WO2004065494A1 - Russgenerator mit verengter löschgasleitung - Google Patents

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WO2004065494A1
WO2004065494A1 PCT/CH2004/000013 CH2004000013W WO2004065494A1 WO 2004065494 A1 WO2004065494 A1 WO 2004065494A1 CH 2004000013 W CH2004000013 W CH 2004000013W WO 2004065494 A1 WO2004065494 A1 WO 2004065494A1
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soot
extinguishing gas
generator according
soot generator
combustion chamber
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PCT/CH2004/000013
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Lianpeng Jing
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Lianpeng Jing
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/50—Furnace black ; Preparation thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/21—Burners specially adapted for a particular use
    • F23D2900/21007—Burners specially adapted for a particular use for producing soot, e.g. nanoparticle soot

Definitions

  • the invention relates to a soot generator for producing soot according to the preamble of claim 1.
  • soot generator of the type mentioned at the outset, with which soot particles with well-defined properties can be produced in a reproducible manner, but which has a more compact design.
  • the soot generator according to the invention has the advantage that it enables the production of soot particles with well-defined properties in a reproducible manner and is particularly suitable for mobile use due to its more compact design.
  • Fig. 1 shows schematically a cross section of the soot generator according to the invention
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the soot generator according to the invention.
  • FIG 3 shows a third exemplary embodiment of the soot generator according to the invention.
  • the soot generator shown in FIG. 1 comprises a combustion chamber 11, which is formed from a cylindrical outer tube 12. At the lower end 13 of the outer tube 12 is a cylindrical inner tube 15 which is coaxial with
  • Outer tube 12 runs.
  • the inlet 16 of the inner tube 15 can be connected to a fuel tank (not shown), so that fuel stored therein can be conducted into the combustion chamber 11 at a specific inflow rate (1 / sec) through the outlet 17 of the inner tube 15.
  • the fuel tank is e.g. a gas bottle in which the fuel is stored under excess pressure.
  • a reducing valve is provided between the fuel tank and the inlet 16 (cf. reference symbol 18 in FIGS. 2 and 3).
  • Processing means 23 and 24 for processing the air flowing into the combustion chamber 11 are arranged in the form of annular layers between the inner wall of the outer tube 12 and the outer wall of the inner tube 15.
  • the processing means 23, 24 comprise a filter 23 for filtering the air and drying means 24, by means of which moisture can be extracted from the air.
  • a diffusion flame 30 is formed in the combustion chamber 11 to generate soot particles.
  • the fuel is passed through the inner tube 15 into the combustion chamber 11 and is enveloped by the air flowing through the opening 20, which serves as an oxidizing gas, in a substantially parallel flow.
  • a suitable fuel is e.g. hydrocarbon-containing gas such as propane or other liquid or gaseous fuels (vapor or droplet-shaped diesel fuel, gasoline, etc.).
  • an essentially cylindrical diffusion flame 30 forms in the outlet 17 of the inner tube 15, in which soot particles are formed by combustion of the fuel with the oxidizing gas.
  • soot particles it is also conceivable to form a premixed flame, as occurs in Bunsen burners, or a turbulent flame in the combustion chamber.
  • the combustion chamber 11 further has an upwardly tapering end 33 with an opening 34 which is connected to an extinguishing gas line 36.
  • the extinguishing gas line 36 has an inlet 39 at one end for feeding with extinguishing gas 37.
  • the inlet 39 can be connected to an extinguishing gas container (not shown) in the form of a gas bottle, in which extinguishing gas is stored.
  • a reducing valve as a regulating means (not shown).
  • the inlet 39 and outlet 40 are formed by a first and a second tube section 41, 42 which is cylindrical and has approximately the diameter D1.
  • the extinguishing gas line 36 is provided between the inlet and outlet 39, 40 with a constriction 46, into which the end 34 of the combustion chamber 11 opens transversely thereto, so that the mean flow direction of the diffusion flame 30 in the combustion chamber 11 and the mean flow direction 37 of the extinguishing gas in the Extinguishing gas line 36 are substantially perpendicular to each other.
  • the constriction 46 is formed by a third cylindrical tube section 43 with a diameter D2, where D2 ⁇ Dl.
  • the two ends 44, 45 of the third tube section 43 are, for example, conical and merge into the first and second tube sections 41, 42, respectively.
  • the ratio of the two diameters, D1 / D2 is preferably in the range 2 to 10.
  • extinguishing gas 37 is passed through the extinguishing gas line 36 so that it flows with the material flow emerging from the combustion chamber 11, which, among other things, which contains soot particles, is mixed and thus the combustion processes at the extinguishing point 31 are stopped. The soot particles are then carried away to the outlet 40 by the extinguishing gas flow.
  • extinguishing gas such as nitrogen gas, noble gas or carbon dioxide is used as the extinguishing gas.
  • air which is cooler than the flame 30.
  • air from the environment can be passed through the extinguishing gas line 36 by means of a pump. Since the air temperature corresponds approximately to the room temperature and is therefore lower than the flame temperature, the combustion processes at the extinguishing point 31 are stopped due to cooling. This process can be supported by a relatively high flow velocity of the air in the extinguishing gas line 36, as a result of which the end of the flame 30 protruding from the ' mouth 34 is literally blown out.
  • the constriction 46 functions similarly to a Venturi tube: since the extinguishing gas flows faster in the third tube section 43 than in the first or second tube section, 41 or 42, a negative pressure is created which leads to ambient air being sucked in from the outside through the opening 20 becomes.
  • the layers 23, 24 ensure that the air is processed accordingly. No gas bottles with synthetic air stored therein are therefore necessary to form the diffusion flame 30, so that a particularly compact construction of the soot generator is made possible.
  • oxidizing gas e.g. oxygen in pure form or mixed with nitrogen
  • the soot generator has a jacket tube 50 coaxial with the second tube section 42, through the right end 51 of which the second tube section 42 is guided.
  • the jacket tube 50 is provided near the end 51 with a connection 52 for feeding a dilution gas into the jacket tube 50, as indicated by the arrows 57 in FIG 1 is illustrated.
  • the other end 55 of the casing tube 50 is open and protrudes beyond the outlet 40.
  • the casing tube 50 serves as a diluent in order to mix a dilution gas (for example air) with the extinguished material flow 38 emerging from the outlet 40 and thus to dilute it.
  • a dilution gas for example air
  • concentration of the soot particles number of particles per m 3
  • the concentration of the soot particles can be changed accordingly.
  • the combustion chamber 11 with the outlet 17 need not necessarily be arranged transversely to the extinguishing gas line 36. It is conceivable to design the upper end 33 of the outer tube 12 so that the middle part of the flame 30 can be deflected accordingly. Depending on the application, the angle by which the upper end 33 is bent can be selected accordingly. For example, the angle can be approximately 90 degrees, so that the
  • Extinguishing gas line 36 and the lower part of the combustion chamber 11 point in the same direction.
  • This arrangement has the advantage that the material flow 38 can exit upward from the outlet 40 or 55 in order to be able to test a sensor on a ceiling, for example, by means of the soot particles generated.
  • Figure 2 shows a further exemplary embodiment of the soot generator. Elements which correspond to those of FIG. 1 are provided with the same reference symbols.
  • the extinguishing gas line 36 shown in FIG. 2 comprises a first line part 66 with the inlet 39 and an outlet 67, which is designed, for example, as a rotationally symmetrical tube is.
  • the inlet 39 can be connected to an extinguishing gas container.
  • the left end of the line part 66 according to FIG. 2 comprises a cylindrical tube 68 which has the inside diameter D2.
  • the extinguishing gas line 36 further comprises a second line part 76, which has the following pipe sections: a first pipe section 77, which has a constant cross section, a second widening
  • Pipe section 78 and a third pipe section 79, which opens into the outlet 40, is cylindrical and has an inner diameter Dl.
  • the end 68 of the first line part 66 is inserted in the first pipe section 77 of the second line part 76.
  • the combustion chamber is arranged in the second pipe section 78.
  • the diameter D1 of the third pipe section 79 or the outlet 40 and the diameter D2 of the outlet 67 are selected differently, so that this results in a narrowing 46 ′ in the extinguishing gas line 36.
  • the cross section of the extinguishing gas line 36 need not be circular, in particular the third pipe section 79 or the pipe 68 need not be cylindrical.
  • the cross section of the extinguishing gas line 36 can have any contour that is suitable for generating a negative pressure at the junction 34 or the extinguishing point 31. In general, there is a restriction if the extinguishing gas line 36 has a non-constant cross section between the inlet 39 and the outlet 40.
  • extinguishing gas If extinguishing gas is passed through the extinguishing gas line 36, it flows faster in the pipe section with a smaller cross section, for example in pipe 68, than in the pipe section with a larger one Cross-section, for example in the third pipe section 79.
  • the different flow rates accordingly lead to changes in the pressure. As already explained above in FIG. 1, this change in pressure can be used to generate a negative pressure at the junction 34.
  • the atmospheric pressure which is variable in time and location, also has a certain influence on the properties of the soot particles produced.
  • the pressure change generated by constriction 46 ' can be used to compensate for fluctuations in atmospheric pressure.
  • the end 68 of the first line part 66 is slidably inserted in the second line part 76, so that the distance between the outlet 67 and the mouth 34 and thus also the vacuum generated can be changed. By appropriately setting this distance, fluctuations in atmospheric pressure can be compensated for, so that the reproducibility of the soot particles produced is ensured to a particularly high degree.
  • Pressure regulation in the extinguishing gas line 36 by means of constriction enables a simple and compact construction of the soot generator.
  • the outer tube 12 is provided with a connecting line 29 which can be connected to an oxidizing gas container.
  • the connecting line 29 has a reducing valve 28 for regulating the inflow rate and filter means 23 and drying agent 24.
  • the inner tube 15 is connected to a connecting line 19 which is connected to the Fuel container is connectable and which has a reducing valve 18, filter means 23 and drying agent 24.
  • FIG. 3 shows another embodiment of the
  • the extinguishing gas line 36 comprises the first line part 66 with the pipe 68 and a second line part 86, which is designed, for example, as a cylindrical pipe with an inner diameter D1.
  • the tube 68 is inserted into the second line part 86, so that a constriction is formed.
  • the junction 34 is arranged on the second line part 86.
  • the end 68 of the first line part 66 is slidably inserted into the second line part 86 in order to be able to regulate the distance between the outlet 67 and the mouth 34 and thus the pressure change generated in each case.
  • the extinguishing gas line 36 shown in FIG. 3 allows, by means of the constriction 67, a vacuum to be generated and regulated at the junction 34 in a simple manner.
  • the first line part 66 can also be firmly connected to the second line part 86.
  • the soot generator according to FIGS. 2 and 3 can be provided with diluents 50, 52, as shown in FIG. 1.
  • the soot generator described here can be used to produce soot particles with an essentially reproducible size distribution.
  • Various parameters influence the soot particle properties such as size and concentration: - Type and composition of the fuel
  • the distance between the mouth 34 and the outlet 67 also represents a parameter which can influence the properties of the soot particles produced.
  • Soot particles are generated, the size of which is essentially Gaussian distributed on a logarithmic scale, the maximum being less than 1 micrometer, e.g. in the range of 0.01 to 0.3 micrometers. But it is also possible, e.g. through appropriate choice of fuel to produce soot particles that are larger than 1 micron.
  • soot generator it is possible to set the parameters so that soot particles with the desired properties can be generated. For example, due to legal regulations, it may be necessary to check sensors such as smoke detectors in a building under certain conditions.
  • the parameters mentioned above are determined in such a way that soot particles can be produced that meet the statutory requirements. For this purpose, it is conceivable, for example, to only allow certified fuel tanks in which a certain composition of, for example, propane and nitrogen gas is stored. After connecting the fuel and the extinguishing gas container to the soot generator, the fuel is ignited and the outlet 40 of the soot generator is brought into the vicinity of a smoke alarm and tested.
  • the soot generator can also be used for other purposes, e.g. for the calibration of soot particle measuring devices, for exhaust gas measurement in motor vehicles, for testing filters, for the investigation of aerosols, etc.

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Abstract

Der Russgenerator umfasst mindestens eine Brennkammer (11), in welcher Brennstoff mit Oxidationsgas in mindestens einer Russpartikel erzeugenden Flamme (30) verbrennbar ist und eine Löschgasleitung (36), die mit der Brennkammer verbunden ist. Die Löschgasleitung weist eine Verengung (46) auf, sodass eine Druckänderung, insbesondere ein Unterdruck erzeugbar ist.

Description

RUSSGENERATOR MIT VERENGTER LOSCHGASLEITUNG
Die Erfindung bezieht sich auf einen Russgenerator zum Erzeugen von Russ gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.
In der europäischen Patentanmeldung EP-Al-1 055 877 ist ein Russgenerator beschrieben, mit welchem Russpartikel mit wohldefinierten chemischen und physikalischen Eigenschaften erzeugbar sind. Dazu werden Brennstoff und Oxidationsgas derart in eine Brennkammer geführt, dass eine Russpartikel erzeugende Parallel-Diffusionsflamme ("co-flow diffusion flame") gebildet wird. Die Spitze der Diffusionsflamme wird mit einem Löschgas angeströmt, sodass die Verbrennungsprozesse gestoppt und die Russpartikel .weggeleitet werden. Nachteilig an diesem Russgenerator ist, dass er zum Betrieb relativ viel Platz benötigt, sodass er für einen mobilen Einsatz, z.B. zur Kontrolle von Rauchmeldern in einem Gebäude, schlecht geeignet ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Russgenerator der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit welchem Russpartikel mit wohldefinierten Eigenschaften in reproduzierbarer Weise erzeugbar sind, der jedoch eine kompaktere Bauweise aufweist.
Ein erfindungsge ässer Russgenerator, welcher diese Aufgabe löst, ist im Anspruch 1 angegeben. In den weiteren Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungen angegeben.
Der erfindungsge ässe Russgenerator hat den Vorteil, dass er die Produktion von Russpartikeln mit wohldefinierten Eigenschaften in reproduzierbarer Weise ermöglicht und aufgrund seiner kompakteren Bauweise insbesondere für einen mobilen Einsatz geeignet ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren erläutert .
Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt des erfindungsge ässen Russgenerators;
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Russgenerators; und
Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Russgenerators.
Der in Figur 1 dargestellte Russgenerator umfasst eine Brennkammer 11, welche aus einem zylindrischen Aussenrohr 12 gebildet ist. Am unteren Ende 13 des Aussenrohrs 12 ist ein zylindrisches Innenrohr 15 eingelassen, welches koaxial zum
Aussenrohr 12 verläuft. Der Einlass 16 des Innenrohrs 15 ist mit einem (nicht dargestellten) Brennstoffbehälter verbindbar, sodass darin gespeicherter Brennstoff mit einer bestimmten Zuflussrate (1/sec) durch den Auslass 17 des Innenrohrs 15 in die Brennkammer 11 geleitet werden kann. Der Brennstoffbehälter ist z.B. eine Gasflasche, in welcher der Brennstoff unter Überdruck gespeichert ist. Zur Regulation der Zuflussrate ist zwischen dem Brennstoffbehälter und dem Einlass 16 ein Reduzierventil vorgesehen (cf . Bezugszeichen 18 in den Figuren 2 und 3) .
Die Unterseite 13 des Aussenrohrs 12 ist mit Öffnungen 20 versehen, sodass Umgebungsluft von aussen in die Brennkammer 11 strömen kann, wie dies in Figur 1 durch die Pfeile 21 illustriert ist. Aufbereitungsmittel 23 und 24 zum Aufbereiten der in die Brennkammer 11 strömende Luft sind in Form von ringförmigen Schichten zwischen der Innenwand des Aussenrohrs 12 und der Aussenwand des Innenrohrs 15 angebracht. Die Aufbereitungsmittel 23, 24 umfassen einen Filter 23 zum Filtrieren der Luft sowie Trocknungsmittel 24, mittels welchen der Luft Feuchtigkeit entzogen werden kann.
Zur Erzeugung von Russpartikeln wird in der Brennkammer 11 eine Diffusionsflamme 30 gebildet. Dazu wird der Brennstoff durch das Innenrohr 15 in die Brennkammer 11 geleitet und von der durch die Öffnung 20 strömende Luft, welche als Oxidationsgas dient, in einer im Wesentlichen parallelen Strömung umhüllt. Als Brennstoff eignet sich z.B. kohlenwasserstoffhaltiges Gas wie Propan oder andere flüssige oder gasförmige Brennstoffe (dampf- oder tropfchenförmiger Dieseltreibstoff, Benzin, etc.). Nach der Zündung bildet sich über dem Auslass 17 des Innenrohrs 15 eine im Wesentlichen Zylinderförmige Diffusionsflamme 30 aus, in welcher durch Verbrennung des Brennstoffs mit dem Oxidationsgas Russpartikel gebildet werden. Zur Herstellung von Russpartikeln ist es auch denkbar, in der Brennkammer eine vorgemischte Flamme, wie sie bei Bunsenbrennern vorkommt, oder eine turbulente Flamme zu bilden.
Die Brennkammer 11 weist weiter ein nach oben sich verjüngendes Ende 33 auf mit einer Einmündung 34, welche mit einer Löschgasleitung 36 verbunden ist. Die Löschgasleitung 36 weist an dem einen Ende einen Einlass 39 auf zur Speisung mit Löschgas 37. Dazu ist der Einlass 39 mit einem (nicht dargestellten) Löschgasbehälter in Form einer Gasflasche verbindbar ist, in welchem Löschgas gespeichert ist. Zur Regulation der Zuflussrate des Löschgases in die Löschgasleitung 37 ist zwischen dem Löschgasbehälter und dem Einlass 39 ein Reduzierventil als Reguliermittel (nicht dargestellt) angebracht.
Am anderen Ende der Löschgasleitung 36 befindet sich ein Auslass 40, aus welchem u.a. das Lδschgas zusammen mit den Russpartikeln hinausströmen kann, wie dies durch den Pfeil 38 illustriert ist. Der Einlass 39 und Auslass 40 wird durch einen ersten bzw. zweiten Rohrabschnitt 41, 42 gebildet, der zylindrisch ist und etwa den Durchmesser Dl aufweist.
Die Löschgasleitung 36 ist zwischen Ein- und Auslass 39, 40 mit einer Verengung 46 versehen, in welche quer dazu das Ende 34 der Brennkammer 11 mündet, sodass die mittlere Strömungsrichtung der Diffusionsflamme 30 in der Brennkammer 11 und die mittlere Strömungsrichtung 37 des Löschgases in der Löschgasleitung 36 im Wesentlichen rechtwinklig zueinander sind. Die Verengung 46 wird durch einen dritten zylindrischen Rohrabschnitt 43 mit einem Durchmesser D2 gebildet, wobei D2 < Dl. Die beiden Enden 44, 45 des dritten Rohrabschnitts 43 sind beispielsweise konusförmig ausgebildet und gehen jeweils in den ersten bzw. zweiten Rohrabschnitt 41, 42 über. Das Verhältnis der beiden Durchmesser, D1/D2, ist vorzugsweise im Bereich 2 bis 10.
Beim Betrieb des Russgenerators wird Löschgas 37 durch die Löschgasleitung 36 geleitet, sodass dieses mit der aus dem Brennraum 11 austretenden StoffStrömung, welche u.a. die Russpartikel enthält, vermischt wird und so die Vebrennungsprozesse bei der Löschstelle 31 gestoppt werden. Die Russpartikel werden dann durch die Löschgasströmung zum Auslass 40 fortgetragen.
Als Lδschgas wird ein Inertgas verwendet wie Sticksto fgas, Edelgas oder Kohlendioxid. Es ist auch denkbar, Luft als Löschgas zu verwenden, insbesondere Luft, die kühler als die Flamme 30 ist. Beispielsweise kann Luft aus der Umgebung mittels Pumpe durch die Löschgasleitung 36 geleitet werden. Da die Lufttemperatur in etwa der Raumtemperatur entspricht und somit niedriger als die Flammentemperatur ist, werden aufgrund einer Kühlung die Verbrennungsprozesse bei der Löschstelle 31 gestoppt. Dieser Vorgang kann durch eine relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit der Luft in der Löschgasleitung 36 unterstützt werden, wodurch das aus der ' Einmündung 34 ragende Ende der Flamme 30 förmlich ausgeblasen wird.
Die Verengung 46 funktioniert ähnlich wie ein Venturi-Rohr : Da das Löschgas im dritten Rohrabschnitt 43 schneller strömt als im ersten bzw. zweiten Rohrabschnitt, 41 bzw. 42, entsteht ein Unterdruck, der dazu führt, dass Umgebungsluft von aussen durch die Öffnung 20 angesaugt wird. Die Schichten 23, 24 sorgen dafür, dass die Luft entsprechend aufbereitet wird. Zur Bildung der Diffusionsflamme 30 sind somit keine Gasflaschen mit darin gespeicherter synthetischer Luft notwendig, sodass eine besonders kompakte Bauweise des Russgenerators ermöglicht wird. Es ist jedoch auch möglich, den durch die Verengung produzierten Unterdruck dazu zu verwenden, Oxidationsgas (z.B. Sauerstoff in reiner Form oder vermischt mit Stickstoff) , welches in einem Behälter gespeichert ist, anzusaugen.
Optional weist der Russgenerator ein zum zweiten Rohrabschnitt 42 koaxiales Mantelrohr 50 auf, durch dessen rechtes Ende 51 der zweite Rohrabschnitt 42 hindurch geführt ist. Das Mantelrohr 50 ist in der Nähe vom Ende 51 mit einem Anschluss 52 versehen zum Einspeisen eines Verdünnungsgases in das Mantelrohr 50, wie dies durch die Pfeile 57 in Figur 1 illustriert ist. Das andere Ende 55 des Mantelrohrs 50 ist offen und ragt über den Auslass 40 hinaus.
Das Mantelrohr 50 dient zusammen mit dem Anschluss 52 als Verdünnungsmittel, um ein Verdünnungsgas (beispielsweise Luft) mit der aus dem Auslass 40 tretenden gelöschten StoffStrömung 38 zu vermischen und diese so zu verdünnen. Je nach der Zuflussrate des Verdünnungsgases kann entsprechend die Konzentration der Russpartikel (Partikelanzahl pro m3) , welche schliesslich aus dem Ende 55 des Mantelrohrs 50 herausströmen, geändert werden.
Die Brennkammer 11 mit dem Auslass 17 braucht nicht Zwingendermassen quer zur Löschgasleitung 36 angeordnet zu sein. Es ist denkbar, das obere Ende 33 des Aussenrohrs 12 gebogen auszugestalten, sodass der mittlere Teil der Flamme 30 entsprechend umgelenkt werden kann. Je nach Anwendungszweck kann der Winkel, um welchen das obere Ende 33 gebogen ist, entsprechend gewählt sein. Beispielsweise kann der Winkel etwa 90 Grad betragen, sodass die
Löschgasleitung 36 und der untere Teil der Brennkammer 11 in dieselbe Richtung zeigen. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass der Austritt der StoffStrömung 38 aus dem Auslass 40 bzw. 55 nach oben erfolgen kann, um so beispielsweise mittels der erzeugten Russpartikel einen Sensor an einer Zimmerdecke testen zu können.
Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführύngsbeispiel des Russgenerators. Elemente, die denen von Figur 1 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die in Figur .2 gezeigte Löschgasleitung 36 umfasst ein erstes Leitungsteil 66 mit dem Einlass 39 und einem Auslass 67, welches z.B. als rotationssymmetrisches Rohr ausgebildet ist. Der Einlass 39 ist, wie oben beim Beispiel ge äss Figur 1 beschrieben, an einen Löschgasbehälter anschliessbar . Das gemäss der Figur 2 linke Ende des Leitungsteils 66 umfasst ein zylindrisches Rohr 68, welches den Innendurchmesser D2 aufweist.
Die Löschgasleitung 36 umfasst weiter ein zweites Leitungsteil 76, welches folgende Rohrabschnitte aufweist: einen ersten Rohrabschnitt 77, welcher einen konstanten Querschnitt aufweist, einen zweiten sich aufweitenden
Rohrabschnitt 78 und einen dritten Rohrabschnitt 79, welcher im Auslass 40 mündet, zylindrisch ist und einen Innendurchmesser Dl aufweist. Das Ende 68 des ersten Leitungsteils 66 ist im ersten Rohrabschnitt 77 des zweiten Leitungsteils 76 eingefügt. Die Einmündung 34 der
Brennkammer ist im zweiten Rohrabschnitt 78 angeordnet.
Der Durchmesser Dl des dritten Rohrabschnitts 79 bzw. des Auslasses 40 und der Durchmesser D2 des Auslasses 67 sind unterschiedlich gewählt, sodass sich dadurch eine Verengung 46' in der Löschgasleitung 36 ergibt. Der Querschnitt der Löschgasleitung 36 braucht jedoch nicht kreisförmig zu sein, insbesondere brauchen der dritte Rohrabschnitt 79 bzw. das Rohr 68 nicht zylindrisch zu sein. Der Querschnitt der Löschgasleitung 36 kann eine beliebige Kontur aufweisen, die geeignet ist, um bei der Einmündung 34 bzw. der Löschstelle 31 einen Unterdruck zu erzeugen. Allgemein ist eine Verengung gegeben, wenn die Löschgasleitung 36 zwischen dem Einlass 39 und dem Auslass 40 einen nicht-konstanten Querschnitt aufweist.
Wird Löschgas durch die Löschgasleitung 36 geführt, so strömt es im Rohrabschnitt mit kleinerem Querschnitt, z.B. im Rohr 68, schneller als im Rohrabschnitt mit grösserem Querschnitt, z.B. im dritten Rohrabschnitt 79. Die unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten führen demnach zu Änderungen im Druck. Wie oben bei der Figur 1 bereits erklärt, kann diese Druckänderung dazu benutzt werden, um bei der Einmündung 34 einen Unterdruck zu erzeugen.
Es wurde festgestellt, dass auch der Atmosphärendruck, der zeitlich und örtlich variabel ist, einen gewissen Einfluss auf die Eigenschaften der erzeugten Russpartikel hat. Nebst oder anstelle dem Ansaugen von Oxidationsgas kann die durch die Verengung 46' erzeugte Druckänderung dazu benutzt werden, um Schwankungen im Atmosphärendruck auszugleichen. Dazu ist das Ende 68 des ersten Leitungsteils 66 verschiebbar im zweiten Leitungsteil 76 eingefügt, sodass die Distanz zwischen Auslass 67 und Einmündung 34 und somit auch der erzeugte Unterdruck verändert werden kann. Durch entsprechendes Einstellen dieser Distanz können Schwankungen im Atmosphärendruck ausgeglichen werden, sodass die Reproduzierbarkeit der hergestellten Russpartikel in besonders hohem Masse gewährleistet ist. Die
Druckregulierung in der Löschgasleitung 36 mittels Verengung ermöglicht eine einfache und kompakte Bauweise des Russgenerators .
Das Ausgleichen von Atmosphärendruckschwankungen mittels Verengung kann auch dann erfolgen, wenn die Zufuhr von Oxidationsgas nicht von aussen, sondern aus einem Behälter erfolgt, in welchem Oxidationsgas gespeichert ist. Wie Figur 2 zeigt, ist das Aussenrohr 12 mit einer Anschlussleitung 29 versehen, die mit einem Oxidationsgasbehälter verbindbar ist. Die Anschlussleitung 29 weist ein Reduzierventil 28 zur Regulation der Zuflussrate und Filtermittel 23 sowie Trocknungsmittel 24 auf. Analog ist das Innenrohr 15 mit einer Anschlussleitung 19 verbunden, welche mit dem Brennstoffbehälter verbindbar ist und welche ein Reduzierventil 18, Filtermittel 23 sowie Trocknungsmittel 24 aufweist.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des
Russgenerators, wobei Elemente, die denen von Figur 1 bzw. 2 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
Wie Figur 3 zeigt, umfasst die Löschgasleitung 36 das erste Leitungsteil 66 mit dem Rohr 68 und ein zweites Leitungsteil 86, das beispielsweise als zylindrisches Rohr mit Innendurchmesser Dl ausgebildet ist. Das Rohr 68 ist in das zweite Leitungsteil 86 eingefügt, sodass dadurch eine Verengung gebildet ist. Die Einmündung 34 ist am zweiten Leitungsteil 86 angeordnet.
Das Ende 68 des ersten Leitungsteil 66 ist in das zweite Leitungsteil 86 verschiebbar eingefügt, um die Distanz zwischen Auslass 67 und Einmündung 34 und somit die jeweils erzeugte Druckänderung regulieren zu können. Die in Figur 3 gezeigte Löschgasleitung 36 erlaubt mittels der Verengung 67 auf einfache Art einen Unterdruck bei der Einmündung 34 zu erzeugen und zu regulieren.
Falls eine Regulation des erzeugten Unterdruckes nicht nötig ist, kann das erste Leitungsteil 66 auch fest mit dem zweiten Leitungsteil 86 verbunden sein.
Um die aus dem Auslass 40 austretende Stoffstrδmung 38 zu verdünnen, kann der Russgenerator gemäss Figur 2 bzw. 3 mit Verdünnungsmitteln 50, 52 versehen sein, wie sie in Figur 1 gezeigt sind. Mit dem hier beschriebenen Russgenerator können Russpartikel mit einer im Wesentlichen reproduzierbaren Grössenverteilung hergestellt werden. Verschiedene Parameter beeinflussen die Russpartikel-Eigenschaften wie Grosse und Konzentration: — Art und Zusammensetzung des Brennstoffs
— Zuflussrate (in 1/sec) des Brennstoffs
- Zuflussrate des Oxidationsgases (im Wesentlichen gegeben durch das Kontraktionsverhältnis D1/D2 der Verengung bei gegebener Zuflussrate beim Anschluss 16) — Zuflussrate des Löschgases
- Löschstelle der Diffusionsflamme durch Löschgas (im Wesentlichen gegeben durch den Abstand zwischen dem Auslass des Innenrohrs und der Einmündung der Brennkammer)
— etc.
Beim zweiten und dritten Ausführungsbeispiel stellt auch die Distanz zwischen Einmündung 34 und Auslass 67 einen Parameter dar, der die Eigenschaften der erzeugten Russpartikel beeinflussen kann.
Je nach Wahl der Parameter können z.B. Russpartikel erzeugt werden, deren Grosse auf einer logarithmischen Skala im Wesentlichen gaussverteilt ist, wobei das Maximum kleiner als 1 Mikrometer ist, z.B. im Bereich von 0.01 bis 0.3 Mikrometer. Es ist aber auch möglich, z.B. durch entsprechende Wahl des Brennstoffs, Russpartikel herzustellen, die grösser als 1 Mikrometer sind.
Je nach Anwendungszweck des Russgenerators ist es möglich, die Parameter so festzulegen, dass Russpartikel mit den gewünschten Eigenschaften erzeugbar sind. So kann es z.B. aufgrund von gesetzlichen Bestimmungen notwendig sein, dass in einem Gebäude Sensoren wie Rauchmelder unter bestimmten Bedingungen überprüft werden. Die oben erwähnten Parameter sind so festgelegt, dass Russpartikel herstellbar sind, die den gesetzlichen vorgegebenen Bedingungen entsprechen. Dazu ist es beispielsweise denkbar, nur zertifizierte Brennstoffbehälter zuzulassen, in welchem eine bestimmte Zusammensetzung aus z.B. Propan- und Stickstoffgas gespeichert ist. Nach Verbinden des Brennstoff- sowie des Löschgasbehälters mit dem Russgenerator wird der Brennstoff gezündet und der Auslass 40 des Russgenerators in die Nähe eines Rauchmelders gebracht und getestet. Wegen der Handlichkeit des Rauchgenerators kann so in rascher und einfacher Weise eine Vielzahl von Rauchmeldern überprüft werden. Da der Brennstoffbehälter austauschbar ist, können nacheinander verschiedene Brennstoffbehälter angeschlossen werden, in denen jeweils eine bestimmte Art bzw. Zusammensetzung des Brennstoffs gespeichert ist, und so Russpartikel in verschiedenen, wohldefinierten Grössenklassen erzeugt und zum Testen eines Rauchmelders benutzt werden.
Der Russgenerator kann auch für andere Zwecke eingesetzt werden, z.B. zur Eichung von Russpartikel-Messgeräten, zur Abgasmessung bei Motorfahrzeugen, zum Prüfen von Filtern, zur Untersuchung von Aerosolen, etc.

Claims

Patentansprüche
1. Russgenerator mit mindestens einer Brennkammer (11), in welcher Brennstoff mit Oxidationsgas in mindestens einer Russpartikel erzeugenden Flamme (30) verbrennbar ist, und einer Löschgasleitung (36) , die mit der Brennkammer verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschgasleitung eine Verengung (46, 67) aufweist, sodass eine Druckänderung, insbesondere ein Unterdruck erzeugbar ist.
2. Russgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (11) mindestens eine Öffnung (20) nach aussen umfasst, durch welche Umgebungsluft als Oxidationsgas ansaugbar ist.
3. Russgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass er Aufbereitungsmittel (23, 24) umfasst zum Filtrieren und/oder Trocknen des Oxidationsgases .
4. Russgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er Reguliermittel umfasst zum Einstellen der Strömungsgeschwindigkeit des Löschgases und dass vorzugsweise die Löschgasleitung (36) an einen Löschgasbehälter anschliessbar ist.
5. Russgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (11) quer in der Löschgasleitung (36) einmündet, sodass die Flamme (30) quer mit Löschgas anströmbar ist.
6. Russgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Brennstoffanschluss (19) aufweist zum Verbinden mit einem austauschbaren Brennstoffbehälter und dass er vorzugsweise Reguliermittel (18) umfasst zum Einstellen der Zuflussrate des Brennstoffs.
7. Russgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er Verdünnungsmittel (50, 52) aufweist zum Verdünnen der Konzentration der Russpartikel .
8. Russgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, dass er einen Oxidationsgasanschluss (29) aufweist zum Verbinden mit einem Behälter, in welchem Oxidationsgas gespeichert ist, und dass er vorzugsweise Reguliermittel (28) umfasst zum Einstellen der Zuflussrate des Oxidationsgases .
9. Russgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschgasleitung (36) ein erstes Leitungsteil (66) aufweist, dessen Ende (68) verschiebbar in einem zweiten Leitungsteil (76, 86) eingefügt ist.
10. Russgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er Löschgasfördermittel, insbesondere Pumpe, umfasst zum Fördern von Löschgas durch die Löschgasleitung (36) .
11. Anwendung eines Russgenerators gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Eichen von Messgeräten, zum Testen von Sensoren und/oder zum Prüfen von Filtern.
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