專利名稱：大流量超小單一粒子發(fā)生法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明為一種大流量超小DOS單分散(單一)氣溶膠粒子發(fā)生器，屬于氣溶膠技術，用于對高效和超高效過濾器產(chǎn)品的檢漏和用0.01微米粒徑時檢驗過濾器的透過率(效率)，并用于檢漏和檢驗現(xiàn)有潔凈室和地下工事中的過濾器。
國內(nèi)外現(xiàn)有檢驗或檢漏高效和超高效過濾器產(chǎn)品有以下幾種方法和裝置國內(nèi)采用的標準方法為油霧法和納焰法(國標GB6165-85)，上述兩種方法及其裝置發(fā)生的粒子都為多分散相的，平均重量粒徑為0.28-0.34微米，測試是以重量濃度(毫克/米3)作為過濾器前后的檢驗的基準，這兩種方法的缺點是進入過濾器的濃度較高，如油霧法每立方米高達2000毫克，被檢驗的過濾器塵容量就較大。國外除采用上述兩種方法外，美日采用DOP法(DOP磷苯二甲酸二辛脂)發(fā)生的粒子有單分散的也有多發(fā)散粒子，平均粒徑為0.3-0.7微米(如TDA-5ADOP氣溶膠發(fā)生器)，測試是以顆粒濃度(粒/cm3或粒/米3)作為被檢過濾器前后的檢驗的基準。該方法比前兩種方法在濃度上已有較多的降低，但對高效尤其是超高效過濾器在被檢后塵容量仍較大，因而在潔凈室中出現(xiàn)從過濾器中析出被檢氣溶膠粒子，這就使一些高要求的潔凈室(100級、10級等)遇到一些棘手的問題，至今未能解決。
另外，國內(nèi)外在半導體、食品、制藥、航天等都安裝有多種級別的潔凈室，在運轉(zhuǎn)一些年后，都需對潔凈室作些檢驗，但要求在檢驗中不對過濾器有損傷;而且，國內(nèi)有很多戰(zhàn)備和地下工事，它們都備有防原子、防細菌、防毒氣等三防功能，即安裝有大量的過濾器系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)已多年安裝在地下，不知有無失效。因而都需要合適的方法和裝置加以檢驗。
為此，本發(fā)明給出一種大流量超小DOS(DOS-癸二酸二辛脂)單分散(單一)氣溶膠粒子發(fā)生器及方法，該發(fā)生器通過用DOS(或DOP以及能用溶劑溶解的物質(zhì))經(jīng)霧化器霧化、加熱蒸發(fā)和固體物質(zhì)(如金屬物質(zhì))經(jīng)管狀爐加熱蒸發(fā)，然后用強制冷卻得到大流量高濃度的單分散氣溶膠粒子，粒子粒徑為0.005-0.02微米。
本發(fā)明的大流量微小粒徑DOS單分散氣溶膠發(fā)生器方法如下

圖1為本發(fā)明的氣溶膠發(fā)生方法的柜圖。
空氣壓縮機為霧化動力源和強制冷卻氣流源。從空氣壓縮機出來的空氣經(jīng)濾油、干燥和絕對過濾處理后，從壓縮空氣入口4分別進入霧化器1和壓縮空氣流量控制器(可以為孔板和壓差計，或轉(zhuǎn)子流量計)。霧化器的霧化液瓶中放置100%的DOS或DOP溶液，從壓縮空氣入口4來的壓縮空氣以0.5-3表壓進入霧化器入口，將霧化液瓶中的DOS或DOP溶液霧化成液滴后，從霧化器的氣溶膠出口出來進入溫控管狀加熱爐2中的加熱管中，溫控管狀加熱爐將加熱管的外壁控制在300-400℃溫度范圍，通過加熱使DOS或DOP液滴完全氣化，以得到單分散相(單一)粒徑的粒子。氣化后的DOS或DOP氣體再進入冷卻器3的入口。另一股壓縮空氣經(jīng)壓縮空氣流量控制器5被控制為200-500升/分，進入冷卻器3的蝸殼中，用來冷卻進入冷卻器3中的DOS或DOP氣體。DOS或DOP氣體與進入冷卻器中的大量壓縮空氣混合起到了強制充分冷卻的作用。由于DOS或DOP氣體驟然遇冷，以DOS或DOP溶液中的雜質(zhì)為凝結核形成了均勻的氣溶膠粒子。此時粒子濃度很高，為了不使形成的粒子凝并，從冷卻器中出來的高濃度粒子進入風道6，風道6是用來檢驗過濾器的系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)被檢驗的過濾器的大小而確定風量，一般采用3000-4000米3/小時，從室內(nèi)或室外進入風道的空氣必須進行過濾，從冷卻器出來的高濃度粒子流與經(jīng)過濾的空氣進行第二次混合，又一次進行強制冷卻和稀釋，此時粒子濃度為106-107粒/厘米3，粒徑約為0.01微米。
采用一次或二次混合(即冷卻)之間的差異，主要表現(xiàn)在發(fā)生粒子的分散度之間的不同，二次冷卻后發(fā)生粒子的幾何標準差6g在1.05以內(nèi);采用一次冷卻6g在1.2以內(nèi)。對固定的永久性的檢驗過濾器裝置，因壓縮空氣源較充分，用二次冷卻可得到較好的6g值。對便攜式的發(fā)生器，用一次冷卻就可以，因現(xiàn)場一般都無充足的壓縮空氣源，測定時間又不太長，因此6g值稍大些對測量無太大影響(因為6g＜1.22都為單分散相粒子)，這樣可使整個發(fā)生器得到簡化，便于攜帶。
本發(fā)明的氣溶膠發(fā)生法也可采用能用溶劑溶解的物質(zhì)，如NaCL水溶液代替DOS或DOP溶液(圖3)，其發(fā)生方法與上述方法基本相同，但在霧化器和溫控管狀加熱爐之間放置一個擴散式干燥劑21，其作用是將由霧化器的氣溶膠出口管中出來的NaCL液滴脫水，以免水份進入加熱管，此時，溫控管狀加熱爐將加熱管的外壁溫度控制在800-1000℃。
本發(fā)明的氣溶膠發(fā)生法還可以采用固體物質(zhì)，如鋁、鎳、銅、鉍、碲、銻、鋅、鎘等金屬粒子代替DOS或DOP溶液(圖4)。其發(fā)生方法與DOP或DOS發(fā)生法相同，但此時不用霧化器7，在壓縮空氣入口和溫控管狀加熱爐8之間安放一個轉(zhuǎn)子流量計22，將壓縮空氣流量控制為3-5升/分，送入加熱管中，在溫控管狀加熱爐內(nèi)放置一個瓷舟23，瓷舟內(nèi)放有鋁、鎳、銅、鉍、碲、鋅、鎘中的任一種金屬粒子，此時溫控管狀加熱爐要將加熱管的外壁溫度控制為瓷舟內(nèi)所放置金屬粒子的熔點溫度，使金屬粒子氣化后進入冷卻器中。
另外，本發(fā)明的氣溶膠發(fā)生法可以采用一次冷卻，即將冷卻器9去掉，將加熱管直接插入風道14中或檢驗潔凈室和地下工事時可直接插在風道進口或出口端。其方法為由壓縮空氣入口6供應壓縮空氣到霧化器7，霧化的DOS或DOP液滴從霧化器的氣溶膠出口管出來進入溫控管狀加熱爐的加熱管中，加熱管壁溫度為300-400℃，氣化好的DOS或DOP氣體進入風道14與經(jīng)空氣過濾器過濾的外部空氣混合，冷卻稀釋成濃度為106-107粒/厘米3，粒徑約為0.01微米的單分散相氣溶膠粒子，此時風量為3000-4000米3/時。
下面結合附圖對采用本發(fā)明方法的氣溶膠發(fā)生器進行詳細描述。
圖2為DOS或DOP氣溶膠發(fā)生器結構簡圖。
圖3為采用NaCL水溶液的氣溶膠發(fā)生器結構簡圖。
圖4為采用金屬粒子的氣溶膠發(fā)生器結構簡圖。
圖5為便攜式氣溶膠發(fā)生器結構簡圖。
圖6為發(fā)生器關鍵部分的詳細結構示意圖。
本發(fā)明的大流量超小DOS單分散氣溶膠粒子發(fā)生器如圖2所示，由霧化器7、溫控管狀加熱爐8，冷卻器9，溫度指示計10，壓縮空氣入口11，孔板12，壓差計13，風道14，進氣過濾器15和T形管16組成。
霧化器7可采用三孔可立松(Coillison)霧化器;單孔可立松霧化器或用壓縮空氣使其溶液霧化的霧化器，根據(jù)被檢過濾器的風量決定。壓縮空氣入口11分別與霧化器7的入口和孔板12相通，100%的DOS或DOP溶液放在霧化器的霧化液瓶中，霧化器7的氣溶膠出口管17與T形管16用聚四氟乙稀管相連接，T形管16與溫控管狀加熱爐8中的加熱管18和冷卻器9相互用螺紋聯(lián)接，它們可用不銹鋼、銅或合金鋁制作。T形管11主要用來封閉溫控管狀加熱爐8內(nèi)的熱量，使其不要過快地排出爐外以便更好地保持所需的溫度，另外還起到將加熱管18定位的作用。溫控管狀加熱爐8上安裝有溫度指示計10，用來指示加熱管溫度?？装?2上安裝一個用來測量流量的壓差計13，孔板12與冷卻器9的蝸殼相通，冷卻器9的出口管19插進風道14的入口29中。風道14是用來檢驗過濾器系統(tǒng)的一部分，圖中只表示該系統(tǒng)的進風端部分，進風端后面有被檢驗的過濾器與風機等，風道14上裝有進氣過濾器15，用來對由空氣入口5進來的室內(nèi)或室外空氣進行過濾。
溫控管狀加熱爐8也可用便攜式氣溶膠發(fā)生器中的加熱和溫控形式代替加熱和溫度控制。
孔板12和壓差計9也可用轉(zhuǎn)子流量計代替，直接測出壓縮空氣的流量。
本發(fā)明的DOS或DOP氣溶膠發(fā)生器的工作過程如下空氣壓縮機中出吹目掌擻?、干凿澩绝对过滤处莱岓，从杨欟空气入?1分別進入霧化器7的入口和孔板8，壓縮空氣將霧化器的霧化液瓶中的100%DOS或DOP溶液霧化成液滴，從霧化器的氣溶膠出口管17中出來，通過聚四氟乙稀管和T形管16進入溫控管狀加熱爐8的加熱管18中，加熱管18的溫度為300-400℃，通過加熱使DOS或DOP液滴完全氣化，加熱管的溫度用溫度指示計10指示，氣化后的DOS或DOP氣體再進入冷卻器9的入口噴嘴。另一股壓縮空氣經(jīng)孔板12并通過壓差計13的控制進入冷卻器9的蝸殼中，用來冷卻由冷卻器噴嘴中出來的DOS或DOP氣體。該壓縮空氣經(jīng)孔板12用壓差計13測量孔板的靜壓差，該靜壓差通過校正得出與流量的關系，從而使進入冷卻器蝸殼的空氣流量為200-500升/分。也可用轉(zhuǎn)子流量計代替孔板12和壓差計13直接測出流量，但其體積較大。DOS或DOP氣體強制冷卻后形成均質(zhì)的氣溶膠粒子，由冷卻器出口管出去進入風道14，與經(jīng)進氣過濾器15過濾的由空氣入口20進入的室內(nèi)或室外空氣進行第二次混合(冷卻)，又一次進行強制冷卻和稀釋，得到粒子濃度為106-107粒/厘米3，粒徑約為0.01微米的粒子流。由空氣入口20進入的空氣要根據(jù)被檢驗過濾器的大小而確定風量，一般采用3000-4000米3/小時。
如前所述，本發(fā)明除采用DOS或DOP溶液外，還可采用能被溶劑溶解的物質(zhì)如NaCL，或鋁、鎳、銅、碲、銻、鋅、鎘等金屬粒子替代DOS或DOP溶液，此時本發(fā)明的發(fā)生器結構應作適當?shù)母膭樱旅娣謩e加以說明。
圖3為采用NaCL水溶液代替DOS的溶液，該結構與前述結構基本相同，該NaCl水溶液也裝在霧化器7中的霧化液瓶中，所不同的是要在霧化器7與T形管16之間安裝一個擴散式干燥劑21，21與7和16用聚四氟乙稀管相連接，其作用是脫水，將霧化器7的氣溶膠出口管17中出來的NaCL液滴脫水，以免水份進入加熱管18，此時溫控管狀加熱爐的加熱溫度為800-1000℃。
圖4為采用金屬粒子代替DOS的發(fā)生器結構示意圖。該發(fā)生器不需要霧化器7，和加熱管12，在壓縮空氣入口11與T形管16之間放置一個轉(zhuǎn)子流量計22，用來將壓縮空氣流量控制為3-5升/分，在溫控管狀加熱爐內(nèi)安放一個瓷舟23，瓷舟23內(nèi)放置鋁、鎳、銅、鉍、碲、銻、鋅、鎘等中的任一種金屬粒子，此時溫控管狀加熱爐的加熱溫度要為瓷舟23中放置的金屬粒子的熔點溫度，發(fā)生器的其它部分與DOS發(fā)生器相同。
上述兩種發(fā)生器的工作過程與DOS或DOP發(fā)生器相同，不再描述。
另外，本發(fā)明的氣溶膠發(fā)生器可采用一次冷卻，將結構簡化變成便攜式氣溶膠發(fā)生器。
圖5為便攜式氣溶膠發(fā)生器簡圖。
該發(fā)生器由小壓縮空氣瓶24，霧化器7，加熱管18，保溫套筒25，電阻絲26，調(diào)壓變壓器27和熱電偶和溫度指示計28組成。
小壓縮空氣瓶24與霧化器7相連，霧化器和加熱管18直接用聚四氟乙稀管相連接，在加熱管18外部纏繞一層電阻絲26，電阻絲26兩頭聯(lián)接在調(diào)壓變壓器27上，調(diào)壓變壓器正負兩極接220V電源，在加熱管和電阻絲外層有一個保溫套筒25進行保溫，該保溫套筒可用石棉繩、瓦等材料制造。在加熱管上接有一個熱電偶和溫度指示計28。加熱管的另一頭直接插入風道中，或者在檢驗潔凈室和地下工事時可直接插在風機進口或出口端。
該發(fā)生器的工作過程為小壓縮空氣瓶24將壓縮空氣送入霧化器7的入口，將DOS或DOP溶液霧化成液滴后，由霧化器的氣溶膠出口管出來經(jīng)聚四氟乙稀管進入加熱管18，220V電源經(jīng)調(diào)壓變壓器27調(diào)壓，流過電阻絲26，電阻絲26將加熱管18加熱至300-400℃，該溫度由調(diào)壓變壓器27通過熱電偶和溫度指示計28進行控制，保溫套筒25將對加熱管18進行保溫，DOS或DOP液滴在加熱管內(nèi)氣化，氣化好的DOS或DOP氣體由加熱管18中出去直接進入風道，與經(jīng)空氣過濾器過濾過的外部空氣混合，冷卻和稀釋成單分散相氣溶膠粒子。
本發(fā)明的氣溶膠發(fā)生器工作時，若被檢測過濾器的風量在3000米3/時以下可降低霧化器霧化的壓縮空氣壓力或采用單孔可立松發(fā)生器，若需比4000米3/時更大的風量，可增高壓縮空氣的霧化壓力，若仍不夠大可利用兩套或三套發(fā)生器的并聯(lián)，那時風量可達1萬米3/時以上。
本發(fā)明的大流量超小粒徑DOS或DOP單分散氣溶膠發(fā)生器及方法與現(xiàn)有技術相比具有下述優(yōu)點1、本發(fā)明的實現(xiàn)將對現(xiàn)有國內(nèi)外測試檢驗過濾器的技術向前推進，對現(xiàn)有的檢驗過濾器的規(guī)范要作重大的修訂或重訂，因可將本發(fā)明對過濾器的產(chǎn)品作檢漏試驗，進而0.1微米或0.3微米的性能完全可用過濾器所用的濾料的測試結果作參考，即用“國產(chǎn)空氣采樣和高效濾料性能測驗”中的方法將濾料在不同粒徑0.05-0.5微米下對每個粒徑的效率(即分級效率)全部都可得出。現(xiàn)有國內(nèi)外對檢驗或檢漏高效和超高效過濾器基本采用油霧法、納焰法和DOP法;這幾種方法從風量上看與本發(fā)明相同，都能滿足過濾器檢驗的要求，但從粒徑上看本發(fā)明約為0.01微米，而上述方法及裝置都在0.3微米左右。從粒徑上看本發(fā)明的發(fā)生器比上述方法及裝置小30倍，從粒子體積上看本發(fā)明比上述方法要小27000倍，因此在用同一時間檢驗過濾器的容塵量，本發(fā)明比上述方法至少小27000倍。因此用本發(fā)明的發(fā)生器檢驗后的過濾器再析出的可能性極小，幾乎是無污染。
2、目前國外的“超小標準粒子(0.003-0.04微米)的發(fā)生器”也可發(fā)生0.01微米甚至0.003微米的粒徑，但該發(fā)生器中的關鍵部件是靜電分級儀，為美國TSI公司生產(chǎn)，價格約為3萬美元，但它們流量比本發(fā)明的發(fā)生器要小500倍，發(fā)生氣溶膠濃度小10-100倍之多，但其價格昂貴，無法用作過濾器的檢驗。
3、本發(fā)明的發(fā)生器體積小，結構簡單，發(fā)生粒徑為0.01微米DOS(或DOP)的單分散氣溶膠粒子，在3000-4000米3/時風量時，其粒子濃度可達106-107粒/cm3，因此可用于對高效和超高效過濾器產(chǎn)品作出廠的檢漏和用0.01微米粒徑檢驗過濾器的透過率，并對檢漏和檢驗后的過濾器無任何性能影響。
4、本發(fā)明的發(fā)生器，流量為3000-4000米3/時，濃度106-107粒/厘米3，發(fā)生粒子粒徑為0.01微米，其價格僅為每臺4000元人民幣左右，若不用管狀爐價格僅為1-2千元1臺。價格低廉，便于推廣使用。
5、本發(fā)明的發(fā)生器，其關鍵部分是由其中T形管16、加熱管18、冷卻器9以及冷卻器出口管19的詳細結構示意圖6構成。此圖6作為圖2所述部分的補充。
權利要求
1.一種用于過濾器等檢測的大流量超小單分散氣溶膠粒子發(fā)生方法，其特征在于從空氣壓縮機出來的空氣經(jīng)過濾油、干燥和絕對過濾處理后，由壓縮空氣入口分別進入霧化器和霧化液瓶中的100%DOS或DOP溶液霧化成液滴后，從霧化器中出來進入溫控管狀加熱爐的加熱管中，溫控管狀加熱爐將加熱管的外壁溫度控制在300-400℃，通過加熱使DOS或DOP氣體進入冷卻器；另一股壓縮空氣經(jīng)壓縮空氣流量控制儀被控制為200-500升/分，進入冷卻器的蝸殼中與進入冷卻器的DOS或DOP氣體相混合使DOS或DOP氣體受到強制冷卻，然后，第一次冷卻后的高濃度粒子從冷卻器中出來進入用來檢驗過濾器系統(tǒng)的風道中，從室內(nèi)或室外進入風道的空氣經(jīng)過過濾與從冷卻器中出來的高濃度粒子流進行第二次混合，又一次進行強制冷卻和稀釋，從室內(nèi)或室外進入風道的空氣的風量根據(jù)被檢驗的過濾器的大小而確定，一般為3000-4000米3/時，經(jīng)過第二次冷卻和稀釋使粒子濃度為106-107粒/厘米3，粒徑約為0.01微米。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所說的DOS或DOP為NaCL水溶液，在霧化器和溫控管狀加熱爐之間有一個擴散式干燥劑，將由霧化器中出來的NaCL液滴脫水。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于所說的DOS或DOP為鋁、鎳、銅、鉍、碲、銻、鋅、鎘等金屬粒子，所說的霧化器為一個轉(zhuǎn)子流量計，該轉(zhuǎn)子流量計將壓縮空氣入口來的壓縮空氣流量控制為3-5升/分，送到溫控管狀加熱爐中，管狀加熱爐內(nèi)放置一個瓷舟，瓷舟內(nèi)放有鋁、鎳、銅、鉍、碲、鎘中的任一種金屬，加熱管外壁的溫度為瓷舟內(nèi)所放置的金屬粒子的熔點溫度，使金屬粒子氣化后進入冷卻器中。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于采用一次冷卻，氣化好的DOS或DOP氣體從加熱管中出來直接進入風道，與經(jīng)空氣過濾器過濾的外部空氣混合，強制冷卻稀釋。
5.一種用于過濾器檢驗的大流量超小氣溶膠發(fā)生器，其特征在于所說的發(fā)生器由霧化器，溫控管狀加熱爐，冷卻器，溫度指示劑，壓縮空氣入口，孔板，壓差計，風道，進氣過濾器和T形管組成，其中，壓縮空氣入口分別與霧化器入口和孔板相通，霧化器的霧化液瓶中裝有100%的DOP或DOS，霧化器的氣溶膠出口管與T形管用聚四氟乙稀管相連接，T形管與溫控管狀加熱爐中的加熱管和冷卻器相互用螺紋聯(lián)接，溫控管狀加熱爐上安裝有一個溫度指示計，孔板上安裝一個用來測量流量的壓差計，孔板與冷卻器的蝸殼相通，冷卻器的出口管插進風道的入口中，風道上裝有進氣過濾器。
6.如權利要求5所述的發(fā)生器，其特征在于所說的溫控管狀加熱爐用在加熱管外部纏繞一層電阻絲，電阻絲兩頭聯(lián)接在調(diào)壓變壓器上，調(diào)壓變壓器兩極接220V電源，在加熱管和電阻絲外層有一個保溫套筒，在加熱管上接有一個熱電偶和溫度指示計代替。但此方法不宜用于發(fā)生NaCL和金屬粒子。
7.如權利要求5所述的發(fā)生器，其特征在于所說的DOS或DOP用NaCL水溶液代替，所說的霧化器與T形管之間安裝一個擴散式干燥劑。
8.如權利要求5所述的發(fā)生器，其特征在于所說的霧化器用轉(zhuǎn)子流量計代替，在溫控管狀加熱爐內(nèi)安裝一個瓷舟，瓷舟內(nèi)放置鋁、鎳、銅、鉍、碲、鋅、鎘中的任一種。
9.如權利要求5、6、7、8所述的發(fā)生器，其特征在于所說的孔板和壓差計用轉(zhuǎn)子流量計代替。
10.一種用于權利要求4的便攜式氣溶膠發(fā)生器，其特征在于該發(fā)生器由小壓縮空氣瓶，霧化器，加熱管，保溫套筒，電阻絲，調(diào)壓變壓器和熱電偶和溫度指示計組成，其中小壓縮空氣瓶與霧化器相連，霧化器和加熱管直接用聚四乙稀管相連接，在加熱管外部纏繞一層電阻絲，電阻絲兩頭聯(lián)接在調(diào)壓變壓器上，調(diào)壓變壓器兩極接220V電源，在加熱管和電阻絲外層有一個保溫套筒，在加熱管上接有一個熱電偶和溫度指示計。
全文摘要
本發(fā)明是一種大流量單分散氣溶膠粒子發(fā)生方法和裝置。它屬于氣溶膠技術，用于過濾器檢漏。大流量高濃度超小粒徑的單分散氣溶膠粒子，是通過將DOS或DOP霧化，加熱蒸發(fā)和強制冷卻而得到，其粒徑約0.01微米。該裝置是由霧化器、溫控管狀加熱爐、冷卻器、壓縮空氣源、風道、孔板、T形管等部件組成。并可小型化輕便易攜。還可發(fā)生NaCl和金屬的單分散氣溶膠粒子，其粒徑為0.005-0.02微米。
文檔編號G01N15/08GK1036455SQ8810667
公開日1989年10月18日 申請日期1988年9月24日 優(yōu)先權日1988年9月24日
發(fā)明者林秉樂, 劉揚暉 申請人:中國預防醫(yī)學科學院環(huán)境衛(wèi)生與衛(wèi)生工程研究所