CN212275155U - 用于过滤器泄漏检测的气溶胶分布器和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于过滤器泄漏检测的气溶胶分布器和装置，该气溶胶分布器被配置成定位于过滤器上游的气体流中，气溶胶分布器包括：中空壳体，该中空壳体具有：至少一个气溶胶入口，其用于允许气溶胶从气溶胶源进入所述壳体内的腔室中；以及多个气溶胶出口孔，其用于将气溶胶从腔室释放到壳体周围的气体流中，其中所述壳体具有板状形状，该板状形状具有上游表面和下游表面，上游表面构造成面对来流气体流，且下游表面被构造成面对过滤器，其中所述壳体包括多个通道，该多个通道在壳体的上游表面的通道入口和下游表面的通道出口之间延伸，使得来自气体流的气体能够穿过壳体。

Description

用于过滤器泄漏检测的气溶胶分布器和装置
技术领域
本实用新型总体上涉及用于在气体过滤系统中进行过滤器泄漏检测的装置，且更具体地，涉及用于使测试气溶胶在待测试的过滤器上游的气体流中实现均匀分布的气溶胶分布器。
背景技术
在一些通过过滤气体(如空气)而从气体中去除不良物质的环境中，能够就地检查过滤器是否工作并检测过滤器的任何泄漏是很重要的。检查过滤器的一种方法是使用过滤器测试系统，其中将颗粒测试物质(通常为气溶胶)注入过滤器上游的气体流中，并使用采样探针在过滤器下游收集气体。然后，针对不良物质的出现对所收集的气体进行分析。
可利用油(例如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、癸二酸二异辛酯(DEHS) 或聚α-烯烃(PAO))的单分散或多分散气溶胶对过滤器和过滤器装置从气体中去除颗粒进行测试。所使用的其他典型气溶胶是固体颗粒(例如盐或二氧化硅)气溶胶、聚苯乙烯胶乳气溶胶、或活细胞或非活细胞气溶胶。对于分子过滤器的测试，还可以使用气态激发化合物(gaseouschallenge compounds)，例如空气中的甲苯或丁烷。气溶胶在管道中的一点处被引入气体流中，该点足够远离过滤器或过滤器组的上游，以确保气溶胶在到达过滤器或过滤器组时完全分散。
上游采样探针通常设置在过滤器的紧邻的上游，以确定管道中气溶胶的浓度，且下游采样探针被设置成检测过滤器泄漏。在测试过程中，一部分气体流通过采样探针从管道中抽取，并输送至外部仪器，如光度计或颗粒计数器等，该外部仪器用于确定上游和下游样品中的气溶胶浓度。
下游采样探针可以在平行于过滤器表面的平面内移动，使得可以使用采样探针扫描过滤器表面。这种类型的扫描采样探针不仅允许检测泄漏的存在，还可以给出关于过滤器表面的泄漏位置的粗略指示。典型的采样探针由具有若干入口孔和中心出口的管制成，该若干入口孔穿过管壁沿着采样探针的长度分布。
为了使泄漏检测准确，很重要的是，当气溶胶颗粒到达过滤器时，气溶胶颗粒均匀地分布在气体流中，使得气溶胶颗粒负载均匀地分布在整个过滤器区域上。如果过滤器经受不均匀的颗粒分布，例如朝向过滤器中部的颗粒浓度较高，而朝向过滤器边缘的颗粒浓度较低，这可能导致与对靠近过滤器中部的泄漏的敏感度相比，对过滤器边缘的泄漏的敏感度较低。
如果将测试气溶胶通过单个注入点注入到气体流中，则注入点必须位于离过滤器足够远的位置，以允许气溶胶颗粒在到达过滤器表面之前均匀地分布。这可以大大增加过滤器测试系统的空间要求。在将多个过滤器串联使用的装置中，引入测试物质和抽取样品的空间要求会成倍增加，这是因为过滤器必须要被间隔开足够的距离，以允许适当的颗粒分布。
一般来说，为了使气溶胶与周围的空气流完全混合，将气溶胶在处引入空气流的一点应该在这样的位置的上游，在该位置处，气溶胶需要通过至少10个管道(空气流经过的管道)横截面尺寸被完全混合。然而，这种尺寸要求会导致测试部分比常规的过滤器装置长得多，因此，不期望地需要较大的占地面积，而且还增加了材料成本。可替代地，挡板(baffle) 或其他混合元件可以设置在气溶胶注入点和过滤器之间，以在较短的长度上提供充分的混合。然而，混合元件的添加明显地限制了通过过滤器装置的空气流。因此，必须使用更大的风扇、鼓风机等，与没有这些元件的情况相比，这还使用更多的功率来实现期望的空气流。较大的风扇增加了设备成本，而增加的空气流阻力消耗了更多的能量，使得系统运行更加昂贵。
虽然气溶胶分布器应提供均匀的颗粒分布，但气溶胶分布器对过滤器测试系统的整体压降的影响也应尽可能地小，这一点也很重要。
用于改善过滤器测试系统中的气溶胶颗粒分布的常见现有技术解决方案包括连接到气溶胶源的互连穿孔管布置。来自气溶胶源的气溶胶被供给到管，并通过穿孔分布到气体流中。然而，这种类型的布置通常不会产生令人满意的分布，因为较大量的颗粒将穿过最靠近气溶胶源的穿孔，而较少量的颗粒将穿过远离气溶胶源的穿孔。
实用新型内容
因此，一种用于过滤器测试系统中的气溶胶分布的替代解决方案将会是理想的，其结合了高效的气溶胶颗粒分布的特性(这允许气溶胶分布器靠近过滤器表面放置)以及低的压降。
本公开的一个目的是提供一种用在过滤器测试系统中的气溶胶分布器，其至少减轻了与现有技术的气溶胶分布器相关的一些问题。
本公开的另一个目的是提供一种气溶胶分布器，其结合了高效气溶胶颗粒分布的特性，允许气溶胶分布器靠近过滤器表面放置，并具有低的压降。
上述目的以及根据本公开内容对本领域技术人员将变得明显的其他目的通过这里阐述的本实用新型的各个方面来实现。
根据本公开的第一方面，提供了一种用于在气体过滤系统中进行过滤器泄漏检测的气溶胶分布器，所述气溶胶分布器被配置成位于过滤器上游的气体流中，所述气溶胶分布器包括:
中空壳体，该中空壳体具有
至少一个气溶胶入口，其用于允许气溶胶从气溶胶源进入所述壳体内的腔室中，以及
多个气溶胶出口孔，其用于将气溶胶从腔室释放到壳体周围的气体流中，以及
其中所述壳体具有板状形状，该板状形状具有上游表面和下游表面，上游表面构造成面对来流气体流(incoming gas stream)，且下游表面被构造成面对过滤器，其中所述壳体包括多个通道，该多个通道在壳体的上游表面的通道入口和下游表面的通道出口之间延伸，使得来自气体流的气体能够穿过壳体。
气溶胶分布器可以在过滤器壳体中永久安装在过滤器的上游，如果该过滤器的完整性需要定期或偶尔进行测试。气溶胶分布器的功能是将气溶胶(例如以包含非常细小的油颗粒气溶胶的载体流的形式)通过许多小的出口孔分布到过滤器上游的气体流中。气溶胶可以例如是油(例如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、癸二酸二异辛酯(DEHS)或聚α-烯烃(PAO))的单分散或多分散气溶胶，。可以使用的气溶胶的其他示例包括固体颗粒(例如盐或二氧化硅)气溶胶、聚苯乙烯胶乳气溶胶、或活细胞或非活细胞气溶胶。对于分子过滤器的测试，还可以使用气态激发化合物，例如空气中的甲苯或丁烷。在过滤器的下游，气溶胶采样探针通常用于检测过滤器泄漏。为了使泄漏检测准确，很重要的是，当气溶胶颗粒到达过滤器时，气溶胶颗粒均匀地分布在气体流中，使得气溶胶颗粒负载均匀地分布在整个过滤器区域上。
本实用新型的气溶胶分布器预期在过滤器的上游安装在过滤器壳体或管道中，并且气溶胶分布器的尺寸被设置成使得朝向过滤器穿过过滤器壳体或管道的气体还必须穿过气溶胶分布器的通道。
本实用新型的气溶胶分布器被配置成以逆流方式将气溶胶注入到气体流中。注入到气体流中的气溶胶随后将随着气体流通过在壳体的上游表面和下游表面之间延伸的通道而与气体流一起行进并混合。逆流注入和在通道中对气体和气溶胶进行混合的组合提供了非常有效的气溶胶分布。已经发现，这样使得将气溶胶分布器放置在非常靠近过滤器表面的位置处成为可能，继而允许过滤器测试装置的构建深度减小和尺寸的减小。通常，本实用新型的气溶胶分布器可以放置在离过滤器上游表面50-250mm范围内的距离处。这可以与现有技术中需要至少400mm距离的相应气体分布器相比较。
已经发现，本实用新型的气溶胶分布器将过滤器区域上的颗粒分布偏差减小到小于15％，这可以与现有技术中相应的气体分布器的约30％的颗粒分布偏差相比较。
令人惊讶的是，已经发现，就本实用新型的气溶胶分布器而言，在低至70mm的构建深度(包括气溶胶分布器的厚度和气溶胶分布器与过滤器之间的距离)下，可以实现在过滤器区域上的小于15％的颗粒分布偏差。
虽然气溶胶分布器应提供均一的颗粒分布，但气溶胶分布器对过滤器测试系统中压降的影响尽可能地小也很重要。因此，壳体应优选设计成使得空气流阻力最小。已经发现，就本实用新型的气溶胶分布器而言，对气溶胶分布的显著改善可以在对整体压降的影响非常小的前提下实现。
为实现可接受的混合，通过穿过板状壳体的合适尺寸和合适数量的通道，相比于传统的气溶胶分布器的装置(包括互连的多孔管和挡板的装置)，由气溶胶分布器引起的额外的压降可以显著降低。例如，在空气流动速率为3400m3/h的具有610×610mm方形横截面的常规空气管道中，具有 784(28×28)个通道、每个通道具有直径约为12mm的圆形横截面的根据本实用新型的气溶胶分布器的压降为35Pa。这可以与现有技术中气溶胶分布器的130Pa的压降相比较。
在一些实施例中，多个通道包括在壳体的垂直于气体流的大致流动方向的平面中的整体横截面面积的每平方米有范围在100-3000个通道。在优选实施例中，多个通道包括在壳体的垂直于气体流的大致流动方向的平面中的整体横截面面积的每平方米有范围在400-3000个或500-3000个通道。
通道入口和通道出口优选分别在壳体的上游表面和下游表面上均匀地分布。在一些实施例中，通道在气体流的大致流动方向上(优选地平行于气体流的大致流动方向)在壳体的上游表面和下游表面之间延伸。这样，气溶胶分布器还起到平衡空气流不规则性的作用，并将空气流更均匀地分布在过滤器的表面区域上。
通道可以以不同的形状和尺寸提供。在一些实施例中，通道具有圆形或方形的横截面几何形状，而在其他实施例中，通道可以具有多边形例如六边形横截面几何形状，，
在一些实施例中，通道具有在5-50mm的范围内优选地在8-20mm的范围内更优选地在10-15mm的范围内的整体宽度(overall width)或直径。已经发现这些范围提供了均匀的气溶胶分布、均匀的空气/气体流以及低压降的特别有利的组合。
通道的数量和尺寸优选地被组合为使得通道的总横截面面积为壳体的在与气体流的大致流动方向垂直的平面中的整体横截面面积的至少 20％，优选地至少30％，更优选地至少40％。
作为一个示例，对于内部尺寸为610×610mm的方形管道，壳体的外部尺寸也可以是大约610×610mm或更小，在空气流动方向上的深度大约为10-50mm，使得壳体适合并基本覆盖管道的横截面。这就相当于壳体在与气体流的大致流动方向垂直的平面内的整体横截面面积为0.37 m2。壳体可以例如包括784个均匀分布的内径为12mm的圆形通道。这就相当于通道的总横截面面积约为0.089m2或为壳体整体横截面面积的约25％。
气溶胶分布器优选地定位成使得上游表面面向来流气体流，而下游表面面向过滤器，并且所述出口孔定位在板状壳体的上游表面处，其定位在上游表面上或者在与距下游表面相比距上游表面更近的位置处定位在通道内。在一些实施例中，出口孔定位于上游表面上，位于所述通道之间。在一些实施例中，出口孔定位于通道内部，位于与距下游表面相比距上游表面更近的位置处。
在本实用新型的气溶胶分布器中，出口孔的尺寸优选选择成使得：在操作期间，通过出口孔的测试气溶胶的流动速率高于管道中的空气流动速率。
优选地，通道和出口孔均匀地分布在气溶胶分布器的横截面区域上，并因此均匀地分布在经过的气体流的横截面区域上。这样，气溶胶可以均匀地分布到气体流中。为了进一步提高气溶胶分布的均一性，可以增加出口孔的数量和/或通道的数量。
(一个或更多个)入口可以定位于壳体上的任何位置，但是为了最小化对气溶胶分布器下游空气流的干扰，入口优选定位于壳体的上游表面上，位于所述通道之间。入口优选相对于出口孔对称地定位或分布，使得入口和出口孔之间的流动状态尽可能保持相似。
气溶胶分布器可以设计成各种形状和尺寸。气溶胶分布器的形状优选地被选择成使得对应于其所要安装的管道或过滤器箱体。由于大多数管道和箱体都具有圆形或方形的横截面几何形状，所以中空板状壳体优选为圆形或方形。中空板状壳体通常可以具有在100-1300mm范围内优选地在 250-650mm范围内的整体宽度或直径。在一些实施例中，中空板状壳体具有在5-100mm的范围内的厚度，优选地具有在10-50mm的范围内的厚度。
本实用新型的气溶胶分布器的效果被认为是特别显著的，因为供给到气溶胶分布器的气溶胶的压力通常相对较低。来自气溶胶源的气溶胶压力通常在0.1-5巴的范围内，优选地在0.2-3巴的范围内。因此，在一些实施例中，气溶胶分布器还包括气溶胶源，该气溶胶源适于在0.1-5巴范围内优选地在0.2-3巴的范围内的压力下将测试气溶胶供给到壳体的入口。
根据本公开的第二方面，提供了一种用于在气体过滤系统中进行过滤器泄漏检测的装置，包括:
-过滤器壳体，其用于将过滤器密封地安装在所述壳体内，使得经过壳体的气体流穿过过滤器，以及
-气溶胶分布器，其位于过滤器上游的气体流中，用于将测试气溶胶从气溶胶源释放到气体流中，
其中气溶胶分布器包括中空壳体，该中空壳体具有
至少一个气溶胶入口，其用于允许气溶胶从气溶胶源进入所述壳体内的腔室中，以及
多个气溶胶出口孔，其用于将气溶胶从腔室释放到壳体周围的气体流中，以及
其中所述壳体具有板状形状，该板状形状具有上游表面和下游表面，上游表面构造成面对来流气体流，下游表面被构造成面对过滤器，其中所述壳体包括多个通道，该多个通道在壳体的上游表面的通道入口和下游表面的通道出口之间延伸，使得来自气体流的气体能够穿过壳体。
第二方面的装置的气溶胶分布器可以进一步限定为如上面关于本公开的第一方面描述的那样的气溶胶分布器。
气溶胶分布器优选地定位成使得上游表面面向来流气体流，而下游表面面向过滤器，并且所述出口孔定位在板状壳体的上游表面处，其定位在上游表面上或者在与距下游表面相比距上游表面更近的位置处定位于通道内。
本实用新型的气溶胶分布器在过滤器上游处安装在过滤器壳体或管道中，并且气溶胶分布器的尺寸被设置成使得朝向过滤器穿过过滤器壳体或管道的气体还必须穿过气溶胶分布器的通道。
气溶胶分布器的形状优选地被选择成对应于其所要安装的管道或过滤器箱体的形状。由于大多数管道和箱具有圆形或方形的横截面几何形状，所以中空板状壳体优选为圆形或方形。中空板状壳体通常可以具有在 100-1300mm范围内优选地在250-650mm范围内的整体宽度或直径。在一些实施例中，中空板状壳体具有在5-100mm的范围内优选地在 10-50mm的范围内的厚度。
气溶胶分布器可以放置在距过滤器的常规距离处(通常约400mm)，以提供比相应的单腔室分布器改进的气溶胶分布，或者气溶胶分布器可以放置在更靠近过滤器的位置，以提供与常规气溶胶分布器相同或比常规气溶胶分布器更好的气溶胶分布，但是具有减小的构建深度。在一些实施例中，气溶胶分布器被安装成使得所述气溶胶分布器与所述过滤器的距离在 50-400mm的范围内，优选地在50-250mm的范围内。
在过滤器的下游，气溶胶采样探针通常用于检测过滤器泄漏。因此，在一些实施例中，采样探针位于过滤器下游的气体流中，用于从待分析的气体流中采样气体以检测测试气溶胶的存在。
采样探针可以以许多不同的形式被提供，并且可以是固定的或可移动的。由于希望采样探针不会明显干扰气体流，所以采样探针不能覆盖整个区域。已经提出了不同的采样探针构思，该采样探针被移动以扫描过滤器区域。其中一种构思是长形采样探针，该长形采样探针沿着过滤器的长度或宽度延伸，并且垂直于其纵向延伸方向来回移动，以扫描过滤器表面附近的区域。典型的长形采样探针由具有若干个入口孔和中心出口的管制成，该若干个入口孔穿过管壁沿着采样探针的长度分布。这种类型的采样探针不仅可以检测泄漏的存在，还可以给出关于过滤器表面的泄漏位置的粗略指示。因此，在一些实施例中，采样探针可在平行于过滤器表面的平面内移动，使得可以使用采样探针扫描过滤器表面。
在一些实施例中，采样探针由一系列离散的探针组成，这些离散的探针均匀地分布在过滤器壳体的整个横截面区域上，其中每个离散的探针可以被独立地分析。因此，这一系列离散的探针不仅可以检测泄漏的存在，还可以给出关于过滤器表面的泄漏位置的粗略指示。
在某些情况下，特别是在具有被布置成扫描过滤器表面的可移动采样探针或一系列离散的探针的情况下，优选的是将采样探针靠近过滤器表面放置。在一些实施例中，采样探针与所述过滤器的距离在5-100mm的范围内，优选地在5-25mm的范围内。
由于测试气溶胶最终会在被测试的过滤器中积聚，因此通常希望在测试过程中尽可能少地使用气溶胶。在一些实施例中，气溶胶分布器可以包括具有至少两个气溶胶分布器子单元的组件，其中每个气溶胶分布器子单元可以独立于其他气溶胶分布器子单元操作。例如，替代单个610× 610mm气溶胶分布器，由四个305×305mm气溶胶分布器子单元组成的气溶胶分布器被设想，其中每个气溶胶分布器子单元可以独立于其他气溶胶分布器子单元操作。这种配置的优点在于，当使用布置为扫描过滤器表面的可移动采样探针或一系列离散的固定探针来扫描过滤器的下游表面时，过滤器受到的总负载气溶胶可以减少。在整个测试周期中，只有过滤器的被扫描的部分会被施加气溶胶，而不是使整个过滤器表面都被施加气溶胶。
作为替代方案，如上文参考本公开的第一方面所限定的第二板状壳体可以用作固定采样探针。为了用作采样探针，板状壳体放置在过滤器的下游，出口孔面向过滤器的下游表面。在测试过程中，一部分气体流通过板状壳体从管道中抽取，并输送至用于确定气溶胶浓度的外部仪器，如光度计或颗粒计数器等。这种构造可能是有利的，因为它可以用于同时从通路横截面区域上的大量位置抽采样品，同时保持低的总压降。
本申请提供了以下内容。
项1.一种用于在气体过滤系统中进行过滤器泄漏检测的气溶胶分布器，所述气溶胶分布器被配置成位于过滤器上游的气体流中，所述气溶胶分布器包括:
中空壳体，所述中空壳体具有：
至少一个气溶胶入口，其用于允许气溶胶从气溶胶源进入所述中空壳体内的腔室中，以及
多个气溶胶出口孔，其用于将所述气溶胶从所述腔室释放到所述中空壳体周围的气体流中，
其特征在于，所述中空壳体具有板状形状，所述板状形状具有上游表面和下游表面，所述上游表面构造成面对来流气体流，所述下游表面构造成面对过滤器，其中所述中空壳体包括多个通道，所述多个通道在所述壳体的所述上游表面处的通道入口和所述中空壳体的所述下游表面处的通道出口之间延伸，使得来自气体流的气体能够穿过所述壳体。
项2.根据项1所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述多个通道包括在所述中空壳体的在垂直于气体流的大致流动方向的平面中的整体横截面面积的每平方米有范围在100-3000个通道。
项3.根据项1-2中任一项所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述通道入口和所述通道出口分别在所述中空壳体的所述上游表面和所述下游表面上均匀地分布。
项4.根据项1-3中任一项所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述通道在所述气体流的大致流动方向上在所述中空壳体的所述上游表面和所述下游表面之间延伸，优选地平行于所述气体流的大致流动方向在所述中空壳体的所述上游表面和所述下游表面之间延伸。
项5.根据项1-4中任一项所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述通道具有圆形的或方形的横截面几何形状。
项6.根据项1-5中任一项所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述通道的整体宽度或直径在5-50mm的范围内，优选地在8-20mm的范围内，更优选地在10-15mm的范围内。
项7.根据项1-6中任一项所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述通道的总横截面面积为所述中空壳体的在与所述气体流的大致流动方向垂直的平面中的整体横截面面积的至少20％，优选地至少30％，更优选地至少40％。
项8.根据项1-7中任一项所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述出口孔位于所述中空壳体的上游表面上，优选地位于所述通道之间。
项9.根据项1-8中任一项所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述至少一个气溶胶入口位于所述中空壳体的所述上游表面上，在所述通道之间。
项10.根据项1-9中任一项所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述中空板状壳体具有在5-100mm的范围内的厚度，优选地具有在10-50mm 的范围内的厚度。
项11.根据项1-10中任一项所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述中空壳体是圆形的或方形的。
项12.根据项1-11中任一项所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述气溶胶分布器由气溶胶分布器子单元组成，其中每个气溶胶分布器子单元是如前述项中任一项所限定的气溶胶分布器。
项13.根据项1-12中任一项所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述中空壳体具有在100-1300mm的范围内优选地在250-650mm的范围内的整体宽度或直径。
项14.一种用于在气体过滤系统中进行过滤器泄漏检测的装置，包括:
-过滤器壳体，其用于将过滤器可密封地安装在所述过滤器壳体内，使得穿过所述过滤器壳体的气体流穿过所述过滤器，以及
-气溶胶分布器，其位于所述过滤器上游的气体流中，用于将测试气溶胶从气溶胶源释放到所述气体流中，
其特征在于，所述气溶胶分布器为如项1-13中任一项所限定的气溶胶分布器。
项15.根据项14所述的装置，其特征在于，所述气溶胶分布器定位成使得上游表面面向来流气体流且下游表面面向所述过滤器，并且所述出口孔定位在所述中空壳体的上游表面处，所述出口孔定位在所述上游表面上或者在位于与距所述下游表面相比距所述上游表面更近的位置处定位在所述通道内。
项16.根据项14-15中任一项所述的装置，其特征在于，所述气溶胶分布器与所述过滤器的距离在50-400mm的范围内，优选地在50-250mm 的范围内。
项17.根据项14-16中任一项所述的装置，还包括：
-采样探针，其位于所述过滤器下游的气体流中，用于从待分析的气体流中采样气体，以分析是否存在测试气溶胶。
项18.根据项17所述的装置，其特征在于，所述采样探针能够在平行于所述过滤器表面的平面内移动，使得能够使用所述采样探针扫描所述过滤器表面。
项19.根据项14-18中任一项所述的装置，其特征在于，所述采样探针与所述过滤器的距离在5-50mm的范围内，优选地在5-25mm的范围内。
现在将参考附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。
附图说明
现在参考附图，这些附图为示例性实施例，并且其中:
图1是具有用于过滤器泄漏检测的装置的气体过滤系统的示意图；
图2a和2b是根据本实用新型的气溶胶分布器的透视图；
图3a和3b是根据本实用新型的气溶胶分布器的上游表面的视图；
图4a和4b是根据本实用新型的气溶胶分布器的透视图；
图5a和5b是根据本实用新型的气溶胶分布器的上游表面的视图；
图6a和6b示出了根据本实用新型的气溶胶分布器的横截面视图。
具体实施方式
图1示出了一种气体过滤系统，具体地说是一种空气过滤系统，其包括根据各种实施例的用于过滤器泄漏检测的装置。空气过滤系统1包括过滤器壳体2，该过滤器壳体2具有串联布置的上游测试部分3、过滤器部分4和下游测试部分5。空气过滤系统包括位于上游端的空气流入口孔口 6和位于下游端的空气流出口孔口7。
过滤器壳体2可以包括一个或更多个门(未示出)，这些门可以被打开以允许接近包含在过滤器壳体2中的过滤器10。过滤器壳体2还包括上游采样端口8和上游采样探针9，上游采样端口8穿过过滤器壳体2形成，上游采样探针9允许在过滤器测试期间获得过滤器上游空气流中的气溶胶浓度的样品。过滤器壳体2的过滤器部分4包括过滤器安装机构11，该过滤器安装机构11基本上与门对齐。过滤器安装机构11通过门接收设置在过滤器部分中的过滤器10，并且能够被致动以将过滤器10密封地保持在过滤器部分4内的位置，使得通过空气流入口孔口6进入空气过滤系统1并从空气流出口孔口7排出的空气必须经过过滤器10并由过滤器10 过滤。过滤器安装机构11可以是商用气体过滤系统中使用的任何合适的过滤器夹紧机构，或者是其它合适的过滤器夹紧系统。
上游测试部分3被布置在空气流入口孔口6和过滤器部分4之间，并且包括管道，该管道形成通路，该通路将空气流从空气流入口孔口引导至过滤器壳体。气溶胶分布器20被布置在通路中。气溶胶分布器可以连接到气溶胶端口12并与该气溶胶端口12流体连通，气溶胶端口12穿过管道主体而布置。气溶胶分布器20的一个或更多个气溶胶入口可以通过连接管13连接到气溶胶端口12。连接管可以包括适于将气溶胶分布器连接到气溶胶端口的刚性或柔性管。来自气溶胶源14的气溶胶可被引入气溶胶端口12，并通过连接管13进入气溶胶分布器20。
图2a-2b示出了根据本实用新型的气溶胶分布器的实施例的基本结构特征。
气溶胶分布器20包括由两个主表面(即上游表面22和下游表面23) 限定的中空板状壳体21，这两个主表面由围绕主表面周边延伸的边缘表面24连接。壳体21还包括多个通道25，多个通道25在壳体上游表面的通道入口和下游表面的通道出口之间延伸，使得来自气体流的气体可以穿过壳体21。
主表面22、23、边缘表面24和多个通道25一起限定了壳体21内的腔室。上游表面22被配置成面对来流气体流，而下游表面23被配置成面对过滤器。
壳体21优选由塑料或金属制成。壳体可以由两个或更多个部件组装而成，例如包括第一主表面、边缘表面和通道的第一部件以及包括第二主表面的第二部件，其中第二部件可以例如通过胶合与第一部件组装并固定到第一部件上。用塑料制造壳体或壳体部件的合适方法包括3D打印或模制。入口孔和出口孔可以例如通过钻孔来制备。
壳体21具有至少一个气溶胶入口26和多个气溶胶出口孔27，至少一个气溶胶入口26用于允许来自气溶胶源的气溶胶经气溶胶端口及连接管进入壳体内部的腔室中，多个气溶胶出口孔27用于将气溶胶从腔室释放到壳体周围的气体流中。
气溶胶分布器20的壳体21优选设计成使得当其安装在通路中时，出口孔27均匀分布在通路的整个横截面区域上。如此，气溶胶被均匀地分布在空气流中。
作为一个示例，如图2a-3b所示，对于内部尺寸为610×610mm的方形管道，壳体21的外部尺寸可以为大约610×610mm或更小，在空气流动方向上的深度为大约10-50mm，使得壳体21适合在管道的横截面中并基本覆盖管道的横截面。壳体21可以例如包括784(28×28)个均匀分布的内径为12mm的圆形通道25。壳体还可以包括196个均匀分布的内径为1.6mm的圆形出口孔27，即每四个通道对应一个出口孔。壳体还可以包括四个圆形入口26，即每49个出口孔对应一个入口。当空气流动速率为 3400m3/h时，该气溶胶分布器的压降约为35Pa。这可以与现有技术的常规气溶胶分布器的约为130Pa的压降相比较。
作为另一个示例，如图4a-6b所示，对于内部尺寸为610×610mm的方形管道，气溶胶分布器20′的壳体21′的外部尺寸可以为大约610× 610mm或更小，在空气流动方向上的深度为大约10-50mm，使得壳体适合在管道的横截面中并基本覆盖管道的横截面。壳体可以例如包括324(18 ×18)个均匀分布的内径为20mm的圆形通道25′。壳体还可以包括324 个均匀分布的内径为1.6mm的圆形出口孔27′，即每个通道对应一个出口孔。壳体还可以包括四个圆形入口26，即每81个出口孔对应一个入口。
通道可以具有相同或不同的横截面几何形状和尺寸。通道还可以在整个通道长度上具有恒定的横截面几何形状和尺寸，或者可以在整个通道长度上具有变化的横截面几何形状和尺寸。例如，通道可以在壳体上游表面的通道入口处具有一个直径，而在壳体下游表面的通道出口处具有一个不同的直径。
在图2a-3b中，通道25在整个通道长度上具有恒定的横截面几何形状和尺寸。在图4a-6b中，通道25’在壳体21’的上游表面22’的通道入口处具有较大的直径，而在壳体的下游表面23’的通道出口处具有较小的直径。
如图6a和6b所示，主表面、边缘表面和多个通道限定了壳体内部的腔室28。图6a是在两排通道之间穿过入口26截取的横截面。图6b是穿过一排通道25’截取的横截面，示出了通道壁和在通道之间形成的腔室 28。
气溶胶分布器的形状优选地被选择成对应于其所要安装的管道或过滤器箱体。由于大多数管道和箱体都具有圆形或方形的横截面几何形状，所以中空板状壳体优选为圆形或方形。图中所示的气溶胶分布器被配置成安装在方形管道中，并且相应地，壳体被相应地制造。中空板状壳体的整体宽度或直径通常可以在100-1300mm范围内，优选在250-650mm范围内。
应当理解，气溶胶分布器也可以制造成其他形状，以适合其他管道轮廓。
经由气溶胶端口12，气溶胶分布器20可以连接到气溶胶源14，气溶胶源14适于在0.1-5巴范围内的压力下(优选在0.2-3巴范围内的压力下) 将测试气溶胶供给到壳体21的入口。
下游测试部分5布置在过滤器壳体部分4中的过滤器10的下游表面和空气流出口孔口7之间，并且包括管道，该管道形成通路，该通路将空气流从过滤器引导至空气流出口小孔7。气溶胶采样探针15布置在通路中。气溶胶采样探针15位于过滤器下游的气体流中，用于从待分析的气体流中对气体进行采样，以分析是否存在测试气溶胶。采样探针15可以连接到穿过管道主体布置的采样端口16并与该采样端口16流体连通。在测试过程中，一部分气体流通过采样探针从管道中抽取，并输送至外部仪器18，如光度计或颗粒计数器等，外部仪器18用于确定上游和下游样品中的气溶胶浓度。在通过下游采样探针收集的样品中测得的气溶胶浓度可以可选性地与在通过上游采样探针9收集的样品中测得的气溶胶浓度进行比较。
下游采样探针可以在平行于过滤器表面的平面内移动，使得可以使用采样探针对过滤器表面进行扫描。这种类型的采样探针不仅可以检测泄漏的存在，而且还可以给出关于过滤器表面的泄漏位置的粗略指示。
典型的采样探针由具有若干个入口孔和中心出口的管制成，该若干个入口孔穿过管壁沿着采样探针的长度分布，该中心出口连接到下游采样端口。已经提出了不同的用于移动探针扫描过滤器表面的构思。一个构思是使用一个细长的采样探针，该采样探针沿过滤器的长度或宽度延伸，并可通过手动或马达驱动的机构(如气缸、传动螺杆或其他合适的机构)在垂直于其纵向延伸的方向上来回移动，以扫描过滤器表面附近的区域。
在一些实施例中，采样探针由一系列固定的离散的探针组成，这些离散的探针均匀地分布在过滤器壳体的整个横截面区域上，其中每个离散的探针可以被独立地分析。因此，这一系列离散的探针不仅可以检测泄漏的存在，还可以给出关于过滤器表面的泄漏位置的粗略指示。
在某些情况下，特别是在具有被布置成扫描过滤器表面的可移动采样探针或一系列离散的探针的情况下，优选的是将采样探针靠近过滤器表面放置。在一些实施例中，采样探针与所述过滤器的距离在5-100mm的范围内，优选在5-25mm的范围内。
作为替代方案，如上文参考本公开的第一方面所限定的第二板状壳体可以用作固定采样探针。为了用作采样探针，板状壳体放置在过滤器的下游，出口孔面向或背对过滤器的下游表面。在测试过程中，一部分气体流通过板状壳体从管道中抽取，并输送至用于确定气溶胶浓度的外部仪器，如光度计或颗粒计数器等。这种构造可能是有利的，因为它可以用于同时从通路的整个横截面区域上的大量位置抽取样品，同时保持低的总压降。
这里使用的关于通道或气体管道的术语“总横截面面积”是指通道或气体管道的在垂直于气体流的大致流动方向的平面内的总开口横截面面积。
虽然本实用新型已经参照各种示例性实施方案在本文描述了本实用新型，但是，本领域的技术人员应理解，可以作出各种变化并且可以用等价物来替代其中的要素而不脱离本实用新型的范围。此外，可以作出许多修改以使特定的情况或特征适合于本实用新型的教导而不偏离其基本范围。因此，其意图是，本实用新型不限于将所公开的特定实施例限制为作为实施本实用新型的最佳模式，而是本实用新型将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。此外，本领域技术人员将会理解，不同实施例的哪些特征可以被组合，尽管上文没有明确地写出。

Claims (29)

1.一种用于过滤器泄漏检测的气溶胶分布器，所述气溶胶分布器被配置成位于过滤器上游的气体流中，所述气溶胶分布器包括:
中空壳体，所述中空壳体具有：
至少一个气溶胶入口，其用于允许气溶胶从气溶胶源进入所述中空壳体内的腔室中，以及
多个气溶胶出口孔，其用于将所述气溶胶从所述腔室释放到所述中空壳体周围的气体流中，
其特征在于，所述中空壳体具有板状形状，所述板状形状具有上游表面和下游表面，所述上游表面构造成面对来流气体流，所述下游表面构造成面对过滤器，其中所述中空壳体包括多个通道，所述多个通道在所述中空壳体的所述上游表面处的通道入口和所述中空壳体的所述下游表面处的通道出口之间延伸，使得来自气体流的气体能够穿过所述中空壳体。
2.根据权利要求1所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述多个通道包括在所述中空壳体的在垂直于气体流的大致流动方向的平面中的整体横截面面积的每平方米有范围在100-3000个通道。
3.根据权利要求1所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述通道入口和所述通道出口分别在所述中空壳体的所述上游表面和所述下游表面上均匀地分布。
4.根据权利要求1所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述通道在所述气体流的大致流动方向上在所述中空壳体的所述上游表面和所述下游表面之间延伸。
5.根据权利要求1所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述通道平行于所述气体流的大致流动方向在所述中空壳体的所述上游表面和所述下游表面之间延伸。
6.根据权利要求1所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述通道具有圆形的或方形的横截面几何形状。
7.根据权利要求1所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述通道的整体宽度或直径在5-50mm的范围内。
8.根据权利要求1所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述通道的整体宽度或直径在8-20mm的范围内。
9.根据权利要求1所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述通道的整体宽度或直径在10-15mm的范围内。
10.根据权利要求1所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述通道的总横截面面积为所述中空壳体的在与所述气体流的大致流动方向垂直的平面中的整体横截面面积的至少20％。
11.根据权利要求1所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述通道的总横截面面积为所述中空壳体的在与所述气体流的大致流动方向垂直的平面中的整体横截面面积的至少30％。
12.根据权利要求1所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述通道的总横截面面积为所述中空壳体的在与所述气体流的大致流动方向垂直的平面中的整体横截面面积的至少40％。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述出口孔位于所述中空壳体的上游表面上。
14.根据权利要求13所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述出口孔位于所述通道之间。
15.根据权利要求1-12和14中任一项所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述至少一个气溶胶入口位于所述中空壳体的所述上游表面上，在所述通道之间。
16.根据权利要求1-12和14中任一项所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述中空壳体具有在5-100mm的范围内的厚度。
17.根据权利要求16所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述中空壳体在10-50mm的范围内的厚度。
18.根据权利要求1-12、14和17中任一项所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述中空壳体是圆形的或方形的。
19.根据权利要求1-12、14和17中任一项所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述气溶胶分布器由气溶胶分布器子单元组成，其中每个气溶胶分布器子单元是如权利要求1-12、14和17中任一项所限定的气溶胶分布器。
20.根据权利要求1-12、14和17中任一项所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述中空壳体具有在100-1300mm的范围内的整体宽度或直径。
21.根据权利要求20所述的气溶胶分布器，其特征在于，所述中空壳体具有在250-650mm的范围内的整体宽度或直径。
22.一种用于过滤器泄漏检测的装置，包括:
-过滤器壳体，其用于将过滤器可密封地安装在所述过滤器壳体内，使得穿过所述过滤器壳体的气体流穿过所述过滤器，以及
-气溶胶分布器，其位于所述过滤器上游的气体流中，用于将测试气溶胶从气溶胶源释放到所述气体流中，
其特征在于，所述气溶胶分布器为如权利要求1-21中任一项所限定的气溶胶分布器。
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述气溶胶分布器定位成使得上游表面面向来流气体流且下游表面面向所述过滤器，并且所述出口孔定位在所述中空壳体的上游表面处，所述出口孔定位在所述上游表面上或者在位于与距所述下游表面相比距所述上游表面更近的位置处定位在所述通道内。
24.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述气溶胶分布器与所述过滤器的距离在50-400mm的范围内。
25.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述气溶胶分布器与所述过滤器的距离在50-250mm的范围内。
26.根据权利要求22-25中任一项所述的装置，其特征在于，还包括：
-采样探针，其位于所述过滤器下游的气体流中，用于从待分析的气体流中采样气体，以分析是否存在测试气溶胶。
27.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述采样探针能够在平行于过滤器表面的平面内移动，使得能够使用所述采样探针扫描所述过滤器表面。
28.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述采样探针与所述过滤器的距离在5-50mm的范围内。
29.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述采样探针与所述过滤器的距离在5-25mm的范围内。
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