Генератор аэрозоля для лазерной диагностики высокотемпературных потоков Советский патент 1984 года по МПК B05B7/14 

Изобретение относится к устройствам предназначенным для перевода в аэрозольное состояние порошкообразных материалов при проведении лабораторных исследований с применением метода лазерной диагностики потоков. Изобретение может быть также применено для исследования процессов пылеулавливания, испытания образцов фильтровальных материалов и при осуществлении г Гногих технологических процессов энергетической, химической, металлургической и других отраслей народного хозяйства. Известно устройство для распыления порошкообразных материалов, имеющее рабочую камеру, содержащую мелкодисперсный порощок, а также ввод и вывод для пропускания через объем камеры воздуха 1. Поскольку в таком устройстве не предусмотрена сепарация частиц, полученный на выходе аэрозоль имеет широкий дисперсный состав, соответствующий исходному порошкообразному материалу. При этом наличие в аэрозоле частиц размером более 5 мкм для такого приложения, как например, лазерная диагностика потоков, дает отрицательный эффект, выражающийся в снижении точности измерений. Известен также генератор аэрозоля, содержащий цилиндрический корпус с патрубками подачи сжатого воздуха и вывода полученного аэрозоля 2. В известном генераторе для поддержания постоянной концентрации порошка (пыли) в газе корпус генератора установлен на вибраторе, который сообщает корпусу возврат но-поступательное перемещение в вертикальном направлении. При этом в известном генераторе поддерживается постоянная концентрация произвольных по размеру частиц, в том числе и агломератов, что недопустимо при лазерной диагностике, когда выводиться должен аэрозоль с частицами мелкой фракции. Придание в известном генераторе возвратнопоступательных перемещений всему корпусу обеспечивает примешивание всего порошкообразного материала, находящегося в объеме, что делает невозможным обеспечение сепарации частиц в заранее заданных пределах (диаметр частиц не должен превышать заранее заданного значения) при проведении лазерной диагностики. Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому эффекту является генератор аэрозоля для лазерной диагностики высокотемпературных потоков, состоящий из цилиндрической циклонной камеры с расположенными в верхней части входным патрубком подачи воздуха и в центре верхней крышки патрубком вывода аэрозоля 3. Выполнение в генераторе камеры циклонной с тангенциальным вводом в верхней части и центральным верхним выводом аэрозоля обеспечивает наилучшую сепарацию частиц, так как в камере создается вихревой поток воздуха, захватывающий частицы порошка, которые под действием центробежных сил сепарируются. В центре вихревого потока остаются часицы мелкой фракции (менее 5 мкм) и благодаря закреплению патрубка в центре верхней крышки из камеры выносятся с воздухом именно частицы мелкой фракции. Однако в данном генераторе концентрация частиц на выходе и ее постоянство во времени в значительной степени зависят от типа порошка и его состояния (влажности степени агрегации), что приводит на практике к значительным флуктуациям концентрации, имеющим хаотический характер. Недостатком известного генератора является также отсутствие возможности регулировать концентрацию мелкой фракции в воздухе без изменения среднего расхода воздуха через объем камеры, что снижает технологические возможности генератора при проведении лазерной диагностики. Цель изобретения - расширение технологических возможностей генератора за счет обеспечения возможности регулирования концентрации частиц на выходе без изменения среднего расхода воздуха через объем камеры при снижении флуктуации концентрации частиц. Поставленная цель Достигается тем, что генератор аэрозоля для лазерной диагностики высокотемпературных потоков, состоящий из цилиндрической циклонной камеры с расположенными в верхней части входным патрубком подачи воздуха и в центре верхней крышки патрубком вывода аэрозоля, снабжен размешенным под основанием электромагнитом, соединенным с регулируемым источником переменного напряжения, а основание выполнено в виде упругой мембраны, взаимодействующей с электромагнитом. Такое конструктивное выполнение генератора (дно в виде упругой мембраны, взаимодействуюшей с электромагнитом) приводит к колебаниям преимущественно центральной части мембраны, что не нарушает сепарацию частиц и обеспечивает циркуляцию частиц, которые занимают центральную область камеры. На чертеже изображен генератор аэрозоля, общий вид. Генератор содержит рабочую камеру 1 с тангенциальным верхним патрубком 2 и центральным патрубком 3, содержащую порошкообразный материал 4 и имеющую нижнее основание, выполненное в виде упру мембраны 5, под которым располагается полюс электромагнита 6, питаемый регулируемым источником 7 переменного напря жения.

Предлагаемый генератор работает следующим образом.

Поступающий в рабочую камеру через тангенциальный патрубок 2 воздух опускается по спиральной траектории вдоль стенки к основанию, где увлекает с собой частицы порошка. При этом интенсивность увлечения порощка тем выще, а случайные флуктуации концентрации частиц на выходе тем ниже, чем больше амплитуда колебаний упругого основания, возмущаемого электромагнитом. В образующемся вращающемся двухфазном потоке производится сепарация частиц в поле центробежных сил, при этом уходящий через вывод в верхней крыщке двухфазный поток содержит преимущественно мелкую фракцию частиц порошка. Амплитуда колебаний основания камеры определяется величиной переменного напряжения, питающего электромагнит, что обеспечивает более высокую стабильность концентрации частиц на выходе, а также возможность ее регулировки изменением напряжения на обмотке электромагнита. Изменение напряжения производится выще порогового значения, определяемого чувствительностью упругого основания к изменению напряжения - с одной стороны, и ниже верхнего предельного уровня напряжения, определяемого упругими свойствами основания камеры, а также мощностью используемого электромагнита -с другой.

Для проведения сравнительных испытаний была изготовлена рабочая камера гсне5 ратора с основанием в виде стальной мембраны, геометрические размеры которой соответствовали прототипу.

Сравнительные испытания показывают, что предлагаемый генератор по сравнению 0 с прототипом характеризуется следующими преимуществами: в предлагаемом генераторе аэрозоля изменение напряжения, питающего электромагнит, в диапазоне выще некоторого порогового значения позволяет осуществлять плавную регулировку среднего уровня концентрации частиц на выходе генератора без изменения среднего расхода воздуха через рабочий объем камеры; возбуждение основания камеры электромагнитом приводит к повыщению концентрации частиц на выходе более чем в два раза, при этом относительные флуктуации концентрации на выходе падают по сравнению с прототипом.

Использование предлагаемого генератора позволит существенно повысить точность изменения при лазерной диагностике, сни5 зить затраты времени на проведение измерений и эксплуатацию оборудования.

ГЕНЕРАТОР АЭРОЗОЛЯ ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ДИАГНОСТИКИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОТОКОВ, состоящий из цилиндрической циклонной камеры с расположенными в верхней части входным патрубком подачи воздуха и в центре верхней крышки патрубком вывода аэрозоля, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей генератора за счет обеспечения возможности регулирования концентрации частиц на выходе без изменения среднего расхода воздуха через объем камеры при снижении флуктуации концентрации частиц, генератор снабжен размещенным под основанием электромагнитом, соединенным с регулируемым источником переменного напряжения, а ос ювание выполнено в виде упругой мембраны, взаимодействующей с электромагнитом. € (Л Isnemi О -J tN2 СО 00