用於將氣體混合物可控地供應和輸送到分析腔內的裝置的製作方法

2023-12-06 09:59:01 1

專利名稱：用於將氣體混合物可控地供應和輸送到分析腔內的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於將氣體混合物可控地供應和輸送到分析腔內的裝置，該裝置帶有至少一個定量配給導管、第一毛細管、分析腔和排出導管，其中，第一毛細管布置在定量配給導管中，氣體混合物從定量配給導管流入所述分析腔。
背景技術：
這種裝置例如在氣體色譜分析法或化學螢光分析領域是公知的。化學螢光分析的測量原理基於一氧化氮與臭氧的自發反應。一氧化氮和臭氧被轉化為二氧化氮和氧氣，其中，一部分形成的二氧化氮分子在反應之後處於激發態。在躍遷到基態時，多餘的能量以在光學上可測量的輻射的形式發出，其強度直接與之前在氣體混合物中存在的一氧化氮的濃度成比例。這種測量方法中的問題由於淬滅效應導致。如果部分二氧化氮分子通過與其它分子碰撞釋放其能量，那麼就不釋放輻射，則出現這種現象。這種現像在相比校準氣體改變混合氣體中的水份額或二氧化碳份額尤其明顯。用於分析氣體混合物中的NO份額的裝置例如由DE-OS 2225802公開。在此，包含氮氧化物的氣體混合物通過布置在採樣導管中的毛細管薄片狀地定量配給到反應腔中。反應腔額外地通過第二導管被供入包含臭氧的反應混合物，因此混合物在腔室中以所述的方式反應。產生的輻射被測量並且由此通過光敏感的裝置確定存在的氮氧化物份額。通過抽吸泵將混合物從反應腔輸出。這種測量可以連續地進行。為了抑制由樣品混合氣中的二氧化碳造成的淬滅效應，在測量內燃機廢氣時將包含大約數倍量的含氧反應氣體輸送到反應腔內的樣品氣體中。通過這種稀釋應當能減小淬滅效應。由DE19746446C2同樣公開了這種稀釋措施，其中，稀釋不是在反應腔，而是在NOx 轉化器之前進行。NOx轉化器用於將NOx轉化為NO。隊用作稀釋氣體。然而，這兩種實施形式中的缺點是，通過稀釋不能完全抑制淬滅效應，不能確保測
量精度。

發明內容
因此，本發明所要解決的技術問題是，提供抑制用於將氣體混合物可控地輸送和供給到分析腔內的裝置，通過該裝置即便不添加稀釋氣體也能減少並且必要時完全消除淬滅效應。該技術問題由此解決，S卩，定量配給裝置具有流量限制器，第一毛細管在流量限制器後面布置在定量配給導管中，其中，在其中設置有噴嘴並且在分析腔之後通入排出導管中的旁路導管從流量限制器和第一毛細管之間的定量配給導管分支出。由於噴嘴與一個或多個毛細管相連接，因而導致通過調節經過反應腔的流量可以補償淬滅效應，因為經過噴嘴的流量隨著氣體密度改變，而經過毛細管的流量隨著氣體的粘度而改變。因此，通過精巧的轉換可以實現自動的流量改變，所述流量改變通過氣體混合物改變的成分獲得。這意味著，例如在二氧化碳或水份額上升時必須通過切換來提高到化學螢光分析器的反應腔的樣品流，而在份額降低時減小樣品流。在按本發明的裝置中，經過噴嘴的流量隨著密度的上升與密度的平方根成比例地下降，而經過毛細管的流量隨著粘度的升高而成比例地下降。與氮氣相比，二氧化碳具有比雜質氣體更高的密度以及更小的粘度。因此，如果混合氣體包含較多的二氧化碳，那麼經過毛細管的流量就會上升，而同時經過噴嘴的流量會下降。連接在上遊的流量限制器用於調節體積流量以及在入口壓力恆定時根據氣體混合物的組分調節出口壓力。在本發明的一種有利的設計構造中，流量限制器是第二毛細管。因此，以簡單的方式確定了出口壓力。有利的是，噴嘴在臨界狀態運行。在這種情況下，出口壓力變化不影響流量，因為流量僅僅與進口壓力有關。分析腔優選是化學螢光反應器的反應腔，因此其測量值通過毛細管和噴嘴的布置在由於存在水蒸氣或二氧化碳而粘度改變時通過提高經過反應腔的流量而基本上被保持相同，因為氮氧化物較小的活性被通過較大的流量補償。裝置優選具有泵，該泵在分析腔後面布置在排出導管中，因此確保了對混合氣體的輸送。在本發明的一種重要的設計構造中，用於導入稀釋氣體的稀釋通道在第一毛細管的下遊匯入定量配給導管中。通過這種裝置可以實現完全補償淬滅效應，因此實現了高測
量精度。因此提供了一種用於將氣體混合物可控地輸送和供應到分析腔內的裝置，通過該裝置能夠通過提高水蒸氣或二氧化碳的份額明顯減少並且必要時完全消除出現的淬滅效應。


圖1示意地示出了按本發明的用於將氣體混合物可控地輸送和供應到分析腔內的裝置的一種實施例，以下對該實施例進行說明。
具體實施例方式附圖示出了定量配給裝置，該定量配給裝置具有定量配給導管2，氣體混合物可以通過入口 4流入該定量配給導管中。在定量配給導管2中設置有用於根據恆定的進口壓力和氣體混合物的組分按規定調節輸送體積流和出口壓力的流量限制器6。分支處8位於流量限制器6的下遊，旁路10在分支處從定量配給導管2分支出， 因此混合氣體流根據其粘度、密度和可用的導管2，10的橫截面積分為兩個支流。第一毛細管12在分支處8的下遊布置在定量配給導管2中，來自定量配給導管的氣體混合物的支流通過該第一毛細管12流入分析腔14中，該分析腔在當前的實施例中設計為化學螢光分析裝置的反應腔室。支流從此流入排出導管16，為了進行輸送，在該排出導管中設置有未示出的泵，用於提供排出導管16的入口 4和出口 18之間足夠的壓降。必要時，也可以沒有泵實現輸送。旁路10也匯入排出導管16中，在分支處8和匯入位置20之間在該旁路中布置噴嘴22。以下說明工作原理，其中，作為第二毛細管的流量限制器6具有0. 3mm的內徑和 134mm的長度，第一毛細管12具有相同的內徑，然而具有88mm的長度，並且噴嘴22設計為在四9證￡1壓力時具有30ml/min體積流量的氮氣的臨界噴嘴。在運行溫度為80°C時，由此在通過定量配給導管2輸送純氮氣並且在第二毛細管 6之前的入口壓力P1為eOOtJa時獲得了 60ml/min的經過毛細管的體積流量。噴嘴22或第一毛細管12之前的壓力P2然後調節到四9. a^a。因此，經過第一毛細管12和噴嘴22 的體積流量分別為約30ml/min。反應腔14之後的壓力在該例子中約為30hPa，其中，該壓力通過泵的特性曲線確定，然而對之前的運行狀態沒有影響。在這時不存在淬滅效應，因為不存在淬滅氣體。現在，氣體流的組分發生改變，因此在氣體流中例如包含10%的水和10%的二氧化碳，通過按本發明的裝置這樣改變壓力和氣體流，使得經過第一毛細管12的流量上升到32. 3ml/min，經過第二毛細管的流量上升到62. 55ml/min，並且經過噴嘴的流量上升到 30. 25ml/min。同時，第二毛細管之後的壓力P2提高到302. 9hPa，而入口壓力P1保持不變。 由於氣體流的粘度和密度改變的上述影響，第二毛細管6之後的壓力P2上升到302. 9證1 這意味著，經過反應腔的流量上升7. 67%。這種上升明顯高於通過已知的純毛細裝置實現的上升。業已表明，尤其在淬滅氣體水蒸氣和二氧化碳之間成比例時，流量的上升基本上與通過化學螢光測量二氧化碳時的淬滅效應成比例，因此這種淬滅效應可以通過按本發明的裝置得到補償。由於混合氣體中存在二氧化碳，密度在通過水蒸氣時下降。混合氣體的粘度由於存在兩種雜質氣體而降低。因此，在毛細管12中由於下降的粘度產生了提高的流量，而在噴嘴22中流量略微上升，因為流量僅與密度的平方根成比例地改變並且當前的混合氣體密度僅略微下降，其中，這種上升明顯比在並聯毛細管12的情況下更小。由此導致的、經過反應腔14的體積流的提高補償了通過化學螢光測量氮氧化物份額時出現的淬滅效應，這在純毛細裝置中是不能實現的。應當明確的是，按本發明的裝置不限於所述的實施例。因此例如可以使用其它的流體限制器或者將上述裝置用於不同於化學螢光分析裝置的反應腔的其它分析腔。供給可以根據環境條件通過或不通過泵進行。也可以通過額外稀釋混合氣體實現淬滅效應額外的減小。
權利要求
1.一種用於將氣體混合物可控地供應和輸送到分析腔內的裝置，該裝置帶有至少一個定量配給導管，第一毛細管，該第一毛細管布置在至少一個定量配給導管中，分析腔，氣體混合物從定量配給導管流入所述分析腔；和排出導管，其特徵在於，所述定量配給裝置具有流量限制器(6)，第一毛細管(1 在所述流量限制器後面布置在所述定量配給導管O)中，其中，旁路(10)在所述流量限制器(6)和所述第一毛細管(1 之間從所述定量配給導管( 分支出，其中，噴嘴0 布置在所述旁路中並且該旁路在所述分析腔(14)之後匯入所述排出導管(16)。
2.如權利要求1所述的用於將氣體混合物可控地輸送和供給到分析腔內的裝置，其特徵在於，所述流量限制器(6)是第二毛細管。
3.如權利要求1或2所述的用於將氣體混合物可控地輸送和供給到分析腔內的裝置， 其特徵在於，所述噴嘴02)是臨界噴嘴。
4.如權利要求1至3之一所述的用於將氣體混合物可控地輸送和供給到分析腔內的裝置，其特徵在於，所述分析腔(14)是化學螢光反應器的反應腔。
5.如權利要求1至4之一所述的用於將氣體混合物可控地輸送和供給到分析腔內的裝置，其特徵在於，所述裝置具有泵，該泵在所述分析腔(14)後面設置在排出導管(16)中。
6.如權利要求1至5之一所述的用於將氣體混合物可控地輸送和供給到分析腔內的裝置，其特徵在於，用於引導稀釋氣體的稀釋通道在第一毛細管(1 的下遊匯入所述定量配給導管O)。
全文摘要
在通過化學螢光測量氮氧化物時存在的淬滅氣體導致測量結果錯誤。因此建議一種用於將氣體混合物可控地供應和輸送到分析腔(14)內的裝置，該裝置帶有至少一個定量配給導管(2)、第一毛細管(12)、分析腔(14)和排出導管(16)，該第一毛細管布置在所述至少一個定量配給導管(2)中，氣體混合物從定量配給導管(2)流入所述分析腔，其中，所述定量配給裝置具有流量限制器(6)，第一毛細管(12)在所述流量限制器後面布置在所述定量配給導管(2)中，其中，旁路(10)在所述流量限制器(6)和所述第一毛細管(12)之間從所述定量配給導管(2)分支出，其中，在所述旁路中布置噴嘴(22)並且該旁路在所述分析腔(14)之後匯入所述排出導管(16)。在這種實施形式中，淬滅效應造成的測量結果錯誤由於提高反應室流量的裝置而得到補償。
文檔編號G01N33/00GK102483396SQ201080023572
公開日2012年5月30日 申請日期2010年4月28日 優先權日2009年5月29日
發明者N.克雷夫特 申請人:Avl排放測試系統有限責任公司