Фотоэлектрическое устройство для измерения размера и счетной концентрации частиц в потоке жидкости Советский патент 1984 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для пробоотбора и измерения оптическим методом размера и счетной концентрации частиц в потоке жидкости.

Известен фотоэлекрический прибор для измерения концентрации твердой фазы, содержащейся в жидких гетерогенных системах.

Оптический концентратомер используется для измерения либо рассеянного (нефелометры) , либо прошедшего через поток жидкости с загрязнителем оптического излучения (турбидиметры). Датчик представляет собой расширенный участок , внутри которой установлены излучатель, фотоприемник и линзы. Датчик используется в качестве концетратомера известнякового молока для измерений концентраций в интервале 50-150 кг/м 1.

Недостатком прибора является нарушение изокинетичности потока в зоне измерения концентрации неудобнообтекаемыми наконечниками, в которых установлены излучатель (лампа накаливания), фотоприемник и линзы, а также невозможность из-, мерения счетной концентрации частиц загрязнений в потоке жидкости.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому экономическому эффекту является автоматический поточно-ультрамикроскопический анализатор количества и размеров взвешенных частиц в жидких средах, содержащий трубопровод с соосно расположенным измерительным каналом, оптачески связанные с каналом излучатель и фотоприемник 2. К недостаткам известного устройства следует отнести осаждение частиц на стенках в протяженном канале пробозаборной трубки; для достижения изокинетичности отбора жидкости, т. е. равенства скоростей на срезе пробозаборной трубки и в трубопроводе (в плоскости среза пробозаборной трубки) необходима установка вакуумного насоса; для контроля степени изокинетичности отбора необходима установка дополнительных контрольно-измерительных приборов (например расходомеров, манометров); для обеспечения изокинетичности отбора жидкости в широком диапазоне расходов (скоростей) жидкости в трубопроводе необходима автоматическая система регулирования, которая в соответствии с изменением скорости жидкости в контролируемом трубопроводе изменяла бы скорость течения жидкости в пробозаборной трубке. Цель изобретения - повышение точности измерений путем улучшения изокинетичности отбора жидкости из потока и уменьшения осаждения частиц загрязнений в протяженном измерительном канале. Поставленная цель достигается тем, что в фотоэлектрическом устройстве для измерения размера и счетной концентрации частиц в потоке жидкости, содержащем трубопровод с соосно расположенным измерительным каналом, оптически связанные с каналом излучатель и фотоприемник, на внешней поверхности измерительного канала выполнен обтекатель, частично перекрывающий трубопровод, образуя симметрично расположенные относительно оси трубопровода два канала для протока жидкости,

канал содержит соосно расположенную пробозаборную трубку, на выходном торце канала установлена с возможностью вращения диафрагма, при этом в центре диафрагмы выполнено отверстие, диаметр которого равен внутреннему диаметру канала, а на периферийных участках два выреза, симметрично расположенных относительно оси диафрагмы.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства, общий вид; на фиг. 2 -

0 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - вид В на фиг. 3.

Устройство содержит трубопровод 1, пробозаборную трубку 2, обтекатель 3 датJ чика с каналами 4, излучатель 5 и фотоприемник 6, измерительный канал 7.

Задняя часть обтекателя имеет срез 8, перпендикулярный оси канала 7. Диафрагма 9 имеет центральное отверстие 10, диаметр которого равен диаметру выходного

0 отверстия измерительного канала 7. На периферийных участках диафрагмы имеются два выреза, совпадающие по форме с выходными отверстиями каналов 4 и обтекателя 3. Диафрагма 9 имеет возможность поворота вокруг своей оси, чем обеспечи5 вается перекрытие каналов 4 и изменение расхода жидкости в каналах 4 обтекателя 3.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый поток жидкости, протекающей по трубопроводу 1 и далее, через пробозаборную трубку 2, вынесенную в невозмущенный поток жидкости, поступает в измерительный канал 7. Измерительный канал выполняется коротким. Разряжение в ка5 нале создается за счет турбулизации потока за неудобно обтекаемым срезом 8. С помощью диафрагмы 9, т. е. за счет перекрытия каналов 4 (сечение S1, фиг. 4) регулируется поток жидкости в каналах таким образом, чтобы скорость жидкости на входе пробозаборной трубки 2 и перед заборной трубкой (в трубе) были равны.

Преимуществом предлагаемого устройства является то, что датчик размещен внутри трубопровода с контролируемой жид55 костью, что, при выполнении условия изокинетичности отбора, позволяет выполнить трубопроводы пробоотборника минимальной протяженности. Искажения потока обтекателем не оказывает влияния на изокинетичность опгбора, так как длина пробозаборной трубки не менее, чем в пять раз больше максимального поперечного размера обтекателя, что позволяет произвести пробоотбор в невозмущенной части потока жидкости. В устройстве отсутствует вывод контролируемой жидкости из основного трубопровода, т. е. отсутствует протяженный участок труб байпасной системы.

В устройстве необходимость в вакуумном насосе отсутствует. Для прохождения жидкости через измерительный канал используется энергия жидкости, текущей по трубопроводу. Жидкость засасывается в измерительный канал малого сечения за счет разности давлений на входе пробозаборной трубки и на срезе обтекателя. Разность давлений образуется как за счет турбулизации потока за неудобно обтекаемым срезом обтекателя, так и за счет перекрытия внешнего канала диафрагмой 9. При изменении расхода жидкости в трубопроводе в широком диапазоне изокинетичность отбора пробы жидкости сохраняется.

В устройстве интенсивность излучения, рассеянного частицами загрязнителя, находящимися в контролируемой жидкости, измеряется с помощью фотоприемника излучения 6 (излучатель 5). По сравнению с известным в предлагаемом устройстве отсутствует необходимость в специальном

/1-Х

блоке пробоподготовки, так как контроль параметров жидкости ведется в потоке.

Кроме того, предлагаемое устройство позволяет отказаться и от системы трубопроводов, так как датчик расчитан на установку в основные магистрали трубопроводов; в предлагаемом датчике отсутствуют повороты жидкости на 180°, т. е. отсутствует инерционное осаждение частиц tis стенках измерительного канала и связанное с этим снижение чувствительности прибора.

В предлагаемом устройстве исключается погрешность измерения счетной концентрации, связанная с отбором пробы, транспортировкой ее в специальный блок пробоподготовки.

Использование обтекателя, в котором размешен измерительный канал с вынесенной в невозмущенную часть потока пробозаборной трубкой, диафрагмы, регулирующей поток во внешних каналах, позволяет добиться изокинетичности потока в измерительном канале датчика при различных скоростях (расходах) контролируемой жидкости в трубе. Устройство обеспечивает измерение размера и счетной концентрации частиц загрязнения, при этом представительность пробы жидкости получается значительно выше, а погрешность измерения счетной концентрации по сравнению с известным уменьшена не менее, чем в 3 раза.

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРА И СЧЕТНОЙ .КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ В ПОТОКЕ ЖИДКОСТИ, содержашее трубопровод с соосно расположенным измерительным каналом, оптически связанные с каналом излучатель и фотоприемник, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений путем улучшения изокинетичности отбора жидкости из потока и уменьшения осаждения частиц загрязнений в протяженном измерительном канале, на внешней поверхности измерительного канала выполнен обтекатель, частично перекрываюший трубопровод, образуя симметрично расположенные относительно оси трубопровода два канала для протока жидкости, канал содержит соосно расположенную пробозаборную трубку, на выходном торце канала установлена с возможностью вращения диафрагма, при этом в центре сл диафрагмы выполнено отверстие, диаметр которого равен внутренне.му диаметру канала, а на периферийных участках два выреза, симметрично расположенных относительно оси диафрагмы. 4 со СО О1