УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ И СЧЕТНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ В ГАЗОВОМ ПОТОКЕ Российский патент 2003 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для анализа потоков дисперсных сред и может найти применение в химической и пищевой промышленности, производстве строительных материалов и т.д.

Известно устройство для автоматического контроля крупности порошкообразных сыпучих материалов, содержащее канал создания пылевоздушного потока, выполненный в виде диффузора эжектора, чувствительный элемент, закрепленный напротив этого канала и подключенный к блоку обработки информации [Авторское свидетельство СССР 487335, кл. G 01 N 15/02, 1975].

Побудителем расхода в этом устройстве является эжектор, который одновременно используется и для приготовления пылевоз-душного потока.

Такое размещение побудителя расхода (перед чувствительным элементом) приводит к значительным колебаниям как по расходу, так и по концентрации пылевоздушного потока, что снижает точность измерения.

Известно устройство для измерения концентрации и дисперсности частиц пыли в газовом потоке, которое содержит фильтр, ускоряющий канал, на выходе которого установлен пьезоэлектрический преобразователь, подключенный к блоку обработки информации, и побудитель расхода [Авторское свидетельство СССР 1167480, кл. G 01 N 15/02, 1985].

Побудителем расхода является воздуходувка, установленная в канале измерительного тракта.

Так как пьезоэлектрический преобразователь закреплен в канале измерительного тракта на его стенке, то побудителем расхода создается несимметричное распределение поля скоростей частиц, что снижает точность измерений.

Известно также устройство для измерения массы и счетной концентрации частиц в газовом потоке, выбранное в качестве прототипа, содержащее диспергатор, ускоряющий канал, на выходе которого установлены пьезометрический преобразователь, подключенный к блоку обработки информации, и побудитель расхода, снабженный на его входе осадителем [Авторское свидетельство СССР 1821684, кл. G 01 N 15/02, 1993].

Побудитель расхода обеспечивает протяжку частиц через измерительный тракт за счет работы в режиме создания вакуума.

Осадитель, используемый для очистки пылевоздушного тракта от частиц исследуемого материала, поступающего в побудитель расхода, в процессе работы устройства постепенно забивается этими частицами, что приводит к уменьшению расхода и скорости воздуха, проходящего через измерительный тракт. Изменение же скорости движения частиц в этом тракте приводит к получению различных данных о массе и счетной концентрации частиц при исследовании одного и того же материала.

Это вызвано тем, что величина энергии, передаваемая при ударе частицы пьезокристаллу, прямо пропорциональна массе частицы и квадрату скорости этой частицы. Таким образом, измерение скорости частицы при движении в измерительном тракте приводит к изменению величины энергии, сообщаемой пьезокристаллу частицей одной и той же массы и размера, что приводит к снижению точности измерения.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в таком усовершенствовании устройства для измерения массы и счетной концентрации частиц в газовом потоке, которое позволило бы повысить точность измерения за счет сведения к минимуму колебаний расхода и скорости воздуха в измерительном тракте.

Решение этой задачи достигается тем, что устройство для измерения массы и счетной концентрации частиц в газовом потоке, содержащее диспергатор, ускоряющий канал, на выходе которого установлены пьезоэлектрический преобразователь, подключенный к блоку обработки информации, и побудитель расхода, снабжено эжектором, размещенным перед побудителем расхода и подключенным к нему через нагнетательный трубопровод.

Снабжение устройства эжектором, размещенным перед побудителем расхода и подключением к нему через нагнетательный трубопровод, позволит повысить точность измерения за счет снижения колебаний расхода (величины разрежения) и скорости воздушного потока в измерительном тракте устройства. Это снижение обеспечивается тем, что при таком размещении и подключении эжектора по отношению к побудителю расхода, последний, работая в режиме создания избыточного давления без значительных колебаний расхода, создает и в измерительном тракте аналогичные условия.

Сущность изобретения поясняется примером выполнения устройства для измерения массы и счетной концентрации частиц в газовом потоке, изображенного на чертеже.

Устройство для измерения массы и счетной концентрации частиц в газовом потоке состоит из пробоотборника 1, питателя 2, диспергатора 3, в который встроены сопла 4 и 5, ускоряющего канала 6 с вентилем 7 и фильтром 8, измерительной камеры 9 с пьеэокристаллом 10, поджатым снизу пружиной 11, и подключенным к блоку обработки информации 12, отсасывающего канала 13, подключенного к эжектору 14, на выходе которого установлен фильтр 15, а на входе - сопло 16, для подачи сжатого воздуха из трубопровода 17 с встроенным в него ротаметром 18 через ресивер 19 от побудителя расхода 20. Все устройство на его входе присоединено к пневмотранспортному трубопроводу 2.

Устройство работает следующим образом.

Включают побудитель расхода 20 и с помощью ротаметра 18 устанавливают определенный расход воздуха. Подают питание в блок обработки информации 12 и на пробоотборник 1. Пробоотборник 1 (показан условно) порционно из пневмотранспортного трубопровода 21 забирает дисперсный материал, который под действием разрежения, создаваемого побудителем расхода 20, попадает в питатель 2 (показан условно), в котором в соответствии с заданной программой формируется проба определенной массы, и через определенный промежуток времени она попадает через сопло 4 в диспергатор 3 и далее через сопло 5 в ускоряющий канал 6. В диспергаторе 3 под действием воздушных струй, образующихся несимметрично установленными соплами 4 и 5, агрегатные образования разбиваются и порошок засасывается в ускоряющий канал 6, в котором частицы порошка ускоряются до такой степени, что между ними возникает пространственный промежуток, который необходим для исключения наложения сигналов, выдаваемых пьезоэлектрическим преобразователем 10. Для разгона частиц используют воздух, который подают в ускоряющий канал 6, предварительно очищая его с помощью фильтра 8 и регулируя его расход с помощью вентиля 7.

Отработанные частицы материала по каналу 13 отсасываются эжектором 14, куда через сопло 16 в качестве рабочего газа подают сжатый воздух, подаваемый побудителем расхода 20 через ресивер 19 и трубопровод 17. Ресивер 19 стабилизирует расход воздуха в системе. Частицы материала пробы, для того, чтобы не допустить их попадания в атмосферу, задерживают фильтром 15.

Сигналы, пропорциональные массе частиц, получаемые с пьезоэлектрического преобразователя 10, поступают в блок обработки информации 12, содержащий усилитель, амплитудный дискриминатор, счетчик импульсов, где они анализируются, преобразуются, формируются и поступают на табло в виде, удобном для прочтения, например в процентах по массовой или счетной концентрации.

В целом устройство работает в непрерывном дискретном режиме, т.е. сначала непрерывно набирается информация до 100-процентного результата, фиксируется для визуального считывания, сбрасывается, после чего процесс повторяется.

Применение предлагаемого изобретения позволяет производить измерения с повышенной точностью непосредственно с применением измерительной техники, встроенной в технологию получения дисперсных материалов.

Использование: измерительная техника для технологий получения дисперсных материалов. Сущность изобретения: устройство для измерения массы и счетной концентрации частиц в газовом потоке содержит диспергатор, ускоряющий канал, на выходе которого установлены пьезоэлектрический преобразователь, подключенный к блоку обработки информации, побудитель расхода и эжектор, размещенный перед последним и подключенный к нему через нагнетательный трубопровод. Технический результат изобретения заключается в повышении точности измерений за счет сведения к минимуму колебаний расхода и скорости воздуха в измерительном тракте. 1 ил.

Устройство для измерения массы и счетной концентрации частиц в газовом потоке, содержащее диспергатор, ускоряющий канал, на выходе которого установлены пьезоэлектрический преобразователь, подключенный к блоку обработки информации, и побудитель расхода, отличающееся тем, что оно снабжено эжектором, размещенным перед побудителем расхода и подключенным к нему через нагнетательный трубопровод.