DE1121849B

DE1121849B - Device for measuring the dust content of flowing gases and vapors

Info

Publication number: DE1121849B
Application number: DEF19038A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Eugen Feifel; Dr-Ing Rudolf Prochaszka
Original assignee: EUGEN FEIFEL DR ING; RUDOLF PROCHASZKA DR ING
Current assignee: EUGEN FEIFEL DR ING; RUDOLF PROCHASZKA DR ING
Priority date: 1954-12-16
Filing date: 1955-12-10
Publication date: 1962-01-11

Description

Vorrichtung zum Messen des Staubgehaltes strömender Gase und Dämpfe Zur Bestimmung des Gehaltes strömender Gase oder Dämpfe an staubförmig verteilten festen oder tropfbar flüssigen Beimengungen sind verschiedene Wege beschritten worden.Device for measuring the dust content of flowing gases and vapors For determining the content of flowing gases or vapors in the form of dust solid or drip liquid admixtures have been taken in various ways.

Für gelegentliche Messungen, z. B. bei Abnahmeversuchen an Entstaubungsanlagen, wird zumeist der Gas-Staubstrom oder ein von ihm abgezweigter Teilstrom vorübergehend durch ein als Absolutfilter geltendes Staubauffanggerät, z. B. durch einen Tuchfilter oder durch eine Glaswollepackung geleitet. Aus der in einer bestimmten Zeit durch den Filter hindurchgehenden Gasmenge und der in der gleichen Zeit in ihm zurückgehaltenen Staubmenge kann der Staubgehalt der Volumeinheit des Gases errechnet werden. Diese Methode ist sehr zeitraubend und deshalb für eine laufende Überwachung des Staubgehaltes ebenso ungeeignet wie etwa die Verwendung eines kleinen Zyklons oder eines kleinen Elektrofilters, selbst wenn deren Wirkungsgrad als Staubauffanggerät als ausreichend angenommen werden darf. For occasional measurements, e.g. B. for acceptance tests on dedusting systems, the gas-dust flow or a partial flow branched off from it is mostly temporary by a dust collector that is considered an absolute filter, e.g. B. through a cloth filter or passed through a glass wool pack. Out of in a certain time by the amount of gas passing through the filter and the amount of gas retained in it at the same time Dust quantity, the dust content of the unit volume of the gas can be calculated. These The method is very time consuming and therefore for continuous monitoring of the dust content just as unsuitable as using a small cyclone or a small one Electrostatic precipitators, even if their efficiency as a dust collector is sufficient may be accepted.

Bekannt sind ferner Methoden zur augenblicklichen und registrierbaren Bestimmung des Staubgehaltes strömender Gase oder Dämpfe, die darauf beruhen, daß aus der Lichtdurchlässigkeit oder aus dem in einer Rohrleitung stattfindenden Druckabfall eines Gas-Staubstromes auf den Staubgehalt geschlossen wird. Diese Methoden haben hinsichtlich Empfindlichkeit und Genauigkeit nicht befriedigt. Sie werden daher weniger zur Bestimmung von Absolutwerten als zur Bestimmung von Relativwerten benutzt, beispielsweise um Veränderungen im Betriebszustand staubtechnischer Anlagen festzustellen. Aber auch bei dieser Einschränkung wird die geringe Emp findlichkeit und Genauigkeit dieser Methoden störend empfunden. Methods are also known for instantaneous and registrable Determination of the dust content of flowing gases or vapors based on the fact that from the light transmission or from the pressure drop occurring in a pipeline a gas-dust flow is concluded on the dust content. Have these methods unsatisfied in terms of sensitivity and accuracy. You will therefore used less for determining absolute values than for determining relative values, for example, to determine changes in the operating status of dust-handling systems. But even with this limitation, the low sensitivity and accuracy these methods bothersome.

In einem bekannten Gerät wird die elektrische Abscheidung von Staub aus Gasen oder Dämpfen zur Messung des Staubgehaltes in der Weise benutzt, daß der Staub in einem Sprühfeld aufgeladen und auf einer Platte abgeschieden wird die einen wesentlichen Bestandteil einer elektronischen Waage bildet. Dieses Meßgerät ermöglicht lediglich eine intermittierende, also keine kontinuierliche Messung da die Niederschlagelektrode in bestimmten Intervallen gereinigt werden muß. In a known device, the electrical separation of dust from gases or vapors to measure the dust content in such a way that the Dust is charged in a spray field and deposited on a plate forms an essential part of an electronic balance. This measuring device enables only an intermittent, i.e. no continuous measurement because the precipitation electrode must be cleaned at certain intervals.

Der gleiche Nachteil neben anderen, für die praktische Staubgehaltmessung sehr störenden Eigenschaften, wie z. B. sehr große Baulänge und mangelhafte Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse, haftet einem anderen bekannten, auf dem Umweg über die elektrische Staubabscheidung zur Beantwortung spezieller staubmeßtechnischer Fragen, z. B. nach der mittleren Korngröße dienenden Gerät an: Die als Rohrfilter ausgebildete Vorrichtung ist in eine Auflage- und Abscheidezone unterteilt. Die in das Filter eintretende Staubprobe wird in der ersten Zone durch Ionenbeschuß aufgeladen und in der zweiten Zone in einem sprühentladungsfreien Kondensatorfeld abgeschieden. The same disadvantage among others, for the practical dust content measurement very disturbing properties, such as B. very long overall length and poor reproducibility of the measurement results, adheres to another known, by way of the electrical route Dust separation to answer special dust measurement questions, e.g. B. after The device serving the mean grain size: The device designed as a tube filter is divided into a support and separation zone. The one entering the filter The dust sample is charged by ion bombardment in the first zone and in the second Zone deposited in a spray discharge-free capacitor field.

Dabei gibt der Staub an den Außenzylindern seine Ladung ab, die nach bekannten Methoden gemessen werden kann.In the process, the dust releases its charge on the outer cylinders, which then gives way known methods can be measured.

Es ist andererseits bekannt, den Staubanteil eines Gas-Staubgemisches statt in einem Sprühfeld kontaktelektrisch aufzuladen, d. h. die Tatsache auszunutzen, daß zwischen den Staubteilchen und einer festen Strömungsberandung ein Elektronen- und lonenaustausch stattfindet, wenn die Teilchen auf die Wand der Strömungsberandung aufprallen, an ihr entlanggleiten oder von ihr abgerissen werden. Eine solche Anordnung ist schon zur grundlegenden Untersuchung des kontaktelektrischen Effektes, insbesondere des Ladungssinnes, herangezogen worden, wobei der aufgeladene Staub nach seinem Austritt aus dem Aufladerohr durch ein besonderes metallisches Gehäuse geführt wird, das zur Messung der vom Staub an die Gehäusewand abgegebenen Ladung mit einem Elektrometer verbunden ist. On the other hand, it is known the dust content of a gas-dust mixture instead of charging with electrical contact in a spray field, d. H. to take advantage of the fact that between the dust particles and a solid flow boundary an electron and ion exchange takes place when the particles hit the wall of the flow boundary impact, slide along or be torn off from it. Such an arrangement is already for the fundamental investigation of the contact electrical effect, in particular of the sense of charge, with the charged dust after his The outlet from the charging tube is guided through a special metallic housing, this is used to measure the charge given off by the dust to the housing wall with an electrometer connected is.

Die Erfindung bezweckt die zuverlässige und reproduzier- und registrierbare, kontinuierliche Erfassung von Augenblickswerten des Staubgehaltes eines durch einen Kanal strömenden Gas-Staubgemisches. Hierzu bedient sich die Erfindung eines über eine Leitung geerdeten Rohrstückes, in dem der Staubgehalt des Gemisches kontaktelektrisch aufgeladen wird. Gemäß der Erfindung ist hierbei in die Erdungsleitung des Aufladerohres ein Strommeßgerät geschaltet, und ferner sind den Gasstrom beeinflussende Mittel solcher Art vorgesehen, daß die Staubteilchen an die Innenwand des Aufladerohres herangeführt werden. The invention aims at the reliable and reproducible and registerable, continuous recording of instantaneous values of the dust content of one by one Channel flowing gas-dust mixture. For this the invention makes use of it a pipe section earthed via a line, in which the dust content of the mixture is charged electrically. According to the invention, this is in the grounding line the charging tube is connected to an ammeter, and furthermore, the gas flow is influencing Means of such a kind provided that the dust particles on the inner wall of the charging tube be introduced.

Die Größe des der elektrischen Wechselwirkung entsprechenden und von dem Strommeßgerät angezeigten oder registrierten Ableitstromes ist ein Maß für den Staubgehalt des Gases, weil die kontaktelektrische Wechselwirkung zwischen den Staubteilchen und der Rohrwand in einem gesetzmäßigen, in ausgedehnten systematischen Versuchsreihen nachgewiesenen Zusammenhang mit dem Staubgehalt des Gases steht. The size of the and corresponding to the electrical interaction Leakage current displayed or registered by the ammeter is a measure for the dust content of the gas, because the contact electrical interaction between the Dust particles and the pipe wall in a regular, extensive systematic A series of tests has been shown to be related to the dust content of the gas.

Wichtig für den Erfolg ist, daß man Strömungsberandungen schafft, bei denen ein möglichst großer Teil des in dem Gas enthaltenen Staubes an die zur Aufladung bestimmten Wände des Aufladerohres gelangt, weil hierdurch die elektrische Ladung und damit die Meßgenauigket erheblich gesteigert wird. It is important for success that you create flow boundaries, in which the largest possible part of the dust contained in the gas to the Charging reaches certain walls of the charging tube, because this causes the electrical Charge and thus the Meßgenauigket is increased considerably.

Die Tatsache, daß das erfindungsgemäße Gerät weder als Staubabscheider wirken soll noch wirken kann, daß sich also keine periodisch zu beseitigenden Staubansammlungen in ihm bilden, ist für seine kontinuierliche Einsatzbereitschaft, für seine Eignung zur laufenden Staubgehaltüberwachung von ganz besonderer Bedeutung. Ein weiterer Vorteil ist eine sehr kurze Baulänge der Vorrichtung. The fact that the device according to the invention is neither used as a dust collector should still work so that there are no dust accumulations that need to be removed periodically Forming in him is for his continuous readiness for action, for his suitability of particular importance for ongoing dust content monitoring. Another The advantage is a very short overall length of the device.

Um das Meßergebnis störende Nebeneinflüsse fernzuhalten, wird das Aufladerohr vorzugsweise in einem äußeren Mantelrohr, das um das Aufladerohr herum einen Mantelraum mit im wesentlichen stagnierendem Gasinhalt bildet, durch Isolierringe von der Innenseite des Mantelrohres in Abstand gehalten. In order to keep the measurement result away from disturbing side influences, this is Charging tube preferably in an outer jacket tube that surrounds the charging tube forms a shell space with essentially stagnant gas content, by means of insulating rings kept at a distance from the inside of the jacket pipe.

Das Heraufführen der Staubteilchen an die Innenwand des Aufladerohres wird zweckmäßig durch Fliehkräfte erreicht. Hierzu ist beispielsweise das Aufladerohr mit in einer Ebene oder räumlich gekrümmter Achse ausgeführt, oder es ist dem Aufladerohr ein Leitapparat vorgeordnet, der dem strömenden Gas neben seiner axialen Komponente eine tangentiale Komponente, im ganzen also eine Drallströmung aufzwingt. The raising of the dust particles to the inner wall of the charging tube is expediently achieved by centrifugal forces. For this purpose, for example, the charging tube executed with in a plane or spatially curved axis, or it is the charging tube upstream of a diffuser, which supports the flowing gas in addition to its axial component a tangential component, thus forcing a swirl flow on the whole.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Beispielen erläutert. Es zeigt Fig. 1 den Längsschnitt durch einen Strömungskanal mit gekrümmter Achse des Aufladerohres, Fig. 2 einen Strömungskanal mit gerader Achse des Aufladerohres, mit vorgeschaltetem Leitapparat, teils im Längsschnitt, teils in Ansicht. The invention is illustrated below with reference to in the drawing Examples explained. 1 shows the longitudinal section through a flow channel with a curved axis of the charging tube, FIG. 2 shows a flow channel with a straight line Axis of the charging tube, with upstream diffuser, partly in longitudinal section, partly in view.

Das Gas, dessen Staubgehalt gemessen werden soll, strömt im Sinne der Pfeile 1 durch die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Strömungskanäle. Die in der Zeiteinheit durchströmende Gasmenge, die beispielsweise durch den Druckunterschied zwischen zwei mit 2 und 3 bezeichneten Querschnitten bestimmt ist, wird in üblicher Weise durch ein Gebläse gefördert. The gas, the dust content of which is to be measured, flows in the sense the arrows 1 through the flow channels shown in FIGS. In the the amount of gas flowing through the unit of time, for example due to the pressure difference between two cross-sections designated by 2 and 3 is determined in more usual Way promoted by a fan.

In den Strömungskanal ist ein Rohrstück 4 eingebaut, das von einem Mantelrohr 5 umgeben ist. In the flow channel, a pipe section 4 is installed, which of a Jacket tube 5 is surrounded.

Der Ringhohlraum6 zwischen dem Rohrstück 4 und dem Mantelrohr 5 enthält im wesentlichen stagnierendes Gas. Durch das Mantelrohr 5 bzw. den Gasmantel 6 ist das Rohrstück 4 gegen störende äußere Einflüsse abgeschirmt. Das Rohrstück 4 ist im Man- telrohr 5 mit Hilfe von aus Isolierwerkstoff bestehenden Ringen 8 und 9 gelagert und über eine ein Strommeßgerät 11 enthaltende Leitung 10 geerdet.The annular cavity 6 between the pipe section 4 and the jacket pipe 5 contains essentially stagnant gas. Through the jacket tube 5 or the gas jacket 6 is the pipe section 4 shielded against disruptive external influences. The pipe section 4 is in man telrohr 5 supported by rings 8 and 9 made of insulating material and grounded via a line 10 containing an ammeter 11.

Die Staubteilchen des durch das Rohrstück 4 strömenden Gas-Staubgemisches werden bei der Berührung mit der Innenfläche des Rohrstückes durch Kontaktwirkung elektrisch aufgeladen. Das Rohrstück 4 bildet also als Aufladerohr die Meßstrecke. Das Ausmaß der Aufladung hängt von den kontaktelektrischen Eigenschaften der beiden Berührungspartner ab. Deshalb ist es zweckmäßig, den Unterschied der Dielektrizitätskonstanten der staubberührten Rohrinnenfläche und der Staubteilchen groß zu wählen und dementsprechend bei gegebenen Staubeigenschaften den die staubberührte Innenfläche der Rohrwand 4 bildenden Werkstoff zu wählen. The dust particles of the gas-dust mixture flowing through the pipe section 4 are in contact with the inner surface of the pipe section by contact effect electrically charged. The pipe section 4 thus forms the measuring section as a charging pipe. The extent of the charge depends on the contact electrical properties of the two Contact partner from. Therefore it is useful to determine the difference in the dielectric constant the inner surface of the pipe in contact with dust and the dust particles to be chosen large and accordingly Given the dust properties, the inner surface of the pipe wall in contact with the dust 4 forming material to choose.

Damit weiterhin möglichst viel - im idealen Grenzfall alle - Staubteilchen in die zur elektrischen Aufladung erforderliche innige Berührung mit der Innenfläche der Rohrwand 4 kommen, werden zweckmäßig in an sich bekannter Weise Fliehkräfte herangezogen, die an den Staubteilchen angreifen und sie radial nach außen an die Wand des Rohrstückes 4 tragen. So that as much as possible - in the ideal borderline case all - dust particles into the intimate contact with the inner surface required for electrical charging the pipe wall 4 come, centrifugal forces are expedient in a manner known per se used, which attack the dust particles and radially outward to the Wall of the pipe section 4 wear.

Zur Erzeugung dieser Fliehkräfte ist bei der Anordnung nach Fig. 1 die Achse des Aufladerohres 4 in einer Ebene gekrümmt. Statt dessen kann auch eine räumliche Krümmung, z. B. ein schraubenlinienförmiger Verlauf der Achse des Rohres 4 gewählt sein. To generate these centrifugal forces, in the arrangement according to Fig. 1, the axis of the charging tube 4 is curved in one plane. Instead, can also a spatial curvature, e.g. B. a helical course of the axis of the Tube 4 should be selected.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist einem geradachsigen Aufladerohr 4 ein Leitapparat 7 vorgeordnet, der dem in das Rohr 4 eintretenden Gas-Staubgemisch zu seiner axialen Strömungskomponente eine überlagerte tangentiale Komponente verleiht, so daß im Aufladerohrstück 4 eine Drallströmung herrscht. In the embodiment of Fig. 2 is a straight-axis charging tube 4, a diffuser 7 is arranged upstream of the gas-dust mixture entering the pipe 4 gives a superimposed tangential component to its axial flow component, so that a swirl flow prevails in the charging tube 4.

Um aus dem durch das Rohrstück 4 strömenden Gas-Staubgemisch einen hinreichend großen Anteil des Staubgehaltes an die Rohrwand zu bringen, soll die Rohrlänge größer als die Rohrlichtweite sein. In order to get one from the gas-dust mixture flowing through the pipe section 4 To bring a sufficiently large proportion of the dust content to the pipe wall, the Tube length must be greater than the tube clearance.

Das Aufladerohr 4 erhält stets eine der Größenordnung nach gleiche, wenn auch im Vorzeichen entgegengesetzte elektrische Ladung wie die mit der Rohrwand in Berührung kommende Staubfracht des durch das Aufladerohr strömenden Gases. Durch die LeitunglO fließt also ein elektrischer Strom, der in einem gesetzmäßigen, durch Eichung feststellbaren Zusammenhang mit der Staubmenge steht, die mit der Wand des Aufladerohres 4 in Berührung kommt. The charging tube 4 is always given the same order of magnitude, even if the electrical charge is opposite in sign to that with the pipe wall dust load coming into contact with the gas flowing through the charging tube. By An electric current flows through the line 10, which in a lawful manner Verification is related to the amount of dust that comes with the wall of the Charging tube 4 comes into contact.

Aus der am Meßgerät 11 ablesbaren Stromstärke kann danach auf den jeweiligen Staubgehalt und auf etwaige Änderungen dieses Staubgehaltes geschlossen werden, dem sich die Stromstärke verzögerungsfrei anpaßt.From the readable on the measuring device 11 current strength can then on the respective dust content and closed to any changes in this dust content to which the current strength adapts without delay.

Die elektrisch geladenen Staubteilchen verlassen das Aufladerohr 4 mit dem Gasstrom. Ihr weiteres Schicksal und Verhalten ist im vorliegenden Fall ohne Interesse, sie verlieren ihre Ladung wieder irgendwie auf dem Weg durch das anschließende Kanalstück 12. The electrically charged dust particles leave the charging tube 4 with the gas flow. Your further fate and behavior is in the present case without interest, they somehow lose their load again on the way through that subsequent duct section 12.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Device for measuring the dust content of a Gas-dust mixture flowing through a duct, with one grounded via a line Pipe section in which the dust content of the mixture is electrically charged, through this characterized in that in the grounding line (10) of the charging tube (4) an ammeter (11) is switched, and that the gas flow influencing means of this type are provided are that the dust particles are brought to the inner wall of the charging tube.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the charging tube (4) in an outer jacket tube (5) through insulating rings (8, 9) from the inside of the jacket pipe is kept at a distance.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the length of the charging tube (4) is at least as great as its clear width.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the charging tube to bring the dust particles up to the inner wall of the charging tube (4) is curved (Fig. 1).

5. Device according to claims 1 to 3, characterized in that to bring the dust particles to the inner wall of the charging tube (4) the charging tube a diffuser (7) is arranged upstream, which a swirl flow of the flowing gas-dust mixture imposes (Fig. 2).

6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that the material for the charging tube is chosen so that the difference in dielectric constant the dust-carrying inner surface of the charging tube (4) and the dust particles if possible is great.

Publications considered: German Patent No. 833 865; Austrian Patent No. 169 031; Magazine f. tech. Physics, Vol. 8 (1927), pp. 385 to 391; Staub, 1954, issue 36, pp. 183 to 186.