EP0353746A2 - Device and method for producing a solid-particle aerosol - Google Patents

Abstract

In a device for producing a solid-particle aerosol, such as a carbon aerosol, in which aerosol particles are produced by spark discharge via particle-emitting electrodes, it is proposed that the electrodes have parallel adjacent end faces, that they are provided with a feed drive which synchronously moves them towards one another, that the generated particles can be moved on by means of a stream of gas and that the electrodes are driven via spindles with threads running in opposite directions to one another.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Feststoffaerosols, wie eines Kohlenstoffaerosols, wobei Aerosolteilchen durch Funkenentladung über teilchenabge­bende Elektroden erzeugt werden und ein Verfahren zum Erzeugen eines Feststoffaerosols, wie eines Kohlenstoff­aerosols, mit hoher Massenkonstanz und mit kleinen repro­duzierbaren Partikelgrößen.The invention relates to a device for producing a solid aerosol, such as a carbon aerosol, wherein aerosol particles are generated by spark discharge via particle-emitting electrodes, and a method for producing a solid aerosol, such as a carbon aerosol, with high mass constancy and with small reproducible particle sizes.

Es sind verschiedene Einrichtungen zur Erzeugung eines Feststoffaerosols bekannt, so können Partikel von einer Säule aus verdichteten Kohlenstoffteilchen mittels einer Bürste abgenommen und in einen Gasstrom eingebracht werden, von dem sie ausgetragen werden. Zur Erzeugung eines Kohlen­ stoffaerosols wurde eine Entladung über zwei mit Abstand zueinander angeordnete Kohlenstoffelektroden vorgeschlagen. Bei der Funkenentladung verdampft das Elektrodenmaterial und im Zwischenraum zwischen den Elektroden kondensieren einzelne Teilchen. Die Elektroden werden von einem Gasstrom umspült, der die kondensierten Teilchen mitnimmt und als Aerosol aus der Vorrichtung austrägt. Bei der letztgenann­ten Vorrichtung können nur Aerosole mit niedriger Konzen­tration über eine kurze Zeit im Labormaßstab erzeugt werden, da die Elektroden "abbrennen" und sich damit die Arbeits­bedingungen ändern, damit kein konstanter Betrieb erreich­bar ist.Various devices for generating a solid aerosol are known, for example particles can be removed from a column of compressed carbon particles by means of a brush and introduced into a gas stream from which they are discharged. To produce a coal Discharge aerosols have been proposed to discharge via two carbon electrodes arranged at a distance from one another. During spark discharge, the electrode material evaporates and individual particles condense in the space between the electrodes. A gas stream flows around the electrodes, which takes the condensed particles with them and discharges them from the device as an aerosol. In the latter device, only aerosols with a low concentration can be generated over a short time on a laboratory scale, since the electrodes "burn off" and the working conditions change, so that constant operation cannot be achieved.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine derar­tige Vorrichtung dahingehend weiterzuentwickeln, daß ­einstellbar über eine große Zeit - äußerst konstante Par­tikelkonzentrationen erreicht werden, so daß eine derartige Vorrichtung zur Kalibrierung von Ruß-Meßgeräten, für Fil­tertests und für Inhalationsexperimente geeignet ist.The invention is therefore based on the object of further developing such a device in such a way that extremely constant particle concentrations can be achieved over a long period of time, so that such a device is suitable for the calibration of soot measuring devices, for filter tests and for inhalation experiments.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe mittels einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Feststoffaerosols gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Elektroden parallele benachbarte Stirnflächen aufweisen, daß sie mit einem sie synchron gegeneinanderbewegenden Vorschubantrieb versehen sind und daß die erzeugten Teilchen durch einen Gasstrom fortführbar sind. Ein erfindungsgemäßes Verfahren sieht vor, daß einzelne elektrische Funken mit hoher Wie­derholungsfrequenz durch an die Elektroden angelegte Hochspannung erzeugt werden, daß durch die Hochspannungs­Funkenentladung Material von ebenen, parallel zueinan­der gerichteten Stirnflächen der Elektroden verdampft wird und durch Kondensation kleinste Feststoffpartikel bildet, daß die Feststoffpartikel durch einen Gasstrom mitgeführt werden und daß die Elektroden geregelt syn­chron aufeinander zubewegt werden.According to the invention, this object is achieved by means of a device for producing a solid aerosol, which is characterized in that the electrodes have parallel adjacent end faces, that they are provided with a feed drive which moves them synchronously with respect to one another, and that the particles produced can be carried on by a gas stream. A method according to the invention provides that individual electrical sparks with a high repetition frequency are generated by high voltage applied to the electrodes, that material is evaporated from flat, parallel end faces of the electrodes by the high-voltage spark discharge and that the smallest solid particles are formed by condensation, so that the solid particles are caused by a Gas flow are carried along and that the electrodes are moved towards each other in a controlled manner.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere durch an den Elektroden anliegende Hochspannung mit einzelnen Spannungsspitzen hoher Wiederholungsfrequenz zur Ver­dampfung des Elektrodenmaterials aus. Das Elektroden­material wird durch wiederholt zwischen den Elektroden überschlagende, einzelne elektrische Funken verdampft und anschließend zu kleinen Teilchen kondensiert.The invention is characterized in particular by the high voltage applied to the electrodes with individual voltage peaks of high repetition frequency for the evaporation of the electrode material. The electrode material is vaporized by individual electrical sparks that repeatedly roll over between the electrodes and is then condensed into small particles.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann erreicht werden, daß der Abstand zwischen den einander parallel gegenüberliegenden vorderen Stirnseiten der Elektroden über eine lange Zeit automatisch konstant gehalten wird. Es wird so eine konstante Überschlagsspannung und damit ein konstanter Partikelgeneratorbetrieb erreicht. Insbe­sondere wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung sichergestellt, daß die Elektroden immer symmetrisch in den Gas- und Partikelführungskanal ragen und damit der Abbrand der Elektroden mittig im Aerosolkanal erfolgt.By means of the configuration according to the invention it can be achieved that the distance between the mutually opposite front end faces of the electrodes is automatically kept constant over a long time. A constant breakdown voltage and thus constant particle generator operation is achieved. In particular, the configuration according to the invention ensures that the electrodes always protrude symmetrically into the gas and particle guide channel and thus the electrodes are burnt off in the center of the aerosol channel.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Elektroden über Spindeln mit gegeneinanderlaufenden Gewinden angetrieben sind, wobei insbesondere die Elektro­den an Laufblöcken festgelegt sind, die mit den Spindeln im Eingriff stehen und die Spindeln von einem Motor über einen Zahnriehmen angetrieben sind. Durch diese Ausgestal­tung wird eine gleichmäßige Führung der Elektroden erzielt, was für einen gleichmäßigen Abbrand derselben und die Sicherstellung einer minimalen Veränderung der Überschlags­spannung wichtig ist. In weiterer Ausbildung kann eine Regeleinrichtung für den Vorschubantrieb der Elektroden vorgesehen sein. Während grundsätzlich die Elektrodenab­brandrate konstant ist, so daß ein gesteuerter Antrieb vorgesehen sein könnte, wird durch diese Ausbildung eine weite Einstellbarkeit der Partikelkonzentrationen ermög­licht, indem die Vorschubregelung - abhängig von jeweils gewünschter Partikelkonzentration - automatisch verriegelt ist und hier nicht verschiedene externe Steuerprogramme vorgesehen sein müssen. In äußerst bevorzugter Ausgestal­tung erfolgt die Regelung durch eine Meßeinrichtung für die Überschlagsspannung zwischen den einander gegenüber­liegenden Seiten der Elektroden. Durch Messung der Über­schlagsspannung wird genau diese, deren Konstanz angestrebt wird, zur Regelung des Elektrodenabstandes und damit der gewünschten Konstanthaltung der Überschlagsspannung selbst als Meßgröße bzw. Istwertvorgabe genommen.In a preferred development it is provided that the electrodes are driven by spindles with opposing threads, in particular the electrodes are fixed to running blocks which are in engagement with the spindles and the spindles are driven by a motor via a toothed belt. This configuration ensures uniform guidance of the electrodes, which is important for uniform erosion of the electrodes and ensuring a minimal change in the breakdown voltage. In a further embodiment, a control device for the feed drive of the electrodes can be provided. While the electrode erosion rate is basically constant, so that a controlled drive could be provided, this configuration enables a wide adjustability of the particle concentrations by automatically locking the feed control - depending on the desired particle concentration - and not different external control programs must be provided. In an extremely preferred embodiment, the regulation is carried out by a measuring device for the breakdown voltage between the opposite sides of the electrodes. By measuring the breakdown voltage, it is precisely this, the constancy of which is sought, that is used to regulate the electrode spacing and thus to maintain the desired breakdown voltage itself as a measured variable or actual value specification.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß ein Gasführungskanal für Trägergas und Teilchenstrom in einem PTFE-Körper ausgebildet ist. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß möglichst wenig Teilchen im Aerosolkanal haften bleiben, wodurch die ausgetragene Partikelkonzentra­tion verändert werden könnte.Another embodiment of the invention provides that a gas duct for carrier gas and particle flow is formed in a PTFE body. This configuration ensures that as few particles as possible remain adhering to the aerosol channel, as a result of which the discharged particle concentration could be changed.

Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ein Aerosolgenerator, insbesondere zum Erzeugen von reinem Kohlenstoffaerosol, aber auch zur Erzeugung von Aerosolen aus Metallen bzw. Inertengas oder Metalloxiden bei Verwen­dung von entsprechenden Metallelektroden, deren Abbrand im letzten Falle in einer Sauerstoffatmosphäre als Treibgas oxidiert, geschaffen, mit dem Kalibrierungen von Meßgeräten, Filtertests und Inhalationsexperimente bequem und mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden können.Overall, the configuration according to the invention creates an aerosol generator, in particular for producing pure carbon aerosol, but also for producing aerosols from metals or inert gas or metal oxides when using corresponding metal electrodes, the combustion of which in the latter case oxidizes as a propellant gas in an oxygen atmosphere that calibrations of measuring devices, filter tests and inhalation experiments can be carried out comfortably and with high accuracy.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezug­nahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:

• Figur 1 Eine schematische Darstellung des An­triebs für die Elektroden in Seiten­ansicht;
• Figur 2 eine Sicht auf die Vorrichtung ent­sprechend dem Pfeil II der Figur 1;
• Figur 3 eine Darstellung des Funktionsblocks mit Elektroden und Gasführungskanal in einem Schnitt senkrecht zu der­selben;
• Figur 4 einen Schnitt entsprechend IV-IV der Figur 3;
• Figur 5 eine konkrete Ausgestaltung der er­findungsgemäßen Vorrichtung; und
• Figur 6 eine Prinzipdarstellung der elektri­schen Schaltung.

Further advantages and features of the invention result from the claims and from the following description, in which an embodiment of the invention is explained in detail with reference to the drawing. It shows:

• Figure 1 is a schematic representation of the drive for the electrodes in side view;
• Figure 2 is a view of the device according to the arrow II of Figure 1;
• Figure 3 is an illustration of the functional block with electrodes and gas guide channel in a section perpendicular to the same;
• Figure 4 shows a section corresponding to IV-IV of Figure 3;
• Figure 5 shows a specific embodiment of the device according to the invention; and
• Figure 6 is a schematic diagram of the electrical circuit.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Erzeugen eines Fest­stoffaerosols weist einen Funktionsblock 2 aus PTFC oder einem entsprechendes Material mit schlechten Hafteigen­schaften auf. In dem Funktionsblock 2 ist ein Gaszufüh­rungskanal 3, vorzugsweise ein inertes Trägergas wie Argon oder dergleichen ausgebildet ist. An den Gaszuführungs­kanal 3 schließt sich eine Überschlagskammer 3a an, in die senkrecht zu ihr diagonal in diesen zentral mündend Füh­rungsdurchbrüche 4 für Feststoffelektroden 6 ausgebildet. Die Elektroden 6 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel Graphitelektroden. Es können aber grundsätzlich auch andere Elektroden eingesetzt werden, wie beispielsweise einzelne Metallelektroden, wobei das Trägergas dann ein sauerstoff­haltiges Trägergas sein kann, um entsprechende Oxidaerosole zu erzeugen.The device 1 according to the invention for generating a solid aerosol has a functional block 2 made of PTFC or a corresponding material with poor adhesive properties. A functional gas supply channel 3, preferably an inert carrier gas such as argon or the like, is formed in the functional block 2. A flashover chamber 3a adjoins the gas supply duct 3, into which guide openings 4 for solid electrodes 6, which diagonally open diagonally to it, are formed therein. In the exemplary embodiment shown, the electrodes 6 are graphite electrodes. In principle, however, other electrodes can also be used, such as individual metal electrodes, in which case the carrier gas can then be an oxygen-containing carrier gas in order to generate corresponding oxide aerosols.

Auf den Funktionsblock 2 ist ein Gasführungsflansch 5 befestigt (Fig.3), der mit einem Gaseinlaß 5a (Fig. 4) versehen ist, die über eine Querbohrung 5b und Gaszufüh­rungsbohrungen 5c zu dem Gaszuführungskanal 3 im Funktions­ block 2 eine Gasverbindung herstellt. Die mehreren kleinen Gaszuführungsbohrungen 5c ergeben eine gleichmäßige Strö­mungsverteilung der Gasströmung. Der Gaszuführungskanal 3 weist einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Das Verhältnis von Querschnittsbreite in Erstreckungsrich­tung der Elektrode zur Querschnittslänge senkrecht hierzu liegt vorzugsweise unter 1:10, wobei die Breite geringer als 1 mm und geringer als der Elektrodenabstand sein sollte. Vor den Elektroden 6 verbreitert sich der Gaszuführungska­nal 3 zur Entladungskammer 3a, deren Querschnittsbreite und -länge etwa in der gleichen Größenordnung liegen. Durch diese Ausgestaltung kann das Trägergas im wesentlichen laminar ohne große Turbulenzbildung zwischen den Elektroden 6 hindurchströmen und nach einer Entladung zwischen den Elektroden 6, wobei sich von diesen Partikel lösen, die die Aerosolteilchen bilden, schnell aus der Überschußkammer ausräumen, was eine hohe Entladungsfrequenz und damit eine hohe Aerosolteilchenrate ermöglicht.A gas guide flange 5 is attached to the functional block 2 (FIG. 3), which is provided with a gas inlet 5a (FIG. 4), which functions via a transverse bore 5b and gas feed bores 5c to the gas feed channel 3 block 2 creates a gas connection. The plurality of small gas supply bores 5c result in a uniform flow distribution of the gas flow. The gas supply channel 3 has an essentially rectangular cross section. The ratio of the cross-sectional width in the direction of extension of the electrode to the cross-sectional length perpendicular thereto is preferably less than 1:10, the width being less than 1 mm and less than the distance between the electrodes. In front of the electrodes 6, the gas supply channel 3 widens to the discharge chamber 3a, the cross-sectional width and length of which are approximately of the same order of magnitude. With this configuration, the carrier gas can flow through the electrodes 6 in a substantially laminar manner without a large amount of turbulence and after a discharge, whereby particles, which form the aerosol particles, quickly clear out of the excess chamber, which results in a high discharge frequency and thus enables a high aerosol particle rate.

Die Entladungskammer 3a mündet bei 3b in einen Aerosolaus­laßkanal 3c, in dem im Einmündungsbereich 3b eine Ver­dünnungsgasdüse 10 angeordnet ist. Hierdurch kann unter Beibehaltung die durch die mögliche hohe Entladungsfrequenz erzeugte hohe Teilchenrate die strömende Gasmenge ver­größert werden. Gleichzeitig kann die Konzentration der Aerosolpartikel in der vergrößerten Gasmenge über die gesamte Querschnittsbreite des Auslaßkanals 3a abgesenkt werden, wodurch ein Agglomerieren der Aerosolteilchen zu größeren Gebilden (Ketten, Flocken oder ähnliches) zuverlässig verhindert wird.The discharge chamber 3a opens at 3b into an aerosol outlet channel 3c, in which a diluent gas nozzle 10 is arranged in the mouth region 3b. As a result, while maintaining the high particle rate generated by the possible high discharge frequency, the flowing gas quantity can be increased. At the same time, the concentration of the aerosol particles in the increased amount of gas can be reduced over the entire cross-sectional width of the outlet channel 3a, thereby reliably preventing the aerosol particles from agglomerating into larger structures (chains, flakes or the like).

Insbesondere kann hier ein anderes Gas zugemischt werden. Beispielsweise ist es möglich Luft zuzumischen, die nicht direkt mit oder statt des Trägergases Argon durch die Entladungskammer geführt werden kann, da die bei der Ent­ladung sich lösenden Teilchen (Kohlenstoff aber auch Me­tallteilchen bei Metallelektroden, wenn ein entsprechendes Aerosol gewünscht wird) im Entladungsplasma oxidieren (verbrennen) würden. Eine spätere Zumischung von Sauerstoff ist insofern problemlos und gegenüber der Verwendung aus­schließlich eines inerten Edelgases als Träger preiswerter. Durch die Ausbildung der Zuführung für das Mischgas als Düse 10 wird ein Eindringen des Mischgases in den Be­reich zwischen den Elektroden 6 zuverlässig verhindert.In particular, another gas can be added here. For example, it is possible to mix in air which cannot be passed through the discharge chamber directly with or instead of the argon carrier gas, since the particles which dissolve during the discharge (carbon but also metal particles in the case of metal electrodes, if a corresponding one Aerosol is desired) would oxidize (burn) in the discharge plasma. Subsequent admixing of oxygen is therefore problem-free and cheaper than using only an inert noble gas as a carrier. The formation of the feed for the mixed gas as a nozzle 10 reliably prevents the mixed gas from penetrating into the area between the electrodes 6.

Die Elektroden 6 weisen flache, parallel zueinander gericht­ete, einander gegenüberliegende Stirnseiten 7 auf, die einander im geringem Abstand von wenigen mm, vorzugsweise ca. 1,5 mm, gegenüberstehen. Die Elektroden 6 sind in Halteböcken 8 festgehalten. Die Halteböcke 8 weisen Füh­rungsdurchbrüche 9 mit einem Innengewinde 11 auf und sitzen mit diesen Durchbrüchen auf Spindeln 12, die den Funktions­block 2 frei drehbar durchsetzen, ihn beidseitig überragen und an ihren überragenden Enden mit jeweils entgegenge­setzten Gewinden 13,14 versehen sind, wobei im dargestell­ten Ausführungsbeispiel der Figur 1 die Gewinde 13 links des Funktionsblocks 2 Linksgewinde und die Gewinde 14 rechts des Funktionsblock 2 Rechtsgewinde sind.The electrodes 6 have flat, mutually opposite, mutually opposite end faces 7 which are opposite one another at a short distance of a few mm, preferably about 1.5 mm. The electrodes 6 are held in trestles 8. The support brackets 8 have guide openings 9 with an internal thread 11 and sit with these openings on spindles 12 which pass through the functional block 2 in a freely rotatable manner, project beyond it on both sides and are provided with opposite threads 13, 14 at their projecting ends, in the exemplary embodiment shown 1, the threads 13 on the left of the function block 2 are left-hand threads and the threads 14 on the right of the function block 2 are right-hand threads.

Auf beiden Spindeln sitzen Zahnscheiben 16,17, über die gemeinsam ein Zahnriemen 18 geführt ist, der ebenfalls über eine Zahnscheibe 19 eines Antriebsmotors 21 läuft. Die Spindeln sind in ihren inneren und äußeren Endstel­lungen mittels Endschalter abschaltbar.Toothed pulleys 16, 17 are seated on both spindles, through which a toothed belt 18 is guided, which also runs over a toothed pulley 19 of a drive motor 21. The spindles can be switched off in their inner and outer end positions by means of limit switches.

Bei der Ausgestaltung der Figur 5 ist der Funktionsblock 2 in einem Gehäuse 15 angeordnet. Die Elektroden 6 wer­den durch Elektrodenhülsen 6a gehalten, die rückseitig durch Schraubkappen 6b abgedeckt sind, durch die die Hül­sen 6a die Elektroden 6 sicher halten.In the embodiment in FIG. 5, the functional block 2 is arranged in a housing 15. The electrodes 6 are held by electrode sleeves 6a, which are covered on the back by screw caps 6b, through which the sleeves 6a hold the electrodes 6 securely.

Die Elektroden 6 sind über ein Speicher-Glied 22 wie bei­spielsweise ein RC-Glied mit einem Hochspannungsnetzteil 23, das gegebenenfalls einen Transformator T aufweist, verbunden (eine der Elektroden über "Erde", die andere mit dem weiteren Pol des Netzteils über das Speicherglied direkt). Durch die angelegte Hochspannung werden Spannungs­spitzen erzeugt, die zu einer Funkenbildung zwischen den Elektroden führen. Es wird mit einer konstanten Hochspan­nung von mehr als 1000 Volt, beispielsweise von ca. 3000 Volt, gearbeitet. Mittels eines Stromreglers 25 wird der Ausgangsstrom der Hochspannungsversorgung und damit die Funkenfrequenz eingestellt. Die Höhe des Ausgangsstroms bestimmt die Aufladezeit des Speicherglieds 22 und damit die Funkenfrequenz. Diese kann zwischen 3 Hz und ca. 1000 Hz gewählt werden.The electrodes 6 are connected via a storage element 22, such as an RC element with a high-voltage power supply 23, which may have a transformer T, connected (one of the electrodes via "earth", the other directly to the other pole of the power supply via the memory element). The applied high voltage creates voltage peaks that lead to sparking between the electrodes. A constant high voltage of more than 1000 volts, for example of approximately 3000 volts, is used. The output current of the high-voltage supply and thus the spark frequency are set by means of a current regulator 25. The level of the output current determines the charging time of the storage element 22 and thus the spark frequency. This can be selected between 3 Hz and approx. 1000 Hz.

Weiter liegt an der direkt mit dem Hochspannungsnetzteil verbundenen Elektrode 6 ein Hochspannungsmeßgerät 24 an, das zu einem Eingang 26 eines Komparators 27 führt, an dessen anderem Eingang 28 eine für den gewünschten (Soll-­)Abstand der Elektroden 6 repräsentative Referenzspannung einer Sollspannungsquelle 29 (relativ zur "Erde") anliegt. Der Komperator 27 vergleicht die beiden an seinen Eingängen 26,28 anliegenden Spannungen und regelt entsprechend deren Differenz den Elektrodenantriebsmotor 21. Derart wird die Überschlagsspannung zwischen den Elektroden 6 gemessen und mittels ihres Wertes der Elektrodenabstand zwischen den Stirnseiten 7 der Elektroden 6 automatisch geregelt. Steigt die Überschlagsspannung durch zunehmenden Abstand der Elektroden 6, setzt die Ausgangsspannung des Komperators 27 den Elektrodenantriebsmotor 21 in Betrieb bis der Ab­stand und damit die Überschlagsspannung wieder ihren Soll­wert erreicht haben. Hier durch wird eine konstante Über­schlagsspannung und ein konstanter Generatorbetrieb er­reicht.Next to the electrode 6 directly connected to the high-voltage power supply is a high-voltage measuring device 24, which leads to an input 26 of a comparator 27, at the other input 28 of which a reference voltage of a target voltage source 29 (relative to the "earth"). The comparator 27 compares the two voltages present at its inputs 26, 28 and regulates the electrode drive motor 21 according to their difference. In this way, the breakdown voltage between the electrodes 6 is measured and the value of the electrode distance between the end faces 7 of the electrodes 6 is automatically regulated. If the breakdown voltage increases due to the increasing distance between the electrodes 6, the output voltage of the comparator 27 sets the electrode drive motor 21 into operation until the distance and thus the breakdown voltage have again reached their desired value. A constant breakdown voltage and constant generator operation are achieved here.

Der GFG 1000 erzeugt kleinste Kohlenstoffpartikel durch Hochspannungsfunken zwischen zwei Graphitelektroden. Um Oxidation des Kohlenstoffs zu vermeiden, wird die Strecke zwischen den Elektroden mit Argon gespült. Der in der Funkenstrecke verdampfte Kohlenstoff wird von dem Argon­strom aus dem Bereich zwischen den Elektroden heraus­transportiert und kondensiert zu kleinsten Primärparti­keln, die je nach Konzentration mehr oder weniger große Agglomerate bilden. Über die Stromstärke und damit die Frequenz des Funkens läßt sich der Partikelmassenstrom in weiten Grenzen weitgehend linear variieren, wobei der Massenstrom bevorzugterweise im Bereich von 0 bis ca. 0,1 mg/min. liegt.The GFG 1000 generates tiny carbon particles by high voltage sparks between two graphite electrodes. To avoid oxidation of the carbon, the distance between the electrodes is flushed with argon. The Indian Spark gap vaporized carbon is transported out of the area between the electrodes by the argon flow and condenses to the smallest primary particles, which, depending on the concentration, form more or less large agglomerates. The particle mass flow can be varied largely linearly within wide limits via the current strength and thus the frequency of the spark, the mass flow preferably in the range from 0 to approximately 0.1 mg / min. lies.

Der Elektrodenabbrand wird durch eine automatische Nach­führung der Elektroden kompensiert. Damit wird ein sehr konstanter Betrieb des Generators gewährleistet. Durch gezielte Verdünnung des Aerosols direkt nach der Ent­stehung kann die Agglomeratbildung verringert werden.The electrode burn-off is compensated for by automatic tracking of the electrodes. This ensures very constant operation of the generator. The agglomerate formation can be reduced by targeted dilution of the aerosol immediately after it is formed.

Claims (18)

1. Vorrichtung zum Erzeugen eines Feststoffaerosols, wie eines Kohlenstoffaerosols, wobei Aerosolteilchen durch Funkenentladung über teilchenabgebende Elektro­den erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (6) parallele benachbarte Stirnflächen (7) aufweisen, daß sie mit einem sie synchron gegen­einanderbewegenden Vorschubantrieb (8,9,11, 12,13, 14,16,17) versehen sind und daß die erzeugten Teil­chen durch einen Gasstrom fortführbar sind.1. A device for producing a solid aerosol, such as a carbon aerosol, aerosol particles being produced by spark discharge via particle-emitting electrodes, characterized in that the electrodes (6) have parallel adjacent end faces (7) in that they are moved with a feed drive (8, 9, 11, 12, 13, 14, 16, 17) are provided and that the particles produced can be continued by a gas stream. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (6) über Spindeln (12) mit gegen­einanderlaufenden Gewinden (13,14) angetrieben sind.Device according to claim 1, characterized in that the electrodes (6) are driven via spindles (12) with threads (13, 14) running in opposite directions. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden an Laufblöcken (8) festgelegt sind, die mit den Spindeln (12) im Eingriff stehen.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the electrodes are fixed to running blocks (8) which are in engagement with the spindles (12). 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Spindeln (12) von einem Motor (21) über einen Zahnriemen (18) angetrieben sind.4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the spindles (12) are driven by a motor (21) via a toothed belt (18). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn­zeichnet durch eine Regeleinrichtung für den Vor­schubantrieb der Elektroden (6).5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized by a control device for the feed drive of the electrodes (6). 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung für die Überschlagsspannung zwischen den einander gegenüberliegenden Seiten (7) der Elektroden (6).6. The device according to claim 5, characterized by a measuring device for the breakdown voltage between the opposite sides (7) of the electrodes (6). 7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasführungskanal (3) für Trägergas und Teilchenstrom in einem PTFE-Körper (2) ausgebildet ist.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a gas guide channel (3) for carrier gas and particle flow in a PTFE body (2) is formed. 8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den Elektroden (6) im Aerosolauslaß am Kanal (3c) eine Verdünnungs­gasdüse (10) angeordnet ist.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a diluent gas nozzle (10) is arranged behind the electrodes (6) in the aerosol outlet on the channel (3c). 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aerosolauslaßkanal (3c) sich quer zum Gas­führungskanal (3,3a) im Bereich der Elektroden (6) erstreckt.9. The device according to claim 8, characterized in that the aerosol outlet channel (3c) extends transversely to the gas guide channel (3,3a) in the region of the electrodes (6). 10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung der Verdünnungsgasdüse (10) stromab der Mündung (3b) des Gasführungskanals (3,3a) in den Aerosolauslaßkanal (3c) mündet.10. The device according to claim 8, characterized in that the mouth of the dilution gas nozzle (10) opens downstream of the mouth (3b) of the gas guide channel (3,3a) in the aerosol outlet channel (3c). 11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasführungskanal (3) vor den Elektroden (6) als Schlitz mit einer gegen­über dem Abstand der Elektroden (6) geringeren Breite ausgebildet ist.11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the gas guide channel (3) in front of the electrodes (6) is designed as a slot with a smaller width than the distance between the electrodes (6). 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Querschnittsbreite zu Quer­schnittslänge des Gasführungskanals (3) kleiner als 1:10 ist.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the ratio of cross-sectional width to cross-sectional length of the gas guide channel (3) is less than 1:10. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Gaszuführungskanal (3) eine Quer­schnittsbreite in Erstreckungsrichtung der Elektroden (6) von weniger als 1 mm aufweist.13. The apparatus according to claim 11 or 12, characterized in that the gas supply channel (3) has a cross-sectional width in the direction of extension of the electrodes (6) of less than 1 mm. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungskanal (3) kontinuierlich vor den Elektroden (6) in eine Entla­dungskammer (3a), in welche die Elektroden (6) ragen, übergeht.14. Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that the supply channel (3) continuously in front of the electrodes (6) in a discharge chamber (3a) into which the electrodes (6) protrude. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, ge­kennzeichnet durch an den Elektroden (6) anliegende Hochspannung mit einzelnen Spannungsspitzen hoher Wiederholungsfrequenz zur Verdampfung des Elektro­denmaterials.15. Device according to one of claims 1 to 14, characterized by high voltage applied to the electrodes (6) with individual voltage peaks of high repetition frequency for evaporation of the electrode material. 16. Verfahren zum Erzeugen eines Feststoffaerosols, wie eines Kohlenstoffaerosols, mit hoher Massen­konstanz und mit kleinen reproduzierbaren Parti­kelgrößen, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne elektrische Funken mit hoher Wiederholungsfrequenz durch an die Elektroden angelegte Hochspannung er­zeugt werden, daß durch die Hochspannungs-Funken­entladung Material von ebenen, parallel zueinander gerichteten Stirnflächen der Elektroden verdampft wird und durch Kondensation kleinste Feststoff­partikel bildet, daß die Feststoffpartikel durch einen Gasstrom mitgeführt werden und daß die Elektroden geregelt synchron aufeinander zubewegt werden.16. A method for producing a solid aerosol, such as a carbon aerosol, with high mass consistency and with small, reproducible particle sizes, characterized in that individual electrical sparks are generated with a high repetition frequency by high voltage applied to the electrodes, that material from planes by the high-voltage spark discharge, evaporated parallel faces of the electrodes is and by condensation forms the smallest solid particles, that the solid particles are carried along by a gas stream and that the electrodes are moved towards each other in a controlled manner in a controlled manner. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­net, daß die einander gegenüberliegenden Stirn­seiten der Elektroden trotz ihres Abbrandes auf konstanten Abstand geregelt werden.17. The method according to claim 16, characterized in that the mutually opposite end faces of the electrodes are controlled at a constant distance despite their erosion. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich­net, daß die Regelung durch Messung der Überschlags­spannung zwischen den Elektroden erfolgt.18. The method according to claim 17, characterized in that the control is carried out by measuring the breakdown voltage between the electrodes.

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