Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do pomiaru zanieczyszczen gazów przemyslowych w szczególnosci pylowych transportowanych przewodami, przeznaczone zwlaszcza do pylomierzy, sluzacych do jednoczesnego pomiaru rozproszenia i oslabienia wiazki swiatla na czastkach pylu.Dzialanie pylomierzy optycznych moze byc oparte na nastepujacych zjawiskach: absorpcja swiatla przechodzacego przez warstwe zapylona, rozproszenia swiatla na ziarnach pylu, polaryza¬ cji swiatla przez rozproszenie oraz dyfrakcji swiatla na czastkach rozproszonych. Ze wzgledu na klopotliwy sposób pomiaru, dwa ostatnie zjawiska nie sa wykorzystywane w pylomierzach opty¬ cznych. Dwa pierwsze zjawiska to znaczy absorpcja i rozproszenie wywoluja efekt oslabienia wiazki swiatla przechoczacego przez pyl. Pochlanianie swiatla w osrodku o okreslonj grubosci warstwy opisane jest przez prawo sbsorpcji Bouguera-Lamberta, a dla ukladów wielofazowych, dla których okreslone jest stezenie roztworu to samo zjawisko opisuje prawo Beera, zgodnie z którym zaklada sie, ze faza rozpraszajaca nie pochlania swiatla. Oba wymienione prawa maja swój wyraz matematyczny.Zjawisko rozproszenia swiatla zostalo teoretycznie opracowane przez Reyleigha i dalej rozwi¬ niete przez róznych badaczy. Wzory matematyczne opisujace to zjawisko ze wzgledu na zbyt upraszczajace zalozenia, caly ogrom ograniczen oraz skomplikowane opisy matematyczne wyma¬ gajace numerycznych metod rozwiazania, sa malo przydatne do stosowania praktycznego.Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie urzadzenia do pomiaru zanieczyszczen gazów przymyslowych, opartego o pomiar rozproszenia i oslabienia wiazki swiatla na czastkach pylu.Zgodnie z wynalazkiem urzadzenie do pomiaru zanieczyszczenn gazów przemyslowych w szczególnosci pylowych transportowanych przewodami, posiadajace laserowe zródlo promienio¬ wania, uklad optyczny oraz uklad fotodetekcyjny charakteryzuje sie tym, ze uklad optyczny urzadzenia sklada sie z dwóch polaczonych ze soba scietych elipsoidalnych zwierciadel wyposazo¬ nych na powierzchni w przepuszczalne dla biegu promienia okienka i krócce przeplywowe strumie¬ nia zanieczyszczonego, ssawny i dyszowy, które na zewnatrz posiadaja odpowiednie polaczenia przewodami do ukladu ssawnego i sondy pomiarowej, przy czym krócce przeplywowe zabudowane sa dokladnie w osi symetrii polaczonych ze soba scietych elipsoidalnych zwierciadel, których os duza posiada trzy ogniska w tym jedno wspólne lezace na przecieciu wspomnianej wyzej osi2 128 605 duzej, na koncach której wewnatrz elipsoid umieszczone sa uklady fotodetekcyjne „wprzód" i „w tyl" o regulowanym przesuwnym wzdluz osi duzej polozeniu, a na zewnatrz elipsoidalnych zwier¬ ciadel na przedluzeniu osi symetrii przechodzacej przez przepuszczalne dla biegu promienie okienka znajduje sie uklad fotodetekcyjny „oslabienia" i „odniesienia" przedzielony katowo umie¬ szczona, lezaca w osi symetrii plytka pólprzepuszczalna, calosc zas sprzezona jest ze zródlem promieniowania swietlnego, najkorzystniej laserowego oraz miernikiem mocy lasera i aparatura zasilajaca.Os symetrii przepuszczalnych dla biegu promienia okienek porzechodzi dokladnie przez wspólne dla obu zwierciadel elipsoidalnych ognisko.Przekrój osiowy przez plaszczyzne styku krawedzi obu zwierciadel elipsoidanych przechodzi dokladnie przez wspólne dla obu zwierciadel elipsoidalnych ognisko.Miernik zapylenia dziala w oparciu o anizokinetyczny pobór próbki gazu zapylonego przy pomocy sondy pomiarowej, dla której moze byc przewidziane chlodzenie woda w przypadku poboru próbki gazów goracych.Uklad optyczny ma za zadanie umozliwic podzial strumienia swiatla na wiazke pomiarowa i porównawcza w celu rejestracji zmian mocy lasera i wyeliminowania wynikajacych stad bledów, doprowadzenie równoleglej wiazki swiatla laserowego do osrodka zapylonego miedzy dysza a ssawa oraz wyprowadzenie swiatla na zewnatrz zwierciadel elipsoidalnych a takze skupienie w dwóch ogniskach elipsoid swiatla rozproszonego „w przód" oraz „w tyl".Wiazka porównawcza z plytki swiatlodzielacej trafia do ukladu fotodetekcyjnego, którego zasadniczymi elementmi sa fotodetektory „oslabienia" i „odniesienia".Zapylony gaz zostaje doprowadzony do wspólnego ogniska obu zwierciadel elipsoidalnych przy pomocy dyszy zapewniajacej jednoczesnie niezapylenie zwierciadel elipsoidalnych. Strumien gazu zanieczyszczonego zasysanyjest przez ssawe powodujaca podcisnienie w ukladzie optycznym.Do wspomnianego wspólnego ogniska zwierciadel zostaje doprowadzony przez przepuszczalne dla biegu promienia okienko swiatlo laserowe. We wspólnym ognisku nastepuje oddzialywanie wiazki swiatla laserowego na wiazke przeplywajacego strumienia gazu zanieczyszczonego, po czym wiazka swiatla z przestrzeni wewnetrznej zwierciadel elipsoidalnych wyprowadzana jest z tego ukladu i trafia na wspomniany wyzej uklad fotodetekcyjny z plytka pólprzepuszczalna.Swiatlo rozproszone jest zbierane przez zwierciadla elipsoidalne i skupiane na umieszczonych w pozostalch dwóch ogniskach fotodetektorach rozproszenia „w przód" i „w tyl".W ukladach fotodetekcyjnych wewnetrznym i zewnetrznym mozna stosowac fototranzystory, fotorezystory, fotooporniki, fotopowielacze oraz inne.Urzadzenie wedlug wynalazku pozwala na obiektywna, niezawodna i szybka ocene stezenia zanieczyszczen pylowych o strumieniu gazów przeplywajacych przez kanaly, przewody rurowe, kominowe i inne.Wynalazek zostanie blizej objasniony na podstawie przykladowego urzadzenia przedstawio¬ nego na rysunku, na którym przedstawiony jest uklad optyczny skladajacy sie z dwóch polaczo¬ nych ze soba scietych elipsoidalnych zwierciadel 1. Zwierciadla wykonano jako pelne elipsoidy obrotowe i nastepnie po przecieciu kazdej z elipsoid na dwa elementy wzdluz plaszczyzny przechodzacej przez jedno z ognisk, elementy elipsoidalne zawierajace drugie ognisko polaczone czolowo w sposób trwaly umozliwiajacy rozlaczenie. W kazdej z elipsoid przed ich polaczeniem zabudowano fotorezystory 7 i 8, których zadaniem jest zamiana sygnalów swietlnych na sygnaly elekryczne. W polaczonych elementach elipsoidalnych zabudowano dokladnie w ich osi symetrii przechodzacej przez wspólne ognisko dwa krócce, króciec ssawny 3 i krociec dyszowy 4. Króciec dyszowy 4 przewodem elastycznym polaczony jest z sonda pomiarowa 6 umieszczona w przewo¬ dzie kominowym 15. Króciec ssawny 3 przewodem elastycznym polaczono z ssawa 5. Jako ssawy 5 przy testowaniu urzadzenia uzyto typowego odkurzacza. Na powierzchni scietych elipsoidalnych zwierciadel 1 wykonano szczelne przepuszczalne dla/promieniowania swietlnego okienka 2.Obydwa okienka leza na prostej przechodzacej przez wspólne ognisko polaczonych ze soba scietych elipsoidalnych zwierciadel 1. Fotorezystory „w przód" 7 i „w tyl" 8 umieszczone sa na regulowanej z zewnatrz osi i moga byc przesuwane wzdluz osi duzej kazdej z elipsoid. Regulacja polozemia fotorezystorów polega na kazdorazowym umieszczeniu ich dokladnie w ognisku kazde-128 605 3 go ze zwierciadel elipsoidalnych. Podobnie jak w ukladzie optycznym wewnatrz zwierciadel zasto¬ sowano fotorezystory w ukladzie fotodetekcyjnym „oslabienia" 9 i „odniesienia" 10, które spelniaja identyczne funkcje jak fotorezystory 7 i 8. Fotorezystory „oslabienia" 9 i „odniesienia"10 przedzie¬ lono plytka pólprzepuszczalna 11, która zostala umieszczona pod katem 45° od osi biegnacego pro¬ mieniowania. Jako zródlo swiatla monochromatycznego zastosowano laser He-Ne 12, który pod¬ laczono do aparatury zasilajacej 14 i wyposazono w miernik mocy lasera 13.W celu przetestowania urzadzenia przeprowadzono pomiary badawcze stezenia pylów dymi- cowych w strumieniu gazów kominowych. Ze wzgledu na stabilizacje pracy lasera 12 wlaczono go na okolo 6 godzin przed planowanym pomiarem. Tak dlugie wygrzewanie, ze wzgledu na brak stalej rejestracji zmian mocy, pozwalalo uznac moc swiatla laserowego za stala w czasie. Strumien zanieczyszczony zasysano z emitora 15 ssawa 5. Strumien gazów zanieczyszczonych po przejsciu przez sonde 6, elastycznym przewodem przeplywal do krócca dyszowego 4 i nastepnie po przejsciu przez wspólne ognisko elipsoidalnych zwierciadel, odsysany byl przez króciec ssawny 3 na zewnatrz ukladu optycznego. Podczas przeplywu strumienia gazów zanieczyszczonych przez uklad optyczny odczytywano na mierniku mocy lasera 13 wartosc mocy. Pomiar rozproszenia odczytywano w dzialkach, które w tabeli oznaczono jako „dz", zaznaczajac przy tym wartosc stezenia zapylenia w g/m3 oraz odpowiadajaca temu zapyleniu wartosc natezenia swiatla. Nastepnie w oparciu o zdjete charakterystyki miernika przeliczano pomiar na obciazenie opornoscia wejscia miernika. Wartosci opornosci oznaczone jako Mft pozwalajace na dokonanie odczytu natezenia swiatla przy danym poziomie stezenia pylu w strumieniu gazowym zestawiono w tabeli I. Znajac charakterystyke fotorezystorów mozna bylo ten sam pomiar rozproszenia wyrazic w jednostkach natezenia oswiet¬ lenia. Pomiary kazdorazowo rozpoczynano na podzakresie najczulszym.Wyniki pomiarów stezenia pylów w przeplywajacym strumieniu gazów zanieczyszczonych zestawiopno w tabeli.Tabela Rodzaj^^ ^-pylu Pyl dymnicowy 0,06 mm Zapylenie g/m 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 dz 13 22 46 63 73 Mn 41 20,4 9,9 6,65 5,35 Rozproszenie Lx 15,88 33,46 42,33 45,07 46,17 dz 17 23 31 39 44 Mn 49 33,5 23,2 19,1 17,5 Lx 8,96 22,39 31,09 34,55 35,91 Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do pomiaru zanieczyszczen gazów przemyslowych w szczególnosci pylowych transportowanych przewodami, posiadajace laserowe zródlo promieniowania, uklad optyczny podzialu promienia laserowego na pomiarowy i odniesienia oraz uklad fotodetekcyjny, znamkane tyra, ze uklad optyczny urzadzenia sklada sie z dwóch polaczonych ze soba scietych elipsoidalnych zwierciadel (1) wyposazonych na powierzchni w przepuszczalne dla biegu promienia okienka (2) i krócce przeplywowe strumienia zanieczyszczonego, ssawny (3) i dyszowy (4), które na zewnatrz posiadaja odpowiednio podlaczenie przewodami do ukladu ssawnego (5) i sondy pomiarowej (6), przy czym krócce przeplywowe zabudowane sa dokladnie w osi symetrii polaczonych ze soba scietych elipsoidalnych zwierciadel (1), których os duza posiada trzy ogniska w tym jedno wspólne lezace na przecieciu wspomnianej wyzej osi symetrii prostopadlej i osi duzej, na koncach której wewnatrz elipsoid umieszczone sa uklady fotodetekcyjne „wprzód" (7) i „wtyl" (8) o regulowanym przesuwnym wzdluz osi duzej polozeniu, a na zewnatrz elipsoidalnych zwierciadel (1) na przedluze¬ niu osi symetrii przechodzacej przez przepuszczalne dla biegu promienia okienka (2) znajduje sie uklad fotodetekcyjny „oslabienia" (9) i „odniesienia4* (10) przedzielony katowo umieszczona,4 128605 lezaca w osi symetrii plytka pólprzepuszczalna (11), calosc zas sprzezonajest ze zródlem promieni- wania swietlnego, najkorzystniej laserowego (12) oraz miernikiem mocy lasera (13) i aparatura zasilajaca (14). 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze os symetrii przepuszczalnych dla biegu promienia okienek (2) przechodzi dokladnie przez wspólne dla obu zwierciadel elipsoidalnych (1) ognisko. 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze przekrój osiowy przez plaszczyzne styku krawedzi obu zwierciadel elipsoidalnych (1) przechodzi dokladnie przez wspólne dla obu zwiercia¬ del elipsoidalnych (1) ognisko.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl PL