DE1181944B - Geraet zur Bestimmung der Staubkonzentration von Gasen - Google Patents

Description

• Gerät zur Bestimmung der Staub konzentration von Gasen Die Erfindung ist ein Gerät, das der Bestimmung der Staubkonzentration von Gasen dient; es besteht aus einer Einrichtung zur Anzeige der kontaktelektrischen Aufladung der Staubteilchen mit einer Einrichtung zur pneumatischen Anzeige der Menge des staubbeladenen Gases.
• Es sind schon Geräte bekannt, die für die Bestimmung der Staubkonzentration von Gasen herangezogen werden und bei denen der Ableitstrom eines isoliert gelagerten kontaktelektrisch erregbaren Rohres - der ein Maß für die kontaktelektrische Aufladung der durch das Rohr strömenden Staubteilchen ist - angezeigt wird. Diesem Rohr ist ein radialer bzw. axialer Leitapparat vorgeordnet, der dem in das Rohr eintretenden Gasstaubgemisch eine Drallkomponente aufzwingt. Diese Drallströmung bewirkt einen intensiven Kontakt der Staubteilchen mit der Rohrwand und erzeugt dadurch einen kontaktelektrischen Ableitstrom vom »Erregerrohr« zur Erde. Die Messung des Gasdurchsatzes beruht auf einer Druckdifferenzmessung.
• Bei Staub arten mit hohem Feinkornanteil und hoher Haftfähigkeit besteht die Gefahr, daß durch die in der Drallströmung wirkenden Zentrifugalkräfte die meist sehr feinkörnigen Staubteilchen an die Erregerwand gepreßt werden und dort haftenbleiben.
• Dadurch kann der Meßeffekt verfälscht werden.
• In der Technik seit langem wohlbekannt sind auch Geräte zur Anzeige der Menge strömender Gase, die auf der Messung einer Druckdifferenz beruhen. Bei ihnen ist in eine Rohrleitung ein einengender Körper (z. B. Blende, Ventil, Schieber, Venturidüse) eingebaut, hinter dem sich die Strömungsenergie in Druckenergie umsetzt. Die Druckmessungen erfolgen vor und hinter dem querschnittsverengenden Körper.
• Da zur Ermittlung des Staubgehaltes von strömenden Gasen auch die Kenntnis der Durchflußmenge erforderlich ist, wird bei den Erfindungendie in den Patentansprüchen definiert sind - eine Venturidüse genutzt; sie dient sowohl zur Messung des Gasdurchsatzes als auch zur Erzeugung des kontaktelektrischen Stromes.
• Bei dem erfindungsgemäßen Gerät wird also die stark turbulente Strömung im zylindrischen, engsten Teil einer Venturidüse zur kontaktelektrischen Aufladung der Staubteilchen und der Düse ausgenutzt, wobei die Lichtweite des zylindrischen Teils der Düse so dimensioniert ist, daß bei einer gegebenen Durchflußmenge die kritische Strömungsgeschwindigkeit überschritten wird. Die kritische Geschwindigkeit ist bekanntlich definiert als jene Geschwindigkeit, bei welcher sich Haft- und Trennkräfte das Gleichgewicht halten; sie liegt im allgemeinen zwischen 50 und 100 m/sec.
• In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt schematisch dargestellt. Hiervon zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Staub- und Mengenmeßrohr und Fig. 2 einen Schnitt längs AeB in Fig. 1.
• Zwischen den Isolatoren 2,2 ist die der kontaktelektrischen Aufladung dienende Venturidüse 3 in einem Mantelrohr 4 elektrisch isoliert in die Rohrleitung 1 eingefügt.
• Zur Erzielung eines möglichst hohen kontaktelektrischen Effektes ist die Venturidüse 3 aus einem stark kontaktelektrisch erregbaren Material gefertigt.
• Eine weitere Erhöhung des kontaktelektrisch erzeugten Stromes kann dadurch erzielt werden, daß im engsten Querschnitt der Venturidüse 3 ein Gitter 11 aus parallelen Stäben vom selben Material wie die Venturidüse eingesetzt ist.
• Zur gleichzeitigen Durchflußmessung des Gases ist nach bekannter Art in das Zuflußrohr 1 ein Druckentnahmeröhrchen 8 eingeschraubt. Die zweite Druckentnahmestelle 9 befindet sich im engsten Querschnitt des Venturierregerrohres 3. Das Druckentnahmeröhrchen 9 an dieser Stelle besteht aus isolierendem Material. Die Druckentnahmeröhrchen 8 und 9 sind nach bekannter Art mit den beiden Enden eines Manometers 10 verbunden, an dem die Druckdifferenz Ap abgelesen werden kann.
• Von der Venturidüse führt das Ableitkabel 5 durch eine Isolierbuchse zum Meßverstärker 6. Der verstärkte Ableitstrom wird vom Schreiber 7 angezeigt.
• Eine Steigerung der Meßempfindlichkeit der Vorrichtung, also der Verstärkung des Ableitstromes bei gleichem Staubgehalt, kann erfindungsgemäß noch dadurch erreicht werden, daß die metallischen Gitterstäbe mit einem Material überzogen werden, daß außer den geforderten kontaktelektrischen Eigenschaften auch piezoelektrische Eigenschaften aufweist. Infolge der mit hohen Geschwindigkeiten auf die Gitterstäbe aufprallenden Staubteilchen werden auch piezoelektrische Effekte ausgelöst, die auf der Verschiebung elektrischer Ladungen in dem betreffenden Material durch mechanische Kräfte beruhen.
• In neuerer Zeit ist es bekanntlich gelungen, sehr leistungsfähige künstliche piezoelektrische Stoffe, z. B. Barium-Titanate bzw. Blei-Zirkonat-Titanat zu entwickeln.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Anzeige der kontaktelektrischen Aufladung der in einem Gas enthaltenen Staubteilchen mit einer Vorrichtung zur pneumatischen Anzeige der Menge des staubbeladenen Gases, gekennzeichnet durch eine Ven- turidüse, die elektrisch isoliert in den vom staubbeladenen Gas durchströmten Strömungskanal eingebaut ist und die über ein Strommeßgerät geerdet ist und mit einer Differenzdruckmeßvorrichtung zur Messung des Gasdurchsatzes verbunden ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im engsten Querschnitt der Düse ein Gitter aus leitend miteinander verbundenen Stäben angeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im engsten Querschnitt der Düse eine der beiden Druckmeßsonden isoliert eingesetzt ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Gitterstäbe mit einem piezoelektrisch erregbaren Material überzogen sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 121 849, 1 122 292; Staub«, 21 (1961), S. 355 bis 357.