DE3545120C2

DE3545120C2 - Slit nozzle chamber impactor

Info

Publication number: DE3545120C2
Application number: DE19853545120
Authority: DE
Inventors: Istvan Kalman; Friedhelm Dr Sporenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1994-07-07
Anticipated expiration: 2005-12-20
Also published as: DE3545120A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Spaltdüsenkammerimpaktor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a gap nozzle chamber impactor according to the preamble of claim 1.

Bei den auch als Prallabscheider bezeichneten Probenentnahme geräten wird die Strömung durch eine austrittsseitige Unter druckquelle erzeugt. In einer jeden Kammer ist einlaßseitig eine Düse angeordnet, die auf eine Prallplatte gerichtet ist, welche einen gröberen Teil der Partikel festhält, während das mit dem feineren Partikelgemisch noch beladene Fluid zu einer eintrittsseitig engeren Düse in der nachgeordneten Kammer umgelenkt wird, in der das Fluid entsprechend stärker be schleunigt wird, so daß die in dem Fluid immer noch enthalte nen größeren Partikel auf der Prallplatte festgehalten wer den. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis das Fluid wieder aus dem Gerät austritt. Nach Beendigung des Meßvor ganges werden die Prallplatten der Kammern einzeln herausge nommen und gewogen und die Gewichtszunahme gegenüber den vorher sauber eingesetzt gewesenen Platten bestimmt. Daraus ergibt sich quantitativ die Partikelmenge je Durchmesserfrak tion für das insgesamt vom Impaktor aufgesaugte Volumen des Fluids.In the case of sampling, also known as impact separators the flow is through an outlet-side sub pressure source generated. In each chamber is the inlet side arranged a nozzle which is directed onto a baffle plate, which holds a coarser part of the particles while the fluid loaded with the finer particle mixture into one narrower nozzle in the downstream chamber is deflected, in which the fluid be correspondingly stronger is accelerated so that it is still contained in the fluid larger particles on the baffle plate the. This process is repeated until the fluid emerges from the device again. After completing the measurement the baffles of the chambers are removed individually taken and weighed and the weight gain over the plates that were previously used correctly. Out of it the quantity of particles per diameter fraction results quantitatively tion for the total volume of the Fluids.

Ein solcher Impaktor ist bereits aus der US-PS 3,127,763 bekannt. Dieser hat einen quadratischen Querschnitt und seine Kammern bilden gerade Düsenspalte. Ein Auswechseln der Kam merelemente ist nicht möglich, ohne das Gerät völlig zu deju stieren, so daß praktisch nur die zu den einzelnen Fraktionen gehörenden Prallplatten nach dem Versuch ausgebaut und gewo gen werden können. Ein Teil der festen Verunreinigungen im durchströmenden Fluid schlägt sich aber auch auf der der jeweiligen Prallplatte in Durchströmungsrichtung benachbarten Innenwand der betreffenden Kammer nieder. Dieser Fraktionie rungsverlust ist daher bei der Auswertung des Versuches nicht meßbar und auch nicht kalkulierbar. Er beeinträchtigt die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Messung.Such an impactor is already known from US Pat. No. 3,127,763 known. This has a square cross section and its Chambers just form nozzle gaps. A replacement of the kam merelemente is not possible without completely deju de the device bull, so that practically only those related to the individual fractions belonging baffle plates after the experiment removed and used can be gen. Part of the solid impurities in the flowing fluid is also reflected in the neighboring baffle plate in the flow direction Inner wall of the chamber in question. This fractionie Loss of loss is therefore not in the evaluation of the experiment measurable and also not calculable. It affects the Accuracy and reliability of the measurement.

Dieser Fehler wird bei Lochdüsenimpaktoren nach der US-PS 3,795,135 und der ungarischen Patentschrift 174 998 vermin dert. Dafür haben diese Geräte den Nachteil, daß man zur quantitativen fraktionierten Messung eines Körnungsbereichs bis unter 0,1 µm sehr viele und sehr kleine Düsenlöcher in die Abscheideplatten stanzen müßte. Wegen der unterschiedli chen Durchströmungsgeschwindigkeiten, besonders durch die Radialstege zwischen den Bohrungen des Gerätes gemäß der ungarischen PS 174 998, innerhalb jedes Querschnittsbereichs dieser Geräte setzen sich die Düsenbohrungen unterschiedlich schnell und weit zu. Dies führt zu unkalkulierbaren Meßfeh lern.This error is corrected for perforated nozzle impactors after U.S. Patent 3,795,135 and Hungarian Patent 174,998 min different. But these devices have the disadvantage that you can quantitative fractional measurement of a grain size range down to 0.1 µm very many and very small nozzle holes in the separating plates would have to punch. Because of the different Chen flow rates, especially through the Radial webs between the holes of the device according to the Hungarian PS 174 998, within each cross-sectional area These devices have different nozzle bores fast and far too. This leads to incalculable measuring errors learn.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Spaltdüsenkammerim paktor der eingangs genannten Art zu schaffen, der die ge nannten Nachteile vermeidet.The object of the invention is therefore to provide a slit nozzle chamber to create paktor of the type mentioned that the ge mentioned disadvantages avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmalen ge löst.This object is achieved by a device with the features mentioned in the characterizing part of claim 1 solves.

Bei dieser Vorrichtung sind alle Kammerelemente leicht aus wechselbar und können vor und nach dem Versuch gewogen wer den, so daß kein Meßfehler durch nicht erfaßte Abscheidungs verluste entsteht. Nach dem Säubern der Kammerelemente werden diese ganz einfach wieder aufeinander gesteckt, wobei die Verbindung über Nut und Federn die Einstellung der richtigen Düsenspalte mit großer Genauigkeit erzwingen und zugleich für Standfestigkeit und Abdichtung der Kammersäule sorgen, so daß an andere Teile des Impaktors, etwa ein Gehäuse außen und eine Tragsäule innen, keine besonderen Toleranzanforderungen gestellt sind. Auch können zur Anpassung an unterschiedliche Versuchsbedingungen die Kammerelemente gegen andere Kammer elemente ausgetauscht werden mit verschiedenen geneigten Führungsflächen und Spaltgrößen und unterschiedlichem Materi al. Auch ein solcher Austausch erfordert keinerlei Justier arbeiten. Die Düsen in der Form von Ringspalten sind über den ganzen Umfang und in voller Achshöhe rotationssymmetrisch, so daß das Fluid jede Düse mit über deren ganzen Umfang gleich bleibender Geschwindigkeit verläßt und Meßfehler durch unkon trollierte Abscheidungen wie im Bereich der Radialstege zwi schen den Lochdüsen nach der ungarischen Patentschrift 174 998 ebenfalls vermieden sind.In this device, all chamber elements are easily made changeable and can be weighed before and after the experiment the so that no measurement error due to undetected deposition losses arise. After cleaning the chamber elements simply put them back on top of each other, whereby the Tongue and groove connection setting the right one Force nozzle gap with great accuracy and at the same time for Ensure stability and sealing of the chamber column so that to other parts of the impactor, such as an outer casing and a support column inside, no special tolerance requirements are posed. Can also adapt to different Test conditions the chamber elements against other chamber elements are exchanged with different inclines Guide surfaces and gap sizes and different materials al. Such an exchange also does not require any adjustment work. The nozzles in the form of annular gaps are over the over the entire circumference and at full axis height, so that the fluid is the same with each nozzle over its entire circumference remaining speed and measurement errors due to uncon trolled deposits as in the area of the radial webs between the perforated nozzles according to the Hungarian patent specification 174 998 are also avoided.

Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous further developments of the invention are Subject of the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläu tert. Es zeigen:The invention is described below with reference to the figures schematically illustrated embodiments tert. Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Teilstück des erfin dungsgemäßen Spaltdüsenkammerimpaktors und Fig. 1 shows a cross section through a portion of the inventive slot nozzle chamber impactor and

Fig. 2-5 vier unterschiedliche Ausführungsformen einer frak tionierenden Kammer mit den sie begrenzenden Ele menten. Fig. 2-5 four different embodiments of a fractionation chamber with the elements limiting them.

Fig. 1 zeigt in einem Teilquerschnitt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß angefertigten Meßgerätes. Dieses be steht aus einer Führungssäule 1 mit daran angebrachten inne ren Tellern 2 und inneren Hülsen 3 sowie einem als Gehäuse dienenden Mantelrohr 4, in das äußere Teller 5 und äußere Hülsen 6 eingepaßt sind. Die inneren Teller 2 und die inneren Hülsen 3 werden von einem Fußteil 7 der Führungssäule 1 und die äußeren Teller 5 und die äußeren Hülsen 6 werden von einem in der Fig. 1 nicht dargestellten Teil des Gehäuses getragen. Die Teller 2 und 5 sowie die Hülsen 3 und 6 sind mit Leitkanten 8 aneinandergepaßt. Der oberste innere Teller 2 ist durch eine Schraube 9 mit der Führungssäule 1 verbun den. Fig. 1 shows a partial cross section of an embodiment of a measuring device according to the invention. This consists of a guide column 1 with attached inner plates 2 and inner sleeves 3 and a casing tube 4 serving as a housing, into which the outer plate 5 and outer sleeves 6 are fitted. The inner plates 2 and the inner sleeves 3 are carried by a foot part 7 of the guide column 1 and the outer plates 5 and the outer sleeves 6 are carried by a part of the housing (not shown in FIG. 1). The plates 2 and 5 and the sleeves 3 and 6 are fitted together with leading edges 8 . The top inner plate 2 is connected by a screw 9 to the guide column 1 .

An allen inneren Tellern 2 und äußeren Tellern 5 sind Auf fangplatten 10 angebracht. In dem dargestellten Ausführungs beispiel sind die Auffangplatten 10 als kreisringförmige Scheiben ausgebildet, die in die Oberseite der Teller 2 und 5 herausnehmbar eingepaßt sind. Die Festpartikel schlagen sich überwiegend an diesen Auffangplatten 10 nieder.On all inner plates 2 and 5 outer plates are attached to catch plates 10 . In the illustrated embodiment, the collecting plates 10 are formed as annular disks which are removably fitted in the top of the plates 2 and 5 . The solid particles predominantly precipitate on these collecting plates 10 .

Im Oberteil des Gehäuses befindet sich eine Eintrittsdüse 11, an die sich abwechselnd Ringspaltdüsen 12 und fraktionierende Kammern 13 anschließen. Nach der letzten Stufe ist aus Si cherheitsgründen ein Filter 14 angeordnet. Im unteren Teil des Gerätes ist ein Austrittskanal 15 ausgebildet.In the upper part of the housing there is an inlet nozzle 11 , to which annular gap nozzles 12 and fractionating chambers 13 alternate. After the last stage, a filter 14 is arranged for safety reasons. An outlet channel 15 is formed in the lower part of the device.

Während des Betriebes wird im Gerät durch eine strömungstech nische Maschine ein Druckabfall erzeugt. Diese bewirkt, daß das mit Staubpartikeln beladene gasförmige Trägermedium Luft, Dampf oder Gas durch den Eintrittskanal 11 in das Gerät ein tritt und die von diesem Medium getragenen gröberen Partikel sich sofort am ersten inneren Teller 2 bzw. an der an diesem Teller angeordneten Auffangplatte 10 ablagern. Das Trägerme dium durchströmt danach abwechselnd die Spaltdüsen 12 und die fraktionierenden Kammern 13, wobei die Partikel in der Rei henfolge ihrer Größe auf die Auffangplatten 10 aufprallen. Ihre Flugbahnen verlaufen entlang der Wölbungen 16 der Kam mern 13 sowie der Mäntel der Teller 2 und 5 bzw. der Hülsen 3 und 6. Die Partikel streifen während ihrer Flugbewegung dabei die genannten Elemente. During operation, a pressure drop is generated in the device by a fluidic machine. This causes the gaseous carrier medium laden with dust particles air, steam or gas to enter the device through the inlet channel 11 and the coarser particles carried by this medium are immediately deposited on the first inner plate 2 or on the collecting plate 10 arranged on this plate . The carrier medium then flows alternately through the gap nozzles 12 and the fractionating chambers 13 , the particles colliding with the collecting plates 10 in the order of their size. Their trajectories run along the curvatures 16 of the chambers 13 and the shells of the plates 2 and 5 or the sleeves 3 and 6 . The particles graze the elements mentioned during their flight movement.

Der von den Partikeln gereinigte Trägergasstrom tritt durch den Austrittskanal 15 aus dem Gerät heraus.The carrier gas stream cleaned of the particles exits the device through the outlet channel 15 .

Nach Beendigung der Probennahme wird das Gerät zerlegt; die die einzelnen fraktionierenden Kammern 13 umfassenden Elemen te werden getrennt und danach einzeln gewogen. Die fraktio nierenden Kammern 13 werden jeweils von einer Hülse, einem Teller sowie einer Auffangplatte begrenzt, so daß durch das Abwiegen dieser drei zusammengehörenden Elemente alle Infor mationen gewonnen werden, die zur Bestimmung einer bestimmten Fraktion notwendig sind.After the sampling is finished, the device is disassembled; the elements comprising the individual fractioning chambers 13 are separated and then weighed individually. The fracturing chambers 13 are each delimited by a sleeve, a plate and a collecting plate, so that by weighing these three related elements all the information is obtained that is necessary to determine a certain fraction.

Das erfindungsgemäße Gerät ist nicht auf die in Fig. 1 darge stellte Ausführungsform festgelegt. In den Fig. 2 bis 5 sind Details abweichender Ausgestaltungen dargestellt.The device according to the invention is not limited to the embodiment shown in FIG. 1. In Figs. 2 to 5 are shown details differing embodiments.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die kreisringför mige untere Fläche 17 des die fraktionierende Kammer 13 oben begrenzenden inneren Tellers 2 mit der waagerechten - d. h. mit der Fläche des äußeren Tellers 5 - einen Winkel α ein schließt. Fig. 2 shows an embodiment in which the circular ring-shaped lower surface 17 of the fractional chamber 13 upper boundary inner plate 2 with the horizontal - ie with the surface of the outer plate 5 - an angle α.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform neigt sich die untere Fläche 17 des inneren Tellers 2 in die entgegengesetz te Richtung, während die Variante in Fig. 4 eine Lösung dar stellt, bei der die untere Fläche 17 des äußeren Tellers 5 parallel zu der oberen Fläche des inneren Tellers 2 verläuft.In the embodiment shown in Fig. 3, the lower surface 17 of the inner plate 2 inclines in the opposite direction, while the variant in Fig. 4 represents a solution in which the lower surface 17 of the outer plate 5 parallel to the upper Surface of the inner plate 2 runs.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die untere Fläche 17 des inneren Tellers 2 gekrümmt ist; die Krümmung des radialen Querschnittes durch die genannte Fläche weist einen Inflexionspunkt 18 auf. Fig. 5 shows a further embodiment in which the lower surface 17 of the inner plate 2 is curved; the curvature of the radial cross section through said surface has an inflection point 18 .

Aus den Fig. 2 bis 5 ist ersichtlich, daß die Wölbung 16 der fraktionierenden Kammer 13, die sich zwischen dem Schaft des inneren Tellers 2 bzw. der unteren zylindrischen Wand des äußeren Tellers 5 und der unteren Fläche 17 der inneren und äußeren Teller 2 und 5 befindet, immer abgerundet ist, damit sich günstige Strömungsverhältnisse ergeben.From Figs. 2 to 5 it can be seen that the curvature 16 of the fractional chamber 13 , which is between the shaft of the inner plate 2 or the lower cylindrical wall of the outer plate 5 and the lower surface 17 of the inner and outer plates 2 and 5 is always rounded, so that there are favorable flow conditions.

In den fraktionierenden Kammern 13 sowie den diese mitein ander verbindenden Spaltdüsen 12 befinden sich keine zusätz lichen Elemente wie Rippen, Bolzen und dergleichen, die den Impaktionsvorgang stören könnten.In the fractional chambers 13 and these mitein other connecting gap nozzles 12 are no additional elements such as ribs, bolts and the like, which could interfere with the impaction process.

Ferner ermöglicht die Erfindung die Anfertigung von engeren Spalten mit höherer Genauigkeit als dies bei den bisher be kannten Geräten möglich war, weil die die Spalten begrenzen den Wände sich aus verschiedenen Teilen zusammensetzen. In folgedessen wird die Fraktionierung von Teilchen kleiner als 0,1 µm möglich.Furthermore, the invention enables the production of narrower ones Columns with higher accuracy than that of the previous be known devices was possible because they limit the columns the walls are made up of different parts. In consequently, the fractionation of particles becomes smaller than 0.1 µm possible.

Das erfindungsgemäße Gerät weist den weiteren Vorteil dahin gehend auf, daß es sich - im Vergleich mit anderen bekannten Konstruktionen - einfacher montieren, reinigen und kontrol lieren läßt und in seinen Abmessungen kleiner ist.The device according to the invention has the further advantage going on that compared to other known ones Constructions - easier to assemble, clean and check lieren and is smaller in size.

Claims

1. gap nozzle chamber impactor for fractional quantitative determination of solid particles in a fluid, characterized by chambers ( 13 ), each alternating between an outer sleeve ( 6 ) and an inner plate ( 2 ) or an inner sleeve ( 3 ) and one Outer plates ( 5 ) consist, each of the inner sle ( 3 ) and the inner plate ( 2 ) and the outer sleeves ( 6 ) and the outer plate ( 5 ) are interchangeably stacked with tongue and groove, so that each the sleeve ( 3 , 6 ) and the plate ( 5 , 2 ) of a chamber ( 13 ) are arranged at the same axis height and each form an annular nozzle gap ( 12 ) between them.

2. gap nozzle chamber impactor according to claim 1, characterized in that the inner plate ( 2 ) and the inner sleeves ( 3 ) on a foot ( 7 ) provided with a central guide column ( 1 ).

3. gap nozzle chamber impactor according to claim 1 or 2, characterized in that the outer plates ( 5 ) and the outer sleeves ( 6 ) are housed in a housing as a casing ( 4 ) ausgebil Deten.

4. gap nozzle chamber impactor according to one of the preceding claims, characterized in that the inner Tel ler ( 2 ) and the inner sleeves ( 3 ) and the outer plates ( 5 ) and the outer sleeves ( 6 ) are fitted to each other with leading edges ( 8 ).

5. gap nozzle chamber impactor according to one of the preceding claims, characterized in that the inner Tel ler ( 2 ) have on their downstream lower sides a concentric shaft, the diameter of which is smaller than that of the corresponding plate.

6. gap nozzle chamber impactor according to one of the preceding claims, characterized in that the outer Tel ler ( 5 ) have on their downstream lower sides along the periphery cylindrical walls.

7. gap nozzle chamber impactor according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the flow downstream lower, the fractionating chambers ( 13 ) upwardly delimiting surfaces ( 17 ) of the inner and outer plates ( 2 , 5 ) towards their center are increasing.

8. gap nozzle chamber impactor according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the flow downstream lower, the fractionating chambers ( 13 ) upwardly delimiting surfaces ( 17 ) of the inner and outer plates ( 2 , 5 ) towards their center are inclined.

9. gap nozzle chamber impactor according to claim 7 or 8, characterized in that an arbitrary radius of the circular lower surface ( 17 ) of the inner and outer plates ( 2 , 5 ) with the surface of the underlying plate includes an angle of maximum 30 °.

10. gap nozzle chamber impactor according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the flow downstream lower, the fractionating chambers ( 13 ) upwardly delimiting surfaces ( 17 ) of the inner and outer plates ( 2 , 5 ) parallel to the upper Surface of the underlying plate ( 2 , 5 ) runs.

11. gap nozzle chamber impactor according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the downstream, lower, the fractional chambers ( 13 ) upwardly delimiting surfaces ( 17 ) of the inner and outer plates ( 2 , 5 ) are curved several times, and that the cross section through these surfaces ( 17 ) has an inflection point ( 18 ) along any radius.

12. gap nozzle chamber impactor according to claim 5 and 6 and one of claims 7 to 11, characterized in that the downstream lower, the fractionating chambers ( 13 ) upwardly delimiting surfaces ( 17 ) on the inner plates ( 2 ) on the jacket of the concentric Shank and the outer plates ( 5 ) on the jacket of the cylindrical wall as a curved curvature ( 16 ) are closed.

13. gap nozzle chamber impactor according to one of the preceding claims, characterized in that after the last chamber ( 13 ) a filtering end separator ( 14 ) is seen before.