[发明专利]宽范围固定浓度造粒系统

说明书

技术领域

本发明涉及造粒系统，并涉及校准粒度仪。

背景技术

粒度仪已广泛应用于检测在环境空气、特定环境和内燃机等中的固体颗粒水平(质量和数量)。为确保这些仪器精确运行，用不同固定浓度的气溶胶进行频繁的校准是非常必要的。

目前，气溶胶发生器如喷雾器和丙烷燃烧器等已经广泛应用于生成颗粒。许多不同类型的稀释器也已用于将粒子稀释到不同浓度。  然而，这种稀释率范围很窄，不能提供0～100％范围的浓度。

通过结合这两种技术，校准用气溶胶可以用来校准粒度仪。由于气溶胶发生器和稀释器处于分立单元中，这些单元必须正确地装配才能产生期望浓度的气溶胶。这一装配程序是耗时的，效率不高。在装配过程中可能发生许多偏差。结果是，可能给校准仪器引入很多不确定因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善的造粒系统。

本发明涉及产生仪器校正用的已知浓度的单分散或多分散气溶胶。在一优选的实施方式中，通过稀释粗制气溶胶，可以获得范围在粗制气溶胶的0～100％的精确气溶胶浓度。

根据本发明，宽范围固定浓度造粒系统提供了具有已知特性的校准用气溶胶。在另一方面，本发明涉及将气溶胶发生器、喷射稀释器和气溶胶稀释器整合入一个单系统中。

在实施本发明的一个示例性方案中，喷射稀释器将气溶胶稀释至期望的粗浓度。气溶胶稀释器将该气溶胶进一步稀释至粗浓度的0～100％的浓度范围。  根据本发明，气溶胶稀释器上的微型旋流器用于混合气溶胶，其稀释来自于喷射稀释器和气溶胶发生器的粗制气溶胶。由于旋流器的粒子损失低，而气溶胶稀释器能提供精确的稀释率，因此可以获得期望粒度在粗制气溶胶浓度的0～100％范围内的精确的浓度和类似的粒度分布。在这一特定方案中，旋流器也将大尺寸粒子除去。结果是，这确保校准仪器免遭故障。通过使用该微型旋流器而不是传统的混合通道，可以减小稀释器的实际尺寸。当期望固定的稀释率和浓度时，一个PID环路控制气溶胶稀释器的稀释率为常数。

气溶胶发生器在绝大多数情况下产生多分散气溶胶。将由气溶胶发生器产生的气溶胶供给至尺度器，如微分迁移率分析器(DMA)，可获得浓度为0～100％粗浓度的单分散气溶胶。

附图说明

图1描绘了根据本发明最佳实施方式的宽范围固定浓度造粒系统的流程图，其能够提供校准用多分散气溶胶；

图2描绘了根据本发明最佳实施方式的宽范围固定浓度造粒系统的流程图，其能够提供校准用单分散气溶胶；

图3显示的是喷射稀释器；

图4显示的是气溶胶稀释器；以及

图5显示的是气溶胶稀释器的另一设计。

具体实施方式

如图1和图2所示，在最佳实施方式中，该宽范围固定浓度造粒系统包括气溶胶发生器10、气溶胶调节单元12、中和器14、高效粒子过滤器(HEPA)16、喷射稀释器18、气溶胶稀释器20、以及控制系统22。该系统还包括适合的真空源和无粒子压缩空气等。

图1和图2分别显示了多分散和单分散气溶胶系统的流程图。

在图1中，气溶胶发生器10用压缩空气雾化液体溶液来产生气溶胶，或者通过燃烧器燃烧丙烷或柴油，或者通过其他方式。所用发生器的类型取决于校准仪器及其应用。例如，如果该仪器是冷凝粒子计数器(测量颗粒的数量浓度)，则发生器的最佳选择是喷雾器。

在气溶胶流入调节单元12后，水滴或液滴或水汽被除去。然后，气溶胶进入中和器14。如果喷射稀释器18所需要的流体少于气溶胶发生器10所产生的，可通过调节针形阀15使多余的流体可从HEPA过滤器16排出，此时气溶胶中的粒子在过滤器中被除去。在某些情况下，如果发生器10不能产生喷射稀释器18所需的足够流体，则通过HEPA过滤器16使流体吸入到喷射器18内，此时环境空气中的粒子在过滤器中被除去。在HEPA过滤器16上开有进口，气溶胶内的流动压力得以稳定。

在中和器14中，气溶胶被充电以达到波耳兹曼平衡。

结果是降低了由粒子上所带静电荷引起的粒子损失。气溶胶在喷射稀释器18中被稀释到期望的浓度。

来自喷射器18的分流进入气溶胶稀释器20。气溶胶的一大部分被排出。