CN1028969C - 大流量超小单一粒子发生法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种大流量单分散溶胶粒子发生方法和装置。它属于气溶胶技术，用于过滤器检漏。大流量高浓度超小粒径的单分散气溶胶粒子，是通过将DOS或DOP雾化，加热蒸发和强制冷却而得到，其粒径约0.01微米。该装置是由雾化器、温控管状加热炉、冷却器、压缩空气源、风道、孔板、T形管等部件组成。
Description
本发明为一种大流量超小DOS单分散（单一）气溶胶粒子发生器，属于气溶胶技术，用于对高效和超高效过滤器产品的检漏和用0.01微米粒径时检验过滤器的透过率（效率），并用于检漏和检验现有洁净室和地下工事中的过滤器。
国内外现有检验或检漏高效和超高效过滤器产品有以下几种方法和装置：
国内采用的标准方法为油雾法和纳焰法（国际GB6165-85），上述两种方法及其装置发生的粒子都为多分散相的，平均重量粒径为0.28-0.34微米，测试是以重量浓度（毫克/米3）作为过滤器前后的检验的基准，这两种方法的缺点是进入过滤器的浓度较高，如油雾法每立方米高达2000毫克，被检验的过滤器尘容量就较大。国外除采用上述两种方法外，美日采用DOS法（DOP：磷苯二甲酸二辛脂）发生的粒子有单分散的也有多分散粒子，平均粒径为0.3-0.7微米（如TAD-5ADOP气溶胶发生器）测试是以颗粒浓度（粒/cm3或粒/米3）作为被检过滤器前后的检验的基准。该方法比前两种方法在浓度上已有较多的降低，但对高效尤其是超高效过滤器在被检后尘容量仍较大，因而在洁净室中出现从过滤器中析出被检气溶胶粒子，这就使一些高要求的洁净室（100级、10级等）遇到一些棘手的问题，至今未能解决。
另外，国内外在半导体、食品、制药、航天等都安装有多种级别的洁净室，在运转一些年后，都需对洁净室作些检验，但要求在检验中不对过滤器有损伤;而且，国内有很多战备和地下工事，它们都备有防原子、防细菌、防毒气等三防功能，即安装有大量的过滤***，但这些***已多年安装在地下，不知有无失效。因而都需要合适的方法和装置加以检验。
为此，本发明给出一种大流量超小DOS（DOS-癸二酸二辛脂）单分散（单一）气溶胶粒子发生器及方法，该发生器通过用DOS（或DOP）经雾化器雾化、加热蒸发经管状炉加热蒸发，然后用强制冷却得到大流量高浓度的单分散气溶胶粒子，粒子粒径为0.01微米。
本发明的大流量微小粒径DOS单分散气溶胶发生器方法如下：
图1为本发明的气溶胶发生方法的框图。
空气压缩机为雾化动力源和强制冷却气流源。从空气压缩机出来的空气经滤油、干燥和绝对过滤处理后，从压缩空气入口4分别进入雾化器1和压缩空气流量控制器（可以为孔板和压差计，或转子流量计）。雾化器的雾化液瓶中放置100%的DOS
或DOP溶液，从压缩空气入口4来的压缩空气以0.5-3表压进入雾化器入口，将雾化液瓶中的DOS或DOP溶液雾化成液滴后，从雾化器的气溶胶出口出来进入温控管状加热炉2中的加热管中，温控管状加热炉将加热管的外壁控制在300-400℃温度范围，通过加热使DOS或DOP液滴完全气化，以得到单分散相（单一）粒径的粒子。气化后的DOS或DOP气体再进入冷却器3的入口。另一股压缩空气经压缩空气流量控制器5被控制为200-500升/分，进入冷却器3的蜗壳中，用来冷却进入冷却器3中的DOS或DOP气体。DOS或DOP气体与进入冷却器中的大量压缩空气混合起到强制充分冷却的作用。由于DOS或DOP气体骤然遇冷，以DOS或DOP溶液中的杂质为凝结核形成了均匀的气溶胶粒子。此时粒子浓度很高，为了不使形成的粒子凝并，从冷却器中出来的高浓度粒子进入风道6，风道6是用来检验过滤器的***。该***根据被检验的过滤器的大小而确定风量，一般采用3000-4000米3/小时，从室内或室外进入风道的空气必须进行过滤，从冷却器出来的高浓度粒子流与经过滤的空气进行第二次混合，又一次进行强制冷却和稀释，此时粒子浓度为106-107/厘米3，粒径约为0.01微米。
采用一次或二次混合（即冷却）之间的差异，主要表现在发生粒子的分散度之间的不同，二次冷却后发生粒子的几何标准差σg，在1.05以内;采用一次冷却σg在1.2以内。对固定的永久性的检验过滤器装置，因压缩空气源较充分，用二次冷却可得到较好的σg值。
由压缩空气入口6供应压缩空气到雾化器7，雾化的DOS或DOP液滴从雾化器的气溶胶出口管出来进入温控管状加热炉的加热管中，加热管壁温度为300-400℃，气化好的DOS或DOP气体进入风道14与经空气过滤器的外部空气混合，冷却稀释成浓度为106-107粒/厘米3，粒径约为0.01微米的单分散相气溶胶粒子，此时风量为3000-4000米3/时。
下面结合附图对采用本发明方法的气溶胶发生器进行详细描述。
图2为DOS或DOP气溶胶发生器结构简图。
图3为发生器关键部分的详细结构示意图。
本发明的大流量超小DOS单分散气溶胶粒子发生器如图2所示，由雾化器7、温控管状加热炉8，冷却器9，温度指示计10，压缩空气入口11，孔板12，压差计13，风道14，进气过滤器15和T形管16组成。
雾化器7可采用三孔可立松（Coillison）雾化器;单孔可立松雾化器或用压缩空气使其溶液雾化的雾化器，根据被检过滤器的风量决定。压缩空气入口11分别与雾化器7的入口和孔板12相通，100%的DOS或DOP溶液放在雾化器的雾化液瓶中，雾化器7的气溶胶出口管17与T形管16用聚四氟乙稀管相连接，T形管16与温控管状加热炉8中的加热管18和冷却器9相互用螺纹联接，它们可用不锈钢、铜或合金铝制作。T形管11主要用来封闭温控管状加热炉8内的热量，使其不要过快地排出炉外以便更好地保持所需的温度，另外还起到将加热管18定位的作用。温控管状加热炉8上安装有温度指示计10，用来指示加热管温度。孔板12上安装一个用来测量流量的压差计13，孔板12与冷却器9的蜗壳相通，冷却器9的出口管19插进风道14的入口29中。风道14是用来检验过滤器***的一部分，图中只表示该***的进风端部，进风端后面有被检验的过滤器与风机等，风道14上装有进气过滤器15，用来对由空气入口5进来的室内或室外空气进行过滤。
本发明的DOS和DOP气溶胶发生器的工作过程如下：
空气压缩机中出来的空气经滤油、干燥和绝对过滤处理后，从压缩空气入口11分别进入雾化器7的入口和孔板8，压缩空气将雾化器的雾化液瓶中的100%DOS或DOP溶液雾化成液滴，从雾化器的气溶胶出口管17中出来，通过聚四氟乙稀管和T形管16进入温控管状加热炉8的加热管18中，加热管18的温度为300-400℃，通过加热使DOS或DOP液滴完全气化加热管的温度用温度指示计10指示，气化后的DOS或DOP气体再进入空气再进入冷却器9的入口喷嘴。另一股压缩空气经孔板12并通过压差计13的控制进入冷却器9的蜗壳中，用来冷却由冷却器喷嘴中出来的DOS或DOP气体。该压缩空气经孔板12用压差计13测量孔板的静压差，该静压差通过校正得出与流量的关系，从而使进入冷却器蜗壳的空气流量为
200-500升/分。也可用转子流量计代替孔板12和压差计13直接测出流量，但其体积较大。DOS或DOP气体强制冷却后形成均质的气溶胶粒子，由冷却器出口管出去进入风道14，与经进气过滤器15过滤的由空气入口20进入的室内或室外空气进行第二次混合（冷却），又一次进行强制冷却和稀释，得到粒子浓度为106-107粒/厘米3，粒径为0.01微米的粒子流。由空气入口20进入的空气要根据被检验过滤器的大小而确定风量，一般采用3000-4000米3/小时。
本发明的气溶胶发生器工作时，若被检测过滤器的风量在3000米3/小时以下可降低雾化器雾化的压缩空气压力或采用单孔可立松发生器，若需比4000米3/时更大的风量，可增高压缩空气的雾化压力，若仍不够大可利用两套或三套发生器的并联，那时风量可达1万米3/时以上。
本发明的大流量超小粒径DOS或DOP单分散气溶胶发生器及方法与现有技术相比具有下述优点：
1.本发明的实现将对现有国内外测试检验过滤器的技术向前推进，对现有的检验过滤器的规范要作重大的修订或重订，因可将本发明对过滤器的产品作检漏试验，进而0.1微米或0.3微米的性能完全可用过滤器所用的滤料的测试结果作参考，即用“国产空气采样和高效滤料性能测验”中的方法将滤料在不同粒径0.05-0.5微米下对每个粒径的效率（即分级效率）全部都可得出。现有国内外对检验或检漏高效和超高效过滤器基本采用油雾法、纳焰法和DOP法，这几种方法从风量上看与本发明相同，都能满足过滤器检验的要求，但从粒径上看本发明约为0.01微米，而一述方法及装置都在0.3微米左右。从粒径上看本发明的发生器比上述方法及装置小30倍，从粒子体积看本发明比上述方法要小27000倍，因此在用同一时间检验过滤器的容尘量，本发明比上述方法至少小27000倍。因此用本发明的发生器检验后的过滤器再析出的可能性极小，几乎是无污染。
2.目前国外的“超小标准粒子（0.003-0.04微米）的发生器”也可发生0.01甚至0.003微米的粒径，但该发生器中的关键部分是静电分级仪，为美国TSI公司生产，价格约为3万美元，但它们流量比本发明的发生器要小500倍，发生气溶胶浓度小10-100倍之多，但其价格昂贵，无法用作过滤器的检验。
3.本发明的发生器体积小，结构简单，发生粒径为0.001微米DOS（或DOP）的单分散气溶粒子，在3000-4000米/3时风量时，其粒子浓度可达106-107粒/cm3，因此可用于对高效和超高效过滤器产品作出厂的检漏和用0.01微米粒径检验过滤器的透过率，并对检漏和检验后的过滤器无任何性能影响。
4.本发明的发生器，流量为3000-4000米3/时，浓度106-107粒/厘米3，发生粒子粒径0.01微米，其价格仅为每台10000元人民币左右，若不用管状炉价格仅为4-5千元1台。价格低廉，便于推广使用。
5.本发明的发生器，其关键部分是由其中T形管16、加热管18、冷却器9以及冷却器出口管19的详细结构示意图3构成。此图3作为图2所述部分的补充。
Claims (2)
1、一种用于过滤器等检测的大流量超小单分散气溶胶粒子发生方法，其特征在于从空气压缩机出来的空气经过滤油、干燥和绝对过滤处理后，由压缩空气入口分别进入雾化器和雾化液瓶中的100%癸二酸二辛脂或磷苯二甲酸二辛脂溶液雾化成液滴后，从雾化器中出来进入温控管状加热炉的加热管中，温控管状加热炉将加热管的外壁温度控制在300-400℃，通过加热使DOS或DOP气体进入冷却器；另一股压缩空气压缩空气流量控制仪被控制为200-500升/分，进入冷却器的蜗壳中与进入冷却器的癸二酸二辛脂或苯二甲酸二辛脂气体相混合使癸二酸二辛脂或苯二甲酸二辛脂气体受到强制冷却，然后，第一次冷却后的高浓度粒子从冷却器中出来进入用来检验过滤器***的风道中，从室内或室外进入风道的空气经过过滤与从冷却器中出来的高浓度粒子流进行第二次混合，又一次进行强制冷却和稀释，从室内或室外进入风道的空气的风量根据被检验的过滤器的大小而确定，一般为3000-4000米3/时，经过第二次冷却和稀释使粒子浓度为106-107粒/厘米3，粒径约为0.01微米。
2、一种用于过滤器检验的大流量超小气溶胶发生器，其特征在于所说的发生器由雾化器，温控管状加热炉，冷却器，温度指示计，压缩空气入口，孔板，压差计，风道，进气过滤器和T形管组成，其中，压缩空气入口分别与雾化器入口和孔板相通，雾化器的雾化液液瓶中装有100%的癸二酸二辛脂或苯二甲酸二辛脂，雾化器的气溶胶出口管与T形管用聚四氟乙稀管相连接，T形管与温控管状加热炉中的加热管和冷却器相互用螺纹联接，温控管状加热炉上安装有一个温度指示计，孔板上安装一个用来测量流量的压差计，孔板与冷却器的蜗壳相通，冷却器的出口管插进风道的入口中，风道上装有进气过滤器。
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