大范围连续稀释器制造技术

本发明专利技术提供一种大范围连续稀释器，该大范围连续稀释器用于稀释含有小颗粒的气体以允许其后用仪器对稀释气进行测量。稀释气入口接收稀释气，样品气入口接收样品气。流量表测量样品气流速。混合器接收并以一定的稀释比混合稀释气和样品气。仪器气流出口从混合气流提供进入仪器的精确定义的气流。补充气入口设置成以控制流速提供进入混合气流的补充气。因为稀释气以控制流速流动，且混合气也以控制流速流动，因此补充气的流速的改变会引起样品气流速的响应性变化，从而允许在需要时连续调节并控制稀释比。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对含有小颗粒的发动机废气或其他气体的稀释。
技术介绍
相关技术说明为了表征发动机废气的颗粒物(PM)排放需要稀释发动机废气。因为发动机排放高浓度 颗粒，必须以高稀释比(通常大于100:1)稀释发动机废气，从而达到特定颗粒数仪器的可测 量范围。发动机废气颗粒物数浓度可能在大范围内变化。这是由于发动机技术和操作条件的 不同。为了满足这些要求并获得精确结果，必须具有大范围稀释能力。典型的传统局部流稀释器用质量流量控制器控制稀释气流和总混合气流。通过从总混合 气流中减去稀释气流计算样品流。通过将总混合气流除以计算出的样品流计算稀释比。在低 稀释条件下，该方法能提供精确的稀释比计算。随着稀释比的增加，计算出的稀释比的精确度会下降，这是由于总混合气流和稀释气流 测量的不确定性的结果。这样将导致对所述排放的非精确表征。因此，采用典型的传统局部 流释器的稀释系统的使用被限制在较低的稀释范围，诸如40:1或更低。由于上述原因，需要有经改进的稀释器。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种具有大范围稀释能力的稀释含有小颗粒的发动机废气以 及其他气体的精确方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种在高稀释条件下保持精确性的稀释器。本专利技术设想一种经改进的局部流稀释器。本专利技术的大范围连续稀释器允许稀释比改变， 在优选实施例中，从1:1到超过1000:1。稀释比可以在大范围内连续控制，控制的方法是改 变混合后引入的小补充流的流速，这样将使样品流的流速发生改变。样品流被直接测量，并 且因为是直接测量样品流，稀释器在整个操作范围内提供高度精确的稀释比。在实施本专利技术中提供一种大范围连续稀释器。该稀释器包括稀释气体入口，样品气入口和用于混合稀释气体和样品气的混合器。该稀释器进一步包括混合气出口，用于从混合器接 收混合气流。总混合气流由例如临界测流孔或质量流量控制器控制。稀释气流由例如质量流 量控制器控制。精确定义的气流(恒定或可变)从混合气流流向测量仪器。在混合器之后，向总混合气流提供补充气体的气流。这样，通过改变补充气体的流速， 样品流速也发生改变。该方法允许连续调节稀释比。稀释比可以在大范围内进行调节。样品 流的测量用例如测流孔流量表进行。结果，计算出的稀释比在大稀释范围内都达到精确。如果针对具体应用，则反馈控制回路可以控制稀释比。举例来说，当系统要求恒定稀释 比时，可以采用比例/积分/微分(PID)回路通过控制补充气流控制稀释比。此外，可以理解，在优选实施例中，由测流孔流量表测量样品流速。在该情形中，可以 忽略在测流孔流量表中的颗粒损失。对跨测流孔流量表的压降的精确探测通过针对稀释比应 用不同的测流孔流量表得到保证。最合适的流量表可以自动或人工选择。在本专利技术的另一个方面中，为了最小化高稀释比下的小颗粒损失，本专利技术包括使用在测 流孔流量表上游的旁路流，以便减少气流在传输线中的停留时间。附图说明图1是根据本专利技术的优选实施例制作的大范围连续稀释器；以及 图2是说明本专利技术的优选实施例中的方法的方框图。具体实施例方式在图1中，优选实施例的大范围连续稀释器总体表示为10。稀释气入口 12接收稀释气， 样品气入口 14接收样品气。混合器16连接至稀释气入口 12和样品气入口 14,用于接收并 以一定的稀释比混合气体。稀释气的流速由质量流量控制器18控制。测流孔流量表20测量 样品气流速。旁路流出口 22设置在流量表20的上游，以减少样品气流通过传输线15的停留 时间，该传输线将入口 14连接至预期的采样源，例如发动机废气。混合器16具有出口 30，所设置的仪器气流出口 32提供进入仪器的精确定义的气流。混 合气以由临界测流孔34和真空源36提供的控制的流速流动。临界测流孔34可以用质量流量 控制器代替。补充气入口38提供补充气，补充气进入由质量流量控制器40控制的混合气流。继续参照图1，测流孔流量表20包括绝对压强变换器42，压强变换器44和多个不同尺 寸的测流孔流量表。各个测流孔流量表包括阀50，热电偶52和测流孔54。当需要发动机颗粒物(PM)质量测量时，预加权过滤器60和保持器被安装在补充气的上游。在本实施例中，反馈控制回路通过改变补充气流控制稀释比，以使稀释比追踪期望值。 更具体而言，在加法器66中比较反馈信号64和参考信号62以产生误差信号。PID控制器 68基于该误差信号确定用于质量流量控制器40的命令信号。通过该方法，可以追踪恒定的 稀释比或任何其他合适的参考信号。在操作中有六股气流。以下说明中的所有流速条件都相同，为标准条件或参考条件。 Qby.pass是测流孔54上游的旁路流。旁路流的目的是为了最小化样品流在进入流量表20之前 的停留时间。采样线中由扩散机制引起的小颗粒(小于20纳米)的颗粒损失被最小化。Qt。tal 是系统中的总混合气流。Qt。tal由临界测流孔34或质量流量控制器控制为常数。Qai「是无颗粒 的稀释气流，并且由质量流量控制器18控制为常数。Qs是样品流，并且由测流孔流量表20实时测量。Qmake-up是补充气流。补充气流可以调节，并且其流速由质量流量控制器40控制。 在正常操作中，Qmake-up比Qair小得多，但在某些条件下Qmake-up可以大于Qair。 Qinstrument是 进入仪器或过滤器的气流，其被精确定义并且可以为常数或可变。样品流和稀释气体或稀释气在混合器16中混合。混合器16提供样品流和稀释气体的均 匀混合。因为稀释气体和样品流的气流在混合器16的上游测量，所以该系统中可以使用任何 种类的混合器。在一些应用中需要热稀释气体。可以安装加热系统加热用于这样的用途的稀 释气体和混合器。稀释器中的气流可以定义为<formula>formula see original document page 6</formula>在该所说明的优选实施例中，总气流和稀释气流在操作过程中保持为常数。通过调节补充气流Qmake-up，总气流Qt。tal将保持恒定。结果，样品流Qs被改变。举例来 说，当补充气流增加时样品流将减少以保持恒定的总气流；相反，当补充气流减少时样品流 将增加以保持恒定的总气流。稀释比(DR)可以定义为<formula>formula see original document page 6</formula>(2)因为稀释气流不变，稀释比只是样品流的函数。当样品流随着补充流的增加而减少时稀 释比增加。相反，当样品流随着补充流的减少而增加时稀释比减少。因为补充气体被连续调节，因此样品流连续改变。从而，稀释比被连续控制。不用稀释气流(Qair=0)时可以实现1:1的比例。样品流Qs由包括多个内部流量表的测流孔流量表20测量。各个内部流量表包括热电偶 52，测流孔54和阀50。在操作中，所述阀受到控制以选择合适的内部流量表。当样品流Qs 改变时，跨测流孔54的压降也发生改变。该压降由压强变换器44测量。为了保持压强变换 器44的精确压强测量，当系统在高稀释比下运行时(举例来说，大于100:1并且以小样品流 速)，将选择具有较小测流孔的内部流量表。测流孔选择处理被自动或人工控制。如图所示， 测流孔流量表20包括一对内部流量表。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于稀释含有小颗粒的气体以允许其后用仪器对稀释气进行测量的大范围连续稀释器，其特征在于，该稀释器包括：以控制流速接收稀释气的稀释气入口；接收样品气的样品气入口；测量样品气流速的流量表；连接至所述稀释气入口和所述样品气入口，接收并以一定的稀释比混合稀释气和样品气的混合器，该混合器具有以控制流速提供混合气流的出口；设置成从混合气流提供进入所述仪器的精确定义的气流的仪器气流出口；和设置成以控制的流速提供进入混合气流的补充气的补充气入口；以及通过改变补充气流速引起样品气流速的响应性变化，从而使稀释比可连续调节。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏强，浅野一郎，
申请(专利权)人：株式会社堀场制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]