ИЗМЕРИТЕЛЬ ЗАПЫЛЕННОСТИ ГАЗОВ Российский патент 1994 года по МПК G01N21/85 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для контроля запыленности газов и может быть использовано в металлургической и горной промышленности.

Известно устройство для измерения степени запыленности пылегазового потока, содержащее измерительную камеру, снабженную входным патрубком, соединенным с газоходом, и выходным патрубком, соединенным с эжекторной трубкой, оптически сопряженные источник света и фотоприемник, установленные на торцах измерительной камеры, причем измерительная камера представляет собой сопло с внутренними винтовыми направляющими, переходящее в трубу, на поверхности которой по спирали выполнены полусферические углубления, образующие внутри трубы выпуклости, при этом расстояние между соседними выпуклостями составляет от одного до пяти диаметров, а радиус кривизны каждой выпуклости - одну треть диаметра трубы измерительной камеры (см. а. с. СССР N 1539600, кл. G 01 N 15/02, 1990).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции и трудоемкость измерения.

Известен также измеритель запыленности газов, содержащий измерительную камеру, снабженную входным патрубком, соединенным с пробоотборным каналом, и выходным патрубком, соединенным с эжекторной трубкой, источник света и фотоприемник, установленные на торцах измерительной камеры, причем измерительная камера выполнена в виде двух коаксиальных цилиндров, установленных с возможностью перемещения относительно друг друга, и снабжена фильтрующим элементом, установленным между выходным патрубком и эжекторной трубкой (см. а. с. СССР N 1150519, кл. G 01 N 15/02, 1985).

Недостатком известного измерителя запыленности газов является сложность измерения, связанная с необходимостью корректировки результатов по весовому методу и данных оптических измерений, полученных на диаграммной ленте.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является измеритель запыленности газов, содержащий измерительный канал, снабженный входным патрубком, соединенным с пробоотборным каналом, и выходным патрубком, источник света и фотоприемник, установленные на торцах измерительного канала, и канал сравнения с дополнительным фотоприемником, расположенный перпендикулярно измерительной камере выше источника света и ниже входного патрубка, причем на пересечении осей измерительного канала и канала сравнения расположен светоделитель, установленный с возможностью его вывода из измерительного канала (см. Л. Датчверн, Физическая оптика. М. , 1965, с. 271, рис. 9.16).

Недостатком известной конструкции измерителя запыленности газов является трудоемкость и длительность измерения, связанная с необходимостью проведения сравнительного контроля результатов измерений с данными весового метода, для чего в составе измерителя необходимо присутствие регистрирующего устройства, позволяющего производить корректировку результатов измерений и уточнять значение калибровочного коэффициента, определяющего цену деления шкалы его диаграммной ленты.

Целью изобретения является упрощение измерения.

Цель достигается тем, что в измерителе запыленности газов, содержащем измерительный канал, снабженный входным патрубком, соединенным с пробоотборным каналом, и выходным патрубком, источник света и фотоприемник, установленные на противоположных торцах измерительного канала, и канал сравнения с дополнительным фотоприемником, расположенный перпендикулярно продольной оси измерительного канала выше источника света и ниже входного патрубка, причем на пересечении осей измерительного канала и канала сравнения расположен светоделитель, по продольной оси канала сравнения между дополнительным фотоприемником и светоделителем установлена оптическая кювета со сменными светофильтрами, откалиброванными по весовому методу в пределах измеряемых концентраций.

Благодаря наличию оптической кюветы, в которой сменные светофильтры откалиброваны по весовому методу, появляется возможность по величине их оптической плотности определять численное значение измеряемых концентраций в контролируемом диапазоне, что исключает необходимость использования в конструкции измерителя запыленности газов регистрирующего устройства и осуществления сравнительного контроля результатов измерений с данными весового метода; в результате весь процесс измерения значительно упрощается.

Заявляемое изобретение имеет отличительные от прототипа признаки, следовательно, оно не известно из достигнутого уровня техники и соответствует критерию "новизна".

Известных решений, содержащих признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого изобретения, не выявлено, то есть оно для специалиста явным образом не следует из достигнутого уровня техники и соответствует критерию "изобретательский уровень".

Поскольку заявляемое изобретение создает положительный эффект, выражающийся в упрощении процесса измерения, т. е. снижении его трудоемкости, сокращении времени измерения, а также возможности исключения из состава измерителя регистрирующего устройства, является работоспособной конструкцией. Оно может быть беспрепятственно использовано в промышленности, в этом плане соответствует критерию "промышленной применимости".

На чертеже изображен предлагаемый измеритель запыленности газов, общий вид.

Измеритель содержит измерительный канал, образованный первым 1 и вторым 2 коаксиальными цилиндрами, выполненными с возможностью перемещения друг относительно друга. Источник 3 света и фотоприемник 4 установлены на торцах коаксиальных цилиндров 1 и 2 соответственно.

В измерительном канале выше источника 3 cвета расположен входной патрубок 5, а ниже фотоприемника 4 - выходной патрубок 6, который через фильтрующий элемент 7 с бумажной гильзой 8 соединен с входом эжекторной трубки 9. Перпендикулярно измерительному каналу выше источника 3 света и ниже входного патрубка 5 расположен канал 10 сравнения. На пересечении осей измерительного канала и канала 10 сравнения расположен светоделитель 11, рабочее состояние которого соответствует положению 1, а в торцовой части канала 10 сравнения расположен дополнительный фотоприемник 12. По продольной оси канала 10 сравнения между светоделителем 11 и дополнительным фотоприемником 12 установлена оптическая кювета 13 со сменным вставным светофильтром 14. Для предотвращения загрязнения чувствительного слоя источника 3 света и фотоприемников 4 и 12 коаксиальные цилиндры 1 и 2 и канал 10 сравнения снабжены кольцевыми щелями 15, через которые происходит обдув. Измерительный канал через входной патрубок 5 соединен с пробоотборным каналом 16, установленным в объеме газохода 17. Выход фотоприемника 4 соединен с входом буферного каскада 18, выход фотоприемника 12 соединен с входом буферного каскада 19. Выходы буферных каскадов 18 и 19 имеют сигнальную связь с электронным измерителем 20. Источник 3 света имеет автономный источник 21 питания.

Измеритель запыленности газов работает следующим образом.

Предварительно путем перемещения коаксиальных цилиндров 1 и 2 устанавливают необходимую чувствительность измерителя. В эжекторную трубку 9 подают сжатый воздух, создавая в измерительной камере разрежение, большее чем в газоходе 17, в результате чего запыленный технологический газ отсасывается из газохода 17 и через пробоотборный канал 16 и входной патрубок 5 поступает в измерительную камеру, после чего через выходной патрубок 6, фильтрующий элемент 7 и эжекторную трубку 9 сбрасывается в атмосферу.

Световой поток, создаваемый источником 3 света, попадая на светоделитель 11, находящийся в рабочем положении 1, в качестве которого использовано полупрозрачное зеркало, делится на информационный и эталонный лучи. Информационный луч освещает в измерительном канале запыленный технологический газ и, проходя через пылегазовую среду, ослабляется вследствие поглощения и рассеяния частицами пыли, после чего попадает на чувствительную поверхность фотоприемника 4.

Ослабленный по интенсивности информационный луч преобразуется фотоприемником 4 в электрический информационный сигнал, который имеет переменную амплитуду.

Переменная амплитуда электрического информационного сигнала несет информацию о запыленности технологического газа. Снимаемый с фотоприемника 4 электрический информационный сигнал через буферный каскад 18 поступает на электронный измеритель 20. С фотоприемника 12 снимается электрический эталонный сигнал, который имеет постоянную амплитуду. Этот сигнал через буферный каскад 19 также подается на электронный измеритель 20.

В электронном измерителе 20 производятся обработка, вычитание и усиление поступающих информационного и эталонного сигналов. По величине выходного разностного сигнала электронного измерителя 20 судят о концентрации частиц пыли технологического газа.

Для проведения сравнительного контроля в оптическую кювету 13 помещают светофильтр 14, оптическая плотность которого отражает минимальную величину концентрации частиц пыли в измеряемом диапазоне. В этом случае неослабленный информационный луч, проходя измерительную камеру и попадая на фотоприемник 4 в виде электрического сигнала, подается на электронный измеритель 20. Сюда же приходит ослабленный светофильтром 14 эталонный электрический сигнал. С выхода электронного измерителя 20 снимается разностный сигнал, величина которого пропорциональна проверяемой концентрации, и далее подается на стрелочный прибор (на чертеже не указан). По отклонению стрелки стрелочного прибора проверяют величину измеряемой минимальной концентрации частиц пыли. Затем устанавливают другой светофильтр 14, оптическая плотность которого отражает максимальную концентрацию частиц пыли. По отклонению стрелки стрелочного прибора проверяют величину измеряемой максимальной концентрации и судят о правильности настройки измерителя запыленности газа в целом.

Аналогичным образом меняя светофильтры, определяют правильность настройки измерителя запыленности газов применительно к любой концентрации частиц пыли в измеряемом диапазоне.

Таким образом, использование заявляемого измерителя запыленности газа обеспечивает по сравнению с прототипом упрощение измерения за счет сокращения трудоемкости и уменьшения времени проведения сравнительного контроля, так как исключает необходимость записывать снимаемый сигнал на регистрирующее устройство, обрабатывать записанную информацию и сравнивать ее с данными весового метода измерений. (56) Авторское свидетельство СССР N 1150519, кл. G 01 N 15/02, 1985.

Датчверн Д. Физическая оптика. М. , 1965, с. 271, рис. 9.16.

Использование: измерительная техника, предназначено для контроля запыленности газов. Сущность изобретения: в канале сравнения двухканальной схемы между фотоприемником и светоделителем установлена оптическая кювета со сменными светофильтрами, откалиброванными по весовому методу в пределах измеряемых концентраций. 1 ил.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЗАПЫЛЕННОСТИ ГАЗОВ, содержащий измерительный канал, снабженный входным патрубком, соединенным с пробоотборным каналом, и выходным патрубком, источник света и фотоприемник, установленные на противоположных торцах измерительного канала, и канал сравнения с дополнительным фотоприемником, расположенный перпендикулярно к продольной оси измерительного канала между источником света и выходным патрубком, причем на пересечении осей измерительного канала и канала сравнения расположен светоделитель, отличающийся тем, что, с целью упрощения измерения за счет сокращения трудоемкости и уменьшения времени проведения сравнительного контроля, по продольной оси канала сравнения между дополнительным фотоприемником и светоделителем установлена оптическая кювета со сменными светофильтрами, откалиброванными по весовому методу в пределах измеряемых концентраций.