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    • 专利摘要:
    EinVerfahren zur Bestimmung charakteristischer Eigenschaften von Rußpartikelnaus Verbrennungsvorgängennutzt die Bestimmung der Schwärzungeines Filterpapiers.Um bei einem derartigen Verfahren auf einfacheArt und Weise rasch eine relativ genaue Ermittlung der Partikelgröße, allenfallsauch weiterer Kenngrößen, zuermöglichen, werdenzusätzlichnoch die Druckverhältnisseam Filterpapier ermittelt.Vorteilhafterweise wird dazu deram Filter bzw. Filterpapier durch die Ablagerung der Partikel hervorgerufeneDifferenzdruck bestimmt.
    公开号:DE102004025208A1
    申请号:DE102004025208
    申请日:2004-05-22
    公开日:2005-01-05
    发明作者:Erich Dr. Schiefer
    申请人:AVL List GmbH；
    IPC主号:G01N15-06
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung charakteristischerEigenschaften von Rußpartikelnaus Verbrennungsvorgängen,durch Bestimmung der Schwärzungeines Filterpapiers.
    [0002] InSmokemetern der derzeitigen Generation werden die Schwärzungszahl(FSN) oder die Rußemissionin mg/m3 mittels der Ablagerung von Partikelnauf einem Filterpapier bestimmt. Durch die Variationsmöglichkeitder Sauglängeoder Saugzeit kann in einem derartigen Verfahren der Nleßbereichin sehr weiten Grenzen variiert werden. Die Meßwerte reichen etwa von FSN0.001 bis 10, das entspricht Konzentrations-Meßwerten von ca. 0.015 bis 30000 mg/m3.
    [0003] DieMessung aber der Größe der emittierten Partikelist entweder relativ zeitaufwendig oder muß mit relativ komplexen undteils auch sehr teuren Apparaturen durchgeführt werden. Beispiele für derartigeApparaturen sind u. a. Impaktoren, mit dem Nachteil langer Meßzeitenund erforderlicher Wägungder gesammelten Partikel, ELPIs („Electrical Low Pressure Impactor"), ein Niederduckimpaktortypmit dynamischer Messung, weiters Partikel-Mobilitätsanalysatorenwie SMPS („ScanningMobility Particle Sizer")oder DDMPS („DoubleDifferential Mobility Particle Sizer"), usw.
    [0004] DieZusammensetzung der Partikel kann derzeit nur entweder mittels chemischerExtraktion – mittelsdiverser Lösungsmittelwie Dichlormethan – odermittels thermogravimetrischer Methoden, also über ein Aufheizen der Proben,festgestellt werden. Hierfürmüssendie Partikel mit einem definierten Filter gesammelt, gewogen undeine Analyse nach einer der oben erwähnten Methoden – mit Wägung der Filternach der Filterbehandlung – durchgeführt werden.
    [0005] DieAufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren, mitwelchem auf einfache Art und Weise rasch eine relativ genaue Ermittlungder Partikelgröße, allenfallsauch weiterer Kenngrößen, möglich ist.
    [0006] ZurLösungdieser Aufgabe ist das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich dieDruckverhältnisseam Filterpapier ermittelt werden. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß mittelsder Bestimmung des Druckabfalls am Filterpapier und dem Wert derPapierschwärzungPS und/oder der Filterbeladung FB (in mg/m2)bzw. aus dem funktionellen Zusammenhang dieser Größen dermittlere Partikeldurchmesser bestimmt werden kann. In groben Zügen kannauch der Charakter der Partikel (Festkörper oder (Flüssigkeit)bestimmt werden, bzw. unter der Annahme einer bestimmten Verteilungsfunktionkann auch ein grober Richtwert für diePartikelanzahl ermittelt werden.
    [0007] Vorteilhafterweisewird dazu der am Filter bzw. Filterpapier durch die Ablagerung derPartikel hervorgerufenen Differenzdruck bestimmt.
    [0008] Gemäß einervorteilhaften Ausführungsform derErfindung ist vorgesehen, daß derDifferenzdruck integral bestimmt wird.
    [0009] Eskann aber auch alternativ dazu der Differenzdruck zeitaufgelöst bestimmtwerden.
    [0010] Umdie Meßdauerfür einenweiten Bereich von Partikel-Konzentrationen in bestimmten Grenzen haltenzu können,ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Anströmgeschwindigkeit der Filteroberfläche im Bereichvon 1 bis 200 cm/sec, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 cm/sec,liegt. Speziell fürsehr kleine Konzentrationen, etwa Immissionen von 50 μg/m3 Ruß oder weniger,könnenhöhereAnströmgeschwindigkeitenerforderlich sein, um in Zeiten von einigen Sekunden bis Minuteneinen Meßwertzu erhalten. Bei großenKonzentrationen kann eine Verringerung der Anströmgeschwindigkeit an die untere Grenzeeine bessere Selektivitätergeben.
    [0011] Beieinem ersten Ausführungsbeispielder Erfindung wird der Absolutdruck vor oder nach dem Filter bestimmt.
    [0012] Andererseitskann auch vorgesehen sein, daß derDruck relativ zum Umgebungsluftdruck vor und nach dem Filter oderder Differenzdruck überdas Filter und der Absolutdruck der Umgebungsluft bestimmt wird.
    [0013] Umalle Parameter des Gasflusses korrekt für die Messung berücksichtigenzu können,ist gemäß einemweiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß die Temperatur nahe der Filteroberfläche bestimmtwird.
    [0014] Vorteilhafterweisewird das Verfahren derart ausgeführt,daß dieFiltertemperatur und/oder die Innentemperatur des Meßgerätes konstantgehalten wird.
    [0015] Dabeiwird vorzugsweise der Filter auf einer konstanten Temperatur imBereich von 50 bis 190°C, vorzugsweisevon 60 bis 70°C,gehalten.
    [0016] Ineiner weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung wird dieTemperatur des partikelbeladenen Meßgases auf dieselbe Temperaturwie der Filter und/oder die Innentemperatur des Meßgerätes geregelt.
    [0017] Gemäß einemweiteren vorteilhaften Ausführungsbeispieldes erfindungsgemäßen Verfahrens wirddie Änderungender Sauglängerelativ zur Sauglängebei Messungen an reinen Papieren in Reinstluft bestimmt, wobei korrespondierendeWerte immer auf dieselben Rahmenbedingungen bezogen werden.
    [0018] Vorteilhafterweiseist beim erfindungsgemäßen Verfahrenvorgesehen, daß dieMessung zumindest bei einem vorbestimmten Differenzdruckwert am Filterpapiererfolgt.
    [0019] Dabeiliegen bei bevorzugten Ausführungsformendiese vordefinierten Differenzdruck-Schwellwerte im Bereich von 0 bis 300mbar, vorzugsweise im Bereich von 25 bis 200 mbar.
    [0020] Alternativzur Vorgabe eines bestimmten Differenzdruckes kann auch vorgesehensein, daß die Messungbei zumindest einem vorbestimmten Unterdruckwert nach dem Filtererfolgt.
    [0021] Indiesem Fall liegen diese vordefinierten Unterdruck-Schwellwerteim Bereich von 50 bis 450 mbar, vorzugsweise im Bereich von 50 bis300 mbar.
    [0022] Gemäß einemweiteren bevorzugten Ausführungsbeispielder Erfindung wird zumindest bei zwei unterschiedlichen Sauglängen gemessen.
    [0023] Eskann auch vorgesehen sein, daß zumindestbei zwei unterschiedlichen Differenzdrücken und/oder Unterdrücken gemessenwird.
    [0024] Vorteilhafterweisekann auch eine Verfahrensvariante verwirklicht werden, bei der die Änderungdes Differenzdruckes am Filterpapier und/oder des Unterdruckes nachdem Filterpapier mit der Filterbeladungsdauer und der am Ende derBeladung des Filters festgestellte Wert der Filterbeladung ermitteltwerden.
    [0025] Inder nachfolgenden Beschreibung soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielennäher erläutert werden,wobei in den Zeichnungsfiguren erläuternde Diagramme dazu dargestelltsind.
    [0026] Sozeigt die 1 den Zusammenhangzwischen Filterbeladung und der mittleren Partikelgröße, die 2 ist ein Diagramm für die Abhängigkeitzwischen Partikeldurchmesser und gemessener Filterbeladung bei unterschiedlichenDrücken,den Zusammenhang zwischen dem Unterdruck am Filter und der gemessenenPapierschwärzungfür verschiedenePartikelgrößen zeigtdie 3, das in 4 dargestellte Diagrammentspricht der 3 für die Zusammenhänge für die FilterbeladungFB in mg/m2, 5 zeigtden Zusammenhang zwischen Sauglängenänderungund Partikeldurchmesser, das Diagramm der 6 zeigt die Filterflächenbeladungen bei verschiedenenDifferenzdrückenam Filterpapier, und 7 istein Diagramm einer typischen Partikel-Größenverteilung.
    [0027] Die 1 zeigt für eine festevoreingestellte Unterdruckschwelle von 100 mbar nach dem Filterpapier,bezogen auf einen vorbestimmten Anfangswert, den Zusammenhang zwischenPartikeldurchmesser (in nm) und Filterbeladung (in mg/m2).Messungen von verdünntenund unverdünntenPartikeln. UnverdünntePartikel bezeichnet die Partikel in der Form und Konzentration,wie sie bei etwa der Verbrennung im Motor entstehen, während durchMischen mit reiner Luft oder reinem Inertgas erforderlichenfallseine Verdünnungder Konzentration erzielt werden kann, was mit „verdünnten Partikeln" bezeichnet wird.Eine Verdünnunghat meist zur Folge, dass die mittleren Partikeldurchmesser, welchean einer vorbestimmten Probeentnahmestelle für die Messung entnommen werden,kleiner sind als im unverdünntenFall, was auch aus dem Diagramm der 1 hervorgeht.Durch die Verdünnungwird nämlichdas Agglomerieren der beim Verbrennungsprozeß entstehenden Primärpartikelmit Durchmessern von typischerweise ca. 10 bis 20 nm vermindert,welcher Agglomerationsprozeß sonstauf dem Weg der Partikel zur Probenentnahmestelle und weiter zur Meßzelle stattfindet.
    [0028] DieMessungen erfolgten hier vollautomatisch, solange, bis – beginnendab einem bestimmtem Anfangsunterdruck welcher durch die Gasströmung selbstverursacht wird – durchdie Ablagerung Partikel am Filterpapier ein Unterdruckanstieg von 100mbar erreicht wird, dann wird der Schwärzungsgrad des Filterpapieres(= Papierschwärzung)gemessen, und damit aus dem gesamten Saugvolumen bzw. der Sauglänge dieFilterbeladung mit „Ruß", in mg/m2, berechnet.
    [0029] DieMeßwertewurden mit einem CAST Partikelgenerator erhalten. Der Kohlenstoffanteilder Partikel war größer, ca.70% der Gesamtpartikel (gemessen mittels Extraktionmethode mit Dichlormethan),bzw. > 85% laut thermogravometrischerMethode. Die Partikeldurchmesser (unverdünnt) stammen aus SMPS (ScanningMobility Particle Sizer) Daten, die verdünnten Werte sind aus ähnlichenVergleichsmessungen verdünnt/unverdünnt (mit DDMPS)extrapoliert worden.
    [0030] Die 2 zeigt den äquivalentenZusammenhang fürverschiedene Differenzdruckschwellen am Filterpapier. Die Punktesind Punkte, kalkuliert durch Interpolation aus realen Meßdaten beiunterschiedlichen Druckabfällenan Filterpapieren. Daten gemessen mit einem Smokemeter 415S. Derdargestellte Parameter „Differenzdruck" ist der Druckabfall über dasFilterpapier, welcher von abgelagerten Partikeln hervorgerufen wird.
    [0031] Jenach Anströmgeschwindigkeitwird einerseits durch den Strömungswiderstanddes Filterpapiers als auch durch die abgelagerten Partikel ein bestimmterAnteil des Druckabfalls am Filterpapier hervorgerufen. Mit steigenderAnströmgeschwindigkeit wird(quadratischer Effekt) der Druckabfall höher, während zusätzlich auch mehr Partikelmasseabgelagert wird, sodaß raschein entsprechend großesSignal erhalten werden kann. Der insgesamt gemessene Druckabfallwird durch den konstanten Druckabfall am Filter durch das Meßgas selbst,von der Menge und der Packungsdichte der daran abgelagerten Partikel,der Dichte des Meßgasesund der Anströmgeschwindigkeitdefiniert. Der Differenzdruck ist dabei bei konstanter Beladungebenfalls konstant.
    [0032] DieKurven und Zusammenhängeder 1 und 2 sind gegeben für monomodalePartikelgrößenverteilungen(typisch log normal Verteilungen), und einem Ruß/Festkörperanteil von größer ca.30% bis 100%.
    [0033] Daß dieseZusammenhängeaber auch über andereMeßwertedes Smokemeters erhalten werden können, wird in verschiedenenBeispielen und Auswertemethoden wie im folgenden erläutert dargestellt.
    [0034] DerZusammenhang zwischen Papierschwärzung(PS) und Filterbeladung (FB) ist durch folgende Relation gegeben: Filterbeladung FB [mg/m2] = = PS·5.32·EXP(0.3062·PS) für PS kleiner8 (1) = PS·2.015·EXP(0.4264·PS)·(1 + 7.8·((PS – 8)/2)^10)für PS größer 8
    [0035] PS= 10 fürvollkommene Schwärzungdes Papiers (Reflektivität= 0%), PS = 0 fürweißesnicht geschwärztesPapier (Reflektivität= 100%).
    [0036] Dieseim Diagramm der 3 dargestellten Funktionengeben den Zusammenhang zwischen Druckänderung und der Papierschwärzung PSund damit der FB an, wobei als Parameter die Partikelgröße und diePartikelart (HC) angeführtsind.
    [0037] DasDiagramm der 4 entspricht,wobei nun aber die Zusammenhängefür dieFilterbeladung FB in mg/m2 gegeben sind,der 3. Die Kreuzungspunktebei 50, 100 und 150 mbar ergeben die in 1 und 2 dargestelltenZusammenhänge.
    [0038] Inden 3 und 4 ist zusätzlich auch nochder Zusammenhang fürPartikel von 58 nm mittlere Größe, welchezu mehr als 90% aus teerartigen Kohlenwasserstoffen (HC) bestehen,dargestellt. Diese von HC dominierten Partikel sind zwar nicht durchdie in Bild 1 und 2 dargestellten Kurven charakterisiert, aber derfunktionelle Zusammenhang zwischen der Änderung des Unterdruckes undder Filterbeladung ist fürdiese Partikel durch einen strengen Lambert Beerschen Zusammenhanggegeben, so daß diesePartikel ebenfalls eindeutig zuzuordnen sind, indem Meßwertdaten – gemessenbei verschiedenen Unterdrücken – oder eineAnalyse der zeitlichen Druckänderungzusammen mit der Filterbeladung, für die Überprüfung herangezogen werden.
    [0039] Komplexerzusammengesetzte Partikel könnendamit mittels einer Analyse der Zusammensetzung der Kurvenfunktionenebenfalls charakterisiert werden.
    [0040] Diein den 3 und 4 scheinbar vorhandene Meßwertungenauigkeitwird nur durch eine bei den Messungen vorhandene Meßwertungenauigkeitder Differenzdruckmessung vorgetäuscht.
    [0041] InBezugnahme auf die 5 wirdeine weitere Möglichkeitzur Analyse der Zusammenhänge dargestellt.Dabei wird die Änderungder Sauglänge beiMessungen mit Partikeln in Abhängigkeitvon der PapierschwärzungPS betrachtet. Die Änderungder Sauglängeist in % dargestellt, relativ zur Sauglänge am selben Filterpapier,aber in Reinstluft, und mit derselben Zeitdauer mit welcher diePartikel gemessen wurden.
    [0042] DieSauglängeist dabei die Längeder Gassäulein m, cm oder mm welche bei der Messung über das Filterpapier gezogenwurde.
    [0043] Algorithmus:LR(t) Referenz-Sauglängebei Saugzeit/Meßzeitdauert ohne Partikelbeladung LM(t) Mess-Sauglänge mit Saugzeit t, bei derPartikelmessung. PS gemessene Papierschwärzung (PS 10 = 100% Reflektivitätsverlust,= 0% Reflektivität) Änderung der SL: = 100·(LM(t) – LR(t))/LR(t) (2)
    [0044] Ausdieser Darstellungsart ist ebenso wie für die Diagramme der 1 und 2 ein ähnlicher, aber nicht vollkommenidentischer Zusammenhang herstellbar. Ebenso wie in 3 und 4 istauch in 5 ist ersichtlich,daß derZusammenhang für dieHC Partikel hier ebenfalls deutlich anders verläuft als für die festkörperartigen Rußpartikelwelche von Kohlenstoff dominiert werden.
    [0045] AlsAlternative zur Sauglängekann auch das Saugvolumen (oder auch die Dauer der Saugzeit) als Parameterverwendet werden, wobei folgender Zusammenhang zwischen Sauglänge undSaugvolumen besteht: Saugvolumen = Sauglänge·Querschnittsfläche des Filterpapiers (3)
    [0046] Wobeidie maßgeblicheQuerschnittsfläche desFilterpapiers die Flächeist durch welche die Partikel gesaugt und darauf abgelagert werden,und die Papierschwärzungin PS hervorrufen.
    [0047] Über diesenEffekt, daß Festkörperpartikel sichbetreff des Verhaltens zwischen Unterdruck und Papierschwärzung und/oderdem Sauglängen-Änderungsverhalten über derSaugzeit-Dauer funktionell anders verhalten als „weiche" flüssigeoder quasiflüssigePartikel wie Kondensattröpfchenoder HC-dominierte Partikel, kann über einen definierten Testalgorithmusauch noch zusätzlich – zumindestgrob – bestimmtwerden, ob die gemessen Partikel Feststoff oder Flüssigkeitscharakteraufweisen.
    [0048] Damitkann unterschieden werden, ob die gemessenen Partikel primär aus allfällig kondensiertenHCs wie Kraftstoff/Öl/HC-Kondensatoder Kohlenstoff bestehen.
    [0049] Zusätzlich istals weiterer Parameter beim Vorhandensein von primär „flüssigen" Partikeln festzustellen,daß dasAbsorptionsverhalten bzw. die Papierschwärzung in Abhängigkeitvom Saugvolumen einem anderen funktionalen Zusammenhang als bei primär von festemKohlenstoff dominierten Partikel genügt, so daß auch aus diesem Verhaltendie Partikel charakterisiert werden können.
    [0050] Dasoptische Verhalten bei Dominanz von „flüssigen" absorbierenden Partikeln welche aufFilterpapieren abgelagert werden, genügt über weite Bereiche bis zu PapierschwärzungenPS > 5 einem Beer-LambertschenZusammenhang zwischen PapierschwärzungPS, SauglängeL und Konzentration der Partikel im Meßgas. (100 – PS·10) =100·EXP(–k·i) (4) oder (100 – PS·10) = 100·EXP(–Konz·Qext·L)wobeider Extinktionskoeffizient k in m-1 proportional der Konzentration(Konz.) in g/m3 ist, Qext = der Extinktionsquerschnittder Partikel (Materialkonstante) in m2/g,L ist die Sauglängein m. Die Relation zwischen Konzentration und Filterbeladung FBist gegeben mit: Konzentration [in g/m3]ist proportional FB [in g/m2]/Sauglänge [inm] (5)
    [0051] Dersich fürdie HC Partikel ergebende Zusammenhang nach Gleichung 4 ist nichtidentisch mit dem Formalismus der Gleichung 1 und 5 für festkörperartigeRußpartikel,so daß ausdiesen Abweichungen bei unterschiedlichen Saugzeiten die Partikelart mitunterschieden werden kann.
    [0052] Für festkörperartigePartikel wie dem Kohlenstoff ist durch die strukturierte Ablagerungder Partikel auf der Filteroberfläche, welche eine granulationsartigeoptische hell/dunkel Struktur auf der Filteroberfläche hervorruft,ein abweichender Zusammenhang gegeben (– beschrieben durch den Formalismusin Gleichung 1 –),wodurch Abweichungen vom Beer-Lambertschen Zusammenhang der Lichtabsorption(und der Lichtreflexion) hervorgerufen werden.
    [0053] Prinzipiellkann aber aus denselben Gründen auchaus diesen Meßdaten,bei Messung der Papierschwärzungbei unterschiedlichen Saugvolumina, der Kalkulation des funktionellenZusammenhangs zwischen PS und Sauglänge und der Abweichungen relativzum Lambert Beerschen Zusammenhang, bzw. der Abweichungen zum Formalismuslaut Gleichung 1, ebenfalls die Partikelgröße und auch die Partikelzusammensetzungfestgestellt werden.
    [0054] Ineinzelnen Fällenkönnenbei Emissionsmessungen von Partikeln auch bimodale Partikelverteilungenauftreten. In 6 istdargestellt, wie auch solch komplexe Verteilungsfunktionen mittelsdieser Methode zumindest fürfeststoffartige Rußpartikel nochkorrekt zuzuordnen sind.
    [0055] Diein 6 dargestellten „weißen" Linien zeigen dieZusammenhängefür monomodalePartikel mit log Normal-Verteilungen der Partikelgrößen um denmittleren Partikeldurchmesser (= Durchmesser nm in der Grafik).Für dieunterschiedlichen Unterdrückeergibt sich fürmonomodale Partikel immer derselbe Durchmesser, unabhängig vomDifferenzdruck am Filter. Die „orange" Linie zeigt dieermittelten Partikeldurchmesser bei verschiedenen Differenzdrücken für eine bimodalePartikelverteilung. Es ist eine deutliche Abweichung von den „geraden" zu sehen, wobeibei 50 mbar ein Partikeldurchmesser von 80 nm, bei 150 mbar einDurchmesser von 145 nm resultiert. (Die Partikel setzten sich etwa1:1 aus Partikel mit ca. 60 nm und ca. 220 nm mittleren Durchmesserszusammen). Das heißtbei kleinen Unterdrückenwird der Differenzdruck am Filter von der kleinen Partikelfraktiondominiert, bei großenDifferenzdrückendominiert der Mittelwert beider Fraktionen (60 + 145 nm = 205 nm).
    [0056] Weitersist mittels der Verwendung verschiedener Arten von Filterpapieren – mit unterschiedlichenPartikelabscheideeffizienzen – auchnoch der Bereich fürdie Feststellung von Partikeldurchmessern von anderen Rußquellen,welche Rußpartikel mitwesentlich größeren oderauch wesentlich kleineren Durchmessern emittieren, zusätzlich adaptierbar.
    [0057] DieMeßwerteder Ausführungsbeispieleder Erfindung, die in den Diagrammen der 1 bis 6 erläutert sind,wurden mit einem Filterpapier gemessen, welches einen Filterabscheidegradvon 50% für DOPNormpartikel von 300 nm aufweist. Alle Messungen wurden bei einerTemperatur von 64°C durchgeführt.
    [0058] Mittelsder Schwärzungszahleinerseits und der daraus resultierenden Partikelkonzentration der Rußpartikelin mg/m3 (= Filterbeladung·Sauglänge in m)und andererseits des mittleren Partikeldurchmessers, kann weitersnoch – unterder Annahme einer typischen Partikelverteilung, normalerweise einelog Normal Verteilung – auchein Richtwert fürdie Partikelanzahl angegeben werden. 7 zeigtbeispielsweise eine typische Partikel-Größenverteilung für Partikelvon ca. 110 nm mittlerem Durchmesser. Aus der gemessenen Gesamtmasseam Filter, dem mittleren Durchmesser und der Annahme einer derartigentypischen log Normal Verteilung kann eine Gesamtpartikelanzahl berechnetwerden.
    [0059] Dader Zusammenhang zwischen Partikeldurchmesser, Partikelart und mittlererPartikelgröße mit demDifferenzdruck am Filterpapier bzw. mit der Änderung dieses Differenzdruckesam Filterpapier währendder Messung auch fürgravimetrische Messungen gilt, kann mittels ähnlicher bzw. äquivalenter Methodiken – der Messungder Masse der unlöslichenund der löslichenBestandteile von an einem Filter abgelagerten Partikel – und derMessung des Differenzdruckes am Filter zu verschiedenen Zeitpunktender Filterbeladung oder der Messung der Änderung des Differenzdruckes/(Zeiteinheitund Massenbeladungseinheit) währendder Filterbeladung die Information betreff des mittleren Partikeldurchmessers ebenfallseruiert werden.
    [0060] Grundsätzlich istdiese Methodik der Partikelgrößenbestimmungauch allgemein und auch nicht nur für Rußpartikel anwendbar, wenn gleichzeitigmit einer Massenbestimmung (gravimetrisch, durch Wägung oderauch durch andere Methoden wie z.B. Infrarotabsorption oder Opacimetrie......, welcheWerte liefern welche proportional der Masse oder der Konzentrationsind) auch die Änderungdes Differenzdruckes währendder Beladung des oder der Filter als Meßparameter mitbestimmt wird.
    [0061] Für komplexerePartikelzusammensetzungen (Bimodale Partikelverteilungen, mit/ohneHCs, mit/ohne Sulfate...) könnenzur zusätzlichenSelektion der Parameter gleichzeitige, parallele Messungen über zweioder auch mehrere Filter durchgeführt werden und über diezeitlichen Abhängigkeitender Meßgrößen Partikeldurchmesserund Art bestimmt werden. Sofern sich während der Messung die Partikelartund/oder Zusammensetzung nicht ändertkönnen dieMessungen natürlichauch nacheinander erfolgen.
    [0062] Abschließend seinoch erwähnt,dass neben der herkömmlichenFiltern und Filterpapieren fürdas erfindungsgemäße Verfahrenunter anderem Membranfilter und Sinterfilter aus Polymeren und metallischenWerkstoffen verwendet werden können.
    [0063] DieFaserfilter aus Baumwolle oder Glasfaser haben selbst einen geringenDruckabfall auch bei größeren Gasflüssen, können damitsehr viel Material unterschiedlichster Körnungen/Durchmesser sehr schnellauf den Faseroberflächenabscheiden.
    [0064] Glasfaserfiltermit/ohne Polymerbeschichtung könnenbis 190°Cthermostatisiert werden – falls erforderlich – und sindchemisch inert. Die angesprochenen Baumwollfilter sind für die "Rußmessung" nach der Filtermethodenormiert.
    [0065] DurchVerwendung verschiedener Filter mit unterschiedlichen Partikelabscheidecharakteristiken wirdaußerdemermöglichtdie Effizienzen der Abscheidung für bestimmte Partikelgrößen oderPartikelarten zu ändernbzw, anzupassen. Damit ist/wäre esauch möglichdurch das verwendete Papier Spezialerfordernissen beim Messen entwedervon sehr kleinen oder sehr großenPartikelgrößen oderauch bestimmten Partikelarten (Kohlenwasserstoffe, Teere, Sulfate,Aerosole, .... Staub, mehr oder weniger gemischt mit Ruß) zu entsprechen.
    权利要求:
    Claims (20)
    [1] Verfahren zur Bestimmung charakteristischer Eigenschaftenvon Rußpartikelnaus Verbrennungsvorgängen,durch Bestimmung der Schwärzungeines Filterpapiers, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich dieDruckverhältnisseam Filterpapier ermittelt werden.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß deram Filter bzw. Filterpapier durch die Ablagerung der Partikel hervorgerufenenDifferenzdruck bestimmt wird.
    [3] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß derDifferenzdruck integral bestimmt wird.
    [4] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß derDifferenzdruck zeitaufgelöstbestimmt wird.
    [5] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,daß dieAnströmgeschwindigkeitder Filteroberflächeim Bereich von 1 bis 200 cm/sec, vorzugsweise im Bereich von 5 bis50 cm/sec, liegt.
    [6] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,daß derAbsolutdruck vor oder nach dem Filter bestimmt wird.
    [7] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,daß derDruck relativ zum Umgebungsluftdruck vor und nach dem Filter bestimmtwird.
    [8] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,daß derDifferenzdruck überdas Filter und der Absolutdruck der Umgebungsluft bestimmt wird.
    [9] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,daß dieTemperatur nahe der Filteroberflächebestimmt wird.
    [10] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,daß dieFiltertemperatur und/oder die Innentemperatur des Meßgerätes konstantgehalten wird.
    [11] Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,daß derFilter auf einer konstanten Temperatur im Bereich von 50 bis 190°C, vorzugsweisevon 60 bis 70°C,gehalten wird.
    [12] Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet,daß dieTemperatur des partikelbeladenen Meßgases auf dieselbe Temperaturwie das Filter und/oder die Innentemperatur des Meßgerätes geregeltwird.
    [13] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,daß die Änderungen derSauglängerelativ zur Sauglängebei Messungen an reinen Papieren in Reinstluft bestimmt wird, wobei korrespondierendeWerte immer auf dieselben Rahmenbedingungen bezogen werden.
    [14] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,daß dieMessung zumindest bei einem vorbestimmten Differenzdruckwert amFilterpapier erfolgt.
    [15] Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,daß diesevordefinierten Differenzdruck-Schwellwerte im Bereich von 0 bis300 mbar, vorzugsweise im Bereich von 25 bis 200 mbar liegen.
    [16] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,daß dieMessung bei zumindest einem vorbestimmten Unterdruckwert nach demFilter erfolgt.
    [17] Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,daß diesevordefinierten Unterdruck-Schwellwerte im Bereich von 50 bis 450mbar, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 300 mbar liegen.
    [18] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,daß zumindestbei zwei unterschiedlichen Sauglängengemessen wird.
    [19] Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet,daß zumindestbei zwei unterschiedlichen Differenzdrücken und/oder Unterdrücken gemessenwird.
    [20] Verfahren nach einem der Ansprüche nach Anspruch 1 bis 19,dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungdes Differenzdruckes am Filterpapier und/oder des Unterdruckes nachdem Filterpapier mit der Filterbeladungsdauer und der am Ende derBeladung des Filters festgestellte Wert der Filterbeladung ermitteltwerden.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-01-05| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
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    2015-02-26| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20141202 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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