RU2219523C2

RU2219523C2 - Device measuring mass and counting concentration of particles in gas flow

Info

Publication number: RU2219523C2
Application number: RU2001123105/28A
Authority: RU
Inventors: В.В. Сыченков; В.В. Фроловский
Original assignee: Сыченков Владимир Васильевич
Priority date: 2001-08-16
Filing date: 2001-08-16
Publication date: 2003-12-20

Abstract

FIELD: equipment for technology of production of dispersive materials. SUBSTANCE: device measuring mass and counting concentration of articles in gas flow has dispergator, accelerating channel with piezoelectric converter mounted across its outlet and connected to information processing unit, flow rate agitator and ejector placed in front of the latter and connected to it through pressure pipe-line. EFFECT: increased measurement accuracy thanks to minimization of variations in flow rate and velocity of air in measurement path. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для анализа потоков дисперсных сред и может найти применение в химической и пищевой промышленности, производстве строительных материалов и т.д. The invention relates to measuring equipment, is intended for the analysis of flows of dispersed media and can find application in the chemical and food industries, the production of building materials, etc.

Известно устройство для автоматического контроля крупности порошкообразных сыпучих материалов, содержащее канал создания пылевоздушного потока, выполненный в виде диффузора эжектора, чувствительный элемент, закрепленный напротив этого канала и подключенный к блоку обработки информации [Авторское свидетельство СССР 487335, кл. G 01 N 15/02, 1975]. A device for automatically controlling the particle size of powdered bulk materials, containing a channel for creating a dusty air flow, made in the form of an ejector diffuser, a sensing element, mounted opposite this channel and connected to the information processing unit [USSR Copyright Certificate 487335, cl. G 01 N 15/02, 1975].

Побудителем расхода в этом устройстве является эжектор, который одновременно используется и для приготовления пылевоз-душного потока. The flow inducer in this device is an ejector, which is also used to prepare a dust-airless stream.

Такое размещение побудителя расхода (перед чувствительным элементом) приводит к значительным колебаниям как по расходу, так и по концентрации пылевоздушного потока, что снижает точность измерения. This placement of the flow inducer (in front of the sensing element) leads to significant fluctuations in both the flow rate and the concentration of dusty air flow, which reduces the accuracy of the measurement.

Известно устройство для измерения концентрации и дисперсности частиц пыли в газовом потоке, которое содержит фильтр, ускоряющий канал, на выходе которого установлен пьезоэлектрический преобразователь, подключенный к блоку обработки информации, и побудитель расхода [Авторское свидетельство СССР 1167480, кл. G 01 N 15/02, 1985]. A device for measuring the concentration and dispersion of dust particles in a gas stream, which contains a filter that accelerates the channel, the output of which is installed a piezoelectric transducer connected to the information processing unit, and a flow inducer [USSR Author's Certificate 1167480, class. G 01 N 15/02, 1985].

Побудителем расхода является воздуходувка, установленная в канале измерительного тракта. The flow driver is a blower installed in the channel of the measuring path.

Так как пьезоэлектрический преобразователь закреплен в канале измерительного тракта на его стенке, то побудителем расхода создается несимметричное распределение поля скоростей частиц, что снижает точность измерений. Since the piezoelectric transducer is fixed in the channel of the measuring path on its wall, an asymmetric distribution of the particle velocity field is created by the flow inducer, which reduces the measurement accuracy.

Известно также устройство для измерения массы и счетной концентрации частиц в газовом потоке, выбранное в качестве прототипа, содержащее диспергатор, ускоряющий канал, на выходе которого установлены пьезометрический преобразователь, подключенный к блоку обработки информации, и побудитель расхода, снабженный на его входе осадителем [Авторское свидетельство СССР 1821684, кл. G 01 N 15/02, 1993]. There is also known a device for measuring the mass and counting concentration of particles in a gas stream, selected as a prototype, containing a dispersant, an accelerating channel, at the output of which there is a piezometric transducer connected to the information processing unit, and a flow inducer equipped with a precipitator at its input [Copyright certificate USSR 1821684, class G 01 N 15/02, 1993].

Побудитель расхода обеспечивает протяжку частиц через измерительный тракт за счет работы в режиме создания вакуума. The flow driver provides the drawing of particles through the measuring path due to operation in the vacuum mode.

Осадитель, используемый для очистки пылевоздушного тракта от частиц исследуемого материала, поступающего в побудитель расхода, в процессе работы устройства постепенно забивается этими частицами, что приводит к уменьшению расхода и скорости воздуха, проходящего через измерительный тракт. Изменение же скорости движения частиц в этом тракте приводит к получению различных данных о массе и счетной концентрации частиц при исследовании одного и того же материала. The precipitant used to clean the dusty air duct of the particles of the test material entering the flow inducer is gradually clogged by these particles during the operation of the device, which leads to a decrease in the flow rate and speed of the air passing through the measuring path. A change in the velocity of particles in this path leads to various data on the mass and counting concentration of particles in the study of the same material.

Это вызвано тем, что величина энергии, передаваемая при ударе частицы пьезокристаллу, прямо пропорциональна массе частицы и квадрату скорости этой частицы. Таким образом, измерение скорости частицы при движении в измерительном тракте приводит к изменению величины энергии, сообщаемой пьезокристаллу частицей одной и той же массы и размера, что приводит к снижению точности измерения. This is due to the fact that the amount of energy transferred upon impact of a particle to a piezocrystal is directly proportional to the mass of the particle and the square of the velocity of this particle. Thus, the measurement of particle velocity during movement in the measuring path leads to a change in the amount of energy transmitted to the piezocrystal by a particle of the same mass and size, which leads to a decrease in the measurement accuracy.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в таком усовершенствовании устройства для измерения массы и счетной концентрации частиц в газовом потоке, которое позволило бы повысить точность измерения за счет сведения к минимуму колебаний расхода и скорости воздуха в измерительном тракте. The problem to which the claimed invention is directed is to improve the device for measuring the mass and counting concentration of particles in the gas stream, which would improve the accuracy of the measurement by minimizing fluctuations in flow rate and air velocity in the measuring path.

Решение этой задачи достигается тем, что устройство для измерения массы и счетной концентрации частиц в газовом потоке, содержащее диспергатор, ускоряющий канал, на выходе которого установлены пьезоэлектрический преобразователь, подключенный к блоку обработки информации, и побудитель расхода, снабжено эжектором, размещенным перед побудителем расхода и подключенным к нему через нагнетательный трубопровод. The solution to this problem is achieved by the fact that the device for measuring the mass and the counted concentration of particles in the gas stream, containing a dispersant, an accelerating channel, at the output of which a piezoelectric transducer connected to the information processing unit and a flow inducer are installed, is equipped with an ejector placed in front of the flow inducer and connected to it through the discharge pipe.

Снабжение устройства эжектором, размещенным перед побудителем расхода и подключением к нему через нагнетательный трубопровод, позволит повысить точность измерения за счет снижения колебаний расхода (величины разрежения) и скорости воздушного потока в измерительном тракте устройства. Это снижение обеспечивается тем, что при таком размещении и подключении эжектора по отношению к побудителю расхода, последний, работая в режиме создания избыточного давления без значительных колебаний расхода, создает и в измерительном тракте аналогичные условия. Providing the device with an ejector placed in front of the flow driver and connecting to it through the discharge pipe will improve the accuracy of the measurement by reducing the flow fluctuations (rarefaction value) and the air flow velocity in the measuring path of the device. This reduction is ensured by the fact that with this arrangement and connection of the ejector with respect to the flow inducer, the latter, working in the overpressure mode without significant flow fluctuations, creates similar conditions in the measuring path.

Сущность изобретения поясняется примером выполнения устройства для измерения массы и счетной концентрации частиц в газовом потоке, изображенного на чертеже. The invention is illustrated by an example implementation of the device for measuring the mass and the calculated concentration of particles in the gas stream shown in the drawing.

Устройство для измерения массы и счетной концентрации частиц в газовом потоке состоит из пробоотборника 1, питателя 2, диспергатора 3, в который встроены сопла 4 и 5, ускоряющего канала 6 с вентилем 7 и фильтром 8, измерительной камеры 9 с пьеэокристаллом 10, поджатым снизу пружиной 11, и подключенным к блоку обработки информации 12, отсасывающего канала 13, подключенного к эжектору 14, на выходе которого установлен фильтр 15, а на входе - сопло 16, для подачи сжатого воздуха из трубопровода 17 с встроенным в него ротаметром 18 через ресивер 19 от побудителя расхода 20. Все устройство на его входе присоединено к пневмотранспортному трубопроводу 2. A device for measuring the mass and the calculated concentration of particles in the gas stream consists of a sampler 1, feeder 2, dispersant 3, in which nozzles 4 and 5, an accelerating channel 6 with a valve 7 and a filter 8, a measuring chamber 9 with a piezoelectric crystal 10, spring-loaded from below are integrated 11, and connected to the information processing unit 12, the suction channel 13, connected to the ejector 14, at the output of which a filter 15 is installed, and a nozzle 16 is installed at the inlet, for supplying compressed air from the pipeline 17 with a flowmeter 18 built into it through the receiver 19 from incentive Flow rate 20. The entire device is at its input connected to the pneumatic conveying line 2.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Включают побудитель расхода 20 и с помощью ротаметра 18 устанавливают определенный расход воздуха. Подают питание в блок обработки информации 12 и на пробоотборник 1. Пробоотборник 1 (показан условно) порционно из пневмотранспортного трубопровода 21 забирает дисперсный материал, который под действием разрежения, создаваемого побудителем расхода 20, попадает в питатель 2 (показан условно), в котором в соответствии с заданной программой формируется проба определенной массы, и через определенный промежуток времени она попадает через сопло 4 в диспергатор 3 и далее через сопло 5 в ускоряющий канал 6. В диспергаторе 3 под действием воздушных струй, образующихся несимметрично установленными соплами 4 и 5, агрегатные образования разбиваются и порошок засасывается в ускоряющий канал 6, в котором частицы порошка ускоряются до такой степени, что между ними возникает пространственный промежуток, который необходим для исключения наложения сигналов, выдаваемых пьезоэлектрическим преобразователем 10. Для разгона частиц используют воздух, который подают в ускоряющий канал 6, предварительно очищая его с помощью фильтра 8 и регулируя его расход с помощью вентиля 7. The flow inducer 20 is turned on and a specific air flow rate is set using the flowmeter 18. Power is supplied to the information processing unit 12 and to the sampler 1. Sampler 1 (shown conditionally) portionwise takes the dispersed material from the pneumatic conveying pipeline 21, which, under the action of the vacuum created by the flow inducer 20, enters the feeder 2 (conventionally shown), in which with a given program, a sample of a certain mass is formed, and after a certain period of time it enters through the nozzle 4 into the dispersant 3 and then through the nozzle 5 into the accelerating channel 6. In the dispersant 3 under the influence of air jets formed by asymmetrically mounted nozzles 4 and 5, the aggregate formations are broken up and the powder is sucked into the accelerating channel 6, in which the powder particles are accelerated to such an extent that there is a spatial gap between them, which is necessary to avoid overlapping signals issued by the piezoelectric transducer 10. For acceleration particles use air, which is fed into the accelerating channel 6, pre-cleaning it with a filter 8 and adjusting its flow rate using the valve 7.

Отработанные частицы материала по каналу 13 отсасываются эжектором 14, куда через сопло 16 в качестве рабочего газа подают сжатый воздух, подаваемый побудителем расхода 20 через ресивер 19 и трубопровод 17. Ресивер 19 стабилизирует расход воздуха в системе. Частицы материала пробы, для того, чтобы не допустить их попадания в атмосферу, задерживают фильтром 15. Exhaust material particles through a channel 13 are sucked off by an ejector 14, where compressed air is supplied as a working gas through a nozzle 16 and supplied by a flow inducer 20 through a receiver 19 and a pipe 17. A receiver 19 stabilizes the air flow in the system. Particles of the sample material, in order to prevent them from entering the atmosphere, is delayed by the filter 15.

Сигналы, пропорциональные массе частиц, получаемые с пьезоэлектрического преобразователя 10, поступают в блок обработки информации 12, содержащий усилитель, амплитудный дискриминатор, счетчик импульсов, где они анализируются, преобразуются, формируются и поступают на табло в виде, удобном для прочтения, например в процентах по массовой или счетной концентрации. The signals proportional to the mass of particles received from the piezoelectric transducer 10 enter the information processing unit 12, which contains an amplifier, an amplitude discriminator, and a pulse counter, where they are analyzed, transformed, formed, and received on the display in a form convenient for reading, for example, as a percentage of mass or counting concentration.

В целом устройство работает в непрерывном дискретном режиме, т.е. сначала непрерывно набирается информация до 100-процентного результата, фиксируется для визуального считывания, сбрасывается, после чего процесс повторяется. In general, the device operates in a continuous discrete mode, i.e. first, information is continuously collected up to a 100 percent result, fixed for visual reading, reset, and then the process is repeated.

Применение предлагаемого изобретения позволяет производить измерения с повышенной точностью непосредственно с применением измерительной техники, встроенной в технологию получения дисперсных материалов. The application of the invention allows measurements to be made with increased accuracy directly using the measuring technique built into the technology for producing dispersed materials.

Claims

A device for measuring the mass and the calculated concentration of particles in a gas stream, containing a dispersant, an accelerating channel, at the output of which there is a piezoelectric transducer connected to the information processing unit, and a flow inducer, characterized in that it is equipped with an ejector placed in front of the flow inducer and connected to him through the discharge pipe.