Струйный пылемер Советский патент 1979 года по МПК G01N15/00 

Изобретение относится к технике автоматического контроля в системах газоочистки и пылеулавливания и может быть использовано в различных отраслях промышленности для повышения эксплуатационной надежности систем газоочистки, в частности, для автоматического контроля запыленности воздушных потоков. Известно устройство, предн азначенное для измерения запыленности воздушной среды, основанное на измерении интенсивности радиоактивного а- или Д-излучения, происходяпдего через пылевой аппарат, включающее в себя излучатель, детектор, фильтры, регулятор расхода воздуха, сцинтилляционный счетчик, контейнер, эжектор, дифференциальный блок и аппаратуру регистрации 1. Недостатком этого устройства является необходимость создания надежной зашиты источника излучения, значительное влияние на результаты измерений загрязнения защитных окон перед излучателем и детектором, низкая надежность работы вследствие отказов счетчика и дифференциального блока, сложность конструкции. --Известен пылемер-конитест, принцип действия которого основан на контактноэлектрическом взаимодействии твердых теЛ, состоящий из направляюц1,их лопаток завйхрителя и чувствительного элементав виде загнутой под углом трубки для прямого цилиндра из полупроводникового материала, изолированного от заземленного металлического корпуса, являющегося одновременно электростатическим экраном 2. Однако этот пылемер обладает низкой чувствительностью и точностью измерений, существенной зависимостью показаний от влажности и физико-химических свойств пыли. Наиболее близким по технической сущности является электромеханический пылемер, содержащий побудитель расхода (эжектор), первичный преобразователь с чувствительным элементом в виде электродов, снабженным по{)истым фильтром из эластичнЬго материала, пропитанного активированным углем, который расположен между электродами преобразователя 3. Однако этот пылемер имеет недостаточную чувствительность и точность измерений из-за наличия фильтрующего материала, который необходимо регенировать, а также имеет ограниченную область применения. поскольку при наличии в анализируемом потоке пылегазовой смеси окиси углерода данное устройство не может быть использовано в промышленных системах контроля. Кроме того, пылемер обладает значительной нелинейностью статической характеристики при малых скоростях исследуемого потока запыленной среды вследствие флуктуации статического давления на входе устройства. Цель предлагаемого изобретения - повышение чувствительности и точности из.мерений запыленности пылегазовых сопел. Для этого электроды первичного преобразователя выполнены в виде двух струйных трубок-сопел, подключенных к источнику высокого напряжения постоянного тока, причем струйный пылемер снабжен дроссельным мостовым преобразователем, состоящим из системы автоматической компенсации влияния флуктуации статического давления и рабочего дроссельного делителя, соединенного с плюсовой камерой дифманометра и включающего приемное сопло, струйную трубку и постоянный дроссель. При этом система авто.матической компенсации влияния флуктуации статического давления, выполненная в виде дроссельного делителя, и соединенная с минусовой камерой дифманометра, состоит из управляемого по статическому давлению сопла, струйной трубки и постоянного дросселя, пневматически связанного с источником постоянного давления питания.. На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого пылемера. Первичный преобразователь анализируемого пылегазового потока состоит из струйных трубок 1 и 2, помещенных в корпус 3 пылемера с последующим потоком, скорость которого составляет Vaj . Корпус пылемера через пробозаборную трубку 4 соединен с газоходом 5, в котором движется анализируемый поток пылегазовой смеси со скоростью V. Трубки 1 и 2, снабженные соответственно соплами 6 и 7, соединеньг с источником высокого напряжения (5-6 кв) постоянного тока через переменные резисторы 8 и 9. К соплу 6 питания подается сжатый.воздух с регулируемым давления питания РО через регулятор 10 расхода сжатого воздуха, а приемное сопло, 7 подсоединено через постоянный дроссель 11 к источнику питания с постоянным давлением РтаСистема автоматической компенсации влияния флуктуации статического давления, выполненная в виде дроссельного делителя, состоящего из управляемого по статическому давлению сопла 12, струйной трубки 13, постоянного дросселя 14 и соединительной трубки, соединяются с дифманометрами 15 и вторичным прибором 16. Рабочий дроссельньт делитель, включающий приемное сопло 7, струйную трубку 2 и Постоянный дроссель 11, в совокупности с указанным дроссельным делителем систе4МЫ компенсации кол,}я.ний статического давления образуют дроссельный мостовой преобразователь, реализующий дифференциальный метод измерения,. Давление питания дроссельного преобразователя, контролируется манометром 17. Редуктор 18 осуществляет при этом функции задатчика давления питания. Для обеспечения непрерывной работы пылемера в широких пределах измерения в устройстве используется пневматическая цепочка, состоящая из воздущного эжектора 19 и регулятора 20 расхода сжатого воздуха, связанная с источником питания РП«И. Предлагае.мый пылемер работает следующим образом. При движении в корпусе 3 пылемера чистого газового потока с постоянной скоростью VujK струи воздуха, истекающие из сопла б питания, отклоняются от первоначального направления, что приводит к уменьщению сопротивления выхода прие.много сопла 7, увеличению из него истечения сжатого воздуха, а, следовательно, к уменьшению величины давлений в рабочем и компенсационных дросселях мостового дроссельного преобразователя. В результате в мостовом дроссельном преобразователе устанавливается минимальная величина перепада давления Д Р, измеряемого дифманоМетром 15. При работе эжектора 19 (побудителя расхода пылегазового потока через устройство) в полости пылемера создается некоторое разрежение (регулируемое регулятором 20 до 53,6 кв/м), что обеспечивает просос запыленного воздуха через пробозаборную трубку 4 и корпус 3 пылемера с постоянной скоростью VujM . При постоянной скорости V и|(ч движения измеряемого пылегазового потока происходит дополнительное отклонение турбулентной струи воздуха, истекающей из сопла 6 питания. Причем величина этого отклонения будет изменяться с изменением плотности JJзапыленного потока газа, которая в данных условиях определяется весовым содержанием пыли и истоке газ,овой запыленной среды. При приложении к струйны.м трубкам 1 и 2 потенциалов высокого напряжения (5-6 кв) постоянного тока в межэлектронном пространстве создается «электрический ветер концентрации пыли, тур.булизующий измеряемый поток пылегазовой смеси и приводящий к образованию в зоне электризации локальных электрических полей. Частицы пыли приобретают заряд, величина которого для каждой частицы зависит от ее размера, а также от величины и направления вектора напряженности локальных полей. При этом в результате влияния «электрического ветра на некотором расстоянии от приемного сопла 7 возникает знакопостс янный заряд. Направленное действие локальных электрических полей создает дополнительное электропылевое сопротивление на выходе из приемного сопла 7, препятствуя истечению из него сжатрго воздуха, а следовательно, и свободному выходу воздуха из компенсационного дроссельного делителя. В этом случае плотность пыли газового потока в совокупности с местным воздействием локальных электрических полей по существу являются электропневматическими заслонками для сопла 7, подключенного к плюсовой камере дифманометра 15. При этом в зависимости от концентрации пыли и напряженности локальных элекрических полей в зоне электризации между трубками и 2 уменьшается расход через сопло 7, а следовательно, увеличивается давление Pi в проточном рабочем делителе пневмомоста, подаваемое в плюсовую камеру дифманометра 15. Минусовая камера дифманометра, в свою очередь. пне.вматически связана с дроссельным проточны.м делителем системы компенсации. В результате этого, увеличивается перепад давлений АР на дифманометре, который далее подается на вторичный прибор 16 со шкалой, проградуированной в единицах концентрации пыли П (кг/м). Таким образом, запыленность анализируемой пылегазовой смеси преобразуется при помош.и мостового струйного преобразователя в унифицированное давление сжатого воздуха (перепад ДР), регистрируемое вторичным прибором 16. Причем по максимальному отклонению стрелки прямопоказываюшего при бора фиксируется непрерывно в процессе измерений текущее значение запыленности потока газа. В комплект, мостового преобразователя входит узел постоянных дросселей 11 и 14 типа П-1127 стандартной системы УСЭППА с диаметром капилляра 0,18 мм. Сопло 6 питания выполняется из нержавеющей стали или сплавов алюминия в форме иглы с диаметром отверстия. 1 мм. Впроцессе экспериментальных исследований установлено, что максимальная величина заряда Q, приобретаемая частицами бол рщинства промышленных пылей радиуса 2 с диэлектрической постоянной, изменяющейся в пределах 2-4, связана с напряженностью Ед локального электрического поля в зоне электризации следующей эмпирической зависимостью Q (6,6 - 8,82) Е. Последнее определяет почти полную инвариантность зарядов пыли от ее физикохимических свойств. При этом функциональная связь перепада давления А Р на дифманометре с расстоянием между соплами 6 и 7 - h, размерами пылевых частиц г, скоростью измеряемого пылегазового потока VUJM , плотностью пыли J давлением питания управляющей струи Ра, находится из формулы ,. - .. ло 1ггп яi, 01 ML ЛИ 6,(2,) , где М I - значения грамм-молекулярных весов компонентов пылегазовой смеси; ai- процентный состав газовой смеси, позволяющей численно оценить влияние параметров пылегазовой смеси на чувствительность датчика. Формула изобретения Струйный пылемер, содержащий побудитель расхода, .первичный преобразователь в виде электродов, чувствительный элементдифманометр, регистрирующий прибор, источник питания, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, электроды первичного преобразователя выполнены в виде двух струйных трубок-сопел, подключенных к источнику высокого напряжения постоянного тока, причем струйный пылемер снабжен дроссельным мостовым преобразователем,состоящим из системы автоматической, компенсации влияния флуктуации статического давления и рабочего дроссельного делителя, соединенного с плюсовой камерой дифманометра и включающего приёмное сопло, струйную трубку и постоянный дроссель, при этом система автоматической компенсации влияния флуктуации статического давления, выполненная в виде дроссельного делителя, и соединенная с минусовой камерой дифманометра, состоит из управляемого по статическому давлению сопла, струйной трубки и постоянного дросселя, пневматически связанного с источником постоянного давления питания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 121594, кл. G 01 N 15/00, 1957. 2.Торский П. Н., Мисюнас Л. К. Электронный конометр ЭКТМ-2. М., Изд-во АН СССР, 1963. с. 167-176. 3. Авторское свидетельство СССР № 425085, кл. G 01 N 15/00, 1969.