АНАЛИЗАТОР ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ В ПОТОКЕ ГАЗА Российский патент 1997 года по МПК G01N15/06 

Изобретение относится к контролю чистоты газов с использованием фильтров, в частности к оперативному контролю концентрации твердых частиц в потоке газа.

Известные анализаторы твердых частиц в потоке газа с использованием фильтров не обеспечивают достаточно быстрого контроля содержания твердых частиц в потоке газа, что существенно ограничивает область их применения.

Известен анализатор твердых частиц в потоке газа, содержащий газовую магистраль, фильтр и детектор запыленности, выполненный в виде датчика давления, установленного в газовой магистрали за фильтром (патент Англии N 1243182, кл. B 01 D 35/14, заявл. 1968)
Недостаток этого анализатора заключается в длительности контроля, так как для заметного изменения давления газа требуется осаждение на фильтре достаточно большого количества твердых частиц.

Известен анализатор твердых частиц в потоке газа, содержащий газовую магистраль, фильтр и детектор запыленности, выполненный в виде двух датчиков давления, подключенных к дифференциальному манометру (патент ЧССР N 148367, кл. G 01 G 11/14, заявл. 1969)
Недостаток данного анализатора также длительность контроля, поскольку сопротивление "чистого" фильтра потоку газа величина постоянная, поэтому заметный перепад давлений до и после фильтра может быть достигнут только при осаждении на фильтре достаточно большого количества твердых частиц.

Наиболее близким к изобретению является анализатор твердых частиц в потоке газа, содержащий газовую магистраль, фильтр и детектор запыленности в виде расходомера (патент ФРГ N 1900767, кл. G 01 N 15/06, заявл. 1969).

Этот анализатор также не позволяет существенно сократить время контроля, так как заметное изменение расхода газа происходит только в случае осаждения на фильтре достаточно большого количества твердых частиц.

Результат изобретения сокращение времени контроля содержания твердых частиц в потоке газа. Требуемый результат достигается тем, что в предлагаемом анализаторе твердых частиц в потоке газа, содержащем газовую магистраль, фильтр и детектор запыленности в виде расходомера, газовая магистраль снабжена циклоном с фильтром, установленным в его нижней части, и байпасной линией с расходомером, соединяющей нижнюю часть циклона с выходом газовой магистрали.

Сущность изобретения и его отличительные от прототипа признаки заключаются в том, что в анализаторе твердых частиц в потоке газа, содержащем газовую магистраль, фильтр и детектор запыленности в виде расходомера, газовая магистраль снабжена циклоном с фильтром, установленным в его нижней части, и байпасной линией с расходомером, соединяющей нижнюю часть циклона с выходом газовой магистрали.

Возможность решения поставленной задачи заключается в том, что предлагаемая конструкция анализатора твердых частиц в потоке газа позволяет осаждать до 90% твердых частиц, содержащихся в потоке газа, на дополнительном фильтре, установленным в нижней части циклона и имеющим в десятки раз меньшую площадь по сравнению с основным. В результате этого многократно сокращается время, необходимое для контроля концентрации твердых частиц в потоке газа с помощью расходомера, установленного в байпасной линии.

Авторам не известны технические решения (существенные признаки), приведенные в отличительной части формулы изобретения.

Вариант практической реализации предлагаемого анализатора твердых частиц в потоке газа приведен на чертеже.

Анализатор твердых частиц в потоке газа включает входную газовую магистраль 1, соединенную посредством тангенциального входа (не показан) с циклоном 2, в нижней части которого установлен фильтр 3, байпасную линию 4 с расположенным на ней ротаметром (расходомером) 5, выходную газовую магистраль 6 с установленным на ней фильтром 7 и ротаметром (расходомером) 8. Диаметр условного прохода байпасной магистрали 4 и, соответственно, фильтра 3 в несколько раз (например, в 5 раз) меньше диаметра условного прохода входной (и выходной) газовой магистрали и, соответственно, фильтра 7.

Анализатор твердых частиц в потоке газа работает следующим образом.

Поток газа, содержащий твердые частицы, через входную газовую магистраль 1 тангенциально поступает в циклон 2 и, закручиваясь, спиралеобразно обтекает внутреннюю поверхность циклона 2. При этом до 90% твердых частиц, содержащихся в анализируемом газе, под воздействием инерционных сил осаждается в нижней части циклона 2 (на фильтре 3). В нижней части циклона 2 происходит разделение анализируемого газа на два потока. Первый поток, перемещаясь по центральной части циклона 2 вверх, поступает в выходную газовую магистраль 6 и далее через фильтр 7 и ротаметр 8 к потребителю. Второй поток через фильтр 3 по байпасной линии 4 с ротаметром 5 также поступает в выходную газовую магистраль 6, где соединяется с первым потоком. При этом основная масса твердых частиц, содержащихся в анализируемом газе, осаждается на фильтре 3, имеющем в несколько раз меньший диаметр по сравнению с диаметром фильтра 7, в результате чего расход газа через байпасную линию 4 многократно уменьшается, что контролируется с помощью ротаметра 5. Поскольку на фильтре 3, имеющем многократно меньшую площадь, осаждается до 90% твердых частиц за одно и тоже время, то и время контроля многократно сокращается. Таким образом, при относительно малом расходе газа через байпасную магистраль достигается максимальное количество осажденных частиц. При этом имеет место дополнительный положительный эффект гидравлическое сопротивление потоку газа в магистрали практически не изменяется.

Пример. Полагаем, что диаметр фильтра 7 равен 100 мм, а диаметр фильтра 3 20 мм. В этом случае отношение площадей фильтров 3 и 7 равно 0,04. Принимая, что на фильтре 3 осаждается 90% твердых частиц, содержащихся в анализируемом газе, получаем, что эффективное накопление твердых частиц на фильтре 3 происходит в 22,5 раза быстрее, чем на фильтре 7. Соответственно этому в 22,5 раза сокращается время, необходимое для контроля концентрации твердых частиц в анализируемом газе.

Отметим, что при необходимости фильтры 3 и 7 с осевшими твердыми частицами могут быть направлены на анализ.

Экономическую эффективность от использования предлагаемого анализатора твердых частиц в потоке газа подсчитать в настоящее время не представляется возможным.

Анализатор твердых частиц в потоке газа относится к контролю чистоты газов с использованием фильтров. Анализатор твердых частиц в потоке газа включает входную газовую магистраль 1, циклон 2, фильтр 3, байпасную линию 4, ротаметр 5, выходную газовую магистраль 6, фильтр 7 и ротаметр 8. 1 ил.

Анализатор твердых частиц в потоке газа, содержащий газовую магистраль, фильтр и детектор запыленности в виде расходомера, отличающийся тем, что газовая магистраль снабжена циклоном с фильтром, установленным в его нижней части и байпасной линией с расходомером, соединяющей нижнюю часть циклона с выходом газовой магистрали.