CN111670353A - 方法和包括凝结粒子计数器、运行物和载气的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种方法和包括凝结粒子计数器(1)，运行物(2)和载气(3)的装置，所述载气在测量过程中沿主流动路径(4)流过所述凝结粒子计数器(1)，其中，所述凝结粒子计数器(1)具有饱和器(5)和沿所述载气(3)的主流动路径(4)在所述饱和器(5)之后布置的、并且通向被富集的所述载气(3)内的喷嘴设备(6)，其中，所述凝结粒子计数器(1)具有在所述喷嘴设备(6)之后布置的、用于使包含所述载气(3)、所述运行物(2)和所述测量气溶胶(8)的混合物过饱和的凝结区域(9)，并且其中所述凝结粒子计数器(1)具有沿所述主流动路径(4)在所述凝结区域(9)之后布置的、用于检测由于凝结的所述运行物(2)而增大的所述测量气溶胶(8)的粒子的测量设备(10)。根据本发明，所述载气(3)是惰性气体，所述运行物(2)是结构式为CnH2n+2并且序数n为16至24的烷烃，并且所述载气(3)在测量过程中在所述凝结区域(9)内被所述调温装置(11)调温到超过150℃的凝结温度。
Description
技术领域
本发明涉及一种包括凝结粒子计数器、运行物和载气的装置，其中载气在测量过程中沿主流动路径流过凝结粒子计数器，其中凝结粒子计数器具有用于以运行物使载气富集、特别是以运行物使载气饱和的饱和器，其中饱和器在测量过程中被至少部分地填充以运行物并且被载气流过，其中凝结粒子计数器具有沿载气的主流动路径在饱和器之后布置的并且通向被富集的载气的喷嘴设备，所述喷嘴设备与测量气溶胶供给管路连接并且被设置为将载有粒子的测量气溶胶引入到被富集的载气内，其中凝结粒子计数器具有沿主流动路径在喷嘴设备之后布置的、用于使包含载气、运行物和测量气溶胶的混合物过饱和的凝结区域，其中凝结粒子计数器具有沿主流动路径在凝结器区域之后布置的测量设备，以检测由于冷凝的运行物而增大的测量气溶胶粒子，并且其中凝结粒子计数器具有用于载气调温的调温装置。
本发明还涉及一种用于运行此类的凝结粒子计数器的方法。
背景技术
凝结粒子计数器是已知的并且以不同的实施方案公开。在常规的凝结粒子计数器中，通过蒸气状的运行物使气溶胶流饱和，并且随后在凝结区域中被冷却，使得包含在气溶胶流中的粒子作为凝结核起作用，在所述凝结核上沉积凝结的运行物。由此，粒子被增大并且可以通过测量装置以更高的精度进行检测，特别是计数。内燃机的废气通常被用作测量气溶胶，以例如用于测量机动车辆的粒子排放。但是内燃机的废气中除了待测量的粒子外还包含另外的组分，例如水蒸气、未燃烧的烃或硫酸。这些另外的组分可能妨碍测量，并且甚至损坏凝结粒子计数器。由此原因，在常规的凝结粒子计数器中对测量气溶胶进行调理。在此调理中，例如将测量气溶胶干燥、冷却和稀释。然而，在实践中已经发现，测量气溶胶的调理妨碍测量的准确性，因为在调理时相当部分的测量气溶胶的粒子丢失或从测量气溶胶中滤除，其中此问题尤其在纳米粒子的情况下，例如在具有25nm以下的尺寸的纳米粒子的情况下出现。
为解决此问题，已知所谓的高温凝结粒子计数器或HT-CPC。通过凝结粒子计数器的此特殊结构形式，沿测量气溶胶的流动的温度保持在废气中所包含的并且以蒸汽形式结合的组分的关键的露点温度以上。通常，将硫酸的露点温度选择为最低温度，其大约在150℃的范围内。这样可以防止如水蒸气或蒸汽形式的硫酸的物质在测量设备的区域内凝结并且妨碍测量或损坏测量设备。
然而，在实践中已经发现在HT-CPC中还出现其他问题，这些问题不允许稳定的运行。因此在常规的HT-CPC的情况中，会在已经短时间运行后在饱和器上意外地出现损坏，这明显降低了HT-CPC的测量精度和使用寿命。
发明内容
因此，本发明的任务是克服现有技术的缺点，并且提供一种改进的、特别是带有永久性提高的测量精度的凝结粒子计数器。
本发明的任务通过独立权利要求的特征来实现。
深入的研究已表明，高温凝结粒子计数器中的饱和器的损坏是由于运行物的不希望的反应所引起的。常规的运行物主要是长链酯，特别是邻苯二甲酸二辛酯，其以液体形式被供给，并且通过加热饱和器而在气溶胶流或载气中以蒸气形式被吸收或者被结合。但是在实践中已表明这些酯不具有足够的热稳定性。
对于常规的低温凝结粒子计数器，烃也已知作为运行物。然而，在更高的温度下，这些烃与气溶胶流或载气中的氧气反应，由此不利地改变了运行物的分子结构。另外，在较高温度下，发生所谓的运行物的烃的“裂化”。此反应的副产物随后沉积在饱和器内，这可能导致饱和器的阻塞。
可以特别地通过如下方式提高凝结粒子计数器的测量精度，即使用改进的喷嘴装置来将测量气溶胶分散地混入到载气内。
可以特别地通过使用改进的饱和器来提高凝结粒子计数器的测量精度。
在本发明的范围，调理被理解为指对测量气溶胶流的处理，特别是过滤、稀释和/或干燥。
特别地，本发明涉及一种包括凝结粒子计数器、运行物和载气的装置，其中载气在测量过程中沿主流动路径流过凝结粒子计数器，其中凝结粒子计数器具有用于以运行物使载气富集、特别是以运行物使载气饱和的饱和器，其中饱和器在测量过程中至少部分被填充以运行物并且被载气流过，其中凝结粒子计数器具有沿载气的主流动路径在饱和器之后布置的并且通向被富集的载气内的喷嘴设备，所述喷嘴设备与测量气溶胶供给管路连接并且被设置为将载有粒子的测量气溶胶引入到被富集的载气内，其中凝结粒子计数器具有沿主流动路径在喷嘴设备之后布置的用于使包含载气、运行物和测量气溶胶的混合物过饱和的凝结区域，其中凝结粒子计数器具有沿主流动路径在凝结器区域之后布置的测量设备，以用于检测由于凝结的运行物而增大的测量气溶胶粒子，并且其中凝结粒子计数器具有用于载气调温的调温装置。
特别地规定，载气是惰性气体，运行物是结构式为CnH2n+2并且序数n在16和24之间的烷烃，并且/或者，载气在测量过程中在凝结区域内被调温装置调温到超过150℃、优选地超过190℃的凝结温度。
使用具有结构式为CnH2n+2并且序数n在16和24之间的烷烃在此意味着(也)使用了其所属的异构体。
如需要可以规定，载气是氮气。
如需要则规定，在测量过程中流过饱和器的载气是无废气且无氧的气体或气体混合物。
如需要则规定，运行物是结构式为C20H42的烷烃，尤其是二十烷。
如需要则规定，在测量过程中，载气在饱和器内被调温装置调温到饱和器温度，其中饱和器温度高于凝结区域内的载气的温度，特别是是高于200℃或210℃。
如需要则规定，凝结区域内的载气和/或测量气溶胶的温度低于饱和器温度但高于180℃，特别是高于190℃。
如需要则规定，测量气溶胶在测量过程中是装置的一部分，测量气溶胶是测试对象的废气的未被调理的部分流动，测试对象是内燃机、带有排气后处理设备的内燃机和/或机动车辆，并且/或者，测量气溶胶特别是测试对象的废气的未稀释、未干燥和/或直接从提取位置分支出的部分流。
特别地，本发明涉及一种用于运行根据本发明的凝结粒子计数器的方法，其中载气沿主流动路径被输送通过凝结粒子计数器，其中当载气沿主流动路径流过凝结粒子计数器时，载气被调温装置至少部分地调温，并且其中沿主流动路径通过饱和器相继地以运行物使载气富集或饱和，通过喷嘴设备将测量气溶胶混入被富集的载气，使包含载气、运行物和测量气溶胶的混合物在凝结区过饱和，并且在测量设备中检测由于凝结的运行物而增大的测量气溶胶的粒子，其中如需要则规定载气是惰性气体，运行物是带有结构式CnH2n+2并且序数n在16和24之间的烷烃或所属的异构体，并且/或者，载气和测量气溶胶在测量过程中在凝结区域内被调温装置调温到超过150℃、优选地超过190℃的凝结温度。
如需要则规定，载气在测量过程中在饱和器内被调温装置调温到饱和器温度，其中饱和器温度高于凝结区域内的载气的温度，并且特别是高于200℃或210℃。
根据特别优选的实施方案，将C20H42用作运行物，并且将N2用作载气。此外，在此优选的实施方案中，饱和器内的温度在200℃或更高的范围内。此外，在此优选的实施方案中，凝结区域内的温度低于饱和器内的温度，特别是在190℃以上的范围内。此外，在此优选的实施方案中，测量设备内的温度高于硫酸的露点温度，特别是在150℃以上的范围内，优选地在190℃以上的范围内。特别优选的实施方案的温度数据涉及在正常运行中被引导通过凝结粒子计数器的气体流或气溶胶流。根据此特别优选的实施方案，将测量气溶胶流在饱和器之后但是在凝结区域之前或之中以及在测量设备之前混入到被富集或饱和的载气。
在将凝结粒子计数器设计为高温凝结粒子计数器的情况中，测量气溶胶的最低温度特别地高于硫酸的酸露点温度。
酸露点温度通常在120℃至150℃的范围内。
如需要则规定，调温装置在测量过程中被构造或设置为使得测量设备的测量通道内的温度高于190℃，特别是高于200℃，或者在220℃至240℃之间，特别是为230℃，且/或调温装置在测量过程中被构造或设置为使得主通道的朝向测量气溶胶流的面的表面温度高于190℃，特别是高于200℃或在220℃至240℃之间，特别是在230℃以下。
如需要则规定，调温装置在测量过程中被构造或设置成使得测量设备的测量通道的温度或测量通道内的温度处在220℃至240℃之间，特别是处在230℃，饱和区域的温度或饱和器内的温度处在200℃至220℃之间，特别是处在210℃，并且凝结区域的温度或凝结区域内的温度处在190℃和200℃之间。
如需要则规定，加热测量气溶胶流，使得主通道的每个位置处的测量气溶胶流的温度高于测量气溶胶流中可能包含的酸、特别是硫酸的酸露点温度，其中所述酸露点温度特别地处在120℃至150℃的范围内。
如需要则规定，调温装置在测量过程中运行为使得饱和器内和凝结区域内的温度高于180℃，特别是高于190℃，并且加热装置运行为使得饱和器内的温度高于凝结区域内的温度，特别地高于200℃或210℃。
如需要则规定，调温装置在测量过程中运行为使得测量设备的测量通道的温度处在220℃至240℃之间，饱和区域的温度处在200℃至220℃之间，并且凝结区域的温度处在190℃至200℃之间。
如需要则规定，使饱和器内的测量气溶胶流达到200℃至220℃之间的温度，并且使凝结区域内的测量气溶胶流达到190℃至200℃之间的温度，并且使得测量设备的测量通道达到220℃至240℃之间的温度。
如需要则规定，在测量过程中，将测量气溶胶流从温度超过190℃的并且特别是温度在190℃至200℃之间的凝结区域引入到测量设备的测量通道内，或通过分离喷嘴吹入到所述测量通道内，并且通过调温装置加热测量通道内的测量气溶胶流，并且特别地加热到超过200℃的温度且/或加热到220℃至240℃之间的温度。
由于喷嘴设备的特殊设计，所引入的载有粒子的测量气溶胶优选地以环形方式被基本上无粒子的流动包围。以此，可以避免在随后的凝结区域的被运行物浸润的壁上的粒子损失，并且可以降低例如由于凝结物的回流所引起的凝结区域的污染。
附图说明
在下文中根据示例性的非限制性的实施方案进一步描述本发明，所述实施方案在附图中示出。在此各图为：
图1示出凝结粒子计数器的实施方案的示意性剖视图，
图2示出图1中的凝结粒子计数器的细节剖视图，
图3示出凝结粒子计数器的另一示意性剖视图，特别是图1中的凝结粒子计数器的示意性剖视图，
图4示出分配喷嘴的关键部件的示意性斜视图，所述分配喷嘴例如可以使用在根据图1至图3的至少一个的凝结粒子计数器中，和
图5示出饱和器主体的关键部件的示意性斜视图，所述饱和器例如可以使用在根据图1至图3的至少一个的凝结粒子计数器中。
在无另外的说明时，附图的附图标记对应于如下部件：
凝结粒子计数器1，运行物2，载气3，主流动路径4，饱和器5，喷嘴设备6，测量气溶胶供给管路7，测量气溶胶8，凝结区域9，测量设备10，调温装置11，主通道12，喷嘴部分13，(分配喷嘴的)端部部分15，分配喷嘴16，(喷嘴部分的)壁17，入口横截面18，出口开口19，入口通道20，分配通道21，入口开口22，溢流开口23，(测量气溶胶供给管路的)自由端24，(测量气溶胶供给管路的自由端的)自由横截面25，(分配喷嘴的)出口部分26，饱和体27，饱和通道28，饱和通道壁29，槽形部分30，饱和空间31，运行物供给管线32，运行物存储器33，填充高度调控装置34，压力补偿开口35。
具体实施方式
图1示出了凝结粒子计数器1或凝结粒子计数器1的设计的可能的实施方案，所述凝结粒子计数器1带有运行物2、载气3和/或测量气溶胶8。
在正常运行期间，载气3沿主流动路径4流过凝结粒子计数器1。载气3是无废气且无氧的气体或气体混合物。
此处，载气3流过饱和器5，在所述饱和器内以运行物2使载气3富集或饱和。在本实施方式中，沿主流动路径4在饱和器5之后布置有喷嘴装置6。喷嘴装置6包括用于将测量气溶胶8供给到被富集或饱和的载气3内的测量气溶胶供给管路7。在有利的实施方案中，测量气溶胶8是测试对象的废气的未被调理的部分流，所述测试对象例如是内燃机、带有废气后处理设备的内燃机和/或具有内燃机等的机动车辆。此处，测量气溶胶8特别是测试对象的废气的未稀释的、未干燥的和/或直接从例如在废气系统或排气管内的提取位置分支出的废气的部分流。
在本实施方案中，在主流动路径4中或沿主流动路径4在喷嘴设备6之后设有凝结区域9。在凝结区域9中，物理参数被匹配成使得包括载气3、运行物2和测量气溶胶8的混合物出现过饱和，以此通过凝结的运行物2使包含在测量气溶胶8内的粒子增大。
测量设备10沿主流动路径4布置在凝结区域9之后。此测量设备10可以例如是凝结粒子计数器的常规测量设备10，其例如具有用于分离测量气溶胶8的粒子的分离喷嘴。特别地，测量设备10包括用于检测粒子的光学测量装置。
此外，凝结粒子计数器1包括调温装置11，所述调温装置11适合和/或被设置为进行加热以及在需要的情况下进行冷却。特别地，主通道12延伸通过整个凝结粒子计数器1，首先仅将运载载气3并且随后也将运行物2和测量气溶胶8输送通过所述主通道12。调温装置11可以例如被构造成使得一部分被加热，在当前情况下使得饱和器5被加热。凝结区域9的温度可以例如低于饱和器5的区域内的温度，以此改变主通道12的历程内的物理边界条件，使得首先以运行物2使载气3富集或饱和，并且然后在凝结区域9中例如通过主动或被动冷却导致过饱和。
有利地，在测量过程中，载气3在饱和器5内被调温装置11调温到饱和器温度，其中所述饱和器温度高于凝结区域9内的载气3的温度，并且特别是高于200℃或210℃。然后，在测量过程中，载气3在凝结区域9内被调温装置11调温到超过150℃、优选超过190℃的凝结温度。
特别地，可以通过调温装置11将凝结粒子计数器1内的测量气溶胶8的温度保持在一定的最低值以上，使得避免了测量气溶胶中包含的水蒸气或硫酸蒸气的凝结。在凝结粒子计数器的所有实施方案中，最低温度优选地高于水的露点温度和/或高于硫酸的露点温度。凝结区域9内的载气3和/或测量气溶胶8的温度有利地低于饱和器温度但是高于180℃，特别是高于190℃。
如需要则规定，加热测量气溶胶8的测量气溶胶流，使得主通道12的每个位置处的测量气溶胶流的温度高于测量气溶胶流中可能包含的酸(特别是硫酸)的酸露点温度，其中所述酸露点温度特别在120°至150℃的范围内。
因此，根据本发明的凝结粒子计数器1被设计为HT-CPC。在将凝结粒子计数器设计为HAT-CPC或高温凝结粒子计数器的情况中，测量气溶胶的最低温度特别高于硫酸的酸露点温度。酸露点温度通常在120℃至150℃的范围内。
在本实施例中，饱和器5包括饱和体27，所述饱和体27沿主流动路径4包括多个饱和通道28。饱和通道28分别通过饱和通道壁29被相互分开。饱和器5包括带有槽形部分30的饱和空间31。饱和器5内的饱和空间31的形状和/或走向与饱和体27的形状和/或走向相匹配。
饱和空间31沿主流动路径4被设计为管形。在正常使用中，在地测方面处于上部的区域内，压力补偿开口35设置在槽形部分30上方。在本实施例中，饱和体27布置在饱和空间31内并且突出到槽形部分30内。根据优选实施方案，饱和体27是至少部分地填充或浸透以运行物2和/或可填充或可浸透以运行物2的多孔体。在流过饱和通道28时，以运行物2使载气3富集或饱和。为供给运行物2设有与运行物储存器33连接的运行物供给管路32。在本实施方案中，饱和器5还包括上述压力补偿开口35。在本实施方案中，槽形部分30可以部分地或完全地以运行物2填充。为此，槽形部分30由饱和空间31的下部分界定，所述下部分沿主流动路径在饱和体27之前和之后附加地包括台阶或台肩，使得形成槽，在所述槽内可以布置优选地以液体形式被供给的运行物2。饱和体27还优选地突出到此槽形部分30内，因此，由于饱和体27的多孔结构，运行物2例如通过毛细作用浸透整个饱和体27。
设有喷嘴设备6以用于将测量气溶胶8引入到以运行物2被富集的载气3内。喷嘴设备6包括分配喷嘴16，所述分配喷嘴16布置在主通道12的喷嘴部分13内。特别地，分配喷嘴16布置为与喷嘴部分13的壁17间隔开，从而在本实施方案中形成环形间隙，测量气溶胶8被引入到所述环形间隙内。此处，分配喷嘴16沿主流动路径4在喷嘴部分13内向外伸出地突出到主通道12内，并且包括被设计为自由端的端部部分15。分配喷嘴16的端部部分15沿主流动路径4在喷嘴部分13内被设计为楔形地或锥形地汇聚，并且由此形成尖端。主通道12的形状和走向在喷嘴部分13内与分配喷嘴16的形状和走向匹配。如此，喷嘴部分13内的主通道12的壁间隔开地跟随分配喷嘴16的外轮廓，由此喷嘴部分13内的主通道12具有环形横截面或被设计为环形间隙形。在测量气溶胶供给管路7的区域内，环形间隙在喷嘴设备6的上游就已开始。
在本实施方案中，凝结粒子计数器1被设计为高温凝结粒子计数器。此凝结粒子计数器1具有技术上的优点，即可以基本上不经调理地供给测量气溶胶8。由于在凝结粒子计数器1的关键部件的走向中测量气溶胶8的最低温度高于水的露点温度，并且如需要也高于硫酸的露点温度，因此降低了测量误差，尽管废气可能是内燃机的基本上未干燥且基本上未过滤的废气。
为即使在高温下也可以维持稳定的运行，有利地使用结构式为CnH2n+2并且序数n为16至24的烷烃作为运行物2。在此也可以使用其异构体。根据本实施方案，使用结构式为C20H42的烷烃，特别是二十烷。惰性气体、特别是氮气被用作载气。由此防止运行物2在饱和器5内尽管高温但仍被氧化、裂化或以任何其他方式被改变其分子结构。通过在饱和器5之后的测量气溶胶8的供给管路，也额外地防止了测量气溶胶8的组分损害饱和器5的功能。可以设有特殊设计的喷嘴设备，使得尽管较晚地混合测量气溶胶8但仍导致测量气溶胶8与被富集或饱和的载气3充分混合。
图2示出了喷嘴设备6、特别是图1中的喷嘴装置6的示意性的细节图。
主通道12包括带有壁17的喷嘴部分13。在主通道12内、特别是在喷嘴部分13内，分配喷嘴16与壁17间隔开布置。因此，在所示实施例中，分配喷嘴16居中地突出到主通道12的喷嘴部分13内。分配喷嘴16基本上具有沿主流道4的走向，并且如上所述具有端部部分15，所述端部部分15在本实施例中被设计为自由端。
喷嘴部分13的壁17基本上与分配喷嘴16的走向匹配。由于此构造，在分配喷嘴16与喷嘴部分13的壁17之间形成环形通道，被富集的载气3在正常运行中流过所述环形通道。测量气溶胶8通过喷嘴设备6被混入到此环形通道内。为此，分配喷嘴16具有入口开口22或带有自由入口横截面18的入口通道20。测量气溶胶8通过此入口开口22被引入分配喷嘴16内。此外，分配喷嘴16具有至少一个出口开口19以用于将测量气溶胶8分散地混入到被富集的载气内。设有入口通道20和至少一个分配通道21以用于将入口开口22与出口开口19连接。在本实施方案中设有多个出口开口19，各分配通道21从所述出口开口19沿入口通道20的方向走向，以由此将流过入口通道20的测量气溶胶8通过分配通道21分配到所有出口开口19处。此处，出口孔19在分配喷嘴16的出口部分26内被设置在分配喷嘴16的周部上或外周上。出口开口优选地沿分配喷嘴16的外周的圆周成排布置，特别是相互直接相邻布置，如在图4中部分地可见。端部段15连接到出口部分26上，特别是直接连接到出口部分26上。
通过测量气溶胶供给管路7将测量气溶胶8供给到分配喷嘴16。在本实施方案中，测量气溶胶供给管路7包括自由端24，所述自由端24指向入口开口22。特别地，入口开口22或入口通道20突出到测量气溶胶供给管路7的自由端24内。此外，在本实施方案中设有溢流开口23。未被引入到入口22或入口通道20内的多余的测量气溶胶8通过溢流开口23被导出。特别地，测量气溶胶供给管路7的自由端24具有自由横截面25，所述自由横截面25大于入口横截面18和/或入口开口22。
在本实施方案中，入口开口22或入口通道20的入口横截面18被构造为使得入口横截面18是分配喷嘴16内的流动历程中具有最大流动阻力的元件。入口横截面18由此用作节流器或流量调控器。在所示的多个出口开口19的情况中，自由入口横截面18小于所有出口开口19的最小总出口横截面。在未图示的单个出口开口19的情况中，自由入口横截面18小于所有分配通道21的最小总横截面，或在单个分配通道21的情况中，小于此分配通道21的最小总横截面。
自由入口横截面18有利地由带有限定几何形状的管道形成。特别地，设有带有圆形自由横截面的管段，其中自由直径可以为0.5mm至1.5mm，优选地为0.7mm。长度设置为10mm至25mm。
实际上通过分配喷嘴16被输送的测量气溶胶8的体积流量通过此构造基本上由入口开口22和出口开口19之间的压力差限定。在已知的压力下，可以通过入口横截面18的也已知的节流效应来确定特别是控制或调控测量气溶胶的体积流量。入口通道20可以在所有实施方案中特别地被构造为毛细管，或可以包括毛细管。
根据一个优选实施例，出口开口19的区域内的压力基本上对应于环境压力。入口开口22的区域内的压力等于被测量气溶胶8流过的入口开口22的动压。
在替代的实施方案中，出口开口19的区域内的压力相对于环境压力为负压，其中入口开口22的区域内的压力基本上等于环境压力。
凝结粒子计数器优选地被构造为：设有至少一个用于影响、控制或调控载气3的体积流量的控制设备，设有至少一个用于影响、控制或调控测量气溶胶8的体积流量的控制设备，并且所述两个控制设备形成用于调控通过载气3对测量气溶胶的稀释的调控设备的至少一部分。
凝结粒子计数器优选地被构造成使得调控设备处理测量设备10的测量数据，以在考虑到测量气溶胶8内包含的粒子数量或粒子密度的情况下调整测量气溶胶8的稀释。
用于影响、控制或调节体积流量的控制装置例如可以包括或者可以是可控制的阀和/或可控制的输送装置，例如鼓风机或抽风机。这种控制装置可以影响体积流量，并且因此也可能影响流动历程中的压力条件。由此可以通过分配喷嘴16的特殊构造来调节载气3对测量气溶胶8的稀释。在这样的实施例中，两个控制装置是用于控制测量气溶胶8的稀释的控制装置的一部分。
特别地，在已知的流动条件下，可以在考虑分配器喷嘴16之前和之后的压力差的情况下确定通过进气通道20的测量气溶胶8的流量或体积流量，并且因此在需要时可以通过调节压力差进行调节。
根据第一种可能的运行类型，载气3可以被输送通过主通道12，使得在主通道12中并且因此在分配喷嘴16的出口19的区域中基本上充斥环境压力。可以通过对所供应的测量气溶胶8的体积流量的控制或调节来控制或调节入口22的区域中的动压。由此产生的压力差可以确定引入到载气3中的测量气溶胶8的体积流量。因此，在已知载气的体积流量的情况下可以确定测量气溶胶8的稀释。
根据另一种可能的运行类型，可以通过主通道12来抽吸载气3，其中抽风机优选地被设在测量设备10之后。现在可以通过一个或多个控制阀在主通道12内调节负压。例如，可以在其中载气进入到凝结粒子计数器1内并且由此进入到主通道12内的区域中设有流量调控器或流量阀。例如在溢流口23的尺寸足够大时，可以在基本上环境压力下通过测量气溶胶供给管路7供给测量气溶胶8。由于此构造，已知分配喷嘴16之前和之后的压力差，以此可以确定载气3内的测量气溶胶8的稀释。
根据另一种可能的运行类型，分配喷嘴16的入口开口22的区域内的压力和分配喷嘴16的出口开口(多个出口开口)19的区域内的压力都可不同于环境压力，但可以是已知的或可测量的，因此压差和稀释也可以被确定。
根据一个优选实施方案，调控设备可以直接或间接与测量设备10连接。特别地，在这种情况下，调控装置处理或考量测量设备的测量数据。由此，稀释可以例如与测量气溶胶8的粒子含量匹配。如果测量气溶胶具有高的粒子含量，则可以增加稀释。如果测量气溶胶具有低的粒子含量，则可以降低稀释。以此提高了凝结粒子计数器的测量精度。如上所述，可以实现稀释度的改变。
在本实施方案中，出口开口19被构造为漏斗形并且从分配通道21向外扩展。有利地，在这种情况下，分配通道21在连接到入口通道20上的第一部分内被设计为带有恒定的横截面，并且所述横截面以漏斗形状从距入口通道一定距离处增大。
在分配喷嘴16的本实施方案中，出口开口19倾斜地通向主通道12。在本实施方案中，开口角度为大约为60°。特别地，设有八个孔，每个孔的直径约为1mm，并且相对于垂直轴的倾角大约为50°。此结构，例如优选地整个流量系统，根据用于此类系统的通常的1标准升/分钟(1NL/分钟，1.000sccm)的体积流量来构造。当然，在本发明的范围内可以通过对应的结构调整来匹配其他的体积流量。
图3示出了凝结粒子计数器的一个实施方案的示意性剖视图，特别是图1中的凝结粒子计数器的剖视图，其中剖面基本上是饱和器5的区域内的流动通道的法向平面。剖面延伸通过饱和体27、饱和通道28、饱和通道壁29、饱和空间31、饱和空间31的槽形部分30，沿运行物供给管路32通过运行物存储器33、填充高度调控设备34并且通过压力补偿开口35。在此设有填充高度调控设备34，以用于调控运行物储存器33内的运行物2的填充高度，并且其被设置在运行物供给管路32上方，以用于调控或控制向饱和体27的运行物供给。
由于运行物供给管路32的特殊布置，槽形部分30和运行物储存器33被设计为连通的容器或用作连通的容器。因此，通过槽形部分30内的填充高度调控装置也可以控制或调控槽形部分30内的填充高度。为此，运行物供给管路32被设计为环形的，并且分别从下方连接到槽形部分30和运行物储存器33上。
在本实施例中，饱和体27至少部分地，优选完全地由多孔材料形成，特别是由多孔氧化铝陶瓷材料形成。饱和体27突出到槽形部分30内，所述槽形部分至少部分地被填充以运行物2。由于此多孔结构，饱和体27自动地被运行物2浸透。饱和体27包括多个饱和通道28，载气3在正常运行期间流过所述饱和通道28。通过其形成饱和通道28的或在饱和通道28之间延伸的饱和通道壁29也至少部分地由多孔材料形成，或被运行物2浸透。如果现在载气3流过饱和室31，则载气3流过饱和通道28，并且在此在饱和通道壁29上方以运行物2进行富集或饱和。
图4示出了分配喷嘴16的，特别是图1和2中的分配喷嘴16的实施方案的示意性斜视图。分配喷嘴16包括多个出口开口19。在此实施方案中，出口开口19被布置成沿分配喷嘴16的周部或外周分布。根据此实施方案，出口开口19基本上以倾斜地径向延伸的且均匀地间隔分布的方式布置在分配喷嘴16上。特别地，出口开口19并列地布置成排。出口开口19被设计为漏斗形并且从分配通道21的横截面向外加宽。由此，出口开口19用作一种类型的扩散器，以此在将测量气溶胶混入到载气中时导致了改进的混合。
良好的混合在所有实施方案中都是有利的，以此使得粒子可以通过运行物的沉积相互分离地并且因此单独地生长而无重合误差。这特别地得益于层流、匹配的流动速度和/或喷嘴装置6的设计的构造性措施。
分配喷嘴16具有端部部分15，所述端部部分15被设计为分配喷嘴16的自由端。在本实施方案中，端部部分15被设计为圆锥形地会聚，以此在端部部分15上形成尖端。
图5示出了饱和体27的，特别是图1和3中的饱和体27的实施方案。饱和体27优选地具有与饱和空间31的形状匹配的形状。在本实施方案中，饱和体27被设计为圆柱形。饱和体27具有多个饱和通道28，所述饱和通道28优选地沿主流动路径4延伸。特别地，主流动路径4的走向由饱和通道28的走向确定。在本实施方案中，饱和通道28由饱和通道壁29形成。在本实施方案中，饱和通道28以蜂窝形或网形沿主流动路径4延伸通过饱和体27。由此，图5实施方案的蜂窝形或网形的饱和通道28具有基本上矩形或正方形的横截面。饱和通道28的横截面在饱和通道28的沿主流动路径4的走向中优选地是恒定的。在主流动路径4的法向平面内，饱和通道28占饱和体27的横截面积的70％以上，优选地80％以上，其中未考虑在饱和体27的边沿上的不完整的饱和通道28。
根据一个优选实施方案，饱和体27由多孔氧化铝陶瓷材料形成。此材料优选地由超过80％的Al2O3和SiO2的混合物组成。氧化铝陶瓷材料有利地包含45％至55％(例如51.7％)的Al2O3和/或38％至45％(例如42％)的SiO2。在本发明的一种变型中，还存在3％至5％的K2O，特别是4.1％的K2O，其中可以包含分别具有1％或以下的含量的其他组分，例如Fe2O3、TiO2、CaO、MgO和/或Na2O。在这种情况下，氧化铝陶瓷材料优选具有2至3的密度，特别是根据静液压方法DIN VDE 0335/2的2.7g/cm3的密度，并且具有小于0.1％的吸水率，特别是根据静液压方法DIN VDE 0335/2的0％的吸水率。
饱和体27或氧化铝陶瓷材料有利地具有孔隙，所述孔隙对于运行剂或运行物2具有足够的毛细作用。例如，如果直径大约2.5cm的饱和体27例如以大约1/5的深度竖立在运行物2中，则其被完全润湿或浸透。
用于运行根据本发明的凝结粒子计数器1的方法规定：将载气3(特别是惰性气体，例如氮气)沿主流道4输送通过凝结器计数器1，其中在载气3沿主流道4流过凝结器计数器1时，载气3至少部分地被调温装置11调温。沿主流动路径4依次：
-通过饱和器5以运行物2将载气3富集或饱和，所述运行物2特别是结构式为CnH2n+2并且序数n在16至24之间的烷烃或相关的异构体，例如带有结构式C20H42，并且特别是二十烷；
-通过喷嘴装置6将测量气溶胶8混入到被富集的载气3内；
-使包含载气3、运行物2和测量气溶胶8的混合物在凝结区域9内过饱和；并且
-在测量设备10内检测由于凝结的运行物而增大的测量气溶胶8的粒子。
载气3和测量气溶胶8在测量过程中通过调温装置11在凝结区域9内被调温到超过150℃、优选超过190℃的凝结温度。
图1-5优选地涉及根据本发明的凝结粒子计数器或包括凝结粒子计数器的根据本发明的装置的单独的有利的实施方案。
但是原则上喷嘴装置6并且特别是分配喷嘴16也可用于改进常规凝结粒子计数器中的测量气溶胶的混合。
原则上，也可以在常规的凝结粒子计数器中使用饱和器5并且特别是饱和体27以及饱和空间内的填充高度的控制装置。
Claims (14)
1.一种包括凝结粒子计数器(1)，运行物(2)和载气(3)的装置，
-其中，在测量过程中，所述载气(3)沿主流动路径(4)流过所述凝结粒子计数器(1)，
-其中，所述凝结粒子计数器(1)具有饱和器(5)，所述饱和器以运行物(2)使所述载气(3)富集，特别是饱和，
-其中，在测量过程中，所述饱和器(5)至少部分地填充以所述运行物(2)，并且由所述载气(3)流过，
-其中，所述凝结粒子计数器具有喷嘴装置(6)，所述喷嘴装置沿所述载气(3)的所述主流动路径(4)布置在所述饱和器(5)之后并且通向被富集的所述载气(3)，所述喷嘴装置与测量气溶胶供给管路(7)连接并且被设置为将载有粒子的测量气溶胶(8)引入到被富集的所述载气(3)内，
-其中，所述凝结粒子计数器(1)具有沿所述主流动路径(4)在所述喷嘴装置(6)之后布置的凝结区域(9)，以用于使包含所述载气(3)、所述运行物(2)和所述测量气溶胶(8)的混合物过饱和，
-其中，所述凝结粒子计数器(1)具有沿所述主流动路径(4)布置在所述凝结区域(9)之后的测量设备(10)，以用于检测由于凝结的运行物而增大的所述测量气溶胶(8)的粒子，
-并且其中，所述凝结粒子计数器(1)具有用于载气(3)的调温的调温装置(11)，
其特征在于，
-所述载气(3)是惰性气体，
-所述运行物(2)是结构式为CnH2n+2并且序数n为16至24的烷烃，
-并且所述载气(3)在测量过程中在所述凝结区域(9)内被所述调温装置(11)调温到超过150℃、优选地超过190℃的凝结温度。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述载气(3)是氮气。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在测量过程中流过所述饱和器(5)的所述载气(3)是无废气且无氧的气体或气体混合物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述运行物(2)是结构式为C20H42的烷烃，特别是二十烷。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，
-在测量过程中，所述载气(3)在所述饱和器(5)内被所述调温装置(11)调温到饱和器温度，
-其中，所述饱和器温度高于在所述凝结区域(9)内的所述载气(3)的温度，并且特别是高于200℃或210℃。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，在所述凝结区域(9)内，所述载气(3)和/或所述测量气溶胶(8)的温度低于饱和器温度，但是高于180℃，特别是高于190℃。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中，所述测量气溶胶(8)在测量过程中是所述装置的一部分，其特征在于，
-所述测量气溶胶(8)是测试对象的废气的未被调理的部分流，
-所述测试对象是内燃机、带有废气后处理系统的内燃机和/或机动车辆，
-并且所述测量气溶胶(8)特别是所述测试对象的排气的未稀释、未干燥和/或直接从提取位置分支的部分流。
8.一种用于运行特别地根据前述权利要求中任一项所述的凝结粒子计数器(1)的方法，其中，载气(3)沿主流动路径(4)输送通过所述凝结粒子计数器(1)，
-其中，所述载气(3)在沿所述主流动路径(4)流过所述凝结粒子计数器(1)时被所述调温装置(11)至少部分地调温，
-并且其中，沿所述主流动路径(4)依次：
-通过饱和器(5)以运行物(2)使所述载气(3)富集或饱和，
-通过喷嘴装置(6)将所述测量气溶胶(8)混入到被富集的所述载气(3)内；
-使包含所述载气(3)、所述运行物(2)和所述测量气溶胶(8)的混合物在所述凝结区域(9)内过饱和；并且
-在测量设备(10)内检测由于凝结的所述运行物增大的所述测量气溶胶(8)的粒子，
其特征在于，
-所述载气(3)是惰性气体，
-所述运行物(2)是结构式为CnH2n+2并且序数n为16至24的烷烃，
-并且在测量过程中，在所述凝结区域(9)内，所述调温装置(11)将所述载气(3)和所述测量气溶胶(8)调温至超过150℃、优选超过190℃的凝结温度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述载气(3)是氮气。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在测量过程中流过所述饱和器(5)的所述载气(3)是无废气且无氧的气体或气体混合物。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述运行物(2)是结构式为C20H42的烷烃，特别是二十烷。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，
-在测量过程中，通过所述调温装置(11)在所述饱和器(5)内将所述载气(3)调温到饱和器温度，
-其中所述饱和器温度高于所述凝结区域内的所述载气(3)的温度，并且特别是高于200℃或210℃。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述凝结区域内的所述载气(3)的温度低于饱和器温度但是高于180℃，特别是高于190℃。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的方法，
其特征在于，
-所述测量气溶胶(8)是测试对象的废气的未被调理的部分流，
-所述测试对象是内燃机、带有废气后处理系统的内燃机和/或机动车辆，
-并且所述测量气溶胶(8)特别是所述测试对象的废气的未稀释、未干燥和/或直接从提取位置分支的部分流。
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