在过滤装置中确定净化度和/或实施渗漏试验的方法和设备

摘要

本发明涉及一种在用于从气体体积流中分离出粉尘和气溶胶的过滤装置(2)中确定净化度和/或实施渗漏试验的方法和设备，其中，测试用气溶胶借助给料装置(16)沿流动方向观察地在过滤元件(9)上游送入未净化气流中，并沿流动方向观察地在过滤元件(9)下游对净化气流中颗粒数进行测量或确定其颗粒浓度，其中，送入气溶胶借助给料装置(16)的分配装置(17)进行，以及多个含有测试用气溶胶的体积分流从分配装置(17)排入未净化气流中，所述体积分流在未净化气流的流动截面与过滤装置(2)的过滤元件(9)入口截面最多相差20％，优选地最多相差10％的位置排入未净化气流中，所述体积分流借助至少一个喷枪(18)沿流动截面均匀分布地排出。为了能准确说明被测试过滤器的净化度，按本发明规定，所述各喷枪(18)垂直于未净化气流的流动方向地延伸，并彼此平行延伸和等距排列。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在用于从气体体积流中分离出粉尘和气溶胶的过滤装置中确定净化度和/或实施渗漏试验的方法。此外，本发明还涉及一种可实施上述方法的设备。按本发明，过滤装置包括外壳，该外壳带有未净化气体侧的和净化气体侧的接管以及一布置于所述外壳内的过滤元件，该过滤元件典型地位于密封框内，其中，该密封框有一与过滤元件的自由横截面对应的通孔。

背景技术

由现有技术已知许多确定净化度或实施渗漏试验的方法及设备。

例如老的申请DE102008008804公开了一种相应的方法和设备，其中，借助给料元件将测试用气溶胶送入未净化气流中，该给料元件可以通过相应的移动装置沿所述过滤器外壳的高度移动。在沿流动方向位于过滤元件下游的净化气体侧，布置一同样可沿过滤器元件的高度移动的受料元件，以致借助已知的设备始终可以检验过滤器的条形部分截面(“测试条”)。DE102008008804中记载的方法以及附属的设备，应尤其应用于那些由于拥挤的状况在未净化气体侧仅有狭小空间的过滤装置，否则以致几乎不可能通过未净化气流的整个截面均匀分布测试用气溶胶，或在有过滤器外壳的情况下，用于安装多个并联接通的过滤元件。这种方法的缺点是，在未净化腔侧和净化腔侧的移动装置，尤其是它们运动部分的成本和维护费用相当高。

由WO2007/021333A2已知一种安装在过滤器外壳内的过滤装置，其中，在接管内部布置一用于测试用气溶胶的环形给料装置。测试用气溶胶的分配装置位于接管横截面向过滤器外壳横截面过渡的区域内，它导致未净化气体在未净化气体腔内打旋。由此带来测试用气溶胶分布均匀性方面的问题，从而不能足够可靠地说明有关测试用气溶胶的浓度和过滤元件的净化度。

US4055075A涉及一种带有外壳的过滤装置，在该外壳内并联和串联多个HEPA过滤器(亦称“高效空气过滤器”；原文为High Effieiency ParticulateAir Filter)。为了实施渗漏试验，所述过滤装置在每个过滤元件前有一用于送入测试用气溶胶的给料装置，其中，给料装置的分配通道沿各自过滤元件的整个宽度延伸。在每个过滤元件的中央布置一形式上为喷枪的分配装置，该分配装置沿流动方向延伸并有许多沿其圆周分布的孔。为获得测试用气溶胶不同的给料模式，借助一个输出电辐射的装置改变颗粒从孔流出的方向。采用这种给料装置同样难以达到测试用气溶胶尽可能均匀的分布。

发明内容

考虑到上述先有技术，本发明的技术问题是建议一种在从气体体积流中分离出粉尘和气溶胶的过滤装置中确定净化度或实施渗漏试验的方法和设备，此方法或设备以成本效率高而见长。此外，应能准确说明被测过滤元件的净化度。

上述技术问题首先通过一种在用于从气体体积流中分离出粉尘和气溶胶的过滤装置中确定净化度和/或实施渗漏试验的方法来解决，其中，测试用气溶胶借助给料装置沿流动方向观察地在过滤元件上游送入未净化气流中，其中，沿流动方向观察地在过滤元件下游对净化气流中的颗粒数进行测量或确定其颗粒浓度，其中，送入气溶胶借助给料装置的分配装置进行，以及多个含有测试用气溶胶的体积分流从该分配装置排入未净化气流中，其中，所述体积分流在未净化气流的流动截面与过滤装置的过滤元件入口截面相差最多20％，优选地最多10％的位置排入未净化气流中，其中，所述体积分流借助至少一个喷枪沿流动截面均匀分布地排出，按照本发明，所述至少一个喷枪的纵向垂直于未净化气流的流动方向延伸。

按本发明，同时在入口截面前的整个区域内将测试用气溶胶送入，以便可进行确定过滤元件净化度的测量或同样可通过未净化气体与净化气体之间比值的设定(In--Setzen)进行渗漏试验。通过至少九个在流动截面上均匀分布的测量点或取样探头在未净化气体侧可以按照DIN EN 1822-4标准对所述气溶胶浓度进行测量。

在未净化气体侧的在线测量有造成污染的危险。产生规定数量的测试用气溶胶颗粒并且该测试用气溶胶颗粒均匀分布在证实可再现的条件下，在过滤装置正常运行期间可以取消对未净化气体的测量。

测量循环由在净化气体侧的上述“测试条”组成，根据获知的净化度或渗漏让这些测试条与相应的未净化气体的测量值建立关系。在足够高水平地将所述测试用气溶胶送入和分布的情况下，对未净化气体浓度进行一次测取获知其参考值就足以与净化空气测量的各“测试条”建立关系。

若在流动状况均匀以及未净化气流的流动截面与过滤元件的入口截面的大小大体相同的地方将测试用气溶胶送入未净化气流，则得到的优点是，基本上在没有影响测试用气溶胶分布的紊流的情况下将所述测试用气溶胶加入均匀运动的体积流中。此外，在测试用气溶胶即便以多个沿未净化气流的流动截面均匀分布的体积分流送入未净化气流的情况下，所述均匀流动的体积流在流体技术上也几乎没有受干扰，以致在送入测试用气溶胶后仍形成均匀的流动，没有大的紊流。在本申请的框架内“大体”相同的截面也可理解为相差约20％。

此外，按本发明的方法获得测试用气溶胶在未净化气流内的均匀分布，因此，显著简化了测量的评估并且使得评估结果更加可靠。尤其通过借助一个垂直于未净化气流的流动方向延伸的喷枪送出所述测试用气溶胶，使体积分流一方面沿所述流动截面的高度均匀地排出，另一方面直接朝未净化气流的方向送出，由此避免测试用气溶胶送出时产生紊流。

在上述这些条件下，按本发明不需要在其从送出地点直至进入过滤装置的途中采取单独的措施将含有所述测试用气溶胶的未净化气流均匀化。通过横截面的变化、内部配件等引起的干扰例如可以通过沿流动方向在气溶胶送出前和/或后装入的一个或多个例如形式上为孔板的整流器加以补偿。

为了在整个未净化气体侧保持尽可能均匀的流动，有利地规定，从给料到过滤元件入口的流动截面基本不变。这不仅涉及横截面形状而且也涉及横截面积。

按本发明的一设计，通过这样达到使所述带有测试用气溶胶的体积分流的分配相同，即，在多个喷枪的情况下，喷枪互相平行和彼此间隔地延伸，其中，从所述至少一个喷枪中排出的所述体积分流从沿喷枪长度上等距分布的多个出口组中排出。这些出口组可以有数量相同的出口，或交替地有不同的出口数量和出口排列。

为了能保证不同的体积分流在其测试用气溶胶的浓度及其流速方面有尽可能相同的特性，可有利地规定，所述供给各喷枪的、含测试用气溶胶的体积流从分配通道排出进入各喷枪内，其中，流入分配通道的体积流在其分配给各喷枪前通过流体整流器导引，由此产生有利于体积分流均匀化的压力损失。

按本发明的一项扩展方案规定，借助第二分配装置向净化气流中加入测试用气溶胶，将这样产生的未净化气流供给过滤装置的连接在下游的第二过滤元件。这种方法尤其规定用于那些过滤装置，在这些过滤装置中，前后两个过滤元件相互串联相接。

本发明相应地提供一种在用于从气体体积流中分离出气溶胶的过滤装置中确定净化度或实施渗漏试验的设备，包括给料装置，测试用气溶胶可通过该给料装置沿气体体积流的流动方向观察地在过滤元件上游送入未净化气流中，以及包括受料元件，沿气体体积流的流动方向观察地在过滤元件下游可通过该受料元件从净化气流中提取体积分流，其中，在提取的体积分流中可以测量颗粒数或可以确定测试用气溶胶的颗粒浓度，以及包括分配装置，通过该分配装置可以将多个含有测试用气溶胶的体积分流排入所述未净化气流中，其中，所述分配装置有至少一个喷枪，该至少一个喷枪分别为每个体积分流设置有多个沿其纵向分布的出口，其中在所述至少一个喷枪的区域内，所述未净化气流的流动截面与过滤装置的过滤元件入口截面最多相差20％，优选地最多相差10％，按照本发明，所述各喷枪垂直于所述未净化气流的流动方向地延伸，并彼此平行延伸和等距排列。

借助此设备可方便地实施按本发明的方法。在过滤装置投入运行后并在取得可再现地实现气溶胶在过滤元件前均匀分布以及有均匀的气溶胶浓度的证明后，按本发明送出气溶胶并将其均匀分布提供了这样的可能性，即，取消另外对于未净化气体浓度的测量，并因而将受带有有害物质的未净化气流污染的危险降到最小。

若存在均匀的流动状况以及从给料到进入过滤元件所述流动截面入口不变，则保证均匀地将含有测量用气溶胶的未净化气流供给过滤元件的整个截面。

特别有利的是，将喷枪与位于流动截面之外的分配通道连接，所述分配通道具有一布置在喷枪第一分支前的流体整流器。由此，保证各个体积分流的大小近似相同以及有相同的流速。

最后，按本发明设备的一项进一步发展设置一第二分配装置，用于向净化气流中加入测试用气溶胶，所述第二分配装置布置于所述过滤装置的连接在第一过滤元件下游的第二过滤元件前。借助此设备可以彼此独立地测试两个串联的过滤元件。当然同样可以想到，过滤装置有前后串联的两个以上的过滤元件，其中，每个过滤元件分别配备一个连接在其上游的分配装置。

附图说明

下面借助附图中示意表示的按本发明设备的实施例详细说明本发明。

附图中：

图1示出按本发明第一种实施形式的设备的垂直剖面；

图2示出按本发明第二种实施形式的设备的垂直剖面；

图3示出按本发明的分配装置的视图；

图4示出分配装置喷枪的剖面；以及

图5示出未净化空气取样的喷枪的剖面。

具体实施方式

图1示出按本发明第一设备1的垂直剖面，该设备在用于从沿箭头3的方向流入的气体体积流中分离出气溶胶的过滤装置2中用于确定净化度和实施渗漏试验。此外，由图1还可以看出用于制造测试用气溶胶和给其预调温的设备4。

设备1包括一过滤装置2，该过滤装置具有基本上长方六面体形状的过滤器外壳5其带有未净化气体侧接管6及净化气体侧接管7。不仅在未净化气体侧还是在净化气体侧接管6，7内分别有隔离阀8。

形式上为长方六面体形状的HEPA过滤器单元的过滤元件9位于过滤器外壳5内部。过滤元件9在中间连接已知密封件的情况下，借助压紧框10′压靠在密封框10的边条上，所述密封框10有一与过滤元件9的自由截面相应的通孔11。过滤元件9和环形紧密连接在过滤器外壳5上的密封框10，将过滤器外壳再分成未净化气体腔12和净化气体腔13。因此，应从其分离出夹带的粉尘和气溶胶的、沿箭头3方向流入的气体体积流，只能通过过滤元件9的过滤介质从未净化气体腔12到达净化气体腔13，并因而可以从净化气体侧接管7排出。

由于未净化气体侧接管6与过滤器外壳5之间的阶跃式横截面增大，使流入的气流体积流在进入过滤器外壳5时经历一定程度的涡旋，所以在过滤器外壳5内将两个串联的整流器14、15布置于未净化气体侧接管6的附近，其中，这两个整流器高度和深度方面的尺寸与过滤器外壳5的横截面尺寸对应。为了改善流动的均匀性，需要时可以装入第三整流器45(例如挡板)。

沿流动方向(箭头3)观察，在两个整流器14、15下游，在那里气体体积流有均匀流动的特征，设置给料装置16用于送入测试用气溶胶。给料装置16包括分配装置17，该分配装置具有多个沿过滤器外壳5高度延伸的喷枪18，而喷枪又分别配设有很多个出口19，测试用气溶胶表示为箭头20的体积分流分别从这些出口19排出。因此，体积分流沿气体体积流的方向加入其中。

所述喷枪18分别与位于过滤器外壳5外部的分配通道21连接，分配通道中设有可见于图3中的流体整流器22。

为了能测定未净化气体腔12内测试用气溶胶的浓度，直接在过滤元件9前设置未净化空气取样器23，它同样由多个沿过滤器外壳高度延伸的喷枪18′组成，在图5中进一步表示这些喷枪。

为了确定净化度，在净化气体腔13内直接在过滤元件9后设置受料元件24，为了检验颗粒浓度，借助该受料元件24提取净化气流的一分流。这一分流按已知的方式供给光学颗粒计数器。

设备4用于测试用气溶胶的制造和预调温，将该测试用气溶胶借助导管25供给分配通道21。此设备包括一设计为压缩机28的空气输送装置29，借助该空气输送装置通过导管30抽吸环境空气。为了净化该环境空气首先通过HEPA过滤器26来导引它，然后通过导管27到达混合室31，其中，涡旋装置33位于混合室31的入口32的区域内，借助该涡旋装置使由环境空气形成的空气体积流打旋。布置在压缩机28与导管25之间的装置34用于体积流的测量和调节。

在混合室31内部，直接在涡旋装置33后设置一用于导入第一混合体积流的出口管35，其中，第一混合体积流沿由环境空气形成的空气体积流的流动方向的反方向加入。因此被涡旋装置33打旋的环境空气均匀地加入第一混合体积流，并在混合室31内形成更稀释的第二混合体积流。通过将压缩机28设在混合室31后，在这里不存在大的压力，以及第一混合体积流能顺利地加入混合室31内。

借助气溶胶发生器37产生经导管36加入混合室31中的第一混合体积流。输入压缩空气的导管38通过悬浮体流量计39导向气溶胶发生器37，在该气溶胶发生器中由压缩空气和储存的测试用气溶胶构成第一混合体积流。

位于第一混合体积流中的气溶胶在混合室31中进行再次稀释，该气溶胶通过另一涡旋装置40作为第二混合体积流离开混合室31，经上面已提及的导管25供给分配通道21，并接着输入未净化气流。第二混合体积流约为60m³/h，以及它由约2m³/h的第一混合体积流与58m³/h由环境空气构成的空气体积流组成。

为保证气溶胶充分雾化，向气溶胶发生器37输入2bar的压缩空气。环境空气供入处于低压为140Pa的混合室31。随着HEPA过滤器26的污染，混合室31内的低压升高，因为体积流借助调节器保持不变。

图2表示通过按本发明第二种实施形式的设备1′的垂直剖面，该设备的分配装置17用同一个制造测试用气溶胶的设备4供给。

与图1所示设备1的区别是，图2中表示的设备1′有过滤器外壳5′，在该过滤器外壳中布置有两个串联的过滤元件9。为了使这两个过滤元件9能彼此独立地检验，在每个过滤元件9前设置一用于按上面已说明的方式送入测试用气溶胶的分配装置17和一未净化空气取样器23。沿流动方向观察，受料元件24位于每个过滤元件9后，用于检验过滤后气体体积流的颗粒浓度。

沿流动方向位于第一过滤元件9前的区域构成过滤装置2′的未净化气体腔12，以及沿流动方向位于第二过滤元件9后的区域构成过滤装置2′的净化气体腔13，而位于过滤元件9之间的区域成为第一过滤元件9的净化气体腔13′并同时也是第二过滤元件9的未净化气体腔12″。在未净化气体腔12中接管6的区域内，再次布置两个串联的整流器14、15。此外，第三整流器45直接布置在过滤器外壳5′的入口，以及另一个整流器46布置于第二过滤元件9的分配装置17前。

图3表示图1和2中按本发明给料装置16的视图，它的分配装置17配备四个喷枪18。喷枪18位于过滤器外壳5、5′的内部，以及沿过滤器外壳5、5′的大体整个高度延伸，给喷枪18供应测试用气溶胶的公共分配通道21位于过滤器外壳5、5′的外部。喷枪18分别配设有出口19，它们沿过滤器外壳5、5′的横截面均匀分布，从而沿横截面均匀分布地加入体积分流。

尤其可由图3看出，分别在喷枪18规定的高度上布置多组出口19、19′，它们沿喷枪18的圆周分布。在这里三个出口19和两个出口19′交替地位于一个高度上。尽管这四个喷枪18出口19、19′总具有同一种模式，但相邻喷枪18这样沿其纵向错开，即，喷枪18的三个出口19位于相邻喷枪18的两个出口19′旁。出口19、19′有约1.5mm的直径。

在分配通道21的起始区内，亦即在喷枪18的第一分支A前布置由孔板组成的流体整流器22，该整流器附加地保证近以相同体积流的测试用气溶胶加入各喷枪18中。

图4表示喷枪18的剖面，由此图可以更清楚地看出，喷枪18不仅沿其高度配置不同排列的出口19、19′，而且它们同样沿其圆周分布。也就是说，在规定的高度上喷枪18或有两个或有三个出口19、19′。在某个高度喷枪18设有三个出口19的情况下，将一个出口19准确地对准气体体积流的流动方向，并将其余二个出口19分别垂直于流动方向定向，亦即与在中央的那个出口19分别错开90°。喷枪18仅配设有两个出口19′的平面，分别位于喷枪18有三个出口19的平面的上方和下方，其中，这两个出口19′与流动方向错开45°。以此方式可以在未净化气体腔内实现气溶胶极为均匀的分布。

最后，图5表示未净化空气取样器23的喷枪18′的剖面。该喷枪具有沿其高度分布的各缝43，这些缝总是逆通过箭头44表示的气体体积流的流动方向，以便为了未净化空气取样的目的最佳地定向这些缝。该缝43的宽度约1.0mm，以及长度约10.0mm。

附图标记列表

1、1′设备

2过滤装置

3箭头

4设备

5、5′过滤器外壳

6未净化气体侧接管

7净化气体侧接管

8隔离阀

9过滤元件

10密封框

10′压紧框

11通孔

12、12″未净化气体腔

13、13′净化气体腔

14、15整流器

16给料装置

17分配装置

18、18′喷枪

19、19′出口

20箭头

21分配通道

22整流器

23未净化气体取样器

24受料元件

25导管

26HEPA过滤器

27导管

28压缩机

29空气输送装置

30导管

31混合室

32入口

33涡旋装置

34装置

35出口管

36导管

37气溶胶发生器

38导管

39悬浮体流量计

40涡旋装置

42箭头

43缝

44箭头

45第三整流器

46整流器

A分支