專利名稱：用來確定固體顆粒濃度的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于確定攜帶顆粒的氣流中的固體顆粒的濃度的設備，此設備包 含預稀釋器，其將從氣流中分岔出來的樣品流與基本無顆粒的稀釋氣體相混合；被加熱 的汽化器，其布置在被稀釋的樣品流的下游；布置在汽化器下游的次級稀釋器，該次級稀釋 器將樣品流與其它的基本無顆粒的稀釋氣體相混合；以及布置在次級稀釋器下游的顆粒計 數器。
背景技術：
所述類型的設備和借此實施的方法是已知的，尤其是與內燃機廢氣中的浮質的特 征描述和測量相關聯是已知的，并至少部分已經是國家的、地方的和國際上的試驗規(guī)范、標 準等。例如在"Amendments to腿CE regulations/regulation No. 83/Appendix 5"(美國， 經濟社會理事會，歐洲經濟委員會；2008年1月)中相對詳細地描述了所述類型的設備。此 外，還已經有了幾個市場上可購買的設備，它們包含建議的元件并因此可實現相應的測量。
眾所周知地，內燃機的廢氣、尤其是柴油發(fā)動機的廢氣不僅包含傳統(tǒng)的浮質(意 思是揮發(fā)性的懸浮顆粒)，還包含由在載體氣體中的固體的和揮發(fā)性的懸浮顆粒組成的混 合物，其中對給定的廢氣危害性進行相應檢測的動機幾乎都只是源自固體顆粒。因此，此處 有關的上述類型的設備的目的是，在最終測量之前將與危害性定義無關的揮發(fā)性的顆粒排 除，為此要對樣品流相繼地進行稀釋、加熱和再次稀釋。在例如可按AT 9.603U構成的預稀 釋器中，樣品流中的固體顆粒及揮發(fā)性浮質的濃度都降低了。在布置在下游的被加熱的汽 化器中，將揮發(fā)性的物質轉化到汽化階段中，其中通過調節(jié)相應的預稀釋，可將揮發(fā)性浮質 的濃度降到這樣的程度，即這些物質的汽化壓力在汽化結束后是如此之低，使得它們在隨 后的冷卻過程中不會再冷凝，因而事后再次待冷卻的樣品流只包含待計數的固定顆粒。
為了可以測量或計量攜帶顆粒的氣流中寬范圍的實際的顆粒濃度的感興趣的固 體顆粒，特別是預稀釋器及次級稀釋器中的稀釋率之間的相互影響以及樣品流的加熱和冷 卻的不同階段都必須精確地相互協調或調整，這使得對應于UNECE規(guī)定的上述建議的規(guī)定 的商用系統(tǒng)的具體實施變得非常復雜，因此它們例如對于地方交通管理局、汽車修理廠或 類似機構的實驗站來說都幾乎無法使用。
發(fā)明內容
因此本發(fā)明的目的是，這樣來構造或改進開頭所述類型的設備，使得它即使對于 較寬的測量范圍也能實現簡單的布置和調節(jié)。 按本發(fā)明，此目的在上述類型的設備中這樣得以實現，即次級稀釋器構成為"多孔 管稀釋器(Porous Tube Diluter)"，并且設置在汽化器的出口與穩(wěn)定腔之間，從該穩(wěn)定腔 中分岔出用于顆粒計數器的樣品流。這種"多孔管稀釋器"在穿過的試樣管路的至少一部 分上具有圓周孔口，從外面在至少輕微超壓之下輸入的、基本上無顆粒的稀釋氣體可通過 這些圓周孔口流入試樣管路中，并在該處能以可非常簡單調節(jié)的方式與樣品流相混合。因此，也可以直接進行期望的樣品流冷卻，其中但以前述的方式確保，在先前加熱時被汽化的 揮發(fā)性浮質顆粒不能再次冷凝。通過次級稀釋器的可調節(jié)的稀釋以及與預稀釋器的可調節(jié) 的稀釋和樣品流的加熱或冷卻溫度一起，能夠覆蓋非常大的范圍的感興趣的固體顆粒的濃 度，其最后在下游的顆粒計數器中待測量。 在本發(fā)明的優(yōu)選構造方案中，次級稀釋器通過隔熱的試樣管路與被加熱的汽 化器相連，這阻止了熱量從樣品氣流到管壁的傳遞，并因此可避免浮質微粒的熱致導電 (thermophore!:ic)的沉禾只。 構成為"多孔管稀釋器"的次級稀釋器優(yōu)選具有大量(優(yōu)選> 1000)的在試樣管 路中的圓周孔口，其優(yōu)選具有<0. 15mm的直徑。從密封地包圍試樣管路的這一段(即具有 圓周孔口的部段)的外罩腔出發(fā)能夠將作為優(yōu)選可熱調節(jié)的冷的稀釋流的所述其它的稀 釋氣體輸送給所述圓周孔口。因此，可產生樣品流的受控的次級稀釋和冷卻，它們是在相當 大的圓周區(qū)域上和非常多的混合位置上進行的。 在本發(fā)明的其它構造方案中，次級稀釋器的圓周孔口也可構成為錐形的并且具有 從外向內逐漸縮小的橫截面，并且還在徑向和/或軸向方向上與相應的試樣管路表面上的 法線偏離地定向，這可以進一步有利地影響混合、稀釋和冷卻。 在本發(fā)明的優(yōu)選構造方案中，在次級稀釋器下游布置的穩(wěn)定腔(stabilization chamber)具有比次級稀釋器中的試樣管路大得多的橫截面，并除了流出孔外還具有至少一 個用于顆粒計數器的取出接口。由于在向穩(wěn)定腔的過渡區(qū)上的雷諾數的強烈的變化，所以 可與在次級稀釋器中輸入的稀釋氣體實現均勻的混合，因此可從穩(wěn)定腔中提取代表樣品， 所述代表樣品在顆粒計數器(例如已知的冷凝核計數器)中被測量，以確定剩余的固定顆 粒的濃度。
下面借助在附圖中示意示出的實施例詳細地闡述本發(fā)明。 圖1在示意圖中出示出了按照UNECE規(guī)則第83號-附件5建議的"顆粒取樣系 統(tǒng)"，其具有按本發(fā)明的設備的主要元件； 圖2在示意圖中示出按本發(fā)明的汽化器、次級稀釋器和穩(wěn)定腔；
圖3與按圖2的局部布置對應的剖開的具體設備。
具體實施例方式
按圖1的設備用來在攜帶顆粒的氣流中確定固體顆粒的濃度，此氣流在此以未詳 細示出的方式從氣流的供應處(例如柴油發(fā)動機)輸送到稀釋通道1(CVS通道)中，并在 該處與被過濾過的且在溫度和濕度方面已調節(jié)過的稀釋空氣進行混合并且被調節(jié)。借助探 針2從此通道1中分岔出來的樣品流通過預分類器3到達單元4中，此預分類器3是指在 顆粒尺寸方面進行預選，此單元4的任務是，將揮發(fā)性的浮質從樣品流中除去或轉化到汽 化階段，因此在下游布置的顆粒計數器5只會測量樣品流中的實際感興趣的固體顆粒及其 濃度。 在單元4中，通過預分類器3輸入的樣品流首先進入預稀釋器6中，在預稀釋器6 中以此處未示出的方式可調節(jié)地混入基本無顆粒的稀釋氣體。此預稀釋器例如可構成為如AT 9.603U所述的旋轉稀釋器。被加熱的汽化器7布置在預稀釋器6下游，此汽化器7允許將被稀釋的樣品流加熱到約35(TC至400°C 。次級稀釋器8布置在汽化器7下游，通過次級稀釋器8將現在無揮發(fā)性浮質的樣品流進一步稀釋和冷卻(相對于之前的預稀釋和加熱而言)，此樣品流隨后被導入顆粒計數器5中。 按圖2，按本發(fā)明的次級稀釋器8構成為"多孔管稀釋器"并且在試樣管路10中具有大量(優(yōu)選> 1000)的圓周孔口 9，在此為了圖示清晰，只放大地示出了它們中的幾個。從密封地包圍試樣管路10的這一段的外罩腔11出發(fā)給這些圓周孔口 9供給所述其它的稀釋氣體、優(yōu)選可熱調節(jié)的冷稀釋流，這確保在被加熱的汽化器7的區(qū)域內被加熱的樣品流的充分混合和冷卻。次級稀釋器8通過盡可能短的一段隔熱的試樣管路10與被加熱的汽化器7相連，因此在這個區(qū)域內能夠避免浮質顆粒的沉積。汽化器的加熱裝置用12表示，隔熱體用13表示。 在次級稀釋器8中的試樣管路IO上的圓周孔口 9優(yōu)選具有< 0. 15mm直徑，并且還可以構成為錐形的且具有從外向內逐漸縮小的橫截面，此外還通過這些圓周孔口 9的定向偏離相應試樣管路表面上的法線，這對其它的稀釋氣體的流入特性進一步產生影響，并因此對氣流的徹底混合和冷卻進一步產生影響。 布置在下游的穩(wěn)定腔14具有比次級稀釋器8的試樣管路10大得多的橫截面，由此通過在過渡區(qū)上雷諾數的強烈的變化導致樣品流與稀釋空氣進一步均勻的混合。除了流出孔15外，還在側面設置取出接口 16，通過取出接口 16可為一個或多個測量儀(尤其是顆粒計數器)提取代表樣品。 在圖3中剖開示出的具體實施例中，與圖2功能相對應的元件設有相同的附圖標記。對于圖2的說明不變地適用于圖3。
權利要求
用于確定攜帶顆粒的氣流中的固體顆粒的濃度的設備，此設備包含預稀釋器(6)，其將從氣流中分岔出來的樣品流與基本無顆粒的稀釋氣體相混合；被加熱的汽化器(7)，其布置在被稀釋的樣品流的下游；布置在汽化器(7)下游的次級稀釋器(8)，該次級稀釋器將樣品流與其它的基本無顆粒的稀釋氣體相混合；以及布置在次級稀釋器(8)下游的顆粒計數器(5)，其特征在于，次級稀釋器(8)構成為“多孔管稀釋器”并且設置在汽化器(7)的出口與穩(wěn)定腔(14)之間，從該穩(wěn)定腔(14)中分岔出用于顆粒計數器(5)的樣品流。
2. 按權利要求l所述的設備，其特征在于，次級稀釋器(8)通過隔熱的試樣管路(10) 與被加熱的汽化器(7)相連接。
3. 按權利要求1或2所述的設備，其特征在于，所述構成為"多孔管稀釋器"的次級稀 釋器(8)在試樣管路(10)中具有大量的、優(yōu)選> 1000個圓周孔口 9)，所述圓周孔口優(yōu)選 具有< 0. 15mm的直徑，所述其它的稀釋氣體作為優(yōu)選可熱調節(jié)的冷的稀釋流能夠從密封 地包圍試樣管路(10)的這一段的外罩腔(11)出發(fā)被輸送給所述圓周孔口 (9)。
4. 按權利要求3所述的設備，其特征在于，圓周孔口 (9)構成為錐形的并且具有從外向 內逐漸縮小的橫截面，并且優(yōu)選在徑向和/或軸向方向上與相應的試樣管路表面上的法線 偏離地定向。
5. 按權利要求1至4之任一或多個所述的設備，其特征在于，穩(wěn)定腔(14)具有比次級 稀釋器(8)中的試樣管路(10)大得多的橫截面，并且除了流出孔(15)之外還具有至少一 個用于顆粒計數器(5)的取出接口 (16)。
全文摘要
設備包含預稀釋器(6)、下游的被加熱的汽化器(7)、在汽化器(7)下游的次級稀釋器(8)以及與次級稀釋器相鄰的顆粒計數器(5)。次級稀釋器(8)構成為“多孔管稀釋器”并設置在汽化器(7)的出口和穩(wěn)定腔(14)之間，從該穩(wěn)定腔(14)中分岔出用于顆粒計數器(5)的樣品流。因此，能以簡單且在較大的范圍內可調節(jié)的方式測量出固體顆粒的濃度，且不會由于揮發(fā)性的浮質顆粒而發(fā)生誤差。
文檔編號G01N15/06GK101782496SQ20101000352
公開日2010年7月21日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權日2009年1月13日
發(fā)明者A·伯格曼, F·克諾夫, H·龐格拉茨 申請人:Avl里斯脫有限公司