probengas, zu verringern. Das kann beispielsweise erreicht werden, in dem auch für die zweite Verdünnereinheit 6 entsprechend temperierte Verdünnungsluft verwendet wird.However, the recycled sample gas leaving the diluter cell 1 at the discharge line 7 is to be cooled to lower temperatures so that the sample gas can be supplied to downstream devices, such as a gas analyzer or a particle counter. The cooling can be carried out in the case of a second dilution unit 6 by cool dilution air for the dilution. In this case, however, it is advantageous if the temperature of the sample gas diluted and cooled in the second diluent unit 6 does not fall below 60 ° C. in order to reduce condensation and artifact formation in the sample gas, for example by the formation of nucleation of volatile particles in the sample gas. This can be achieved, for example, in which also the second dilution unit 6 appropriately tempered dilution air is used.
[0030] Um die Baulänge der Verdünnerzelle 1 kurz zu halten, kann weiters vorgesehen sein, dass die Strömungsrichtung durch die Verdünnungsluftleitung 13 entgegengesetzt zur Strömungsrichtung durch den Evaporator 2 und den Katalysator 3 ist. Der Eintritt der Zuführleitung 4, in die Verdünnerzelle 1, und die erste Verdünnereinheit 5, und der Eintritt der Verdünnungs- luftleitung 13 in die Verdünnerzelle 1 sind vorzugsweise an einander gegenüberliegenden Seiten der Verdünnerzelle 1 angeordnet, wie in Fig. 1 dargestellt. Gleichfalls sind vorzugsweise der Eintritt der Zuführleitung 4 an einer Seite der Verdünnerzelle 1 und der Austritt der Abführleitung 7 und der Eintritt der Verdünnungsluftleitung 13 in die Verdünnerzelle 1 an einer gegenüberliegenden Seite der Verdünnerzelle 1 vorgesehen. Damit kann im Wesentlichen die gesamte Länge der Verdünnerzelle 1 zur Erwärmung der Verdünnungsluft genutzt werden.In order to keep the length of the thinner cell 1 short, it can further be provided that the flow direction through the dilution air line 13 is opposite to the flow direction through the evaporator 2 and the catalyst 3. The entry of the feed line 4, into the thinner cell 1, and the first diluent unit 5, and the entry of the dilution air line 13 in the thinner cell 1 are preferably arranged on opposite sides of the thinner cell 1, as shown in Fig. 1. Likewise, the inlet of the feed line 4 on one side of the diluter cell 1 and the outlet of the discharge line 7 and the entry of the dilution air line 13 into the diluter cell 1 on an opposite side of the diluter cell 1 are preferably provided. Thus, substantially the entire length of the thinner cell 1 can be used for heating the dilution air.
[0031] Es ist weiters darauf hinzuweisen, dass neben der dargestellten, teilweise im Grundkörper 8 angeordnete Verdünnungsluftleitung 13 auch noch weitere Verdünnungsluftleitungen vorgesehen sein könnten, die ebenfalls in die erste Verdünnereinheit 5 zur Zufuhr von Verdünnungsluft münden können. Diese weiteren Verdünnungsluftleitungen müssen dabei nicht im Grundkörper 8 angeordnet sein.It should further be noted that in addition to the illustrated, partially arranged in the main body 8 dilution air line 13 also further dilution air ducts could be provided, which may also lead to the first diluter unit 5 for the supply of dilution air. These further dilution air lines need not be arranged in the base body 8.
[0032] Der Wärmeübergang zwischen Grundkörper 8, bzw. zwischen darin angeordneter Ver-dünnungsluftleitung 13, und der zugeführten Verdünnungsluft kann verbessert werden, wenn die Verdünnungsluftleitung 13 an der Innenwand nicht glatt ausgeführt ist, sondern zumindest abschnittsweise mit einer Vielzahl von radial nach innen herausragenden Erhebungen 24 versehen ist, wie in einer Detaildarstellung in Fig.3 gezeigt. Die Erhebungen 24 sind dabei bevorzugt in Abschnitten der Verdünnungsluftleitung 13 vorgesehen, die innerhalb des Grundkörpers 8 verlaufen. Die Erhebungen 24 können z.B. als Rippen oder Rillen oder Innengewinde ausgeführt sein, wobei die Form der Erhebungen jedoch unerheblich ist. Durch die radial inneren Erhebungen wird einerseits die überströmte Oberfläche in der Verdünnungsluftleitung 13 erhöht, womit der Wärmeübergang verbessert wird. Andererseits werden durch die Erhebungen in die durchströmende Verdünnungsluft Turbulenzen eingebracht, was ebenfalls hilft, den Wärmeübergang vom Grundkörper 8 auf die Verdünnungsluft zu verbessern.The heat transfer between the base body 8, or between it arranged Ver-dünnungsluftleitung 13, and the supplied dilution air can be improved if the dilution air duct 13 is not smooth on the inner wall, but at least partially outstanding with a plurality of radially inwardly Elevations 24 is provided, as shown in a detailed view in Figure 3. The elevations 24 are preferably provided in sections of the dilution air line 13, which extend within the main body 8. The bumps 24 may be e.g. be designed as ribs or grooves or internal thread, the shape of the surveys is irrelevant. By the radially inner elevations, on the one hand, the overflowed surface in the dilution air line 13 is increased, whereby the heat transfer is improved. On the other hand, turbulences are introduced by the elevations into the throughflowing dilution air, which also helps to improve the heat transfer from the main body 8 to the dilution air.
[0033] Der Evaporator 2 wird im Wesentlich durch ein Evaporatorrohr 15 ausgebildet. Am stromabwärtigen Ende des Evaporatorrohres 15 schließt der Katalysator 3 an. Am stromaufwär-tigen Ende mündet die Zuführleitung 4 in den Evaporator 2. Dazu ist am Evaporatorrohr 15 ein Übergangsbereich 24 vorgesehen, entlang dem die Zuführleitung 4 kegelförmig vom kleinen Strömungsquerschnitt der Zuführleitung 4 auf den größeren Strömungsquerschnitt des Evaporatorrohres 15 aufgeht. Um eine bessere und gleichmäßigere Erwärmung des Probengases im Evaporator 2 sicherzustellen, kann im Evaporatorrohr 15 auch ein Evaporatorkern 16 angeordnet sein, der eine Mehrzahl von radial abstehenden Stegen aufweist, die in thermisch leitenden Kontakt mit dem beheizten Grundkörper 8 stehen. Über diesen thermisch leitenden Kontakt wird der Evaporatorkern 16 über den beheizten Grundkörper 8 mitbeheizt. Zusätzlich wird durch den Evaporatorkern 16 die beheizte Oberfläche des Evaporators 2, über die das durchströmende Probengas strömt, vergrößert. Das Probengas wird damit gleichmäßiger erwärmt. Gleichzeitig kann der Evaporator 2 bei einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit damit auch kürzer gebaut werden, da eine größere Heizfläche verfügbar ist. In einer Variante der Erfindung kann der Evaporatorkern 21 auch so gestaltet sein, dass Turbulenzen in der Strömung des Probengases weitestgehend vermieden werden. Diese Turbulenzen sind nachteilig, da sie zu Ablagerungen der im Probengas enthaltenen Partikel an den Wandungen der Zuführleitung 4 und/oder des Evaporatorrohres 15 führen können. Solche Ablagerungen verfälschen nachfolgende Gasanalysen des Probengases und führen zur Verschmutzung der Verdünnerzelle 1 und sind deshalb prinzipiell unerwünscht.The evaporator 2 is essentially formed by an evaporator tube 15. At the downstream end of the Evaporatorrohres 15, the catalyst 3 connects. At the upstream end, the feed line 4 opens into the evaporator 2. For this purpose, a transition region 24 is provided on the evaporator tube 15, along which the feed line 4 rises conically from the small flow cross section of the feed line 4 to the larger flow cross section of the evaporator tube 15. In order to ensure a better and more uniform heating of the sample gas in the evaporator 2, the evaporator tube 15 can also be arranged an evaporator core 16, which has a plurality of radially projecting webs, which are in thermally conductive contact with the heated base body 8. About this thermally conductive contact the Evaporatorkern 16 is mitbeheizt about the heated base body 8. In addition, the heated surface of the evaporator 2, via which the sample gas flowing through, is increased by the Evaporator 16. The sample gas is thus heated more uniformly. At the same time, the evaporator 2 can also be made shorter at a certain flow rate, since a larger heating surface is available. In a variant of the invention, the evaporator core 21 can also be designed so that turbulences in the flow of the sample gas are largely avoided. These turbulences are disadvantageous since they can lead to deposits of the particles contained in the sample gas on the walls of the supply line 4 and / or the Evaporatorrohres 15. Such deposits falsify subsequent gas analyzes of the sample gas and lead to contamination of the thinner cell 1 and are therefore undesirable in principle.
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