CS201356B1

CS201356B1 - Nozzle of the isokinetic probe

Info

Publication number: CS201356B1
Application number: CS699178A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Cerny; Jan Dostal
Original assignee: Vladimir Cerny; Jan Dostal
Priority date: 1978-10-27
Filing date: 1978-10-27
Publication date: 1980-11-28

Description

Vynález se týká hubice izokinetické sondy se snímacími otvory tláků ve sběrných komůrkách, do nichž jsou zaústěny tlakovody spojené svým druhým koncem a manometrem.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an isokinetic probe nozzle with pressure sensing openings in collecting chambers into which pressurized ducts connect at their other end and a pressure gauge.

Jsou známy různé hubice sond pro izokinetioký odběr vzorků plynů proudících v potrubí a obsahujících tuhé nebo kapalné příměsi. Některé z nich jsou založeny na principu <Various isokinetic probe sampling nozzles for gas flowing in pipes and containing solid or liquid impurities are known. Some of them are based on the principle <

sledování statických tlaků na vnitřní a vnější stěně hubice, tzn. statických tlaků hlavního a odsávaného proudu.monitoring of static pressures on the inner and outer walls of the nozzle; static pressures of main and exhaust stream.

Dosud známá provedení hubic izokinetických sond zajišťují plynulý odběr vzorku, avšak neumožňují měřeni objemu dílčího proudu (vzorku) přímo v odběrním stavu daném teplotou a tlakem. Objem se obvykle zjišíuje výpočtem z hodnot naměřených na měřidle umístěném mimo potrubí, ze kterého se provádí odběr, a to s ohledem na změny stavu, k nimž docházípři průchodu vzorku částmi zařízení a potrubím mezi hubicí sondy a měřidlem objemu. Nutnou podmínkou pro použití uvedeného způsobu je zachováni hmotnostního a hmotově kvalitativního průtoku ve složkách kapalných příměsí a plynné fáze vzorku mezi hubicí sondy a měřidlem. V tomto úseku nesmi docházet například ke kvantitativně nezjistitelným kondenzacím par kapalin a kovů, sublimacím a chemickýcm reakcím, tvořeni náletů z par kovů, případně kysličníků apod.The prior art isokinetic probe nozzles provide a continuous sampling, but do not allow the measurement of the partial flow volume (sample) directly in the sampling state given by temperature and pressure. The volume is usually determined by calculating from the values measured on a meter located outside the sampling line, taking into account the changes in condition as the sample passes through the equipment parts and the pipe between the probe nozzle and the volume meter. A prerequisite for the use of this method is to maintain mass and mass-quality flow in the components of the liquid admixtures and the gas phase of the sample between the probe nozzle and the meter. In this section, there must be no quantitatively undetectable condensation of vapors of liquids and metals, sublimation and chemical reactions, formation of airborne vapors from metal vapors or oxides, etc.

201 356201 356

201 350201 350

Tuto podmínku nelze obvykle splnit v provozech, kde při odběru vzorků dochází v trase odběrového zařízení k takovým fyzikálním, popřípadě chemickým změnám, které velmi ztěžuji, až prakticky znemožňuji kvantitativní prašná měřeni* Jde zejména o měřeni v oblasti účinnosti odlučovacích, filtračních a absorpčních zařízení.This condition cannot usually be met in plants where physical or chemical changes occur in the sampling line along the sampling line, which make it very difficult to make quantitative dust measurements virtually impossible. This is particularly true of the efficiency of separation, filtration and absorption devices.

Uvedenou nevýhodu odstraňuje hubice izokinetická sondy podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ve válcové hubici je vytvořena Venturiho trubice, která sestává z kon fuzoru, zúženého válcového dílu a difuzoru. V zúženém válcovém dílu je tato trubice opatřena snímacími otvory tlaku a spojena přes prstencovou sběrnou komůrku s tlákovodnou trubkou. U Venturiho trubice jsou vyměnitelné buS konfuzor a difuzor spolu se sací částí válcové hubice, nebo je Venturiho trubice vyměnitelná jako celek.This disadvantage is overcome by the isokinetic probe according to the invention, which is characterized in that a venturi tube is formed in the cylindrical nozzle, which consists of a confuser, a tapered cylindrical part and a diffuser. In the tapered cylindrical part, the tube is provided with pressure sensing apertures and connected to the pressure pipe via an annular collecting chamber. In the venturi, either the confusor and the diffuser are replaceable with the suction portion of the cylindrical nozzle, or the venturi is replaceable as a whole.

Hubice sondy podle vynálezu umožňuje tedy měření objemu vzorku přímo v odběrném stavu, tj. v takovém stavu, jako má hlavní proud. Jejich výroba je poměrně nenáročná, požadavky na technologii a kvalitu provedení nejsou vyšší než u dosavadních sond.The probe nozzle according to the invention thus allows the measurement of the sample volume directly in the sampling state, i.e. in the state of the main current. Their production is relatively unpretentious, the requirements for technology and quality of design are not higher than the previous probes.

Na výkresech jsou znázorněny dva příklady provedení sondy podle vynálezu. Obr. 1 a 4 představuje svislý řez hubicí a částí sondy, obr. 2 a 5 svislý řez odlišně tvarovanou nátokovou hranou hubice a obr. 3 je čelní pohled na hubici a část sondy (ve směru proudění).Two exemplary embodiments of a probe according to the invention are shown in the drawings. Giant. Figures 1 and 4 are a vertical sectional view of the nozzle and the portion of the probe; Figures 2 and 5 are a vertical sectional view of the differently shaped leading edge of the nozzle; and Figure 3 is a front view of the nozzle and the portion of the probe (downstream).

Sonda podle obr.l má válcovu hubici 1 se zaostřenou nátokovou hranou 2 a v zadní části vytvořeným konfuzorem J. Konfuzor J je spojen zúženým válcovým dílem £ s následným difuzorem Tak je vytvořena z konfuzoru J sací části válcové hubice 1, zúženého válcového dílu 4 a difuzoru Venturiho trubice. Sací část válcové hubice 1 s konfuzorem J a na něj navazující zúžený válcový dil 4 a difuzor J jsou uloženy v dutině objímkové hlavice ázk jejíž zadní části je připojena kolenovitě ohnutá odsávací trubice 2. Odsávací trubice 2 prochází přední zátkou 8 nosné trubky J a dále neznázoměnou zátkou na druhém konci nosné trubky j·)· K vnějšímu povrchu objímkové hlavice 6 jsou v místech, kde jsou vyvrtány otvory 13. 14, 15. připájeny tři tlakovodné trubky 10, 11 a 12. Otvory 13. 14 a- jsou zaústěny do neprodyšně oddělených prstencových sběrných komůrek 15, 17 a 18. vytvořených mezi stěnou objímkové hlavice £. a osazeným povrchem sací části válcové hubice 1, konfuzoru J, zúženého válcového dílu a difuzoru 2 Venturiho trubice.The probe of FIG. 1 has a cylindrical nozzle 1 with a sharpened leading edge 2 and a confuser J formed at the rear. The confuser J is connected by a tapered cylindrical member 6 with a subsequent diffuser. venturi diffuser. The suction part of the cylindrical nozzle 1 with the confusor J and the adjacent tapered cylindrical part 4 and the diffuser J are mounted in the cavity of the sleeve head of the lugs whose rear part is connected by a bent suction tube 2. three pressurized water pipes 10, 11 and 12 are brazed to the outer surface of the sleeve head 6 where holes 13, 14, 15 are drilled. separated annular collecting chambers 15, 17 and 18 formed between the wall of the sleeve head 6. and a stepped surface of the suction portion of the cylindrical nozzle 1, the confuser J, the tapered cylindrical member, and the venturi diffuser 2.

Prstencová sběrná komůrka 16 je propojena s vnějším povrchem válcové hubice 1 kruhovou štěrbinou 1S. Střední prstencová sběrná komůrka 17 je spojena s vnitřkem válcové hubice 1 čtyřmi otvory 20. žádní prstanoevA sběrná komůrka 18 souvisí se zúženým válcovým dilem ± Venturiho trubice čtyřmi otvory 21. Vzájemné spojeni a upevněni částí sondy, tj. válcové hubice 1 s konfuzorem J, zúženým válcovým dílem 4 a difuzorem J Venturiho trubice a objímkové hlavice 5, je provedeno závitem 22 vytvořeným na konfuzoru Jav objímkové hlavici 6. Těsnost příslušných dílů a prostupů je zajištěna vloženými těsnicími kroužky 23. 24, 25 a 26.The annular collecting chamber 16 is connected to the outer surface of the cylindrical nozzle 1 by a circular slot 1S. The central annular collecting chamber 17 is connected to the interior of the cylindrical nozzle 1 by four holes 20. no annular collecting chamber 18 is connected to the tapered cylindrical portion ± of the Venturi tube by four apertures 21. the cylindrical part 4 and the venturi diffuser J and the sleeve head 5 are provided by a thread 22 formed on the confuser Jav of the sleeve head 6. The tightness of the respective parts and passages is ensured by the inserted sealing rings 23. 24, 25 and 26.

Tlakoyodné trubky 10, 11 a 12 jsou vyvedeny z nosné trubky J a připojeny na neznázorněné manometry, popřípadě mikromanometry. Na jeden manometr jsou napojeny tlakovodné trubky 10 a 11 a na druhý manometr je napojena tlakovodná trubka 12. První manometr udává rozdílThe pressure-conducting tubes 10, 11 and 12 are led out of the supporting tube J and connected to pressure gauges or micromanometers, not shown. Pressure gauges 10 and 11 are connected to one pressure gauge and pressure pipe 12 is connected to the other pressure gauge. The first gauge indicates the difference

201 350 statických tlaků vně a uvnitř válcové hubice 1, které jsou snímány kruhovou štěrbinou 19 a otvory 20. Druhý manometr učLává rozdíl statických tlaků na vstupu do Venturiho trubice a v jejím zúženém válcovém dílu 4, které jsou snímány otvory 20 a 21. Stejným způsobem jako tlakovodné trubky 10, 11 a 12. je vyveden z nosné trubky 2 výstupní konec odsávací trubice 2» který je spojen s neznázorněným filtračním zařízením a zdrojem sání.201 350 of the static pressures outside and inside the cylindrical nozzle 1, which are sensed by the circular slot 19 and the apertures 20. The second pressure gauge teaches the difference in static pressures at the inlet of the venturi tube and in its tapered cylindrical part 4 which are sensed by the apertures 20 and 21. The outlet end of the suction tube 2, which is connected to a filter device (not shown) and to a suction source, is discharged from the support tube 2 as pressure water pipes 10, 11 and 12. As shown in FIG.

Sací část válcové hubice 1 s konfuzorem 2 a difuzor 2 Venturiho trubice jsou vyměnitelné. U těchto dílů lze volit různé průměry vnitřního vrtání a vyměňovat je v objímkovém dílu 6 podle vhodně voleného rozsahu objemů odsávaného vzorku a rychlosti proudu, z kterého má být vzorek izokinetioky odebrán.The suction part of the cylindrical nozzle 1 with the confusor 2 and the venturi diffuser 2 are replaceable. In these parts, various internal bore diameters can be selected and exchanged in the sleeve part 6 according to a suitably selected range of aspirated sample volumes and current velocities from which the sample is to be extracted with isokinetics.

Při vlastním objemově přímo sledovaném izokinetickém odběru se sonda vsune nosnou trubkou 2 ^z boční strany do potrubí, z něhož se má odebrat vzorek plynu. Válcová hubice 1 se nastaví tak, aby plyn s příměsemi proudil rovnoběžně s její osou a do jejího ústí. Sacím zdrojem se seřídí odsávání v odsávací trubici 2 tak, aby poměr tlakových rozdílů udávaných oběma manometry měl stejnou a stálou nacejchovanou hodnotu při všech rychlostech proudícího plynu bez ohledu na jeho měrnou hmotnost. Při dodržení konstantní hodnoty uvedeného poměru během odsávání regulací odsávacího zdroje je zaručen izokinetický odběr vzorku i při změnách rychlosti hlavního proudu v průběhu odběru. Průtočné množství odsávaného vzorku se zjišňuje výpočtem z nacejchovaného tlakového rozdílu na Venturiho trubici indikovaného na tlakovodných trubkách 11 a 12.In the isokinetic sampling directly monitored by volume, the probe is inserted ^{from the} lateral side into the pipe from which the gas sample is to be taken ^{from the} side tube 2. The cylindrical nozzle 1 is adjusted so that the admixed gas flows parallel to its axis and into its mouth. The suction source adjusts the suction in the suction tube 2 so that the ratio of the pressure differences given by the two manometers has the same and constant calibrated value at all velocities of the flowing gas, regardless of its specific gravity. By maintaining a constant value of this ratio during suction by regulating the suction source, isokinetic sampling is guaranteed even if the mainstream speed changes during sampling. The flow rate of the aspirated sample is determined by calculation from the calibrated pressure difference on the venturi indicated on the pressure pipes 11 and 12.

Jiný příklad průvedení hubice podle vynálezu je znázorněn na obr. 4. Válcová objímková hlavice 6 je upevněna na kolenovitě ohnuté odsávací trubce 2· Na odsávací trubce 2 je navléknuta a upevněna komorová trubka 27 tak, že mezi zadní částí válcové objímková hlavice 6 a přední částí komorové trubky 27 je vytvořena kruhová štěrbina 19. kterou je propojena prstencová sběrná komůrka 16 s okolím válcové hubice 1. V zadní části komorové trubky 27 je kanálek 28 zaústěný jednou stranou do prstencové sběrné komůrky 16 a druhou stranou do tlakovodné trubky to. Další tlakovodná trubka 12 je připevněna k přední části stěny válcové objímkové hlavice 6 v místě, kde je vyvrtán otvor 15 do prstencové sběrné komůrky 18. Venturiho trubice sestávající z konfuzoru 2> zúženého válcového dílu £ a difuzoru 2 je upevněna ve válcové hubici 1 závitem 22 a utěsněna těsnicími kroužky 25 a 24. Nátoková hrana 2 válcové hubice 1 je tvořena konfuzorem 2 Venturiho trubice, která je na vnějším povrchu kulovitě zaoblena, takže plynule npvazuje na vnější válcovou plochu objímkové hlavice 6. Alternativní provedení nátokové hrany 2 je znázorněno na obr. 5· V tomto případě je nátoková hrana 2 vytvořena jako tenký břit z krátké válcové vstupní části Venturiho trubice a její vnější kuželové části povrchu navazujícího plynule na povrch válcové objímkové hlavice 6. Ve stěně zúženého válcového dílu 4 Venturiho trubice jsou vyvrtány otvory 21. které jsou zaústěny do prstencové sběrné komůrky 18. Připojení odsávací trubice 2 ^na neznázorněné filtrační zařízení a zdroj sání a napojení tlakových trubek 10 a 12 na manometr, popřípadě na mikromanometr, je provedeno stejným způsobem jako u prvního příkladu provedení.Another embodiment of the nozzle according to the invention is shown in Fig. 4. The cylindrical sleeve head 6 is mounted on a bent suction tube 2. A chamber tube 27 is threaded and fixed on the suction tube 2 so that between the rear part of the cylindrical sleeve head 6 and the front part In the rear part of the chamber tube 27, the channel 28 extends one side into the annular collection chamber 16 and the other side into the pressurized water pipe. A further pressure pipe 12 is attached to the front of the wall of the cylindrical sleeve head 6 at a location where a hole 15 is drilled into the annular collecting chamber 18. The venturi tube consisting of the confusor 2 of the tapered cylindrical member 6 and diffuser 2 is mounted in the cylindrical nozzle 1 by thread 22 The inlet edge 2 of the cylindrical nozzle 1 is formed by a venturi tube confuser 2, which is spherically rounded on the outer surface, so that it fits seamlessly onto the outer cylindrical surface of the sleeve head 6. An alternative embodiment of the inlet edge 2 is shown in FIG. In this case, the leading edge 2 is formed as a thin blade from the short cylindrical inlet portion of the venturi tube and its outer conical surface surface continually connected to the surface of the cylindrical sleeve head 6. In the wall of the tapered cylindrical portion 4 of the venturi tube into the ring The connection of the suction tube 2 ^{to the} filter device (not shown) and the source of suction and the connection of the pressure tubes 10 and 12 to the pressure gauge or the micromanometer are carried out in the same manner as in the first exemplary embodiment.

201 390201 390

Postup práce se sondou je obdobný jako u dříve popsaného přikladu· Sacím zdrojem se seřídí odsávání v odsávací trubici tak, aby tlakový rozdíl na Venturiho trubici odpovídal cejchovní hodnotě získané při izokinetickém prouděni dílěiho proudu (vzorku) do válcové hubice 1· Cejchovní hodnota tlakového rozdílu při izokinetickém odběru se získá laboratorním ověřením válcové hubice 1 sondy a výpočetního vztahu mezi uvedeným tlakovým rozdílem na Venturiho trubici a dynamickým tlakem proudu v místě, do kterého je válcová hubice 1 vložena. Dynamický tlak proudu je přitom udáván tlakovým rozdílem tlaků ve válcové hubici i a na jejím povrchu, je-li uzavřen průtok válcovou hubicí 1. Tímto postupem je zaručen izokinetický odběr vzorku. Průtočné množství se zjišťuje výpočtem z nacejchovaného tlakového rozdílu na Venturiho trubici.The procedure of working with the probe is similar to the example described above. · The suction source is adjusted to the suction in the suction tube so that the pressure difference on the Venturi tube corresponds to the calibration value obtained during isokinetic flow of partial flow (sample) into the cylindrical nozzle. The isokinetic sampling is obtained by laboratory verification of the probe cylinder 1 and the computational relationship between said pressure difference on the venturi and the dynamic flow pressure at the location where the cylinder 1 is inserted. The dynamic flow pressure is indicated by the differential pressure across the nozzle 1 and on its surface when the flow through the nozzle 1 is closed. This is to ensure isokinetic sampling. The flow rate is determined by calculating the calibrated pressure difference across the Venturi.

Venturiho trubice tvořená konfuzorem zúženým válcovým dílem £ a difuzorem 2 j® vyměnitelná. Podle potřeby lze ve válcové objímkové hlavici 6 vyměňovat Venturiho trubice o různých průměrech vnitřního vrtání.The venturi formed by the confusor narrowed by the cylindrical part 6 and the diffuser 20 is replaceable. Venturi tubes of different bore diameters can be replaced in cylindrical sleeve head 6 as required.

Claims

THE PSEDMPHITT OF THE INVENTION

An isokinetic probe nozzle with pressure sensing orifices in collecting chambers into which pressurized water pipes are connected to the other end of a pressure gauge, characterized in that a venturi tube is formed in the cylindrical nozzle (1), which consists of a confuador (3), of the tapered cylindrical part (4) and the diffuser (5) and which in the tapered cylindrical part (4) is also provided with pressure sensing openings (21) and connected via an annular collecting chamber (18) to the pressure tube (12).

Nozzle according to claim 1, characterized in that the suction part of the cylindrical nozzle (1), the confuser (3) and the venturi diffuser (5) are replaceable.

3. The nozzle of claim 1, wherein the venturi is formed as a replaceable unit.