FI68729B - Instrument foer maetning av storlekar och maengder av partiklar i ett flytande medium - Google Patents

Description

lulS^ m m KUULUTUSJULKAISU 68729 «filHl B 11 UTLÄGGNINGSSKRIFT 00 f £7 c /jirv Patent 11 syonneUy 10 10 1935 <45) Patent neddolat (51) Kv.lk.7int.Ci.4 G 01 N 15/02 7O1OQ1 SUOMI —FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansöknlng ' (22) HakemUpiivä — Ansökningsdag 13*06.78 (F») (23) Alkupäivä — Glltighetsdag 13*06.78 (41) Tullut Julkiseksi — Blivit offentlif 1^.12.79

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.iulkaisun pvm. - 28.06.85

Patent- och registerstyrelsen v ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begird prioritet (71)(72) Konstantin Andreevich Grachev, Naberezhnaya Kosmonavtov 3, kv. 67,

Saratov, Viktor Alexeevich Berber, ulitsa Shelkovichnaya 18^, kv. 65, Saratov, Viktor Evgenievich Sokolov, ploschad Ordzhonikidze 14, kv. 17, Saratov, Vladimir Vasilievich Pavlov, ulitsa Sovetskaya 21, kv. 56, Saratov, Alexei Nikolaevich Popov, ulitsa Zheleznodorozhnaya 5/9, kv. 31, Saratov, Vladimir Alexeevich Zolotenko, 2 Detsky proezd, 2, kv. 18, Saratov, USSR(SU) (7^) Oy Kolster Ab (S2*) Koje virtaavassa väliaineessa olevien hiukkasten koon ja määrän mittaamista varten - Instrument för mätning av storlekar och mängder av partiklar i ett flytande medium Tämä keksintö liittyy kojevalmistukseen ja erityisesti kojeisiin, joilla mitataan virtaavassa väliaineessa olevien hiukkasten kokoa ja määrää.

Keksinnön mukaisen kojeen tehokkain sovellutus on ilmansaastumisen valvonta työpaikoilla ja muissa tuotantotiloissa.

Tämän keksinnön kojetta voidaan myös käyttää määriteltäessä nesteiden saastumisaste kemiallisessa teollisuudessa ja koneeraken-nuksessa.

Keksinnön mukaista kojetta voidaan edelleen käyttää lääketieteessä veren ja muiden nesteiden koostumusta analysoitaessa.

Sentyyppiset juoksevassa väliaineessa olevien hiukkasten kokoa ja määrää mittaavat kojeet ovat tunnettuja, jotka käsittävät pimeän kammion, jossa valolähde lähettää valonsäteen, jota linssit ohjaavat. Kammiossa on myös valoherkkä laite, joka ottaa vastaan valonsäteen tiellä olevien hiukkasten hajoittamaa valoa. Hiukkaset joutuvat kam- 2 68729 mioon tutkittavan väliainevirran mukana,joka ohjataan valonsäteeseen sen poikittaisuunnassa. Valoherkkä laite muuttaa hiukkasten hajoitta-mat valonvälähdykset sähköimpulsseiksi. Valoherkän laitteen ulostulo on liitetty jakajan, jonka tarkoituksena on jakaa impulssit hiukkasten koon mukaan, välityksellä, kynnyslaitteiden signaalisisäänmenoon. Kynnyslaitteiden ulostulot on yhdistetty osoittimilla varustettuihin laskimiin.

Kojeen tarkkuus tarkistetaan kalibroituja hiukkasia jäljittelevän elementin avulla. Tämä elementti käsittää liikkuvan osan, joka on tehty menemään ristiin valonsäteen kanssa ennen mittausta.

Kyseessäoleva koje tarkistetaan vain vähää ennen mittausta.

Sen säätää käyttäjä, mikä monimutkaistaa tarpeettomasti kojeen käyttöä. Lisäksi ei kyseisessä kojeessa ole mahdollista eliminoida sellaisten virhelähteiden vaikutusta, kuten virtalähteen epävakaa jännite, joka voi mittausten aikana nopeasti vaihdella.

Tämän keksinnön päämääränä on poistaa yllämainitut epäkohdat.

Keksinnön pyrkimyksenä on olennaisesti tarjota käytettäväksi koje virtaavassa väliaineessa olevien hiukkasten koon ja määrän mittaamiseksi, jossa kojeessa kalibroituja hiukkasia jäljittelevän elementin rakenne tekee mahdolliseksi automatisoida kojeen kalibrointi mittauksen aikana.

Keksintö käsittää olennaisesti sen, että tarjotaan käytettäväksi virtaavassa väliaineessa olevien hiukkasten koon ja määrän mittauksessa käytettävä koje, joka muuttaa valolähteen lähettämän säteen poikki kulkevassa, virtaavan aineen virrassa olevien hiukkasten hajoittaman valon, samoinkuin kalibroitua hiukkasta jäljittelevästä elementistä saapuvan osan saman säteen vlosta sähköimpulsseiksi, on liitetty jakajan, jonka tarkoituksena on jakea nämä impulssit hiuk-kaskoon mukaan, kautta signaalisisäänmenoihin vastaavissa kynnys-laitteissa, joiden ulostulot on liitetty osoittimilla varustettuihin laskimiin, joka koje on keksinnön mukaan tunnettu siitä, että kalibroitua hiukkasta jäljittelevä elementti on sovitettu määräajoin mittauksen aikana muuttamaan valoherkän laitteen saaman säteenosan kirkkautta ja siitä, että valoherkän laitteen ulostulon ja kynnys-laitteiden viitesisäänmenojen väliin on sijoitettu piiri muuntamaan valoherkän laitteen ulostuloimpulssit tasavirraksi, joka säätää kynnyslaitteiden laukaisutasoja niiden impulssien amplitudien perusteella, jotka saapuvat kalibroitua hiukkasta jäljittelevästä elementistä.

3 68729

On tarkoituksenmukaista, että kalibroitua hiukkasta jäljittelevä elementti on muodoltaan edestakaiseen liikkeeseen sovitettu tanko, niin että se määrävälein tunkeutuu valonsäteeseen, jota tarkoitusta varten se on kytketty sähkömagneetin ankkuriin.

Tällainen kalibroitua hiukkasta jäljittelevän elementin rakenne on yksinkertaisin ja sen avulla saavutetaan paras mahdollinen mitta-tarkkuus .

Kalibroitua hiukkasta jäljittelevä elementti voi olla rakenteeltaan valokanava, joka siirtää osan valoherkän laitteen lähettämästä säteestä, jossa ^navassa on käyttimen vetämä valonsäteenkatkaisija.

Viimemainittu rakenne tekee mahdolliseksi säätää valon kirkkautta ja niinmuodoin vastaavaa kalibroitua hiukkaskokoa.

Keksinnön mukaista, virtaavassa väliaineessa olevien hiukkasten kokoa ja määrää mittaavaa, kojetta kalibroidaan automaattisesti mittauksen aikana, jonka ansiosta kojeen mittausominaisuudet ovat erinomaisen tasaiset ja sen tarkkuus suuri.

Tätä keksintöä voidaan paremmin ymmärtää tarkastelemalla seu-raavaa, erään sen suositun suoritusmuodon selitystä, joka annetaan liittyen oheisiin piirustuksiin, joissa: kuvio 1 on kaavakuva keksinnön mukaisesta, virtaavassa väliaineessa olevien kokoa ja määrää mittaavasta kojeesta, johon liittyy pystykuva tangonmuotoisesta, kalibroitua hiukkasta jäljittelevästä elementistä.

Kuvio 2 on kuva keksinnön mukaisesta, peilisysteemillä varustetusta kammiosta.

Kuvio 3 on kaavakuva keksinnön mukaisesta, virtaavassa väliaineessa olevien hiukkasten kokoa ja määrää mittaavasta kojeesta, jossa kalibroitua hiukkasta jäljittelevä elementti on rakenteeltaan valonsäteenkatkaisijalla varustettu prismasysteemi.

Kuvio 4 on kuva kammiosta, jossa on valonohjaimet.

Keksintöä selitetään edelleen yksityiskohtaisemmin viitaten ilmansaastumista valvovaan laitteeseen. Koje käsittää pimeän kammion 1, kuviossa 1, jossa on lamppu 2, joka toimii valolähteenä 2 sekä linssit 3, joiden tarkoituksena on valonsäteen ohjaaminen. Kammiossa 1 on lisäksi valoherkkälaite 4, jonka, linssisysteemin 5 ohjaama, näkö-säde kohtisuorassa valolähteen 2 lähettämään säteeseen nähden.

Jotta kammioon 1 saataisiin ilmaa, jonka saastuneisuutta tutkitaan, on kammio varustettu suuttimella (ei näkyvissä), joka on asennettu niin, että se ohjaa ilmavirran yllämainittujen säteiden leik- 4 68729 kauskohtaan.Elementin 6 tarkoituksena on jäljitellä kalibroitua hiukkasta ja se on suunniteltu tangoksi, jota myös merkitään numerolla 6, ja joka on sovitettu muuttamaan määrävälein mittauksen kestäessä valoherkkään laitteeseen 4 menevän valon kirkkautta.

Jotta se voisi muuttaa valon kirkkautta, on tarko 6 tehty liikkuvaksi, niin että se voi leikata valolähteen 2 lähettämän valonsäteen. Tätä tarkoitusta varten on tanko 6 kytketty sähkömagneetin 8 ankkuriin 7, jota syöttää generaattori 9, jonka tehtävänä on yksinomaan magnetoida sähkömagneetti 8. Tanko 6 on järjestetty niin, että se joutuu liikkuessaan määräajoin valolähteen 2 lähettämään säteeseen, hajoittaen osan sen valosta valoherkän laitteen 4 suuntaan.

Valoherkän laitteen 4 tehtävänä on muuttaa saamansa valo sähkö-impulsseiksi. Sen tehtävän pystyy suorittamaan mikä tahansa valoherkkä laite, esimerkiksi valosähköinen multiplikaattori. Valoherkän laitteen 4 ulostulo on yhdistetty sisäänmenoon virtapiirissä 10, jonka tarkoituksena on muuttaa valoherkän laitteen 4 ulostuloimpuls-sit tasavirraksi. Laitteen 4 ulostulo on liitetty myös kynnyslaittei-den 11 signaalisisäänmenoihin, joka liitos tapahtuu jakajan 12 kautta, joka jakaa valoherkän laitteen 4 ulostuloimpulssit kynnyslaittei-den 11 kesken ilmavirrassa olevien hiukkasten koosta riippuen.

Muuntovirtapiirin 10 ulostulo on liitetty kynnyslaitteiden 11 viites isäänmenoihin.

Virtapiiri 10, joka muuttaa valoherkän laitteen 4 ulostulojnpuls-sit tasavirraksi on integroiva piiri, joka käsittää vastuksen 13, diodin 14 ja kondensaattorin 15. Integroivan piirin aikavakio on valittu paljon pitemmäksi kuin on sen impulssin kesto, joka syntyy valoherkän laitteen 4 ulostulossa, kun se vastaanottaa ilmavirrassa olevien hiukkasten hajoittaman valon. Samanaikaisesti on integroivan piirin aikavakio pienempi kuin valoherkän laitteen 4 ulostulossa syntyneen impulssin kesto, kun laitteeseen tulee valo, jonka on ha-joittanut tanko 6, jonka tehtävänä on jäljitellä kalibroitua hiukkasta. Kynnyslaitteiden 11 ulostulosta siirretään impulssit vastaaviin osoittimilla varustettuihin laskimiin 16, joiden tarkoituksena on laskea ja osoittaa niiden impulssien luku, joka vastaa kunkin, tutkittavassa ilmassa olevan, kokoryhmän hiukkasten lukumäärää.

Jakaja, kynnyslaite ja laskijat osoittimineen voivat käyttää vastaavien toimintojensa suorittamiseen mitä tahansa tunnettuja virtapiiristöjä.

5 68729

Kalibroitua amplitudia jäljittelevä elementti voidaan nyt tehdä valoaläpäiseväksi kammioksi 17, kuviossa 2, joka käsittää peilisys-teemin 17a, ja jossa on valonsäteenkatkoja, jona toimii tanko 6a, joka on kytketty sähkömagneetin 8 ankkuriin 7, kuten yllä on selitetty. Osan valolähteen 2 kuviossa 1, kehittämästä säteestä erottaa himmennin 18, joka on asennettu mainitun säteen poikki.

Kalibroitua taajuutta jäljittelevä elementti voi lisäksi olla tehty valoa läpäiseväksi kanavaksi 19, kuviossa 3, joka käsittää pris-masysteemin 20 ja jossa on valonsäteenkatkoja 21, jota käyttää itsenäinen vetolaite 22. Valosäteenkatkoja voi olla mitä tahansa tarkoitukseen sopivaa tyyppiä. Valolähteen 2 lähettämästä valonsäteestä erottaa osan sen poikki asetettu himmennin 23.

Kuvion 4 valoalapäisevän kanavan muodostavat kaksi valonohjain-ta 24 ja 25. Valonohjainten 24 ja 25 välissä on valonsäteenkatkoja 21, joka on samanlainen kuin se, joka on asennettu kanavaan 19, kuviossa 3. Himmennin 23, kuvioissa 4, erottaa osan säteen valosta.

Koje, joka mittaa virtaavassa väliaineessa olevien hiukkasten koon ja määrän toimii seuraavasti.

Valolähde 2 synnyttää ja linssisysteemi 3 muodostaa tarkasti rajatun kapean valonsäteen kammiossa 1. Ilmavirta, jonka saastuneisuutta on määrä tarkistaa, sekä siinä olevat hiukkaset, johdetaan oheisiin piirustuksiin nähden kohtisuorassa olevan suuttimen läpi, niin että ilmavirta kulkee valonsäteen poikki. Kun hiukkanen kulkee valonsäteen poikki, se hajoittaa osan säteen valosta kaikkiin suuntiin. Osa hiukkasen hajoittamasta valosta joutuu valoherkän laitteen 4 näkö-säteeseen, jonka linssit 5 ohjaavat. Valoherkkä laite 4 muuttaa saamansa valon sähköimpulsseiksi. Näiden impulssien amplitudi riippuu hiukkasten hajoittaman valon kirkkaudesta. Valoherkän laitteen 4 ulostulosta impulssit siirretään ohmijakajan 12 kautta signaalisi-säänmenoihin kynnyslaitteissa 11, jotka siten magnetoituvat ajaksi, joka on sama kuin impulssien kesto. Magnetoitujen kynnyslaitteiden luku riippuu siten impulssin amplitudista ja niinmuodoin sen hiukkasen koosta, joka impulssin aiheuttaa. Impulssi, jonka ensimmäinen (impulssiamplitudin suhteen) magnetoiduista kynnyslaitteista synnyttää johdetaan vastaavan osoitinlaskijän 16 sisäänmenoon, jonka tehtävänä on laskea ja esittää niiden hiukkasten luku, joiden koot ovat annetun kanavan puitteissa. Siten saadaan hiukkaskoko valoherkän laitteen 4 ulostulon impulssin amplitudista. Valoherkän laitteen 4 ulostulo- 6 68729 impulssin amplitudin määrittelee hiukkaskoko samoinkuin joukko tekijöitä, kuten valolähteen kirkkaus, valoherkän liitteen 4 muuntokerroin, kynnyslaitteiden 11 tarkkuus jne.

Jotta näiden tekijöiden vaikutus voitaisiin eliminoida, mitataan hiukkaskoko vertaamalla hiukkasen hajoittaman valon määrää sen valon määrään, jonka kalibroitua hiukkasta jäljittelevä elementti saa aikaan. Tanko 6, joka määrävälein joutuu valolähteen 2 kehittämään valonsäteeseen, jäljittelee kalibroitua hiukkasta. Tangon 6 heijastava pinta ja sen tunkeumasyvyys valonsäteeseen valitaan niin, että sauvan 6 hajoittaman valon intensiteetti on vakio. Tankoa 6 liikuttaa riippumattoman generaattorin 9 magnetoima sähkömagneetti 8. Generaattorin 9 värähtelyjakso aiheuttaa sen, että tangon 6 hajoittaman valon, valoherkän laitteen 4 ulostulossa aikaansaaman impulssin kesto on paljon suurempi kuin impulssi, jonka hiukkanen kehittää.

Kaikki valoherkän laitteen 4 ulostulossa syntyneet impulssit johdetaan virtapiiriin 10, jotta ne siellä muunnettaisiin tasavirraksi.

Ilman sisältämien hiukkasten aiheuttamien impulssien kesto on merkittävästi lyhyempi kuin muuntopiiriin 10 kuuluvan integroivan piirin aikavakio. Suuriamplitudisia impulsseja aiheuttavien hiukkasten luku on häviävän pieni. Siitä on seurauksena, että ilmavirrassa olevien hiukkasten aikaansaamilla impulsseilla ei ole konkreettista vaikutusta tasavirtaan muuntopiirin 10 ulostulossa. Tangon 6 aikaansaaman impulssin kesto riittää saattamaan kondensaattorin 15 varauksen tasolle, joka vastaa impulssin täyttä amplitudia. Tämän seurauksena syntyy muuntopiirin 10 ulostulossa tasavirta jonka jännite on sama kuin sen impulssin amplitudi, jonka kalibroitua hiukkasta jäljittelevä elementti saa aikaan. Muuntopiirin 10 ulostulosta johdetaan tasavirta kynnyslaitteiden 11 viitesisäänmenoon. Kaikista kynnys-laitteista 11 magnetisoituu vain se, jonka signaalisisäänmenoon johdetaan impulssi, jonka amplitudi on korkeampi kuin tasavirran jännite sen viitesisääntulossa. Siten liittyy muutokseen valolähteen 2 kirkkaudessa, valoherkän laitteen muunnoskertoimessa ja muissa tekijöissä, jotka vaikuttavat ilmavirrassa olevien hiukkasten aiheuttamien impulssien amplitudeihin, muutos ilmavirrassa olevien hiukkasten aiheuttamien impulssien amplitudeissa sekä kalibroitua hiukkasta jäljittelevän elementin tasavirrassa. Kaiken kaikkiaan mitataan ilmavirrassa olevien hiukkasten koko vertaamalla näitä kokoja kalibroidun hiukkasen kokoon, mikä tapahtuu mittauksen aikana, josta on seurauksena mittaustarkkuuden olennainen paraneminen.

7 68729

Tapauksissa, jolloin kalibroitua hiukkasta jäljittelevä elementti, kuviossa 2, on valoaläpäisevä kanava 17, joka johtaa osan valolähteen 2 kehittämästä säteestä valoherkkään laitteeseen 4, jäljitel-lään kalibroitua hiukkasta seuraavalla tavalla.

Valolähteen 2 lähettämä ja linssisysteemin 3 ohjaama kulkee him-mentimen 18 läpi ja tulee kahden peilin 17a muodostamaan järjestelmään .

Peilit 17a taittavat valon ja osa säteestä, joka kulkee himmen-timen 18 läpi, ohjataan valoherkkään laitteeseen 4. Peilien 17a väliin on, taittuneen säteen reitille, sijoitettu tanko 6a, joka määrävälein katkaisee säteen. Kaikissa muissa suhteissa toimii koje samalla tavoin kuin silloin, kun tanko 6 toimii kalibroitua hiukkasta jäljittelevänä elementtinä, kuten kuviossa 1 esitetään.

Kun taipuvia valonjohtimia 24 ja 25 käytetään muodostamaan kuviossa 4 valoajohtava kanava 19, jäljitellään kalibroitua hiukkasta, kuten tapauksessa, jossa käytetään peilejä 17a ja prismoja 20 valoa johtavissa kanavissa 17 ja 19. Valonkatkojana toimii itsenäisen käytön 22 vetämä kiekonpuolikas.

Claims (3)

8 68729

1. Virtaavassa väliaineessa olevien hiukkasten kokojen ja määrän vittaamista varten tarkoitettu koje, jossa valoherkkä laite (4), joka muuttaa virtaavassa väliaineessa olevien, valolähteen (2) aikaansaaman säteen poikki kulkevien hiukkasten ha-joittaman valon, samoinkuin osan sen säteen valosta, joka tulee kalibroitua hiukkasta jäljittelevästä elementistä (6, 17, 19), sähkösignaaleiksi on yhdistettu jakajan (12), jonka tarkoituksena on jakaa nämä impulssit hiukkasten kokojen mukaan, signaali-sisäänmenoihin vastaavissa kynnyslaitteissa (11), joiden ulostulot on yhdistetty osoittimilla varustettuihin laskimiin (16), tunnettu siitä, että kalibroitua hiukkasta jäljittelevä elementti (6, 17, 19) on sovitettu määrävälein muuttamaan mittauksen aikana kirkkautta osassa siitä valosta jonka valoherkkä laite (4) vastaanottaa ja että valoherkän laitteen (4) ulostulon ja kynnyselementtien (11) viitesisäänmenojen väliin on sijoitettu virtapiiri (10), jonka on määrä muuntaa valoherkän laitteen (4) ulostuloimpulssit tasavirraksi, joka säätää kynnys-laitteiden (11) laukaisutasoja kalibroitua hiukkasta jäljittelevän elementin (6, 17, 19) aikaansaamaan impulssin amplitudin mukaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koje, tunnettu siitä, että kalibroitua hiukkasta jäljittelevä elementti on tanko (6, 6a), joka on sovitettu liikkumaan edestakaisin niin että se määrävälein tunkeutuu valonsäteeseen, mistä syystä se on kytketty sähkömagneetin (8) ankkuriin (7).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koje, tunnettu siitä, että kalibroitua hiukkasta jäljittelevä elementti on valo-kanava (19), joka johtaa osan valolähteen (2) aikaansaamasta säteestä valoherkkään laitteeseen (4), jossa kanavassa (19) on valonsäteenkatkoja (21), jota ohjaa itsenäinen käyttölaite (22).