HU197965B - Mintavevő szonda - Google Patents

Abstract

Atalálmány tárgya mintavevő szonda, áramló gázban lévő szennyező anyag koncentrációjának meghatározására, mely könyökkel rendelkező mintavevő csövet, legalább egy darab össznyomásérzékelő csövet és célszerűen két darab differenciái, nyomásmérő műszert tartalmaz. Az össznyomásérzékelő cső a mintavevő cső belépő nyílásán túlnyúlik, adott esetben pedig a mintavevő cső külső palástja mentén futva a nyomásmérő műszerekhez csatlakozik. Fő jellegzetessége, hogy a mintavevő csövön (2) egy vagy több, a belépő nyíláson (2b) túlnyúló érzékelő csonk (1) van, amelyhez egy vagy két össznyomáselvezető (1) cső csatlakozik, a mintavevő csőnek (2) a könyök előtti szakaszára hüvely (3) van ráhúzva. A mintavevő cső (2) és a hüvely (3) között kiegyenlítő kamra (4) van, a kiegyenlítő kamra (4) a szonda belépő nyílása (2b) felől le van zárva. A hüvely (3) másik vége az áramlás, irányából nézve a mintavevő cső (2) külső palástjával (2a) lépcsőt (3a) képez, a lépcső (3a) mögötti tér folyamatos vágy szakaszos gyűrű alakú rés (3b) útján összefügg a kiegyenlítő kamrával (4). A kiegyenlítő kamrához (4) a lépcső (3a) mögötti statikus nyomás kivezetésére alkalmas nyomásérzékelő vezeték (6) kapcsolódik, a mintavevő csőhöz (2) a könyök (2c) mögötti belső statikus nyomás mérésére alkalmas nyo-Atalálmány tárgya mintavevő szonda, áramló gázban lévő szennyező anyag koncentrációjának meghatározására, mely könyökkel rendelkező mintavevő csövet, legalább egy darab össznyomásérzékelő csövet és célszerűen két darab differenciái, nyomásmérő műszert tartalmaz. Az össznyomásérzékelő cső a mintavevő cső belépő nyílásán túlnyúlik, adott esetben pedig a mintavevő cső külső palástja mentén futva a nyomásmérő műszerekhez csatlakozik. Fő jellegzetessége, hogy a mintavevő csövön (2) egy vagy több, a belépő nyíláson (2b) túlnyúló érzékelő csonk (1) van, amelyhez egy vagy két össznyomáselvezető (1) cső csatlakozik, a mintavevő csőnek (2) a könyök előtti szakaszára hüvely (3) van ráhúzva. A mintavevő cső (2) és a hüvely (3) között kiegyenlítő kamra (4) van, a kiegyenlítő kamra (4) a szonda belépő nyílása (2b) felől le van zárva. A hüvely (3) másik vége az áramlás, irányából nézve a mintavevő cső (2) külső palástjával (2a) lépcsőt (3a) képez, a lépcső (3a) mögötti tér folyamatos vágy szakaszos gyűrű alakú rés (3b) útján összefügg a kiegyenlítő kamrával (4). A kiegyenlítő kamrához (4) a lépcső (3a) mögötti statikus nyomás kivezetésére alkalmas nyomásérzékelő vezeték (6) kapcsolódik, a mintavevő csőhöz (2) a könyök (2c) mögötti belső statikus nyomás mérésére alkalmas nyo-mástovábbító vezeték (9) csatlakozik, a nyomástovábbító vezeték (9) pedig a mintavevő csővel (2) közlekedő furat (7) útján van összeköttetésben. (Jellemző az l.a,b ábra).

Description

A találmány tárgya mintavevő szonda, áramló gázban lévő szennyező anyag koncentrációjának meghatározására, amely könyökkel rendelkező mintavevő csövet, legalább egy darab össznyomáselvezető csövet és célszerűen két darab differenciál nyomásmérő műszert tartalmaz, az össznyomáslevezető csőa mintavevő cső belépő nyílásán túlnyúlik, adott esetben pedig a mintavevő cső külső palástja mentén futva a nyomásmérő műszerekhez csatlakozik.

A vezetékben áramló gázok szilárdanyag-tartalmának meghatározása fontos méréstechnikai feladat. A mérési eredmények alapján technológiai folyamatok minősíthetők, és/ /vagy a környezetbe kibocsátott szilárd szenynyező anyagok mértékére szerezhetők információk. A mérés során a vezeték keresztmetszetén időegységenként átlépő szilárd anyag tömegét (a tömegáramot) és a gázban lévő szilárd anyag átlagos koncentrációját határozzák meg.

A vezetékben áramló gázban lévő szilárd szennyezők koncentrációjának meghatározására az ipari gyakorlatban a mintavételen alapuló, gravimetrikus mérést alkalmazzák. A csővezeték kiválasztott keresztmetszetének (a mérési keresztmetszetnek) számos pontjából gázmintát szívnak le. Mérik a gázminta térfogatát és a leválasztott por tömegét. A portömeg és a gázminta térfogat hányadosa a gázmintában lévő szilárd anyag koncentrációját adja, amely megegyezik a vezetékben áramló főgázáram koncentrációjával, ha a gázminta a főgázáramra nézve reprezentatív. A reprezentatív mintavétel egyik feltétele, hogy a mintavevő szonda áramlással szembefordított végén elhelyezkedő mintavevő csőbe belépő gázban lévő szilárd anyag koncentrációja egyezzék meg a főgázáram helyi szilárd anyag koncentrációjával.

Ez a követelmény izokinetikus mintavétellel teljesíthető, amikor a mintavevő cső hatásos átmérőjére vonatkoztatott leszívási sebesség megegyezik a gáz helyi áramlási sebességével.

Az izokinetikus mintavétel különböző berendezésekkel valósítható meg. A legegyszerűbb módszer, hogy a mintavételt megelőzően pl. Prandtl-cső segítségével meghatározzák a mérési keresztmetszet adott pontjaiban az áramlási sebességet. A leszívócsonk hatásos keresztmetszetének és a helyi sebességnek a szorzata megadja az adott pontban a leszívandó térfogatáramot. A leszívott térfogatáramot a mintavevő berendezésben lévő leválasztó után valamely térfogatáram-mérési módszerrel (pl. mérőperemmel vagy Venturi-csővel) mérik meg.

A módszer hátránya, hogy a helyi sebesség meghatározása és a mintavétel időben nem egyszerre történik, ezért a mért berendezés üzemállapotának meghatározásából adódó áramlási sebességváltozás nem regisztrálható, és így a szükséges elszívási sebesség korrekció nem hajtható végre.

Megkönnyítené a vizsgálatot, ha a leszívott gáz térfogatáramának mérésére a mintavevő berendezésbe történő belépés közelében kerülne sor, ahol a gáz állapota (nyomás és hőmérséklet) megegyeznék a csővezetékben áramló gáz állapotával.

Korszerűbb berendezés az a mintavevő szonda, amely az áramló gáz sebességének mérésén túl alkalmas a gázminta térfogatáramának meghatározására is.

Ilyen a HU 179.683 lajstromszámú magyar szabadalom által védett mintavevő szonda. Jellegzetessége, hogy a mintavevő csőnek előrenyúló, a főgázáram össznyomását érzékelő csövekkel ellátott kettős fala van, amelynek külső és belső palástjában nyomásérzékelő rés van. A külső palástban lévő rés a főgázáram statikus nyomást, míg a belső palástban kiképzett rés a leszívott részáram statikus nyomását érzékeli. Az érzékelő helyek meghosszabbításaként nyomáskivezető csövek vannak kialakítva, amelyek két differenciál nyomásmérő műszerhez csatlakoznak.

Az ismertetett mintavevő szonda számos hátránnyal rendelkezik. A kettős falú mintavevőcső, a kamrák előállítása költséges gyártástechnológiát igényel, a kamrákat eltömheti a lerakodott por. A mintavevő cső oldalán kialakított statikus nyomáskivezető réssel csak akkor mérhetjük a helyi statikus nyomással megegyező nyomást, ha a rés a mintavevő cső belépő nyílása mögött elég távoli ahhoz, hogy a mintavevő cső véges falvastagságából, — az esetleges ferde megóvásból — származó zavaró hatás ne érvényesüljön. Ugyancsak nagy távolságot kell hagyni a mintavevő cső belépő nyílása és a gázminta statikus nyomását kivezető rés között, hogy a belépésnél az áramló zavaró hatása se okozzon hibát.

Az említett követelmények miatt az ismertetett mintavevő szonda nagy méretű. Falazott vagy hőszigetelt vezetékeknél a mintavevő cső hosszával megegyező átmérőjűre kell kialakítani azokat a nyílásokat, amelyeken keresztül a mintavevő csövet a főgázáramba tesszük. Ezért a nagy méretű mintavevő szondák a meglévő ipari berendezések vezetékeinek méréséhez sok esetben nem alkalmazhatók,

A találmány célja az ismert mintavevő berendezések hibáinak kiküszöbölése, és olyan mintavevő szonda kialakítása, amely viszonylag rövid mintavevő szonda kialakítása, amely viszonylag rövid mintavevő csővel rendelkezik, egyszerű felépítésű, és a vizsgált gáz kedvezőtlen áramlási viszonyai mellett is pontos mérést tesz lehetővé.

A találmányi gondolat kettős felismerésen alapszik. Az egyik az, hogy a mintavevő cső belépő nyílása mögött, annak közelében a szonda palást átmérőjének hirtelen csökkentésével az áramlás irányába néző lépcsőt képezünk ki. A lépcső mögött mért nyomás a 3

-3197965 zavartalan áramlást’ i érvényes statikus nyomásnál kisebb, de különbségük a dinamikus nyomással arányos. Az arányossági tényező állandó, így ha az össznyomás és a lépcső mögötti nyomás különbségét képezzük, akkor a dinamikus nyomással arányos, de annál nagyobb nyomáskülönbséget kapunk, amelyből a zavartalan áramlás sebessége kiszámítható.

A másik felismerés az, hogy a gázminta téríogatáramát a leszívócsonk és a szondaszár közötti ívdarab veszteségének mérésével határozhatjuk meg. A találmány szerinti megoldásnál az áramlási sebesség és a térfogatáram meghatározása érdekében mért nyomáskülönbségek a szokásosnál nagyobbak. Így az eddig ismert megoldásoknál lényegesen kisebb méretű és egyszerűbb felépítésű leszívócsonkkal nagyobb mérési pontosságot lehet elérni.

A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti mintavevő szonda, áramló gázban lévő szennyező anyag koncentrációjának meghatározására — mely könyökkel rendelkező mintavevő csövet, legalább egy darab össznyomáselvezető csövet és célszerűen két darab differenciál nyomásmérő műszert tartalmaz, az össznyomáselvezető cső a mintavevő cső külső palástja mentén futva a nyomásmérő műszerekhez csatlakozik —, oly módon van kialakítva, hogy a mintavevő csövön egy vagy több, a belépő nyíláson túlnyúló érzékelő csonk van, az érzékelő csonkhoz az össznyomáselvezető cső csatlakozik, a mintavevő csőnek a könyök előtti szakaszára hüvely van ráhúzva, a mintavevő cső és a hüvely között kiegyenlítő kamra van, a kiegyenlítő kamra a szonda belépő nyílása felől le van zárva, a hüvely másik vége az áramlás irányából nézve a mintavevő cső külső palástjával lépcsőt képez, a lépcső mögötti tér folyamatos vagy szakaszos gyűrű alakú rés útján összefügg a kiegyenlítő kamrával, a kiegyenlítő kamrához a lépcső mögötti nyomás kivezetésére alkalmas nyomásérzékelő vezeték kapcsolódik, a mintavevő csőhöz a könyök mögötti belső statikus nyomás mérésére alkalmas nyomástovábbító vezeték csatlakozik, a nyomástovábbító vezeték pedig a mintavevő csővel közlekedő furat útján van összeköttetésben.

A találmány további ismérve lehet, hogy több közlekedő furat esetén azok közös körkamrába torkollanak. Az össznyomáselvezető cső érzékelő csonkja kúpos belső felülettel rendelkezik.

A találmány szerinti mintavevő szonda számos előnnyel rendelkezik. A mintavevő szonda egyszerű felépítése miatt olcsó, az eddig ismert berendezéseknél kisebb méretű és rövidebb mintavevő csővel rendelkezik, ezért meglévő hőszigetelt vagy falazott vezetékeknél is alkalmazható.

Ugyancsak kedvező, hogy a találmány szerinti szonda mérési pontossága lényegesen 4 meghaladja az ismert mintavevő berendezések pontosságát. A mérések kedvezőtlen áramlási viszonyok mellett is elvégezhetők.

A találmányt a továbbiakban kiviteli példa kapcsán, rajz segítségével ismertetjük közelebbről. A mellékelt rajzon az l.a, b ábra a mintavevő szonda metszete.

Az la. ábrán feltüntettük a 2c könyökkel rendelkező 2 mintavevő csövet, az 1 össznyomáselvezető csövet, a 3 hüvelyt, a 4 kiegyenlítő kamrát, az 5a, 5b nyomásmérő műszereket, a 6 nyomásérzékelő vezetéket, a 9 nyomástovábbító vezetéket, a 7 közlekedő furatokat és a 8 körkamrát.

Az 1 össznyomáselvezető cső a 2 mintavevő cső 2b belépő nyílásán túlnyúlik, és a mintavevp cső 2a külső palástja mentén futva a differenciál 5a, 5b nyomásmérő műszerekhez csatlakozik. Az 1 össznyomáselvezető csőnek a 2b belépő nyíláson túlnyúló végén az la érzékelő csonk helyezkedik el. Az la érzékelő csonk az irányérzékenység csökkentésére célszerűen kúpos belső felülettel rendelkezik.

A 2 mintavevő csőnek a 2c könyök előtti szakaszára a 3 hüvely van ráhúzva, a 2 mintavevő cső és a 3 hüvely között a 4 kiegyenlítő kamra van. A 4 kiegyenlítő kamra a szonda 2b belépő nyílása felől le van zárva, a 3 hüvely másik vége pedig az áramlás irányából nézve a 2 mintavevő cső 2a külső palástjával a 3a lépcsőt képezi. A 3a lépcső mögötti tér a gyűrű alakú 3b rés útján a 4 kiegyenlítő kamrával függ össze.

A 4 kiegyenlítő kamrához a 3a lépcső mögötti statikus nyomás kivezetésére alkalmas 6 nyomásérzékelő vezeték kapcsolódik. A 9 nyomástovábbító vezeték, mely a 2c könyök mögötti belső statikus nyomás mérésére alkalmas, a 2 mintavevő csőhöz a 8 körkamra és a 7 közlekedő furatok útján csatlakozik.

Az lb. ábrán a mintavevő szondának a hüvely környezetében lévő része látható fél metszet-félnézetben. Az lb, ábrán feltüntettük az 1 össznyomáselvezető csövet, a 4 kiegyenlítő kamrát, a 3a lépcsőt és a 3b rést is.

Az 1 össznyomáselvezető cső vezeti ki az áramló gáz ps össznyomását. A lépcső mögött érvényes p_sr nyomást a 6 nyomásérzékelő vezeték továbbítja. Az 5b nyomásmérő műszer a pö—p^ nyomást méri, ami a gázáram dinamikus nyomásával arányos, A 2 mintavevő cső ferde megfúvása esetén a 4 kiegyenlítő kamrában a nyomás kiegyenlítődik, ami megnöveli a mérés pontosságát és megbízhatóságát.

A 2c könyök mögött p„ statikus nyomást a 8 körkamrába nyúló 9 nyomástovábbító vezeték juttatja az 5a nyomásmérő műszerhez. A pa—p« érték — a leszívott térfogat négyzetével arányos nyomáskülönbség — a 2c könyök nyömásvesztesége miatt eléggé nagy ahhoz, hogy a térfogatáram nagy pontossággal meghatározható legyen.

-4197965

A találmány emissziós és immissziós mérőberendezések mintavevő szondájaként vezetékben áramló gázok szilárdanyag-tartalmának meghatározására alkalmas.

Claims (3)

1. Mintavevő szonda, áramló gázban lévő szennyező anyag koncentrációjának meghatározására, amely könyökkel rendelkező mintavevő csövet, legalább egy darab össznyomásérzékelő csövet és célszerűen két darab differenciál nyomásmérő műszert tartalmaz, az össznyomásérzékelő cső a mintavevő cső belépő nyílásán túlnyúlik, adott esetben pedig a mintavevő cső külső palástja mentén futva a nyomásmérő műszerekhez csatlakozik, azzal jellemezve, hogy a mintavevő csövön (2) egy vagy több, a belépő nyíláson (2b) túlnyúló érzékelő csonk (1) van, amelyhez egy vagy két össznyomáselvezető (I) cső csatlakozik, a mintavevő csőnek (2) a könyök előtti szakaszára hüvely (3) van ráhúzva, a mintavevő cső (2) és a hüvely (3) között kiegyenlítő kamra (4) van, a kiegyenlítő kamra (4) a szonda belépő nyílása (2b) felől le van zárva, a hüvely (3) másik vége az áramlás irányából nézve a mintavevő cső (2) külső palástjával (2a) lépcsőt (3a) képez,

5 a lépcső (3a) mögötti tér folyamatos vagy szakaszos gyűrű alakú rés (3b) útján összefügg a kiegyenlítő kamrával (4), a kiegyenlítő kamrához (4) a lépcső (3a) mögötti statikus nyomás kivezetésére alkalmas nyo10 Tiásérzékelő vezeték (6) kapcsolódik, a mintavevő csőhöz (2) a könyök (2c) mögötti belső statikus nyomás mérésére alkalmas nyomás‘ovábbító vezeték (9) csatlakozik, a nyomástovábbító vezeték (9) pedig a mintavevő cső15 vei (2) közlekedő furat (7) útján van összeköttetésben.

2. Az 1. igénypont szerinti mintavevő szonda, azzal jellemezve, hogy több közlekedő

20 ^furat (7) esetén azok közös körkamrába (8) torkollanak.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti mintavevő szonda, azzal jellemezve, hogy az össznyomáselvezető cső (1) érzékelő csonkja (la)

25 kúpos belső felülettel rendelkezik.