Разбавитель аэрозоля для пылемеров Советский патент 1984 года по МПК B01F3/02 G05D27/00 

Изобретение относится к устройствам для приготовления аэрозольных смесей, а именно к разбавителям аэрозоля, и может быть использовано для расширения диапазона измерения пылемеров, применяемы при технологических измерениях в промышленности при исследованиях атмосферного аэрозоля, в медицине и сельском хозяйстве. Известен разбавитель аэрозолей для пылемеров, содержащий трубопровод аэрозоля, в котором последовательно по потоку расположены камера для зарядки аэрозольных частиц и конденсатор. В электрическом поле ;конденсатора осаждаются заряженные аэрозольные частицы из потока, имеющие наибольшую электрическую подвижность. Таким образом происходит изменение концентрации исходного аэрозопя за счет удаления из потока части фракций аэрозольных частиц. При увеличении напряженности электри ческого поля в конденсаторе увеличивается осаждение и уменьшается концентрация частиц в потоке. Это позво ляет получить в разбавителе широкий диапазон значений коэффициента разбавления. Разбавитель имеет малое гидродинамическое сопротивление р Однако при разбавлении искажается спектр исходного распределения частиц по размерам вследствие зависимости электрической подвижности аэрозольных частиц от их размера, что не позволяет использовать разбавитель при измерении параметров поли дисперсного аэрозоля. Известен также разбавитель аэрозолей, содержащий трубопровод аэрозоля, разделенный на два канала, в которых последовательно по потоку установлены аэрозольные фильтры и сужающие элементы, например диафрагмы, а также перепускной канал с уста новленным в нем управляемым краном, соединяющий первый канал трубопровода до фильтра с вторым каналом трубо провода после фильтра, а кран подключен к блоку сравнения, связанному входами с датчиками перепада давлений на сужающих элементах. Разбавитель позволяет обеспечить широкий диапазон значений коэффициента разбавления путем изменения гидродинамического сопротивления перепускного канала. Изменение гидродинамического сопротивления достигается изменением проходного сечения, перепускного канала с помощью крана. При этом изменяется расход исходного аэрозоля, протекающего через канал, и,следовательно , соотношение расходов аэрозоля и отфильтрованного газа, т.е. коэффициент разбавления. Разбавитель изменяет спектр распределения исходного аэрозоля в меньшей степени, чем при использовании электрического фильтра 2 . Однако разбавитель имеет ряд недостатков, ограничивающих возможности его применения для расширения диапазона измерения пылемеров. В известном разбавителе во всем диапазоне коэффициентов разбавления имеют место искажения дисперсного состава, вызванные инерционным и диффузионным осаждением частиц в сужениях трубопровода и в кране перепускного канала, а также несоблюдением условий изокинетичности течения аэрозоля в разбавителе. Высокое сопротивление разбавителя обусловлено наличием сужений и фильтров в трубопроводах. Поскольку оно зависит от положения крана в перепускном канале и времени накопления частиц на фильтре, то изменяется во времени, т.е, не позволяет обеспечить постоянство расхода через разбавитель и подключенный к нему пылемер, что приводит к ошибкам измерения концентрации пылемером. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является разбавитель аэрозолей для пьшемеров, содержащий трубопровод аэрозолей и трубопровод газа-разбавителя, в котором установлен аэрозольный фильтр. При этом устройство содержит калиброванный капилляр, установленный в трубопроводе аэрозоля, трубопровод газа-разбавителя выполнен в виде канала, параллельного капилляру, причем последовательно с фильтром в этом канале установлено переменное гидродинамическое сопротивление, например диафрагма, а суммарный перепад давления на капилляре и параллельном канале измеряется манометром. По мере осаждения аэрозоля на фильтре происходит увеличение его сопротивления, которое измеряется манометром и компенсируется уменьшением перемен ного сопротивления в ободиом канале Таким образом, осуществляется стабилизация расходов через разбавитель и коэффициента разбавления, так как соотношение гидродинамических сопротивлений канала и фильтра поддерживается постоянным. Условия изокинетичности течения аэрозоля, т.е. условия обеспечения одинаковой.скорости течения потока через капилляр и остальную часть трубопровода азрозоля, задаются выбором диаметра к-апил-ляра для определенного коэффициента разбавления 3j . Недостатком указанного разбавителя аэрозолей для приборов аэрозоль ного контроля является невозможность получения широкого диапазона значений коэффициента разбавления без нарушения дисперсного состава исход ного аэрозоля и повышения гидродина мического сопротивления трубопровод аэрозоля. Трубопровод аэрозоля имее сужение (капилляр), обусловливающее повьшение сопротивления канала. Заданньй диаметр капилляра позволяет получить лишь одно значение коэффициента разбавления при котором сохраняется постоянная по величине скорость течения через трубопровод аэрозоля. Теоретический расчет и экспериментальный подбор характери стик данного разбавителя сложен и трудоемок. Высокое гидродинамическое сопротивление разбавителя, подключен ного на вход пылемера, может привести к изменению расхода через прибор и дополнительным погрешностям измере ния, а также не позволяет использовать его для пылемеров с маломощными побудителями расхода. Цель изобретения - расширение диапазона значений коэффициента разбавления при сохранении гидроди-г намического сопротивления трубопровода и дисперсного состава исходног состава исходного аэрозоля. Указанная цель достигается тем, что в устройстве, включающем трубопровод аэрозоля и трубопровод газаразбавителя, в который помещен аэрозольный фильтр, трубопровод аэрозоля и трубопровод газа-разбави теля выполнены в виде в взаимно пер секающихся каналов, имеющих одинако вую форму и размеры проходного сече ния в зоне их пересечения, причем 1 14 разбавитель снабжен циркуляционным насосом и расходомером, установленными в трубопроводе газа-разбавителя последовательно по потоку перед фильтром, а также задатчиком коэффициента разбавления и блоком сравнения, первый вход которого подключен к выходу расходомера, второй вход - к задатчику коэффициента разбавления, а выход - к циркуляционному насосу. На чертеже представлена блоксхема разбавителя аэрозолей для пылемеров. Разбавитель содержит вертикально расположенный трубопровод 1 аэрозоля и трубопровод 2 газа-разбавителя, в котором установлен аэрозольный фильтр 3. Выход трубопровода 1 соединен с воздухозаборным отверстием пылемера, а вход сообщается с объемом измеряемого аэрозоля, в частном случае с атмосферой. Каналы трубопроводов 1 и 2 взаимно пересекаются, например, под прямым углом. В зоне пересечения каналы трубопроводов 1 и 2 имеют одинаковые размеры и форму проходного сечения. Сечение трубопроводов 1 и 2 выбирается рав- ным входному сечению пылемера. В качестве фильтра 3 могут использоваться тканевые фильтры, электрофильтры, их комбинация. Перед фильтром 3 последовательно по потоку установлены циркуляционный насос 4 и расходомер 5, в частном случае тахометрический. Выход расходомера 5 подключен к одному из входов блока 6 Iсравнения, другой вход которогоподключен к задатчику 7 коэффициента разбавления. В качестве блока 6 сравнени может быть использован дифференциальный усилитель, а в качестве задатчика 7 - источник управляемого напряжения. В этом случае выход блока 6 сравнения подключен к управляющей обмотке электродвигателя циркуляционного насоса 4. Разбавитель работает следующим образом. При. выключенном циркуляционном насосе 4 через трубопровод 1 весь поток аэрозоля поступает на вход цьшемера. При сечении трубопровода 1, равном входному сечению воэдухозаборного отверстия пылемера, полностью сохраняются условия изокинетнчнрстк течения аэрозоля по каналу. т.е. скорость течения, условия пробоотбора, концентрация, дисперсный состав аэрозоля не отличаются о таковых без разбавителя. При включении циркуляционного насоса 4 часть потока аэрозоля.отсасывается в канал трубопровода 2 отфильтрован ного газа, проходит через циркуляционный насос 4, расходомер 5 и аэрозольньй фильтр 3, где газ практически полностью очищается от аэрозольных частиц. Чистый газ из трубопровода 2 поступает в выход ную часть трубопровода 1. Поскольку объем аэрозоля, отобра ного из трубопровода 1, равен объем отфильтрованного газа, вновь поступившего в трубопровод 1, любые изме нения расхс(да в трубопроводе 2 не вызывают изменений расхода в трубопроводе 1, т.е. введение пересекающего канала с независимым побудител расхода (насосом 4) не изменяет сопротивления трубопровода 1. При увеличении концентрации . исходного аэрозоля для сохранения прежнего значения концентрации аэро золя на входе пылемера необходимо увеличить коэффициент разбавления, что достигается увеличением расхода в трубопроводе 2. При равенстве про ходных сечений трубопроводов 1 и 2 и их идентичной форме достигаются наибольшие значения коэффициентов разбавления. Поскольку практически все извест ные типы пылемеров работают при постоянной объемной скорости пробоотбора, стабилизация коэффициента разбавления обеспечивается стабилизацией расхода в трубопроводе 2. Дл этого с помощью задатчика 7 на входе, блока 6 сравнения устанавливается потенциал, соответствующий заданному коэффициенту разбавления. Сигнал с расходомера 5 сравнивается с установленным значением. При изменении расхода в трубопроводе 2, например, вследствие изменения сопротивления фильтра 3 на выходе блока 6 сравнения возникает сигнал рассогласования, изменяющий производительность циркуляционного насоса 4. Таким образом, поддерживается стабильный расход в трубопроводе 2 при заданном коэффициенте разбавления . Последовательное по потоку расположение насоса 4, расходомера 5 и фильтра 3 позволяет исключить появление в выходной части трубопровода 2 посторонних частиц, образование которых возможно при перемещении подвижных частей насоса 4 и расходомера 5. Искажения дисперсного состава вследствие седиментации частиц в разбавителе исключаются вертикальным расположением трубопровода 1, а инерционные - отсутствием в канале трубопровода 1 выступающих частей и ограничением скоростей потоков. Таким образом, диапазон изменения коэффициента разбавления определяется соотношением расходов двух независимых потоков и ограничен практически точностью стабилизации расхода, сохраняется гидродинамическое сопротивление трубопровода , аэрозоля и постоянное значение составляющей скорости неразбавленного потока аэрозоля вдоль трубопроводад изменение которой является одной из причин искажения дисперсного состава.

Ucxodffb/й аэрозо А

РАЗБАВИТЕЛЬ АЭРОЗОЛЯ ДЛЯ ПЬШЕМЕРОВ, содержащий трубопровод аэрозоля и трубопровод газа-разбавителя, в который помещен аэрозольный фильтр, отличающийся тем, что, с целью расширения диапа-. зона значений коэффициента разбавления аэрозоля при сохранении гидродинамического сопротивления трубопровода и дисперс1 ого состава исходного аэрозоля, трубопровод аэрозоля и трубопровод газа-разбавителя выполнены в виде взаимно пересекающихся каналов, именмдих одинаковую форму и размеры проходного сечения в зоне их пересечения, при этом разбавитель снабжен циркуляционным насосом и расходомером, установленными в трубопроводе газа-разбавителя последовательно |по потоку перед фильтром, и задатчиком коэффициента разбавления и блоком сравнения, первьй вход которого подключен к выходу расходомера, второй вход - к задатчику коэффициента разбавления, а выход - к циркуX) ляционному насосу. -4

f( rfb//7e ffpy