Uprawniony z patentu: Vsesojuzny dvazhdy ordena Trudcvpgo Krasnogo Znameni teplotekhnichesky nauchno-issledovatelsky institut imeni F.E. Dzerzhinskogo, Moskwa (Zwiazek Socjalistycznych Republik Radzieckich) Urzadzenie do pomiaru stezenia zawiesiny Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do pomiaru stezenia zawiesiny, przeznaczone do stosowania glównie w aparaturach wymagajacych utrzymywanie stalego stezenia przemieszczanej zawiesiny.Znane sa urzadzenia do pomiaru stezenia zawiesiny przemieszczanej za pomoca nosnego medium w przewodzie rurowym, zaopatrzonym w element sluzacy do wprowadzania czastek. Wewnatrz przewodu rurowego umieszczony jest czujnik parametru okreslajacego przeplyw medium nosnego, natomiast na odcinku pomiarowym tego przewodu ustawiony jest czujnik parametru okreslajacego przeplyw przemieszczanej zawiesi¬ ny. Z porównania wartosci sygnalów obu czujników oblicza sie stezenie zawiesiny.Wada znanego urzadzenia do pomiaru stezenia zawiesiny jest to, ze stosowane czujniki z reguly typu dlawikowego, umieszczone sa bezposrednio w strumieniu zawierajacym zawiesine, co powoduje szybkie zuzycie tych czujników i zanieczyszczenie otworów odbioru cisnienia, oraz prowadzi do znacznego obnizenia dokladnos¬ ci i pewnosci pomiaru. Ze wzgledu na powyzsze wady znane urzadzenia sa nieprzydatne do ciaglych pomiarów przemyslowych. Ponadto wada znanego urzadzenia jest to, ze jako czujników parametrów okreslajacych przeplyw nosnego medium i przemieszczanej zawiesiny stosuje sie czujniki przeznaczone do dokonywania pomiaru malych róznic cisnienia. Brak tego rodzaju czujników przeznaczonych do pracy w warunkach przemyslowych, wplywa równiez na obnizanie czulosci urzadzenia.Celem niniejszego wynalazku jest usuniecie niedogodnosci znanych urzadzen do pomiaru stezenia zawiesiny.Zadanie wynalazku polega na opracowaniu urzadzenia do pomiaru stezenia zawiesiny, które w konstrukcyj¬ nym wykonaniu zapewniloby duza czulosc, dokladnosc i pewnosc pomiaru w warunkach przemyslowych.Postawione zadanie zostalo rozwiazane przez opracowanie urzadzenia do pomiaru stezenia zawiesiny przemiesz¬ czanej pneumatycznie za pomoca nosnego medium w przewodzie rurowym, zaopatrzonym w element sluzacy do wprowadzania czastek, przy czym wewnatrz przewodu umieszczony jest czujnik parametru okreslajacego przeplyw przemieszczanej zawiesiny, którego sygnal sluzy do wyznaczenia wartosci stezenia zawiesiny.Istota rozwiazania wedlug wynalazku jest to, ze urzadzenie ma dodatkowy przewód rurowy usytuowany w stosunku do glównego przewodu rurowego w taki sposób, ze jeden jego koniec bedacy koncem wylotowym2 82 473 wzgledem kierunku przemieszczania sie nosnego medium, umiejscowiony jest w strefie ustalenia sie prec osci zawiesiny na pomiarowym odcinku ograniczonym przez te strefe i przez element sluzacy do wprowadzania czastek, a drugi jego koniec umiejscowiony jest poza pomiarowym odcinkiem w strefie wolnej od przemieszczanej zawiesiny, przy tym czujnik parametru okreslajacego przepl/w przemieszczanej zawiesiny ustawiony jest w dodatkowym przewodzie rurowym.Urzadzenie wedlug wynalazku umozliwia osiagniecie duzej czulosci, dokladnosci i pewnosci pomiaru w warunkach przemyslowych i obnizenie strat cisnienia w przewodach rurowych.Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykladach wykonania na rysunku,.na którym fig. 1 przedstawia pierwszy przyklad wykonania urzadzenia wedlug wynalazku w przekroju podluznym, fig. 2 — drugi przyklad wykonania urzadzenia wedlug wynalazku w przekroju podluznym, fig. 3 — robocze charakterystyki urzadzenia wykonanego zgodnie z drugim przykladem przedstawionym na fig. 2, przy róznych stosunkach temperatury nosnego medium do temperatury przemieszczanej zawiesiny.Urzadzenie do pomiaru stezenia zawiesiny wedlug wynalazku zawiera glówny przewód rurowy 1 (fig. 1), w którym pneumatycznie przemieszczana jest zawiesina, na przyklad pyl weglowy, za pomoca medium nosnego powietrza. Przewód rurowy 1 zaopatrzony jest w element 2 do wprowadzania przemieszczanej zawiesiny, ograniczajacy z jednej strony pomiarowy odcinek 3 przewodu rurowego 1, który to odcinek z drugiej strony ograniczony jest przez strefe 4 ustalenia sie predkosci tej zawiesiny. Na pomiarowym odcinku 3 wewnatrz przewodu rurowego 1 usytuowany jest dodatkowy, prosty przewód rurowy 5 w taki sposób, ze jego koniec bedacy koncem wylotowym wzgledem, pokazanego na rysunku strzalka kierunku przemieszczania sie nosnego medium, umiejscowiony jest w strefie 4 ustalenia sie predkosci czastek, a wlotowy koniec umiejscowiony jest poza pomiarowym odcinkiem 3 w strefie wolnej od przemieszczanej zawiesiny.W glównym przewodzie rurowym 1 i w dodatkowym przewodzie rurowym 5 w strefach wolnych ©d przemieszczanej zawiesiny, gdzie pola predkosci sa dostatecznie równomierne, ustawione sa odpowiednio czujniki 6 i 7 parametrów okreslajacych przeplywy nosnego medium i przemieszczanej zawiesiny. W charakterze czujni¬ ków 6 i 7 wykorzystywane sa czujniki cieplnej warstwy przysciennej, których zasada dzialania oparta jest na zaleznosci temperatury ciala ogrzewanego ze zródla o stalej mocy, od przeplywu strumienia omywajacego to cialo. Wyloty czujników 6 i 7 podlaczane sa do porównawczego ukladu 8, okreslajacego stosunek wartosci sygnalów 6 i 7 który jest proporcjonalny do stezenia zawiesiny, przy czym uklad wykonany jest wedlug znanego schematu na elementach pólprzewodnikowych. Wyjscie porównawczego ukladu 8 podlaczane jest do wejscia rejestratora 9 stezenia czastek, stanowiacego przeskalowany w jednostkach stezenia miliwoltomierz. Przeplyw nosnego medium okreslany jest przez rejestrator 10 podlaczony do wyjscia czujnika 6 stanowiacego miliwolto¬ mierz przeskalowany w jednostkach przeplywu nosnego medium. W wielu przypadkach dodatkowy przewód rurowy 11 (fig. 2) ze wzgledów konstrukcyjnych wygodniej jest usytuowac zewnatrz glównego przewodu rurowego 1.Mozliwe sa przyklady wykonania urzadzenia do pomiaru stezenia zawiesiny, w których jako czujniki parametrów okreslajacych przeplywy nosnego medium i przemieszczanej zawiesiny, wykorzystywane sa czujniki zmiennej róznicy cisnienia, termoanemometry, czujniki wirnikowe. W przypadku gdy czujnik okreslajacy przeplyw nosnego medium w glównym przewodzie rurowym z powodu niewystarczajacej dlugosci tego przewo¬ du nie moze byc ustawiony przed elementem do wprowadzania zawiesiny, mozliwe jest ustawienie czujnika na odcinku zawierajacym zawiesine. Wtedy, szczególnie celowe jest wykorzystanie, jak wskazano wyzej, czujnika cieplnej warstwy przysciennej malo czulego na obecnosc zawiesiny w okreslonym stezeniu.Zasada dzialania urzadzenia wedlug wynalazku do pomiaru stezenia zawiesiny oparta jest na zaleznosci róznicy cisnienia AH na pomiarowym odcinku 3 przewodu rurowego 1, gdzie nastepuje rozped przemieszczanej zawiesiny wprowadzanej przez element 2, od pedu czastek zawiesiny GW przypadajacego na jednostke powierzchni poprzecznego przekroju F przewodu rurowego 1: GW AH= (1) F gdzie G — przeplyw przemieszczanej zawiesiny, W — predkosc czastek zawiesiny.Róznica cisnien w przekrojach czolowych dodatkowego przewodu rurowego 5, 11 powoduje przeplyw czystego medium nosnego w tym przewodzie. Przy tym cisnienie hamowania na wlocie do dodatkowego przewodu rurowego 5, 11 mozna traktowac jako równe cisnieniu hamowania w tym ze przekroju glównego przewodu 1. Praktycznie równe sa takze statyczne cisnienia w przewodach 1 i 5, 11 w przekroju przechodzacym przez czolowa powierzchnie wlotu dodatkowego przewodu 5, 11. Dlatego w tym przypadku gdy na pomiaro¬ wym odcinku 3 straty tarcia sa bardzo male w stosunku do strat energii nosnego medium na rozped czastek, przeplyw nosnego medium przez dodatkowy przewód 5, 11 jest znacznie mniejszy niz przeplyw przez glówny przewód 1/82 473 3 Równolegla wzgledem podluznej osi przewodu 1 skladowa predkosci czastek wprowadzanych do strumienia przez element 2 jest mala w stosunku do predkosci przemieszczanej zawiesiny w strefie 4 ustalenia sie predkosci czastrk, a takze gdy ustalona predkosci czastek jest zblizona do predkosci nosnego medium, mozna zapisac: Pi * Wj2 „ p2 -W22 .• — +Pi'W12-m^ ^— (£ +1) (2) ¦-, . Pi-Wt^Aa-Wa2 gdzie +—i cisnienia predkosci odpowiednio w przewodach 1 i 5,11; 2 2 H — stezenie masowe £ —wspólczynnik oporu przewodu 5,11 Z wyrazenia (2) otrzymuje sie: Fi2 T2-G22 M (€ +D-S (3) 2F22 T.-Gi2 gdzie Gi i G2 - masowe przeplywy nosnego medium przez przewody 1 i 5,11; Ti i T2 — temperatura strumieni w przewodach 1 i 5, 11; Fx i F2 — powierzchnie przekrojów poprzecznych przewodów 1 i 5,11.Z wyrazen (2 i 3) wynika, ze pomiaru stezenia zawiesiny w przewodzie 1 mozna dokonac metoda posrednia za pomoca urzadzenia wedlug wynalazku, droga pomiaru parametrów okreslajacych przeplywy nosnego medium w przewodach 1 i 5, 11. Takimi parametrami moga byc cisnienia predkosci, predkosci, przeplywy lub róznice cisnienia. Jezeli nie sa spelnione wyzej wymienione warunki, wyrazenie 3 jest bardziej skomplikowane, co jednakze nie prowadzi do pogorszenia roboczych charakterystyk urzadzenia.Dla przykladu podaje sie robocze charakterystyki urzadzenia z dodatkowym przewodem rurowym 11 do pomiaru stezenia pylu weglowego, podawanego do palników wytwornicy pary w elektrowni, przy róznych stosunkach temperatury T i lx przemieszczanych czastek i nosnego medium. Na wykresie na osi odcietych podano wartosci stezenia /*( J, na osi rzednych wielkosci stosunków przeplywów ^2 nosnego medium K(j Oj w przewodach 5,11 i 1. Z wykresu wynika, ze czulosc urzadzenia jest dostatecznie duza przy stezeniu w zakresie (X ji< 2, przy czym zwieksza sie ze spadkiem a zmniejsza sie ze wzrostem stezenia. W koniecznych przypadkach czulosc moze byc zwiekszona poprzez wykonanie odcinka pomiarowego rurowego przewodu 1, zmniejsza powierzchnia przekroju poprzecznego w stosunku do pozostalej czesci tego przewodu 1. Powoduje to wzrost predkosci, do której rozpedzane sa przemieszczane czastki, zwiekszenie róznicy cisnienia w przekrojach czolowych dodatkowego przewodu 5,11, a wiec zwiekszenie przeplywu nosnego medium przez przewód 1.W szeregu przypadkach korzystne jest wykonanie urzadzenia wedlug wynalazku z odcinkiem pomiarowym o,kacie rozwarcia okreslanym z warunku równosci cisnien statycznych na jego granicach gdy nie ma przemiesz¬ czanych czastek. Wtedy przy wykorzystaniu w urzadzeniu zewnetrznego dodatkowego rurowego przewodu 11 przy zerowym stezeniu czastek wartosc sygnalu czujnika 7 bedzie . ównac sie zeru.Urzadzenie wedlug wynalazku moze byc wykorzystane i w ukladach transportu pneumatycznego, pracuja¬ cych na stanowiskach wyladowczych gdzie nie ma dozownika przemieszczanych czastek, na przyklad przy rozladunku materialów sproszkowanych i ziarnistych. W tym przypadku przekrój wejsciowy dodatkowego rurowego przewodu 5 jest usytuowany wewnatrz rurowego przewodu 1 w strefie wolnej od przemieszczanych czastek. We wszystkich przypadkach gdy urradzenie pracuje, wyjsciowy przekrój dodatkowego, rurowego przewodu 5, 11 jest stale przedmuchiwany nosnym medium, co skutecznie chroni go przed zanieczyszczeniem przez przemieszczane czastki. Jezeli dlugosc pomiarowego odcinka 3 rurowego przewodu 1 jest wystarczajaca dla praktycznie calkowitego rozpedu na zawiesiny, to wynik pomiaru nie zalezy od frakcyjnego skladu czastek.Podstawowe zalety urzadzenia wedlug wynalazku do pomiaru stezenia zawiesiny dotycza mozliwosci ustawiania czujników parametrów okreslajacych przeplywy nosnego medium i przemieszczanej zawiesiny w strefach wolnych od tej zawiesiny, co pozwala na wykorzystanie do pomiarów dowolnych znanych czujników, na przyklad przeplywomierzy cisnieniowych róznicowych, termoanemometrów, przeplywomierzy pracujacych na zasadzie cieplnej warstwy przysciennej i innych, o duzej czulosci, dokladnosci i pewnosci. Urzadzenie wedlug wynalazku wyróznia sie prostota konstrukcji, jest tanie i przydatne do dlugotrwalej eksploatacji, nie wymaga wysokich kwalifikacji obslugujacego personelu. Jednoczesnie straty cisnienia spowodowane przez urzadzenie w przewodzie rurowym, do którego jest wprowadzone sa nieznaczne.4 82 473 PL PL