DE2129182A1 - Verfahren und Einrichtung zur Feststellung teilchenförmigen Materials in einer Gasströmung - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Feststellung teilchenförmigen Materials in einer Gasströmung

Info

Publication number
DE2129182A1
DE2129182A1 DE19712129182 DE2129182A DE2129182A1 DE 2129182 A1 DE2129182 A1 DE 2129182A1 DE 19712129182 DE19712129182 DE 19712129182 DE 2129182 A DE2129182 A DE 2129182A DE 2129182 A1 DE2129182 A1 DE 2129182A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrodes
flow
gas
particles
potential
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19712129182
Other languages
English (en)
Inventor
Henry J. Newton Highlands Mass. Huber (V.StA.)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IKOR Inc
Original Assignee
IKOR Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IKOR Inc filed Critical IKOR Inc
Publication of DE2129182A1 publication Critical patent/DE2129182A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G01N27/68—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using electric discharge to ionise a gas
    • G01N27/70—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using electric discharge to ionise a gas and measuring current or voltage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0656—Investigating concentration of particle suspensions using electric, e.g. electrostatic methods or magnetic methods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
    • G01N2001/225—Sampling from a flowing stream of gas isokinetic, same flow rate for sample and bulk gas

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Description

Patentanwälte
Jipl. Ing.C.Wallach H. JUNI 1971
Dipl. Ing. G. Koch
Dr. T. Haibach
8 München 2 15 259 -
^aij irigerstr. 8. Tel. 240275
Ilcor Incorporated, Burlington, Mass. / USA
Verfahren und Einrichtung zur Peststellung teilchenförmigen Materials in einer Gasströmung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Feststellung teilchenförmigen Materials in einer Gasströmung und insbesondere auf die Peststellung von Teilchen bei der überwachung, Feststellung und Aufzeichnung des Teilchenanteils bei Anwendungen wie z.B. bei dem Schornsteinausstoß von städtischen und industriellen Müllverbrennungsofen, Kraftwerken und ähnlichen Anwendungen.
Das Problem der Umweltverschmutzung wird mit großer Aufmerksamkeit verfolgt. Es werden Einrichtungen zur Luft- und Wasserverschmutzungsregelung von verschiedenen Arten von Industrieausrüstungen, die Verschmutzungen mit untragbaren Pegeln ausstoßen, eingebaut. Derartige Verschmutzungsrege lungs -Ausrüstungen schließen verschiedene Arten von Teilchenabscheidern oder Filtern ein. Eine übliche Einrichtung zur Abscheidung ist eine elektrostatische Anordnung, in der eine beispielsweise durch einen geladenen Draht geschaffene
10 9851/13Λ5
Korona-Entladung die Teilchen in den Schornsteingasen auflädt, wodurch sie von einer mit entgegengesetzter Polarität geladenen Oberfläche angezogen und abgeschieden werden können.
Um die Wirksamkeit derartiger elektrostatischer Abscheider zu bestimmen, ist es erwünscht, ihr Betriebsergebnis kontinuierlich zu überwachen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur kontinuierlichen Messung und dauernden Aufzeichnung des Teilchenanteils, der sich aus dem Betrieb von Verschrautzungsregelung-Einrlchtungen ergibt, zu schaffen. Erfindungsgemäß soll also ein Verfahren und eine Einrichtung zur Feststellung teilchenförmigen Materials in einem Strömungsmedium geschaffen werden. Dieses Verfahren und die Einrichtung sollen derart ausgebildet sein, daß es möglich ist, teilchenförmiges Material in einem Strömungsmedium festzustellen und eine sichtbare Anzeige des Teilchenanteils sowie eine dauernde Aufzeichnung für eine spätere Inspektion zu schaffen, wobei weiterhin akustische Alarmeinrichtungen, Anzeigelampen und andere automatische Einrichtungen eingeschlossen sein können, die so voreingestellt sind, daß sie bei vorgegebenen Pegeln einer Teilchenverschmutzung oder einer Teilchenkonzentration in dem Strömungsmedium betätigt werden. Außerdem soll ein System zur Feststellung teilchenförmigen Materials in einer Strömungsmedium-Strömung geschaffen werden, das direkt an der Strömungsquelle des Strömungsmediums oder von dieser entfernt wirksam sein kann, und das geeicht werden kann, so daß es einen weiten Bereich von Teilchendichten feststellen kann.
10985 1/13 45
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Strömungsmedium durch ein elektrisches Feld mit ausreichendem Potential hindurchgeführt wird, so daß ein in der Strömung des Strömungsmediums enthaltenes Teilchen einen Lawinendurchbruch in dem Strömungsmedium mit einem Wert hervorruft« der im wesentlichen proportional zum Wert der Teilchenströmung durch das Feld ist. Dieser Durchbruch wird dann festgestellt.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch durchgeführt, daß zumindest zwei mit Abstand derart angeordnete Elektroden vorgesehen sind, daß zwischen diesen eine Strömung des Strömungsmediums stattfinden kann. Dabei sind Mittel zum Anlegen eines elektrischen Potentials längs der Elektroden mit einem ausreichenden Wert vorgesehen, so daß ein in der Strömung des Strömungsmediums enthaltenes Teilchen einen Lawinendurchbruch in dem Strömungsmedium hervorruft, wobei der Durchbruchswert proportional zum Wert des Teilchenstromes 1st. Weiterhin sind Mittel zur elektrischen Feststellung des Durchbruches vorgesehen. '
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Flg. 1 eine schematische Darstellung einer ersten
erfindungsgemäßen AusfUhrungsform der Einrichtung zur Feststellung teilchenförmigen Materials?
Flg. 2 eine schematisohe Darstellung eines zweiten
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels der Einrichtung*
109851/1345
Pig. 3 eine ausführlichere Darstellung eines Ausführungsbeispiels der derflndungsgemäßen Einrichtung für eine spezielle Anwendung;
Pig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 nach Pig. 3.
Die Pig. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Peststellung von Teilchen. Die Einrichtung 10 schließt zwei mit Abstand angeordnete Elektroden 20 und 22 ein, zwisehen denen eine durch den Pfeil dargestellte Strömung eines Strömungsmediums hindurchgehen kann, das teilchenförmiges Material enthält. Mit der Elektrode 20 ist über einen durch den Widerstand 26 dargestellten Widerstand eine Hochspannungs-Leistungsversorgung (HVPS) 24 verbunden. Der Hauptunterschied zwischen den in den Pig. I und 2 dargestellten Einrichtungen besteht in der Art der Ablesung des Teilchenanteils ο
Pig. 1 ergibt eine direkte Teilchenzählung jedes ausgewShlten Teilchens, das zwischen den Elektroden 20 und 22 in der Strömung des Strömungsmediums hindurchläuft, wie es im Zusammenhang mit der Betriebsweise erklärt wird. In der Fig. ist die Elektrode 22 an einem Punkt 23 mit Erde verbunden. Mit der Elektrode 20 ist ein Anschluß eines Kondensators verbunden, dessen anderer Anschluß über ein abgeschirmtes Koaxialkabel 30 mit einem Digitalzähler 32 von irgendeiner gut bekannten Art verbunden ist«
Beim Betrieb der Einrichtung nach Fig. 1 führt die Hochspannungs-LeistuQgsversorgung 24 dem Widerstand 26 eine Hochspannung zu, um ein Potential an die Elektrode 20 anzulegen, das zur Ausbildung einer Ladung auf dem Kondensator dient. Ein die festzustellenden Teilchen enthaltendes Strö-
109851/1345
niungsraedium strömt zwischen den Elektroden 20 und 22 hindurch. Wenn ein ausgewähltes Teilchen zwischen den Elektroden hindurchläuft, ergibt sich ein Lawlnendurchbruch in der Form eines Lichtbogens oder einer Entladung in dem Strömungsmedium. Während des Betriebs ist im wesentlichen keine Korona-Entladung vorhanden* Es wird keine absichtliche wirksame Ladung weder durch Korona oder andere Maßnahmen auf die Teilchen aufgebracht, bevor diese zwischen den Elektroden hindurchlaufen. Die Teilchenströmung bewirkt eine Entladung der Energie, die durch die auf dem Kondensator.28 gespeicherte Ladung dargestellt 1st. Der Entladungswert, d.h. die Anzahl von Entladungen pro Zeiteinheit, wird durch den Wert der Teilchenströmung bestimmt. Der Ausdruck "Wert der Teilchenströmung" soll entweder zur Bezeichnung des Wertes des Teilchen-Kassenflusses zwischen den Elektroden pnä des Wertes der Anzahl von zwischen den Elektroden fließenden Teilchen oder zur Bezeichnung beider Werte dienen. Die Entladung ruft einen Hochfrequenz-Spannungsimpuls hervor, der über den Kondensator 28 auf das Koaxialkabel 30 übertragen wird, das diesen Impuls zum Zähler 32 weiterleitet, der den Impuls als die gerade festgestellten Teilchen darstellende Zählung aufzeichnet. Die Einrichtung 10 zählt nicht notwendigerweise jedes Teilchen in der Strömung des Strömungsmediums, sondern lediglich die Teilchen, die aufgrund der Abmessungen und der an die Elektroden angelegten Spannung einen Spannungsimpuls oberhalb des Schwellwertes des Zählers hervorrufen. Der Wert des elektrischen Durchbruchs in dem Strömungsmedium ist im wesentlichen proportional zum Wert der Teilchenströmung durch das Feld.
Die Einrichtung 10 in Fig. 2 ergibt andererseits eine Analoganzeige des Strompegels, der den durch die Einrichtung festgestellten Dichtepegel der Teilchen darstellt. Mit der
109851/134
Elektrode 22 ist ein Anaeigesystem jj4 verbunden, das eine Einrichtung zur dauernden Aufzeichnung« wie z.B. einen Blattschreiber und/oder eine hiermit in Reihe geschaltete Einrichtung zur Anzeige des momentanen Strompegels« wie z.B. ein Mikro-Amperemeter (yU.A) einschließt. Der Ausgang des Anzeigesystems 34 ist mit Erde verbunden« wie dies bei 35 gezeigt ist. Der Blattschreiber und das Mikro-Amperemeter können irgendwelche gut bekannten derartigen Einrichtungen sein. Anstelle der digitalen Anzeige oder Zählung der zwischen den Elektroden hindurchlaufenden Teilchen wie in Fig« I liefert die Einrichtung nach Flg. 2 einen stetigen oder analogen Pegel« da sie ein Integriertes System zur Messung des Strompegels ist« der die von der Einrichtung festgestellte Teilchendichte darstellt. In jeder anderen Hinsicht ist das Betriebsprinzip Identisch mit dem der Einrichtung nach Flg. 1.
Selbstverständlich können die unterschiedlichen Meß- oder Anzeigetechniken nach den Fig. 1 und 2 In einem einzigen System kombiniert werden, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Fig. ]5 zeigt ein spezielles Ausführungsbeispiel der Einzelheiten des Aufbaues und der Betriebsparameter und eine Anwendung der Erfindung. Die Einrichtung 10 nach Fig. " wird zur Feststellung des Teilchenanteils des Gases verwendet« das In einem Kamin oder Rauchabzug 40 enthalten ist« von dem eine Draufsicht gezeigt ist« und der Rauchgas 42 enthält. Die Einrichtung 10 schließt mit Abstand angeordnete Elektroden 20 und 22 ein. Obwohl das Ausführungsbeispiels zwei Elektroden zeigt« die einen einzigen Spalt definieren« kann eine Vielzahl von mit Abstand angeordneten Elektrodenpaaren verwendet werden« um entweder eine Anzahl von in Reihe oder parallel angeordneten Spalten zu definieren. Derartige Mehrspaltanordnungen könnten dazu verwendet werden« um die Einrichtung empfindlicher in bezug auf unterschied-
109851/1345
liehe Teilchengrößen zu machen. Jede Elektrode 20 und 22 weist eine damit verbundene elektrische Verbindung 25 und 27 auf. Die Elektroden 20 und 22 sind in den Innenwänden entgegengesetzter Hälften von Im wesentlichen halbzylindrisch geformten Teflon-Teilchen befestigt, die mitteinander verbunden ein Gehäuse 44 (sh. Fig* 4) bilden. Das Gehäuse 44 ist an beiden Enden 45 offen und die Elektroden 20 und 22 sind voneinander durch einen Spalt oder einen Abstand 46 getrennt, so daß ein Strömungsmedium in das Gehäuse 44 an einem Ende zwischen die Elektroden eintreten und am anderen Ende des Gehäuses 44 austreten kann.
An einem Ende des Gehäuses 44, das innerhalb des Rauchkamines 40 angeordnet ist, 1st eine Probendtise 47 befestigt, die ein die Mündung bedeckendes Gitter 48 aufweist. Das Gitter 48 wird zur Ausfilterung der Teilchen verwendet, die die gleiche oder eine größere Größe als der Abstand zwischen den Elektroden haben, bevor die Strömung des Strömungsmediums zwischen den Elektroden hindurchgeführt wird. Anstelle des Gitters könnte eine Einlaßausbildung an dem Ende der Düse 47 verwendet werden, die so ausgebildet ist, daß die größeren unerwünschten Teilchen abgelenkt werden. Die Düse 4j 1st so dargestellt, als ob sie mit ihrer Achse im wesentlichen rechtwinklig zur Mittelachse des Hauchabzugs 40 angeordnet ist. Die Düse 47 kann jedoch ebenso winkelförmig sein, so daß der Einlaßteil der Düse, durch den das Strömungsmedium eintreten kann, mit seiner Mittelachse Im wesentlichen parallel zur Strömung des Strömungsmediums In Richtung entlang der Mittelachse des Rauchabzugs angeordnet ist. In der Nähe des offenen Endes 45 des Gehäuses 44 entgegengesetzt zur Düse ist ein Sauggebläse angeordnet. Das Gebläse 49 hat allgemein die Form eines Turbinen- oder Laufrad-Sauggebläses und muß einen ausreichenden Saugdruck erzeugen, um das zu
109851/134 5
messende Strömungsmedium durch die Einrichtung zwischen den Elektroden 20 und 22 mit den typischen Strömungsgeschwindigkeiten hindurehzusaugen, die im folgenden beschrieben werden. Das Material, aus dem das Gebläse 49 hergestellt ist, muß widerstandsfähig gegenüber den Temperaturen sein« denen es ausgesetzt ist. Im Fall von Rauchgasen können die Temperaturen bis zu 2Ö5°C (800°F) oder höher reichen.
Die Hochspannung-LeistungsVersorgung 24 1st mit dem Widerstand 26 verbunden, der über die sich von der Elektrode 20 durch die äußere Oberfläche des Gehäuses 44 erstreckende Verbindung 25 an die Elektrode 20 angeschaltet 1st. Ein Anschluß des Kondensators 28 ist durch die Oberfläche des Gehäuses 44 hindurch mit Hilfe einer Verbindung 29 mit der Elektrode 22 verbunden und der andere Anschluß des Kondensators 28 ist mit dem Koaxialkabel 50 verbunden, das die Verbindung zum Zähler 52 herstellt. Die Verbindung 27 erstreckt sich von der Elektrode 22 durch die äußere Oberfläche des Gehäuses 44. Die Verbindung 27 1st elektrisch mit einem Blattschreiber 50 verbunden, der in Reihe mit einem Mikro-Amperemeter 54 geschaltet ist. Das Mikr*o-Amperemeter 54 ist bei 62 mit Erde verbunden. Längs des BlattSchreibers 50 und des Mikro-Amperemeters 54 ist die Parallelkombination eines Kondensators 56 und zwei gegeneinander geschalteter Dioden 58 und 60 angeschaltet. Well die Einrichtung 10 Stromimpulse mit ziemlich hoher Amplitude und Frequenz erzeugt, gleicht der Kondensator 56 die Kurzzeit-Veränderungen aus, die an den Blattschreiber 50 und das Mikro-Amperemeter 54 angelegt werden. Die Dioden 58 und 60 ergeben einen Schutz gegenüber Stoßspannungen für die Blattschreiber und das Mikro-Amperemeter.
Beim Betrieb der in Fig. 5 dargestellten Einrichtung 10 wird durch den Kamin 40 strömendes Rauchgas 42 in die Proben-
109851/1345 ·/·
düse 47 durch den Betrieb des Sauggebläses 49 eingesaugt. Das Gitter 48 verhindert, daß grobe Teilchen mit einer größeren Größe als die, die gemessen werden soll, in die Einrichtung 10 eingesaugt werden. Wenn die in dem Gas enthaltenen Teilchen zwischen den durch die Hochspannungs-Lelstungsversorgung 24 geladenen Elektroden hindurchströmen, rufen sie Lichtbogen oder Entladtangen hervor, die dem Zähler 52 zugeführt werden, wie dies im Zusammenhang mit dem Betrieb nach Fig. 1 erläutert wurde. Wie es bei der Beschreibung des Betriebes der Einrichtung nach Fig. 2 beschrieben wurde, führt der Blattschreiber 50 eine dauernde Aufzeichnung des durch die Einrichtung 10 festgestellten Strompegels durch und das Heßinstrument 54 ergibt eine sichtbare Darstellung des momentanen festgestellten Strompegels.
Die verschiedenen Parameter der Einrichtung und ihre Beziehungen zueinander werden im folgenden beschrieben. Die Elektroden 20 und 22 erzeugen vorzugsweise ein gleichmäßiges elektrisches Feld, d.h., sie weisen derartige Außenlinien auf, daß sich längs ihnen ein gleichmäßiges Feld im Gegensatz zu Punktelektroden oder Drähten ergibt, die ein Feld ergeben, das an einem Punkt oder an einer Fläche konzentriert ist« Es können jedoch auch gewisse Anordnungen von Elektroden für ein nicht gleichmäßiges Feld mit befriedigenden Ergebnissen betrieben werden. Die Elektroden können aus Irgendeinem leitenden oder halbleitenden Material hergestellt sein, sie müssen jedoch im wesentlichen chemisch unempfindlich gegenüber dem Strömungsmedium und den Reaktionsprodukten des Lawinendurchbruches des Strömungsmediums sein· Bei einem Betriebs-Ausführungsbelspiel sind die Elektroden 20 und aus Aluminium hergestellt und haben einen Querschnitt von ungefähr 19 χ 9,5 mm O/k χ 5/8 Zoll) und eine Länge von 12,7 cm (5 Zoll). Ein anderes sehr gutes Material für die
109851/1345 .
Elektroden 1st polierter rostfreier Stahl, auf dessen glatter Oberfläche sich die Teilchen in dem Strömungsmedium nicht niederschlagen.
Das Gehäuse 44 ist in dem gezeigten AusfUhrungsbeispiel aus Teflon hergestellt (Teflon 1st eine Handelsbezeichnung fUr Tetrafluoräthylen), es kann jedoch irgendein Material verwendet werden« das die folgenden Eigenschaften aufweistι
1. eine relativ glatte, nicht anhaftender Oberfläche, bei -der Adhäsion von Teilchen minimal ist,
2. relativ hohe elektrische Widerstandsfähigkeit und Temperaturwiderstandsfähigkeit und
3. keine Porösität.
Ein glasiertes keramisches Material würde sich sehr gut für das Gehäuse 44 bei Anwendungen mit sehr hoher Temperatur eignen* In dem weiter oben beschriebenen Betriebs-AusfUhrungsbelspiel 1st das Gehäuse aus Teflon hergestellt und 15,2 cm (6 Zoll) lang.
Der Spalt oder der Abstand 46 zwischen den Elektroden 20 und 22 muß ausreichend groß sein, so daß eine Strömung des Strömungsraediuras zwischen den Elektroden ermöglicht wird. Weiterhin muß der Spalt 46 größer als der Durchmesser des größten hindurchströmenden Teilchens sein und muß die Gleichung:
D0 > Dp (*)
erfüllen, wobei DQ die kürzeste Entfernung längs des Spaltes 46 ist und wobei Dp der Durchmesser der größten Abmessung
10 9851/1345
des größten Teilchen in dem zwischen den Elektroden strömenden Strömungsmedium ist. In dieser Hinsicht ist die Größe der festgestellten Teilchen im allgemeinen mehrere Größenordnungen kleiner als der minimale verwendbare Elektrodenabstand* Die Größe des Spaltes oder des Abstandes 46 zwischen den Elektroden kann von ungefähr 0,25 bis 12,7 mm (0,01 bis 0,5 Zoll) veränderlich sein. Eine typische Teilchengröße hat einen Durchmesser von ungefähr 100 Mikron und der Bereich der Teilchengröße, die im allgemeinen festgestellt werden, liegt ungefähr zwischen einem Durchmesser von 1 bis 500 Mikron.
Wie auch immer die Größe des verwendeten Spaltes oder Abstandes 46 ist, hat der spezielle Spalt ein zugehöriges Durchbruchs- oder Entladungspotential für ein gegebenes dielektrisches Gas oder Strömungsmittel bei Standarddruck und Standardtemperatur. Es hat sich herausgestellt, daß ein Betrieb der Hochspannungs-LeistungsVersorgung 24 bei ungefähr zwischen 75 und 90 % des der Spaltgröße entsprechenden Durohbruchspotentials am wirkungsvollsten ist. Beim Betrieb mit Gasen hat es sich herausgestellt, daß das spezielle gemessene Gas keinen großen Einfluß auf das Durchbruchspotential einer speziellen Spaltgröße hat. Die minimale Anforderung an das Potential der Hochspannungs-Leistungsversorgung besteht darin, daß das an die Elektroden angelegte Potential ausreichend unterschiedlich von dem Durohbruchspotential längs der Elektroden sein muß, um eine falsche Feststellung oder elektrische Entladung, d.h. eine Entladung in dem Strömungsmedium bei NichtVorhandensein eines Teilchens zu vermeiden. Wenn das angelegte Potential zu nahe an dem Durchbruchspotentlal des verwendeten Spaltes liegt, würde sich eine falsche Feststellung ergeben. Das Potential für die Hochspannungs-Leiβtungsversorgung ist
•A 109851/1345
eine konstante Spannung lh dem Bereich zwischen ungefähr 1000 Volt bis 50 000 Volt,und zwar in Abhängigkeit von der Spaltgröße und anderen Parametern. Wesentlich unterhalb von 1000 Volt ist es schwierig, eine Funkenbildung oder Entladung in dem Strömungsmedium zu erzielen. Die obere Grenze von 50 000 Volt ist lediglich dadurch gegeben, daß die Feststellungseinrichtung und die zugehörige Ausrüstung in bezug auf die Größe und die Kosten unhandlich wird und die Isolationsprobleme schwerwiegend werden.
% Die Temperatur des zwischen den Elektroden strömenden Strömungsmediums hat einen gewissen Einfluß auf das Potential, das an die Elektroden angelegt werden muß. Wie es weiter oben im Fall von Rauchgasen erwähnt wurde, treten Temperaturen von ungefähr 2050C oder höher auf. Wenn die Temperatur des Strömungsmediums ansteigt, muß das an die Elektroden angelegte Potential etwas verringert werden. Wenn die Temperatur des Strömungsmediums absinkt, muß das an die Elektroden angelegte Potential etwas angehoben werden. Das Verhältnis, das zwischen der Temperatur und dem Potential aufrecht erhalten werden muß, ist ungefähr umgekehrt proportional· Obwohl keine TemperaturrUckführungsanordnung In Fig. 3 gezeigt ist, würde es relativ einfach sein, einen Temperatur-
W fühler in der Strömung des Strömungsmediums zwischen den Elektroden einzubauen, dessen Ausgang zur automatischen Steuerung des Potentials der Hochspannungs-Lelstungsversorgung 24 verwendet würde.
Der Druck des zwischen den Elektroden strömenden Ströraungsmediums hat einen gewissen Einfluß auf das Potential, das an die Elektroden angelegt werden muß. Wenn der Druck des Strömungsmediums ansteigt, steigt die dielektrische Durchschlagsfestigkeit des Strömungsmediums an, wodurch ein höheres Potential zur Erzielung des Durchbruchs benötigt
10 9851/134
wird. Wenn der Druck des Strömungsmediums absinkt, muß das an die Elektroden angelegte Potential etwas verkleinert werden. Das Verhältnis, das zwischen dem Druck und dem Potential eingehalten werden muß, ist ungefähr proportional. Obwohl keine Druck-Rückführungsanordnung in Flg. 3 gezeigt ist, würde es relativ einfach sein, ein druckempfindliches Element in der Strömung des Strömungsmediums zwischen den Elektroden einzubauen, dessen Ausgang zur automatischen Steuerung oder Regelung des Potentials der Hochspannungs-Lelstungsversorgung 24 verwendet würde.
Ein weiterer Betriebsparameter, der beachtet werden muß, ist die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmediums durch die Einrichtung 10. Um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen, sollte die Geschwindigkeit des Strömungsmediums in dem Gehäuse 44 durch die Probendüse 47 im wesentlichen gleich der Geschwindigkeit des Strömungsmediums in dem Rauchabzug oder einer anderen zu überprüfenden Leitung sein. In dem in Fig. 3 beschriebenen Beispiel sollte die Geschwindigkeit des Gases in die Düse 47 im wesentlichen gleich der Geschwindigkeit der durch den Rauohabzug 40 strömenden Gase sein. Dieser Probenzustand wird als isokinetisches Abtasten bezeichnet und kann durch:
ν *+·* ν F ^ S
ausgedrückt werden, wobei V~ die Geschwindigkeit des Strömungsmediums in die Probendüse der Feststellungseinrichtung und V„ die Geschwindigkeit des in dem Rauohabzug oder einer anderen durch die Feststellungseinrichtung zu prüfenden Leitung strömenden Strömungsmediums ist. Wenn die Geschwindigkeit in die Düse kleiner oder größer, als die Geschwindigkeit der Strömung des Strömungsmediums in dem
109851/1345 '
Rauchabzug ist, d.h., wenn die Probe nicht isokinetisch ist, wird keine wahre oder typische charakteristische Messung für das spezielle gemessene Strömungsmedium erzielt« Im Fall der Rauchgase können die Geschwindigkeiten in dem Kamin 27,4 m/Sekunde (90 Fuß/Sekunde) oder mehr erreichen. Damit eine typische Feststellungseinrichtung isokinetisch arbeitet, würde eine Strömungsgeschwindigkeit in eine Düse von 25,4 ram (1 Zoll) Durchmesser von ungefähr 6,8 nr/h (4 cu. ft./mln) und mehr erforderlich sein. Die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmediums muß beim Durchlauf zwischen den Elektroden hindurch ausreichend hoch sein, um eine Ansammlung oder Abscheidung von Teilchen auf den Elektroden oder dem isolierenden Gehäuse zu vermeiden. Die Teilchen müssen vollständig durch den Bereich hindurchlaufen, der durch den Abstand zwischen den Elektroden definiert ist. In dieser Hinsicht muß das Sauggebläse 49 in dem Beispiel nach Fig. 3 eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit ergeben, um die gemessenen Gase dauernd durch die Einrichtung 10 zu saugen.
Bei einem Betriebs-Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wurde eine Anzahl von unterschiedlichen Arten von Teilchenmaterialien in einem Strömungsmedium aus Luft durch die Einrichtung festgestellt. Diese Materialien schlossen sowohl Proben als auch feinen Sand, Aluminiumpulver, Kalkstaub und Bergwerkestaub ein. In einem Versuch unter Verwendung von 12 ecm Sand zählte die Feststelleinrichtung 5OOO Zählungen in weniger als einer Minute.
Patentansprüche s
10 9851/1345

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    IJ Einrichtung zur Feststellung teilchenförmigen Materials in einer Gasströmung« bei der zumindest zwei derart mit Abstand angeordnete Elektroden vorgesehen sind« daß das Gas zwischen diesen hindurchströmen kann, dadurch ge kennzeichnet , daß die Einrichtung eine Vorrichtung zur zwangsweisen Hindurchbewegung einer Probenmenge des Gases zwischen diesen Elektroden, eine Vorrichtung zum Anlegen eines elektrischen Potentials längs der Elektroden mit einem derart ausreichenden Wert, daß die in der" Probenmenge enthaltenen Teilchen Innerhalb eines erwünschten Abmessungsbereiches Lawinendurchbrüche in dem Gas hervorrufen, wenn sie zwischen den Elektroden hindurchlaufen, wobei die Anzahl der Lawlnendurchbrüche proportional zur Geschwindigkeit ist, mit der die Teilchen zwischen den Elektroden hindurchlauf en,und eine Vorrichtung zur elektrischen Feststellung der Lawinendurchbrüche umfaßt.
    2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Potential eine einstellbare Gleichspannung 1st.
    3« Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung zur Lieferung eines Signals mit einem von der Temperatur der Gasströmung abhängigen Pegel und eine Vorrichtung zur Lieferung der Spannung an die Entladungseinheit mit einem im wesentlichen zu diesem Pegel umgekehrt proportionalen Wert vorgesehen ist.
    109851/1345
    4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung zur Lieferung der Probenströmung des Gases zwischen den Elektroden mit einer ausreichenden Geschwindigkeit vorgesehen ist, um im wesentlichen die Ablagerung von Teilchen auf den Elektroden zu verhindern.
    5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektroden aus einem Material hergestellt sind, das im wesentlichen chemisch inert gegenüber dem Gas und den Reaktionsprodukten des Lawinendurchbruches durch das Gas 1st.
    6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Peststellungsvorrichtung eine Vorrichtung zur Lieferung einer Zählung jedes von der Einrichtung festgestellten Teilchens einschließt.
    7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Peststellungsvorrichtung eine Vorrichtung zur Lieferung einer Aufzeichnung des elektrischen, von der Einrichtung festgestellten Strompegels einschließt.
    8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektroden in einem im wesentlichen zylindrischen hohlen, isolierenden Gehäuse enthalten sind, das aus einem Material hergestellt ist, das eine minimale Anhaftung der Teilchen aufweist.
    109851/1345
    9· Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen den Elektroden eine Größe von ungefähr 0,25 bis 12,7 mm (0,01 bis 0,5 Zoll) aufweist.
    10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Potential eine im wesentlichen konstante Spannung in dem Bereich zwischen 1000 und 50 000 Volt ist.
    11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung zur zwangsweisen Hindurchbewegung einer Probenmenge durch die Elektroden hindurch eine Sauggebläsevorrichtung einschließt.
    12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Ausfilterung von Teilchen, die gleich oder größer sind als der Abstand zwischen den Elektroden, vorgesehen ist, bevor die Strömung des Strömungemediums zwischen den Elektroden hindurchgeführt wird.
    1?. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden so geformt sind, daß sie ein im wesentlichen gleichförmiges elektrisches Feld liefern.
    14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzahl der Lawinendurchbrüche proportional zur Massenflußrate, mit der Teilchen zwischen den Elektroden hindurch« strömen, ist.
    109851/1345 ^'
    15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömung der Probenmenge isokinetisch zugeführt wird.
    16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An· sprüehe« dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung zur Einstellung des angelegten Potentials proportional zur Dichte des zwischen den Elektroden strömenden Oases vorgesehen ist.
    109851/1345
DE19712129182 1970-06-11 1971-06-11 Verfahren und Einrichtung zur Feststellung teilchenförmigen Materials in einer Gasströmung Pending DE2129182A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US4535570A 1970-06-11 1970-06-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2129182A1 true DE2129182A1 (de) 1971-12-16

Family

ID=21937410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19712129182 Pending DE2129182A1 (de) 1970-06-11 1971-06-11 Verfahren und Einrichtung zur Feststellung teilchenförmigen Materials in einer Gasströmung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US3628139A (de)
DE (1) DE2129182A1 (de)
NL (1) NL7108035A (de)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3805259A (en) * 1970-12-29 1974-04-16 Inoue Japax Res Smoke and fire alarm system
US3852730A (en) * 1971-10-12 1974-12-03 J Commins Emission monitoring system
US3953792A (en) * 1974-04-26 1976-04-27 Nasa Particulate and aerosol detector
US4070660A (en) * 1976-02-20 1978-01-24 Tauber Thomas E Wear particle detector
US4096433A (en) * 1976-09-01 1978-06-20 The United States Of America As Represented By The Scretary Of The Army Automatic inspection for the deposition of conductive liquids
CH632340A5 (fr) * 1979-11-16 1982-09-30 Charmilles Sa Ateliers Procede et dispositif pour controler la concentration de particules solides en suspension dans un liquide.
GB2135463B (en) * 1983-02-18 1986-09-24 Coal Ind Dust assessment apparatus and method
EP0644415A1 (de) * 1993-09-17 1995-03-22 Applied Materials, Inc. Teilchenmessung durch Messung einer elektrischen Entladung
FI120560B (fi) * 2005-12-21 2009-11-30 Outotec Oyj Menetelmä alkuaineen ja/tai mineraalin pitoisuuden määrittämiseksi
US7600441B2 (en) * 2006-02-07 2009-10-13 Providence Engineering and Environmental Group LLC Comprehensive particulate matter measurement system and method for using the same
CN100592070C (zh) * 2006-04-25 2010-02-24 何宗彦 现场检测气溶胶粒子浓度的方法及其检测仪
DE102007033215A1 (de) * 2007-07-17 2009-01-22 Robert Bosch Gmbh Sensor, Verfahren sowie deren Verwendung zur Detektion der Größenverteilung von Teilchen in einem Gasstrom
SE532365C2 (sv) * 2007-07-19 2009-12-22 Tetra Laval Holdings & Finance Detektorsystem för att mäta en koncentration av ett steriliseringsmedel
JP5219710B2 (ja) * 2008-09-25 2013-06-26 日本碍子株式会社 粒子状物質検出装置及びその製造方法
DE102010029575A1 (de) * 2010-06-01 2011-12-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Partikelsensor zum Erfassen von Partikeln in einem Abgasstrom
WO2012005228A1 (ja) * 2010-07-05 2012-01-12 学校法人同志社 原子フラックス測定装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2732753A (en) * 1956-01-31 o konski
US1070556A (en) * 1913-01-03 1913-08-19 William Walker Strong Device for detecting suspended matter in gases.
US1168227A (en) * 1913-01-30 1916-01-11 Int Precipitation Co Method and means for indicating suspended matter in gases.
US1913436A (en) * 1931-10-29 1933-06-13 Visco Meter Corp Device for indicating presence of foreign matter in a lubricant
GB862147A (en) * 1956-05-23 1961-03-01 Ass Elect Ind Improvements in and relating to apparatus for smoke detection
US3261199A (en) * 1965-02-03 1966-07-19 Gilbert S Raynor Isokinetic sampling apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
NL7108035A (de) 1971-12-14
US3628139A (en) 1971-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2129182A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Feststellung teilchenförmigen Materials in einer Gasströmung
DE3787281T2 (de) Verfahren zum nachweis von fremdstoffgehalten in gasen.
EP0386665A2 (de) Verfahren zur Messung von Partikeln in polydispersen Systemen und von Partikelkonzentrationen monodisperser Aerosole sowie Messvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE69403205T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur feststellung von teilchen in einer strömung
DE69001719T2 (de) Elektrostatischer Detektor von Aerosolen.
DE2824831C3 (de) Vorrichtung zur Untersuchung von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen
DE2415889C3 (de) Verfahren zur Verarbeitung des Anstiegs des Anteils von in einem gasförmigen Strömungsmittel, insbesondere Luft, enthaltenden Teilchen von weniger als fünf Mikron als Signal für das Vorliegen von Feuergefahr, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE2917004A1 (de) Verfahren und einrichtung zur abschirmung gesundheitsschaedlicher substanzen
DE10229233A1 (de) Ionenmessvorrichtung
DE3324803A1 (de) Staubabscheidegeraet
DE1773463C3 (de) Vorrichtung zum Zählen von Blutkörperchen
DE3635128A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum nachweisen von oel in aerosoler verteilung in einem luftstrom
DE3235874A1 (de) Ladungsableiter
DE1977607U (de) Messgefaess fuer eine einrichtung zum zaehlen von suspendierten teilchen.
AT523591B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Messung von Eigenschaften eines Fluids
DE2947302A1 (de) Verfahren zum nachweis von in einem vorgegebenen energiebereich liegenden (alpha)-strahlen
EP3396352B1 (de) Verfahren und einrichtung zur extraktiven bestimmung der konzentration von ein oder mehreren stoffen
DE102020001876A1 (de) Verfahren und Aerosol-Messgerät zum Bestimmen der Partikelgeschwindigkeit eines Aerosols
DE102006032906B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung und Bewertung von Partikeln in einem Gasstrom
DE2724510C2 (de) Frühwarnfeuermelder
DE3126964C2 (de)
DE2218458A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur feststellung und messung eines materialflusses
DE102009020311A1 (de) Vorrichtung zur Bestimmung der elektrischen Ladung eines strömenden Fluids
DE2713622A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur staubueberwachung
DE102004003652A1 (de) Elektrostatischer Durchflussmesser