[发明专利]用于监测气溶胶中颗粒的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监测颗粒的装置，并特别涉及一种如独立权利要求1的前序部分所定义的装置。

背景技术

在许多工业过程和燃烧过程中形成了具有直径的微粒。由于各种原因，监测这些微粒。由于微粒的潜在健康影响，以及为了工业过程和燃烧过程的监测操作，如内燃机，尤其是柴油机的操作，可能进行微粒监测。监测微粒的另一原因是在工业过程中越来越多地使用和产生纳米尺度的颗粒。以上原因需要可靠的微粒监测设备和方法。

在文献WO2009109688A1中描述了一种用于监测微粒的现有技术方法和装置。在这个现有技术方法中，清洁的、基本不含颗粒的气体提供给装置，并作为主流体流经由进气室引导到设置在装置内的喷射器。清洁气体在提供给进气室之前和提供给进气室期间被进一步电离。电离的清洁气体可以音速或接近音速的速度优选地供应给喷射器。清洁气体的电离可例如使用电晕充电器来进行。进气室还设置有样品入口，样品入口设置为与包括具有微粒的气溶胶的通道或空间流体连通。主流体流（即，清洁气体流）对样品入口产生吸力，以便从管道或空间到进气室形成样品气溶胶流。因此，样品气溶胶流设置为喷射器的侧流。电离的清洁气体使至少一小部分颗粒充电。带电颗粒可能进一步被引导回包含气溶胶的通道或空间。因此，通过监测由带电粒子携带的电荷来监测气溶胶样品的微粒。还使用设置在喷射器下游的离子阱来去除自由离子。典型的喷射器（或喷射泵）包括在狭窄的咽喉部之后的发散椎体（或发散的出口扩散体），以将气体的动能转换成压力。这增加了尺寸和气体在喷射器内的停留时间。停留时间的增加减慢了基于现有技术方法（WO2009109688A1）的测量装置的时间响应。

微粒监测装置的一个重要需求是可靠操作，以使它们可长时间操作而不需要维护。在许多应用中，如监测内燃机的微粒，还优选监测装置可连续操作，以实时进行微粒测量。此外，在许多情况下，微粒监测装置必须安装在现有系统中，在现有系统中，仅存在用于颗粒测量装置的有限空间。通常的工业系统、燃烧系统或其他包括气溶胶的系统被设计为尽可能的紧凑。因此，微粒测量装置也必须是小尺寸的。然而，小尺寸的优点不仅限于使用有限的空间。小尺寸更重要的优点是使进入测量装置的颗粒损失最小。另外，小尺寸能够使测量的时间响应加快，因为更快的气体流通过小的感测体积。

在许多情况下，重要的是装置的制造成本低。为此，装置的结构不应太复杂，以至于不能制造。

发明内容

本发明的目的是提供一种装置和安排，以克服现有技术的缺点。本发明的目的是由根据权利要求1的特征部分的装置实现的，该装置包括设置为阱线的离子阱12。

在从属权利要求中公开本发明的优选实施例。

本发明是基于提供一种装置的思想，所述装置用于通过将基本不含颗粒的电离气体供应给喷射器，并用形成为线或杆的离子阱去除基本在喷射器下游的未附着到颗粒上的离子，使至少一部分颗粒带电来监测气溶胶的颗粒。离子阱线可以是直的，或者它可以被弯曲成弯曲构造。阱线至少部分地延伸到喷射器中。在一个实施例中，阱线设置为至少部分地延伸到喷射器的咽喉部中。当阱线延伸到咽喉部（优选它的发散部分）中时，离子阱利用喷射器的结构和内部容积。结果，可减少测量装置的总尺寸和样品气体在传感器中的停留时间。减少停留时间能够使测量装置的时间响应加快。

从现有技术已知基于线或杆的离子阱。美国专利申请2006/0284077A1，TSI公司，21.12.2006，描述了一种用于非侵入性测量暴露的纳米颗粒的仪器，该仪器包括产生离子以影响气溶胶的单极扩散充电的电晕放电元件，紧随其后的是用于去除多余离子和一部分电迁移率高于阈值的带电颗粒的离子阱。优选地，使用具有管状导电结构的静电除尘器提取较高电迁移率的元素，管状导电结构的周围是与该结构电隔离的导电元件。然而，该公开文献未描述通过使用喷射器实现的优点，并且该仪器可能遭受颗粒损失。