Емкостный датчик для измерения запыленности воздуха Советский патент 1990 года по МПК G01N15/00 

Изобретение относится к исследованию материалов с помощью электрических средств и может быть использовано для контроля загрязнения окружающей среды в различных.отраслях промышленности (например, на hpeдпpия- тиях строительной индустоии ).

Цель изобретения - повышение дог стоверности измерения путем увеличения надежности осаждения частиц пыли строительньпс материалов и чувствительности.

На чертеже изображен предлагаемый ёмкостный датчик, общий вид.

Емкостный датчик содержит цилиндрическую, открытую с обоих концов трубку 1, представляющую собой наружную обкладку, в которой установлен реверсивный вентилятор 2 для создания в трубке 1 потока воздуха. В трубке 1 концентри чно.. установлена внутренняя обкладка 3, выполненная в виде проволочной спирали, внутренняя обкладка 3 соединена с прибором 4 для измерения емкости через переключатель 5, который соединен с трубкой 1. Между переключателем 5 и внутренней обкладкой 3 параллельно включен источник 6 высокого напряжения. Датчик снабжен зарядным устройством, вьтрлненным..в виде коронирующего электрода 7, соединенного с источником 6 высокого напряжения. Внутренняя обкладка 3 соединена с положительным полюсом, а коронирующий электрод 7 - с отрицательным полюсом источника высокого напряжения. Шаг спирали выбирают не меньше половины разницы

Q1

00

S

внутреннего диаметра трубки и наружного диаметра спирали с учетом толщины слоя осевшей пыли на проволоку. Это условие необходимо для того, чтобы не утратилось неоднородное nolle. При меньшем шаге спираль ра- . ботает как сплошной цилиндр. ,

. Емкостный датчик работает следующим образом.

Для замера запыленности возду са переключатель 5 устанавливают в нейтральное положение и включают реверсивный вентилятор 2, который, то одувая, то срывая частшда пыли, очищает внутреннюю обкладку 3. После этого переключателем 5 соединяют источник 6 высокого напряжения с внутренней обкладкой 3 и коронирующим

1 /Id

nf

D г)С

К

длина датчика;

максимальная толщина пыли

осаждаемой на внутреннюю

обкладку;

диаметр наружной йбкладки;

изменение емкости датчика;

коэффициент, учитьшающий форму внутреннего электрода ,Q Если внутренний электрод выполнен в виде проволочной спирали иэ проволоки одинаковой толщины и ее расстояние до стен подбирается одинаковым, то, предполагая, что проволока в спи- 15 рали и в вытянутом виде находится в одинаковых условиях, в первом приближении можно предполагать, что изменение емкости будет пропорционально эффективной площади поверхности.

--- Hj uvira 1 иииии площади поверхности Гп1 и:1°1 20 умноженной на толщину слоя осажденной

7 производится подзарядка частиц пыли, которые лринудительно осаждаются на внутренней обкладке 3. Переключатель 5 устанавливают в положе ние замера, при этом прибор 4 показывает изменение емкости. После измерения переключатель 5 устанавливают в нейтральное положение.

Выполнение внутренней обкладки в виде проволочной спирали позволяет увеличить эффективность улавливания частиц пьти за счет увеличения объёма, охватываемого проводником. При этом длина на внутренней обкладке увеличивается в 4-8 раз ,что увели- чивает площадь для осаждения, пыли,, Для внутренней обкладки применяют проводник малого сечения, имеющий большую кривизну поверхности, что увеличивает эффективность неоднородного поля.

Диаметр проволоки выбирают в за- висимости от диэлектрической проницаемости воздуха и пыли, длины проволоки, возможной толщины осаждаемого на внутренней обкладке слоя пыли, внутреннего диаметра трубки и необходимого для обеспечения заданной чувствительности изменения емкости датчика при осаждении пыли по формуле

Н - Лг

25

пыли. При этом соотношение изменения емкостей с спиральным электродом, равное Сс,и с проволочным, равное ЛС, будет равно

К --- EJ lnp4dn 1 пр Сл rd...ldd Fl

где 1

Р

Fd,

п

30

пр где d

пр

длина проволоки спирали;

п - Число витков;

dc - диаметр спирали;

К .

Емкостный датчик применим для определения концентрации.пыли строи- 35 тельных материалов (мела, цемента, доломита, глины, песка, цемента извести и т.д.), для которых диэлектрическая проницаемость составляет 2,5-5, величина изменения емкости датчика определяется существую- 11ЦИМИ1: приборами для измерения емкости и, согласно экспериментальным данным, составляет л С 1,6 пФ. Для указанного изменения емкости датчика толщина слоя осажденной пыли составляет d пр 0,3 мм.

Длину датчика определяют экспериментально, исходя из того, что пыль по ходу движения запыленного потока в основном осаждается в начале датчика на расстоянии до 5 D.

40

45

50

пр - диаметр проволоки;

ЕЙ диэлектрическая постоянная вакуума;

- относительная, диэлектрическая проницаемость среды;

Формул

изобретени

55

Емкостный датчик для измерения запыленности воздуха при производстве строительных материалов, содержащий наружную обкладку в виде цилиндрической трубки с приспособле158914

1 /Id

nf

D г)С

К

длина датчика;

максимальная толщина пыли,

осаждаемой на внутреннюю

обкладку;

диаметр наружной йбкладки;

изменение емкости датчика;

коэффициент, учитьшающий форму внутреннего электрода., Q Если внутренний электрод выполнен в виде проволочной спирали иэ проволоки одинаковой толщины и ее расстояние до стен подбирается одинаковым, то, предполагая, что проволока в спи- рали и в вытянутом виде находится в одинаковых условиях, в первом приближении можно предполагать, что изменение емкости будет пропорционально эффективной площади поверхности.

1 иииии площади поверхности умноженной на толщину слоя осажденной

1 иииии площади поверхности умноженной на толщину слоя осажденной

пыли. При этом соотношение изменения емкостей с спиральным электродом, равное Сс,и с проволочным, равное ЛС, будет равно

К --- EJ lnp4dn 1 пр Сл rd...ldd Fl

где 1

Р

Fd,

п

30

длина проволоки спирали;

п - Число витков;

dc - диаметр спирали;

К .

Емкостный датчик применим для определения концентрации.пыли строи- 5 тельных материалов (мела, цемента, доломита, глины, песка, цемента извести и т.д.), для которых диэлектрическая проницаемость составляет 2,5-5, величина изменения емкости датчика определяется существую- 11ЦИМИ1: приборами для измерения емкости и, согласно экспериментальным данным, составляет л С 1,6 пФ. Для указанного изменения емкости датчика толщина слоя осажденной пыли составляет d пр 0,3 мм.

Длину датчика определяют экспериментально, исходя из того, что пыль по ходу движения запыленного потока в основном осаждается в начале датчика на расстоянии до 5 D.

0

5

0

Формул

изобретени

Емкостный датчик для измерения запыленности воздуха при производстве строительных материалов, содержащий наружную обкладку в виде цилиндрической трубки с приспособлением для создания потока воздуха ионизируюший электрод и расположенную в трубке внутреннюю.обкладку, изолированную от трубки, причем ионизирующий злектрод и внутренняя обкладка соединены с источником высокого напряжения, внутренняя и наружная обкладки соединены с измерителем емкости, о тличаю- Щ и и с я тем, что, с целью повьппе- ния достоверности измерений путем увеличения надежности осаждения частиц пыли строительных материалов и

J589I416

чувствительности, внутренняя обкладка выполнена в виде проволочной спирали с шагом, . больпшм половины раз- ности внутренних диаметров наружной и внутренней обкладок с диаметром проволоки, выбранным из условия

.2.(о.,5-о.м-/|г:;;

где D - наружнь1й Диаметр обкладки; dnp- диаметр проволоки; число витков спирали;, dc - диаметр спирали, причём длина датчика 1 5D.

10

Изобретение относится к исследованию материалов с помощью электрических средств и может быть использовано для контроля загрязнения окружающей среды в различных отраслях промышленности, в частности на предприятиях строительной индустрии. Цель изобретения - повышение достоверности измерений путем увеличения надежности осаждения частиц пыли строительных материалов и чувствительности. Датчик состоит из двух обкладок - внешней и внутренней, выполненной в виде проволочной спирали. Обкладки соединены с источником высокого напряжения и измерителем емкости. Запыленный воздух с помощью вентилятора просасывается через датчик, частицы пыли осаждаются на проволочную спираль, изменяя емкость датчика. 1 ил.