寬范圍固定濃度造粒系統(tǒng)技術(shù)方案

一種造粒系統(tǒng)，包括氣溶膠發(fā)生器、噴射稀釋器和氣溶膠稀釋器。噴射稀釋器接收產(chǎn)生的氣溶膠并將其稀釋至期望的粗濃度。該氣溶膠稀釋器將該氣溶膠進(jìn)一步稀釋至粗濃度的０～１００％的濃度范圍。該氣溶膠稀釋器包括用來稀釋所述氣溶膠的微型旋流器。該造粒系統(tǒng)可以設(shè)置成提供各種濃度的儀器校準(zhǔn)用的單分散或多分散氣溶膠。該系統(tǒng)可以提供濃度范圍在粗濃度的０～１００％的固定濃度。該微型旋流器使得系統(tǒng)緊湊，便于攜帶。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及造粒系統(tǒng)，并涉及校準(zhǔn)粒度儀。
技術(shù)介紹
粒度儀已廣泛應(yīng)用于檢測(cè)在環(huán)境空氣、特定環(huán)境和內(nèi)燃機(jī)等中的固體顆粒水平(質(zhì)量和 數(shù)量)。為確保這些儀器精確運(yùn)行.，用不同固定濃度的氣溶膠進(jìn)行頻繁的校準(zhǔn)是非常必要的。目前，氣溶膠發(fā)生器如噴霧器和丙烷燃燒器等己經(jīng)廣泛應(yīng)用于生成顆粒。許多不同類型 的稀釋器也已用于將粒子稀釋到不同濃度。然而，這種稀釋率范圍很窄，不能提供0 100%范圍的濃度。通過結(jié)合這兩種技術(shù)，校準(zhǔn)用氣溶膠可以用來校準(zhǔn)粒度儀。由于氣溶膠發(fā)生器和稀釋器 處于分立單元中，這些單元必須正確地裝配才能產(chǎn)生期望濃度的氣溶膠。這一裝配程序是耗 時(shí)的，效率不高。在裝配過程中可能發(fā)生許多偏差。結(jié)果是，可能給校準(zhǔn)儀器引入很多不確 定因素。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種改善的造粒系統(tǒng)。本專利技術(shù)涉及產(chǎn)生儀器校正用的己知濃度的單分散或多分散氣溶膠。在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過稀釋粗制氣溶膠，可以獲得范圍在粗制氣溶膠的0 100%的精確氣溶膠濃度。根據(jù)本專利技術(shù)，寬范圍固定濃度造粒系統(tǒng)提供了具有已知特性的校準(zhǔn)用氣溶膠。在另一方 面，本專利技術(shù)涉及將氣溶膠發(fā)生器、噴射稀釋器和氣溶膠稀釋器整合入一個(gè)單系統(tǒng)中。 在實(shí)施本專利技術(shù)的一個(gè)示例性方案中，噴射稀釋器將氣溶膠稀釋至期望的粗濃度。氣溶膠稀釋器將該氣溶膠進(jìn)一步稀釋至粗濃度的0 100%的濃度范圍。根據(jù)本專利技術(shù)，氣溶膠稀釋器上的微型旋流器用于混合氣溶膠，其稀釋來自于噴射稀釋器和氣溶膠發(fā)生器的粗制氣溶膠。 由于旋流器的粒子損失低，而氣溶膠稀釋器能提供精確的稀釋率，因此可以獲得期望粒度在粗制氣溶膠濃度的0 100%范圍內(nèi)的精確的濃度和類似的粒度分布。在這一特定方案中，旋流器也將大尺寸粒子除去。結(jié)果是，這確保校準(zhǔn)儀器免遭故障。通過使用該微型旋流器而不是傳統(tǒng)的混合通道，可以減小稀釋器的實(shí)際尺寸。當(dāng)期望固定的稀釋率和濃度時(shí)， 一個(gè)PID 環(huán)路控制氣溶膠稀釋器的稀釋率為常數(shù)。氣溶膠發(fā)生器在絕大多數(shù)情況下產(chǎn)生多分散氣溶膠。將由氣溶膠發(fā)生器產(chǎn)生的氣溶膠供 給至尺度器，如微分遷移率分析器(DMA)，可獲得濃度為0 100%粗濃度的單分散氣溶膠。附圖說明圖1描繪了根據(jù)本專利技術(shù)最佳實(shí)施方式的寬范圍固定濃度造粒系統(tǒng)的流程圖，其能夠提供 校準(zhǔn)用多分散氣溶膠；圖2描繪了根據(jù)本專利技術(shù)最佳實(shí)施方式的寬范圍固定濃度造粒系統(tǒng)的流程圖，其能夠提供 校準(zhǔn)用單分散氣溶膠；圖3顯示的是噴射稀釋器；圖4顯示的是氣溶膠稀釋器；以及圖5顯示的是氣溶膠稀釋器的另一設(shè)計(jì)。具體實(shí)施方式如圖1和圖2所示，在最佳實(shí)施方式中，該寬范圍固定濃度造粒系統(tǒng)包括氣溶膠發(fā)生器 10、氣溶膠調(diào)節(jié)單元12、中和器14、高效粒子過濾器(HEPA) 16、噴射稀釋器18、氣溶膠 稀釋器20、以及控制系統(tǒng)22。 該系統(tǒng)還包括適合的真空源和無粒子壓縮空氣等。圖1和圖2分別顯示了多分散和單分散氣溶膠系統(tǒng)的流程圖。在圖1中，氣溶膠發(fā)生器10用壓縮空氣霧化液體溶液來產(chǎn)生氣溶膠，或者通過燃燒器燃 燒丙烷或柴油，或者通過其他方式。所用發(fā)生器的類型取決于校準(zhǔn)儀器及其應(yīng)用。例如，如 果該儀器是冷凝粒子計(jì)數(shù)器(測(cè)量顆粒的數(shù)量濃度)，則發(fā)生器的最佳選擇是噴霧器。在氣溶膠流入調(diào)節(jié)單元12后，水滴或液滴或水汽被除去。然后，氣溶膠進(jìn)入中和器14。 如果噴射稀釋器18所需要的流體少于氣溶膠發(fā)生器10所產(chǎn)生的，可通過調(diào)節(jié)針形閥15使多 余的流體可從HEPA過濾器16排出，此時(shí)氣溶膠中的粒子在過濾器中被除去。在某些情況下， 如果發(fā)生器10不能產(chǎn)生噴射稀釋器18所需的足夠流體，則通過HEPA過濾器16使流體吸入 到噴射器18內(nèi)，此時(shí)環(huán)境空氣中的粒子在過濾器中被除去。在HEPA過灘器16上開有進(jìn)口， 氣溶膠內(nèi)的流動(dòng)壓力得以穩(wěn)定。在中和器14中，氣溶膠被充電以達(dá)到波耳茲曼平衡。結(jié)果是降低了由粒子上所帶靜電荷引起的粒子損失。氣溶膠在噴射稀釋器18中被稀釋到期望的濃度。來自噴射器18的分流進(jìn)入氣溶膠稀釋器20。氣溶膠的一大部分被排出。當(dāng)氣溶膠稀釋器20上的稀釋率是1:1時(shí)，來自噴射稀釋器18的氣溶膠的濃度用校準(zhǔn)器 24測(cè)量。由計(jì)算機(jī)22記錄并保存該數(shù)目作為氣溶膠的粗濃度。通過從計(jì)算機(jī)輸入所期望的 百分濃度，計(jì)算機(jī)和控制軟件中的PID回路控制氣溶膠稀釋器20為期望稀釋率。100%濃度 表示氣溶膠沒被稀釋，0%濃度表示沒有氣溶膠進(jìn)入校準(zhǔn)器24。在圖2中，從中和器14中流出的氣溶膠被連接至微分遷移率分析器(DMA) 26而不是 直接連接到噴射稀釋器18。 DMA26能夠在恒定電壓下運(yùn)行以輸出單尺寸(單分散)顆粒。單 分散氣溶膠流入噴射稀釋器18，該噴射稀釋器18的功能是當(dāng)來自DMA 26的的氣溶膠高于 或低于期望時(shí)，排出或補(bǔ)償來自DMA26的流體。除了這些記錄的差異之外，單分散氣溶膠 系統(tǒng)的操作與多分散氣溶膠系統(tǒng)的操作相同。圖3更詳細(xì)地顯示了噴射稀釋器18的流程圖。該流程圖包括噴射器30、孔32、壓力調(diào) 節(jié)閥34和壓力計(jì)36, HEPA過濾器38，以及無粒子壓縮空氣和旁路。噴射器30通過無粒子壓縮空氣操作。當(dāng)壓縮空氣流過噴射器30時(shí)，在噴射器30的進(jìn)口 端產(chǎn)生真空。該真空使得來自于中和器14或DMA26的氣溶膠流體被吸入到噴射器中。在 噴射器中，氣溶膠很快與無粒子壓縮空氣均勻混合。大部分來自噴射器30的混合物被排出， 一小部分混合物流入氣溶膠稀釋器。采用一個(gè)特定尺寸的孔32，通過調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力，可以獲得不同的稀釋率。在絕大 多數(shù)情況下，壓縮空氣的壓力越大，稀釋率越高。換句話說，壓縮空氣的壓力越低，稀釋率 越低。孔32的尺寸是調(diào)節(jié)噴射器30的稀釋率的另一個(gè)主要因素。孔的尺寸大，獲得的稀釋率 小。換句話說，可以獲得濃度大的氣溶膠。孔的尺寸小，則獲得的稀釋率大而氣溶膠濃度低。對(duì)于希望獲得多分散氣溶膠的情況，噴射稀釋器30直接接收來自中和器14的氣溶膠。 HEPA過濾器38應(yīng)在塞子40附近，因?yàn)橹泻推魃嫌蔚腍EPA過濾器16和針形閥15 (圖l) 能夠通過排出或吸入額外的流體來確保流入到噴射稀釋器的流體的合適量。對(duì)于希望獲得單分散氣溶膠的情形，來自中和器14的氣溶膠進(jìn)入到微分遷移率分析器 (DMA) 26中(圖2) 。 DMA26通過在固定柱電壓下運(yùn)行來選擇單一尺寸的顆粒。柱電壓 與特定粒度相關(guān)。DMA26也輸出固定氣流。該流體可以比噴射稀釋器18所需的多或少。繼續(xù)參考圖3，通過拔掉連接到噴射稀釋器的HEPA過濾器38上的塞子40,流入到噴射 稀釋器的流體得以自動(dòng)調(diào)整。例如，當(dāng)DMA不能向噴射稀釋器提供足夠的流體時(shí)，經(jīng)過HEPA過濾器38過濾的環(huán)境空氣得以進(jìn)入并與來自DMA的氣溶膠相混合；當(dāng)DMA提供的流體比 噴射稀釋器所需要的多時(shí)，來自DMA的多余流體則通過HEPA過濾器38被排出。結(jié)果是， 對(duì)噴射稀釋器的稀釋率的調(diào)整不影響DMA的性能。圖4更詳細(xì)地顯示了氣溶膠稀釋器的流程圖。這包括質(zhì)量流控制器60，質(zhì)量流控制器62， 微型旋流器64,以及真空泵66。來自噴射稀釋器的氣溶膠進(jìn)入氣溶膠稀釋器20，在微型旋流器64中均勻地與無粒子壓 縮空氣相混合。大于2.5微米的粒子被旋流器64除去，旋流器64確保校準(zhǔn)器免受因大尺寸 粒子導(dǎo)致的故障。稀釋氣和總流體的流量通過兩個(gè)質(zhì)量流控制器60和62來控制。計(jì)算機(jī)軟 件和硬本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種造粒系統(tǒng)，包含：　　　　用以產(chǎn)生氣溶膠的氣溶膠發(fā)生器；　　　　用以接收所述氣溶膠并將其稀釋至期望粗濃度的噴射稀釋器；以及　　　　用以接收經(jīng)稀釋的氣溶膠并進(jìn)一步將其稀釋至所述期望的粗濃度的０％～１００％的濃度范圍的氣溶膠稀釋器，其中所述氣溶膠稀釋器包括用來稀釋所述氣溶膠的微型旋流器。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：衛(wèi)強(qiáng)，淺野一朗，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：株式會(huì)社堀場(chǎng)制作所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：JP[日本]