DE833865C

DE833865C - Verfahren und Einrichtung zur Ermittlung der Teilchengroesse von Staub in Gasen

Info

Publication number: DE833865C
Application number: DEM5136A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hermann Schnitzler
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1950-07-13
Filing date: 1950-07-13
Publication date: 1952-03-13

Description

Verfahren und Einrichtung zur Ermittlung der Teilchengröße von Staub in Gasen Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ermittlung der Teilchengröße von Schwebeteilchen in Gasen. Die seitherigen Methoden zur Bestimmung der Kornfeinheit eines Staubes erfordern alle entweder Siebung, Wägung, Zãlhlung oder mikroskopische Beobachtung, verhunden mit Vorbereitungsarbeit, wie Aufschlämmen, Trocknen od. dgl. Es ist mit diesen bekannten Mitteln nicht möglich, einen schnellen und unmittelbaren Überblick über die Feinheit eines Stoffes zu gewinnen oder gar einen fortlaufenden Entstautbungs-oder Fertigungsvorgang zu steuern.
Um eine unmittelbar anzeigende Methode zu erhalten, wird erfindungsgemäß von der Ladung eines Stauhkorns ausgegangen, die es in einem elektrischen Sprühfeld aufnimmt. Dabei wird von der physkalischen Gesetzmäßigkeit Gebrauch gemacht, daß die spezifische Beladung, d. h. die Ladung pro Mengeneiheit, umgekehrt proportional dem Teilchendurdhmesser ist. Wenn in einem konstanten elektrischen Sprühfeld z. B. auf 1 Gramm Staub bei einer Korngröße von 100µ die Ladung I unterzubringen ist, kann I Gramm der gleichen Substanz, aber mit einer Feinheit von 1 µ, die Ladung 100 aufnehmen. Auf diesen Uberlegungen rußend wird bei dem Verfahren nach der Erfindung eine elektrische Aufladung der Staubteilchen mittels einer defineirten und konstanten Sprühentladung vorgenommen und anschließend die Ladung der Teilchen laufend oder intermittierend gemessen oder sonstwie bestimmt, wobei die in der Zeiteinheit zur Aufladung kommende Staubmenge konstant gehalten wird.
In der Zeichnung ist eine Einrichtung zum Druchführen des Verfahrens in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
In einem geerdeten Rohrstück I befindet sich eine an Hcospannung liegende Sprühelektrode 2. Um einen merkliche Staubabscheidung in dem sprühfeld 1, 2 zu verhindern, empfiehlt es sich, die Sprühstrecke verhältnismäßig kurz und die Strömungsgeschwindigkeit des den Staub enthaltenden Gases verhältnismäßig groß zu halten. Es hat sich gezeigt, daß eine Verweilzeit von höchstens 1/10 Sek. genügt, um eine vollständige Aufladung der Staub teilchen zu erzielen.
An das Sprühfeld I, 2 schließt ein sprühentladungsfreies Feld an, das aus der geerdeten Rohrelektrode 3 und der an Hochspannung liegenden zylindrischen Innenelektrode 4 besteht.
1)ie Rohrstücke 1, 3 können, wie in der Zeichnung dargestellt. aus einem Stück bestehen, aber auch durch ein isollierendes Zwi schenstück voneinander getrennt sien. Das sprührentladungsfreie Feld 3,4 hat im wesentlichen den Zweck, die Gasionen aus dem Gasstrom auszuscheiden. Die Länge des Rohrstückes 3 und der Innenelektrode 4 richtet sich nach der Gasgeschwindigkeit und ihrem Durchmesser, was ohne weiteres nach bekannten Regeln berechnet werden kann. Zwischen dem Rohrstück 3 und der Innenelektrode 4 wird ein verhältnismäßig schwaches elektrisches Feld aufrechterhalten, das zur Entladung der freien Gasionen genügt, während die schwereren elektrisch aufgeladenen Staubteilchen infolge ihrer geringeren Wanderungsgeschwindigkeit durch das Rohrstück 3 hindurchgehen.
Die Messung bzw. Bestimmung der Teilchenladung erfolgt in einem an das Rohr 3 anschließenden, im Querschnitt erweiterten Rohr 6, das von dem Rohr 3 durch eine hochisolierende, z. B. aus bernstein bestehende Zwischenstrecke 5 getrennt ist. In dem Rohr befindet sich ein Elektrodenzylinder 7, der auf dem gleichen Potential wie die Innenelektrode 4 liegen und mit dieser aus einem Stück bestehen kann. Der Durchmesser des Rohres 6 und des Zylinders 7 ist gegenüber den Teilchen 3, 4 vergrößert, um die Gasgeschwindigkeit herabzusetzen. In dem Rohr 6 werden die aufgeladenen Teilchen an der Rohrinnenwand niedergeschlagen. Das Rohr 6, das l>ei Beginn der Messung Erdpotential hat, wird mit einem Elektrometer oder sonst einem geeigneten Instrument verbunden. Die Staubteilchen geben bei der Niederschlagung ihre Ladung an das Rohr 6 ab. Wird nun die Höhe dieser ladung nach einem bestimmten Zeitraum gemessen, so kann, da der Staubdurchatz unabhängig von der Korngröße zeitlich konstant gehalten und auch die Sprühentladung bei I, 2 konstant gehalten wird, die spezifische Ladung und die mittlere Korngröße berechnet werden. Ein etwaiger Staubanfall im Sprühfeld 1, 2, der nur gering sein kann, läßt sich rechnerisch oder durch Versuch bestimmen und bei der Messung berücksichtigen.
Wenn nicht die mittlere Korngröße bestimmt werden soll, was zwar für viele Fälle ausreichen dürfte, so muß der eienen Meßkondensator darstellende Rohrteil 6 in mehrere Abschnitte unterteilt werden. In der Ziechnung sind dies die Ringeg, die durch hochisolieren-de, z. 13. ebenfalls aus Bernstein bestehende Zwischenstäcke voneinander getrennt sind. Auf jedem dieser Ringe wird eine bestimmte Kornifarktion niedergeschlagen, deren Ladungen unal ihängig voneinander gemessen erden. Auf diese Weise läßt sich feststellen, in welchem Umfang eine Staub fraktion im Gesamstaub enthalten ist.
Die Abmessungen des Gerätes sind der jeweiligen Staubart anzupassen. ÄVeun man z. 13. eine Gasgeschwindigkeit von 10 m/Sek. zugrunde legt, so ergibt sich für die Rohrteile I und 3 eine Länge von etwa je 1 m, während die Teile 6, 9 bei einer Querschnittserweiterung von 1 : 5 etwa 2 m lang sien müssen. Diese Maße ändern sich jedoch von Fall zu Fall. Bei einer Sprühspannung von 15 bis 20 kV im Sprühfeld I, 2 erigbt sich für die Rohre 1, 3 ein Durchmesser von etwa So bis 100 mm und damit für die Rohrstücke 6, s ein I)urclimesser von etwa I80 bis 230 mm.
Die Messung, Bestimmung oder Registrierung der im Teil 6, 9 abgebenene Ladungen kann nach bekannetn Methoden und mit bekannten Geräten (Elektrometer, Becherelektrometer, Galvanomete,r Punktschreiber u. dgl.) erfolgen.
Man kann mit dem Verfahren und dem Gerät nach der Erfindung aucl1 die Kornfeinheit und damit die Aufgahemenge bei allen Fertiungsprozessen für staubförmiges Gut steuern. Derner besteht die Möglicheit, mit Hilfe des Verfahres nach der Erfindung bei Elektrofiltern, die für sehr feinen Staub und Nel-el eine höhere Spannung verlangen, diese Spannniig zu bestimmen. Bei akustischen Staubabscheidern kann mit Hilfe des Verfahrens und Gerätes nach der Erfindung die für die festgestellte Korngröße günstigste Frequenz oder der Druck der Schall schwingungen geregelt werden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1 Verfahren zur Ermittlung der Teilchen größe von Staub in Gasen, dadurch gekenlnzeichnet, daß die Staubteilchen unter mengenmäßiger - Konstanthaltung in der Zeiteinheit mittels einer definierten und konstanten Sprühentladung elektrisch aufgeladen werden und anschließend die Ladung der Teilchen, z. 13. nach Maßgabe ihrer Abscheidung in einem Kondensatorfeld, laufend oder intermittierend gemessen oder sonstwie bestimmt wird.
2. Einrichtung für das Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in einem vorteilhaft kurven Rohr (I), das zur Durchleitung eines eine abgewogen Staubmenge enthaltenden Gasstromes bestimmt ist, ein Sprühelement (2) zur Aufrechterhaltung einer zeitlch konstanten abscheidungsblosen Sprühentladung angeordnet und an diese Sprühstrecke (1, 2) gegen sie isoliert (5) ein sprüh- loses Abscheidungsifeld (6, 7) angeschlossen ist, mit dem ein Meß- oder Registriergerät in Verbindung steht.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadruch gekennzeichnet, daß zwischen der Sprühstrecke (I, 2) und dem der Messung der Teilchenaufladung dienenden Abscheidungsfeld (6, 7) ein längenmäßig etwa der Sprühstrecke entsprechendes sprühloses Feld (3, 4) zur Abscheindung der freien Gasionen aus dem Gasstrom angeordnet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das sprühlose Abscheindungsfled (6, 7) in metherere voneinander i'solierte Abschnitte (9) zur fraktionierten Bestimmung der abgeschiedenen Staubteilchengrößen unterteilt ist.
5. Anwendung der Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4 zur aufladungs- und damit korngrößenabhängiegen Steuerung bei Fertigungsprozessen für staubförmiges Gut.
6. Anwendung der Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4 zur Regelung der Spannung von Elektrofi!tern oder der Frequenz bei akustischen Staubabscvheidern in Abhängigkeit von der Korngröße.