RU2280843C2 - Способ и устройство для контроля массового расхода транспортируемого по пневмопроводу измельченного твердого материала - Google Patents
Способ и устройство для контроля массового расхода транспортируемого по пневмопроводу измельченного твердого материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2280843C2 RU2280843C2 RU2004125879/28A RU2004125879A RU2280843C2 RU 2280843 C2 RU2280843 C2 RU 2280843C2 RU 2004125879/28 A RU2004125879/28 A RU 2004125879/28A RU 2004125879 A RU2004125879 A RU 2004125879A RU 2280843 C2 RU2280843 C2 RU 2280843C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solid material
- carrier gas
- particles
- acoustic
- acoustic sensor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/74—Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/666—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters by detecting noise and sounds generated by the flowing fluid
Abstract
Из потока газа-носителя с помощью сопла, расположенного во входном патрубке измерительной камеры, формируют плотную струю газа со взвешенными в нем частицами. Сформированную струю направляют на переднюю поверхность головки акустического датчика (отражателя) в виде стержня, расположенного в измерительной камере на оси входного патрубка. Акустический датчик, воспринимающий ударное воздействие частиц твердого материала, связан с акустическим преобразователем, измеряющим частоту и амплитуду акустических волн, генерируемых в стержне, по которым определяют массовый расход. Изобретения обеспечивают повышение точности измерения при неустойчивом режиме течения, а также в условиях акустического шума в пневмопроводе, высокой плотности потока. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для контроля массового расхода транспортируемого по пневмопроводу твердого измельченного материала.
Предпосылки создания изобретения
Пневматические трубопроводы предназначены для транспортировки различных измельченных твердых материалов, таких, в частности, как порошковые (пылевидные) или гранулированные материалы, с использованием в качестве несущей среды газа, обычно воздуха или инертного газа. По мере широкого распространения пневмопроводов в различных областях промышленности все более и более остро ощущается потребность в простых и надежных способах и устройствах для контроля расхода транспортируемого по пневмопроводу измельченного твердого материала и, в частности, контроля его массового расхода. Непрерывный контроль массового расхода транспортируемого по пневмопроводу измельченного твердого материала позволяет, в частности: I) гарантировать точную подачу твердых частиц и за счет этого оптимизировать процесс и/или повысить качество получаемого продукта, II) обеспечить оптимальные условия транспортировки материала и за счет этого снизить расход энергии и износ всей системы конвейерного пневмотранспорта и III) оптимальным образом сбалансировать массовые расходы измельченного материала между различными трубопроводами в сложных системах конвейерного пневмотранспорта.
В течение трех последних десятилетий было разработано много различных способов и устройств для непрерывного контроля удельного массового расхода в двухфазном потоке частиц твердого материала и газа, включая различные механические, электростатические, микроволновые, оптические и акустические способы. Однако ни один из известных в настоящее время способов не может быть использован в качестве приемлемого решения для контроля расхода транспортируемых по пневмопроводу измельченных твердых материалов.
Механические способы связаны с использованием различных механических расходомеров типа ударных пластин, многолопастных роторов, кориолисовых колес, устройств с измерением падения давления, в частности дроссельных шайб и трубок Вентури. Такие механические расходомеры обычно не используются для контроля удельного расхода транспортируемого по пневмопроводу измельченного твердого материала из-за их высокой чувствительности к абразивному износу и опасности возможного забивания трубопровода.
Принцип работы электростатических расходомеров основан на измерении электростатического заряда, которым заряжены движущиеся в пневмопроводе частицы твердого материала. Точность таких измерений существенно зависит от целого ряда факторов, таких как физические и химические свойства материала, влажность и скорость потока твердых частиц и газа, а также от геометрии, материала и шероховатости стенок трубопровода. Для повышения точности измерения расхода электростатическим методом было предложено дополнительно заряжать перемещаемый по пневмопроводу твердый материал электрической энергии от внешнего источника. Такое решение, однако, в целом ряде случаев оказывается неприемлемым из-за опасности возникновения в системе взрыва измельченного твердого материала.
Микроволновые расходомеры излучают электромагнитные волны в гигагерцевом диапазоне частот и измеряют в пневмопроводе влияние на эти электромагнитные волны потока частиц твердого материала. Основная проблема, которая ограничивает применение микроволновых расходомеров, связана с неравномерностью электромагнитного поля по поперечному сечению трубопровода. Результаты, полученные при измерении расхода микроволновыми методами, часто оказываются недостоверными при неравномерном режиме течения, возникающем, например, в коленах трубопровода, в которых, как известно, происходит сепарация измельченного твердого материала. Кроме того, микроволновые расходомеры очень чувствительны к физическим и химическим свойствам транспортируемых твердых материалов, и результаты их измерений легко искажаются при отложении на них даже небольшого количества твердого материала.
Оптические методы основаны на ослаблении или рассеивании света потоком измельченного твердого материала. Оптические способы можно использовать только для измерения расхода двухфазных потоков измельченного твердого материала и газа с очень небольшой концентрацией твердого материала, и по этой причине они непригодны для измерения расхода материала, транспортируемого по пневмопроводу.
Акустические способы измерения расхода можно разделить на активные и пассивные. Активные акустические способы основаны на измерении ослабления падающего ультразвуковой волны частицами твердого материала, транспортируемого по трубопроводу. Проблема, присущая активным акустическим способам, заключается в том, что они не могут обеспечить равномерного измерения ослабления ультразвуковой волны по всему поперечному сечению трубы, и поэтому полученные этими способами результаты измерений оказываются недостоверными при неравномерном режиме течения, возникающем, например, в коленах трубопровода, в которых, как известно, происходит сепарация измельченного твердого материала. Пассивные акустические способы связаны с измерением структурных акустических волн, возникающих в результате ударного воздействия движущихся частиц на стенки трубы. Структурные волны измеряются микрофонами или пьезоэлектрическими датчиками, которые закреплены на наружной поверхности трубопровода. Наилучшие результаты можно получить при установке акустических датчиков на внешней поверхности колена трубопровода. Обычно для ограничения влияния на результаты измерений механических шумов, распространяющихся вдоль трубы, акустические измерения проводят в диапазоне высоких частот. Результаты измерений расхода, полученные пассивными акустическими методами, оказываются недостоверными при неравномерном режиме течения и искажаются структурным акустическим шумом, распространяющимся вдоль пневмопровода.
В работе Р.Benes и К.Zehnula "New design of two-phase flow meter", опубликованной в 2000 году в "SENSORS AND ACTUATORS, А" (издательством ELSEVIER SEQUOIA), т.86, №3, с.220-225, описан способ измерения небольшого расхода двухфазной среды, состоящей из частиц твердого материала и газа-носителя (воздуха). Принцип, на котором основан этот способ, заключается в том, что переносимые потоком воздуха твердые частицы при ударе в имеющую соответствующую форму преграду создают волну акустического давления. Авторы отмечают, что величина акустической эмиссии пропорциональна (средней) массе частиц, имеющих постоянную скорость. Они предлагают использовать такой способ в двух случаях: 1) для измерения массового расхода или скорости потока в различных промышленных целях и 2) для измерения расхода воздушной пыли. В первом случае предлагается устанавливать в канале перпендикулярно направлению потока используемый в качестве волновода стержень с закрепленным на нем акустическим датчиком. Очевидно, что такой способ измерения расхода не позволяет получить надежных результатов при возникновении в пневмопроводе неустойчивых режимов течения. Во втором случае (т.е. при измерении расхода воздушной пыли) предлагается направлять поток воздуха непосредственно на пьезоэлектрический датчик. Такой способ можно использовать только при очень небольших концентрациях твердых частиц в потоке воздуха и, как очевидно, нельзя использовать для измерения расхода в системах пневмотранспорта измельченных твердых материалов.
Задача изобретения
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать простой и надежный способ и устройство для контроля массового расхода транспортируемого по пневмопроводу измельченного твердого материала.
Краткое изложение сущности изобретения
Предлагаемый в настоящем изобретении способ в принципе можно отнести к пассивным акустическим способам измерения расхода измельченного твердого материала. В отличие от известных пассивных акустических способов предлагаемый в изобретении способ не связан с измерением структурных акустических волн, возникающих в конструкции пневмопровода в результате непосредственного воздействия на нее потока измельченного твердого материала. В предлагаемом в изобретении способе из потока газа-носителя с измельченным твердым материалом сначала формируют свободную и плотную струю, состоящую из газа-носителя и взвешенных в нем частиц твердого измельченного материала. Сформированную свободную плотную струю газа с взвешенными в нем частицами твердого материала направляют на переднюю поверхность акустического датчика (отражателя), в которую струя ударяется по существу по всему своему поперечному сечению. Ударяющиеся в переднюю поверхность выполненного в виде стержня акустического датчика (отражателя) находящиеся в плотной струе газа частицы твердого материала генерирует в стержне структурные акустические волны, которые соответствующим образом фиксируются и используются для контроля массового расхода транспортируемого по пневмопроводу в потоке газа-носителя измельченного твердого материала. Очевидно, что при неустойчивом режиме течения полученные таким способом результаты оказываются более достоверными, чем результаты, полученные известными пассивными акустическим методами измерения расхода, и при этом они в меньшей степени зависят от возникающего в пневмопроводе и распространяющегося по всей его длине структурного акустического шума. Кроме того, очень важно отметить, что предлагаемый в изобретении способ позволяет контролировать расход транспортируемого по пневмопроводу измельченного твердого материала в очень тяжелых условиях, в частности при высоких температурах, очень высокой плотности потока и/или в условиях неустойчивого режима течения и/или при очень высоких абразивных свойствах измельченного твердого материала.
Возникающие в стержне акустического датчика структурные акустические волны измеряются в одной или нескольких полосах частот в диапазоне от 0 до 1000 кГц и после частотного анализа используются для получения величины, характеризующей удельный массовый расход транспортируемого по трубопроводу в потоке газа-носителя измельченного твердого материала.
Подверженный ударному воздействию твердых частиц стержень акустического датчика можно легко изолировать от возникающего в пневмопроводе структурного акустического шума. В этом случае возникающие в стержне и регистрируемые затем структурные акустические волны не будут искажаться структурным шумом, возникающим в самом трубопроводе.
Подверженный ударному воздействию твердых частиц стержень акустического датчика предпочтительно поместить внутрь измерительной камеры, соединенной с расположенными до нее и за ней участками пневмопровода. Расположенное на входе в измерительную камеру сопло формирует из потока газа-носителя с измельченным твердым материалом, поступающего в камеру из расположенного до нее участка трубопровода, свободную плотную струю газа-носителя с частицами твердого материала, которая ударяется в стержень акустического датчика по существу всем своим поперечным сечением. Измельченный твердый материал и газ-носитель, направление движения которых в камере после воздействия на акустический датчик меняется, выходят из измерительной камеры в расположенный за ней выходной участок пневмопровода, в котором снова формируется поток газа-носителя с взвешенными в нем частицами твердого материала.
Для защиты от абразивного износа задняя часть измерительной камеры закрыта глухой стенкой и во время работы заполняется измельченным твердым материалом. В этом варианте содержащиеся в выходящей из сопла струе газа-носителя частицы твердого материала ударяются в головку, расположенную на переднем конце стержня акустического датчика, выступающем из измельченного твердого материала, которым заполняется задняя часть камеры.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения предлагаемое в нем устройство для контроля массового расхода транспортируемого по пневмопроводу измельченного твердого материала состоит из измерительной камеры с входным патрубком, расположенного в измерительной камере акустического датчика (отражателя), воспринимающего ударное воздействие взвешенных в потоке газа-носителя частиц твердого материала, и связанного с акустическим датчиком акустического преобразователя. Во входном патрубке расположено сопло, которое формирует направленную на акустический датчик плотную струю газа-носителя с частицами твердого материала, которая ударяется в стержень акустического датчика по существу всем своим поперечным сечением. В одном из наиболее существенных вариантов осуществления изобретения акустический датчик выполнен в виде стержня, который расположен в центре измерительной камеры на оси входного патрубка и воспринимает своей передней поверхностью ударное воздействие струи взвешенных в газе-носителе частиц твердого материала по существу по всему ее поперечному сечению, а связанный с акустическим датчиком и расположенный вне измерительной камеры акустический преобразователь измеряет структурные акустические волны, возникающие в стержне акустического датчика в результате ударного воздействия на него находящихся в плотной струе газа-носителя частиц твердого материала, и преобразует их в выходной сигнал. Особенно важно отметить, что предлагаемое в изобретении устройство позволяет надежно контролировать расход транспортируемого по пневмопроводу измельченного твердого материала в очень тяжелых условиях, в частности при высоких температурах, очень высокой плотности потока и/или в условиях неустойчивого режима течения и/или при очень высоких абразивных свойствах измельченного твердого материала.
Акустический преобразователь обычно соединяют с соответствующим устройством обработки сигналов, которое по результатам обработки выходного сигнала преобразователя позволяет получить информацию об удельном массовом расходе транспортируемого по пневмопроводу в потоке газа-носителя измельченного твердого материала.
В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом осуществления изобретения акустический датчик (отражатель) состоит из установочной пластины, которая предназначена для его крепления в измерительной камере, расположенного в центре установочной пластины стержня и расположенной на конце стержня головки, в которую ударяются взвешенные в потоке газа-носителя частицы твердого материала. Эта головка образует поверхность, в которую ударяются частицы твердого материала, и расположена на продолжении центральной оси входного патрубка. В первом варианте головка стержня образует по существу плоскую перпендикулярную центральной оси входного патрубка поверхность, в которую ударяются взвешенные в потоке газа-носителя частицы твердого материала. В другом, более предпочтительном варианте, головка стержня образует расположенную на оси входного патрубка выпуклую коническую поверхность, в которую ударяются взвешенные в потоке газа-носителя частицы твердого материала. Установочная пластина акустического датчика закрывает противоположный входному патрубку конец измерительной камеры, которая имеет выходное отверстие, расположенное сбоку от датчика. Во входном патрубке расположено сопло, формирующее на входе в измерительную камеру плотную струю газа-носителя с взвешенными в нем частицами твердого материала.
Краткое описание чертежей
Ниже настоящее изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых предпочтительных вариантов его возможного осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - схематичное изображение в продольном разрезе предлагаемого в настоящем изобретении устройства для контроля массового расхода транспортируемого по пневмопроводу измельченного твердого материала и
на фиг.2 - изображение в продольном разрезе другого варианта возможного выполнения акустического датчика (отражателя) устройства, показанного на фиг.1.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
На фиг.1 позицией 10 обозначен расположенный до измерительного устройства входной участок пневмопровода, а позицией 12 обозначен расположенный за измерительным устройством выходной участок пневмопровода. Пневмопровод обычно используют для транспортировки различных измельченных твердых материалов, таких, в частности, как порошковые (пылевидные) или гранулированные материалы, с применением в качестве несущей среды газа, обычно воздуха или инертного газа. На фиг.1 направление движения такого измельченного твердого материала во входном и выходном участках пневмопровода обозначено соответственно стрелками 10' и 12'.
Позицией 14 на чертеже обозначено предлагаемое в изобретении устройство для контроля массового расхода измельченного твердого материала, транспортируемого в потоке газа-носителя по пневмопроводу 10, 12. Устройство 14 для контроля расхода измельченного твердого материала установлено в пневмопроводе на месте колена, которым соединяют друг с другом входной и выходной участки 10, 12 пневмопровода. Предлагаемое в изобретении устройство имеет измерительную камеру 16 с входным и выходным патрубками 18 и 20. Оси 18' и 20' входного и выходного патрубков 18 и 20 расположены перпендикулярно друг другу. Ось входного участка 10 пневмопровода совпадает с осью входного патрубка 18, а ось выходного участка 12 совпадает с осью выходного патрубка 20 измерительной камеры 16. Входной патрубок 18 сообщается с выполненной в виде расширяющегося конуса входной частью 22 измерительной камеры 16, которая расположена между входным патрубком и цилиндрической частью 24 камеры. Ось цилиндрической части 22 измерительной камеры совпадает с осью 18' входного патрубка, а ее поперечное сечение намного превышает поперечное сечение входного патрубка. Выходной патрубок 20 измерительной камеры сообщается с ее цилиндрической частью через отверстие 26, которое выполнено в наружной стенке 28 цилиндрической камеры 24.
Обозначенный на чертеже позицией 34 акустический датчик (отражатель) состоит из круглой установочной пластины 36, расположенного в центре установочной пластины 36 стержня 38 и расположенной на конце стержня 38 головки 40, в которую ударяются взвешенные в потоке газа-носителя частицы твердого материала. Круглая установочная пластина 36 акустического датчика своим внешним краем прижимается фланцем 44 к фланцу 42 измерительной камеры 16 и закрывает ее со стороны, противоположной входному патрубку 18 камеры. Изготовленные из материала, который хорошо демпфирует структурные акустические волны, две демпфирующие прокладки 46, 48 изолируют установочную пластину 36 и стержень акустического датчика 34 от корпуса измерительной камеры 16 и от входного и выходного участков 10, 12 пневмопровода и защищают акустический датчик от воздействия возникающего в пневмопроводе структурного акустического шума.
На конце расположенного в измерительной камере 16 стержня 38 акустического датчика на входе в цилиндрическую камеру 24 на продолжении оси 18' входного патрубка 18 расположена головка 40, в которую ударяются взвешенные в потоке газа-носителя частицы твердого материала. В варианте, показанном на фиг.1, поверхность 50 головки 40 акустического датчика, в которую ударяются взвешенные в потоке газа-носителя частицы твердого материала, выполнена плоской и расположена перпендикулярно оси входного патрубка 18.
Внутри входного патрубка 18 измерительной камеры расположено сужающееся сопло 58, которое преобразует попадающий в измерительную камеру из входного участка 10 пневмопровода в направлении стрелки 10' поток взвешенных в газе-носителе частиц твердого материала в не показанную на чертеже плотную струю взвешенных в газе-носителе частиц твердого материала, которая движется вдоль оси камеры 16 и воздействует на поверхность 50 головки расположенного в камере акустического датчика. Необходимо подчеркнуть, что поверхность 50 головки имеет достаточно большие размеры для того, чтобы плотная струя взвешенных в потоке газа-носителя частиц твердого материала действовала на нее всем своим поперечным сечением.
Ударяющиеся в поверхность 50 головки датчика частицы твердого материала генерируют в стержне датчика 34 структурные акустические волны, которые измеряются акустическим преобразователем 52. Акустический преобразователь плотно прилегает к наружной поверхности 54 установочной пластины 36 датчика 34 и расположен на одной оси со стержнем 38 датчика. При наличии изоляции между акустическим датчиком 34 и другими элементами пневмопровода акустический преобразователь не реагирует на структурный акустический шум, возникающий в пневмопроводе, а фиксирует только структурные акустические волны, возникающие в датчике в результате удара плотной струи взвешенных в потоке газа-носителя частиц твердого материала всем своим поперечным сечением в переднюю поверхность 50 головки. Возникающие в стержне датчика структурные акустические волны преобразуются в выходной сигнал 56, который затем соответствующим образом обрабатывается и контролируется. В зависимости от характеристик контролируемого потока 10' твердого измельченного материала во входном участке 10 пневмопровода акустический преобразователь 52 должен обеспечивать возможность частотного анализа возникающих в датчике структурных акустических волн в диапазоне частот до 1000 кГц. В некоторых случаях может возникнуть необходимость в использовании акустического датчика 34 с несколькими акустическими преобразователями, работающими в разных частотных диапазонах.
Позицией 60 на чертеже схематично показана соединенная с акустическим преобразователем 52 аппаратура для обработки сигналов. В качестве такой аппаратуры 60 для обработки сигналов можно, например, использовать компьютер, обрабатывающий выходной сигнал 56 акустического преобразователя 52 в реальном масштабе времени. Заложенная в компьютер специальная программа позволяет после фильтрации и преобразования цифрового выходного сигнала акустического преобразователя 52 получить величину, характеризующую удельный массовый расход транспортируемого по пневмопроводу измельченного твердого материала. Необходимо отметить, что частота и амплитуда структурных акустических волн, зафиксированных акустическим преобразователем 52, характеризуют количество и массу частиц, ударяющихся в головку датчика в единицу времени или, иными словами, удельный массовый расход твердого измельченного материала, транспортируемого по пневмопроводу в потоке газа-носителя.
В измерительной камере 16 находящиеся в плотной струе газа-носителя частицы твердого материала отражаются в обратном направлении после удара в переднюю поверхность 50 головки акустического датчика. Выходящие из измерительной камеры 16 через выходной патрубок 20 частицы твердого материала попадают в выходной участок 12 пневмопровода, в котором они вместе с потоком газа-носителя перемещаются в направлении стрелки 12'.
Расположенный за приемным отверстием 26 выходного патрубка 20 участок 80 измерительной камеры сзади закрыт сплошной стенкой. Во время работы этот участок 80 измерительной камеры заполняется измельченным твердым материалом, граница которого условно показана на чертеже пунктирной линией 82. Необходимо отметить, что собирающийся в задней части 80 измерительной камеры материал защищает корпус измерительной камеры 16 от абразивного износа.
На фиг.2 показан другой вариант возможного выполнения акустического датчика. Предлагаемый в этом варианте акустический датчик 34' отличается от акустического датчика 34, показанного на фиг.1, формой головки 40', которая в этом случае имеет расположенную на оси 18' входного патрубка 18 выпуклую коническую наружную поверхность 50', в которую ударяются взвешенные в потоке газа-носителя частицы твердого материала. Ударяющиеся в коническую наружную поверхность 50' головки частицы твердого материала отражаются от нее в радиальном направлении. Отражающиеся от головки датчика в радиальном направлении частицы твердого материала в меньшей степени подвержены столкновению с направляемой на головку плотной струей взвешенных в потоке газа-носителя частиц твердого материала. Иными словами, при такой форме головки выходящая из сопла струя взвешенных в газе-носителе частиц твердого материала остается более плотной и однородной, чем струя, которая ударяется в плоскую головку датчика 34, и большее количество находящихся в ней частиц твердого материала сталкивается с внешней поверхностью 50' головки.
Claims (14)
1. Способ контроля массового расхода транспортируемого по пневмопроводу (10, 12) в потоке газа-носителя твердого измельченного материала, основанный на измерении структурных акустических волн, отличающийся тем, что из потока газа-носителя с измельченным твердым материалом формируют свободную и плотную струю, состоящую из газа-носителя и взвешенных в нем частиц твердого измельченного материала, сформированную свободную плотную струю газа с взвешенными в нем частицами твердого материала направляют на переднюю поверхность (50, 50') выполненного в виде стержня акустического датчика (34, 34'), в которую струя ударяется по существу всем своим поперечным сечением, и измеряют возникающие в датчике (34, 34') при ударе в него плотной струи газа и взвешенных в нем частиц твердого материала структурные акустические волны, используя результаты измерений для контроля массового расхода транспортируемого по пневмопроводу в потоке газа-носителя измельченного твердого материала.
2. Способ по п.1, в котором возникающие в выполненном в виде стержня акустическом датчике структурные акустические волны измеряют в одной или нескольких полосах частот в диапазоне от 0 до 1000 кГц и после частотного анализа используют для получения величины, характеризующей массовый расход транспортируемого по трубопроводу в потоке газа-носителя измельченного твердого материала.
3. Способ по п.1 или 2, в котором подверженный ударному воздействию твердых частиц выполненный в виде стержня акустический датчик (34, 34') изолирован от возникающего в пневмопроводе структурного акустического шума.
4. Способ по п.1, в котором подверженный ударному воздействию твердых частиц выполненный в виде стержня акустический датчик (34, 34') расположен внутри измерительной камеры (16), соединенной с расположенными до нее и за ней входным и выходным участками (10, 12) пневмопровода, а расположенное на входе в измерительную камеру сопло (58) формирует из потока газа-носителя с измельченным твердым материалом, поступающего в камеру из расположенного до нее входного участка (10) пневмопровода, свободную плотную струю газа-носителя с взвешенными в нем частицами твердого материала, которая ударяется в акустический датчик (34, 34') по существу всем своим поперечным сечением, при этом измельченный твердый материал и газ-носитель, направление движения которых в камере после воздействия на акустический датчик (34, 34') меняется, выводят из измерительной камеры (16) в расположенный за ней выходной участок (12) пневмопровода, в котором снова формируется поток газа-носителя с взвешенными в нем частицами твердого материала.
5. Способ по п.4, в котором измельченный твердый материал и газ-носитель, направление движения которых в камере после воздействия на акустический датчик (34, 34') меняется, выводят из измерительной камеры (16) через по меньшей мере одно боковое выходное отверстие (26), расположенное сбоку от акустического датчика (34, 34').
6. Способ по п.5, в котором выполненный в виде стержня акустический датчик (34, 34') имеет головку (40), в которую ударяются взвешенные в потоке газа-носителя частицы твердого материала, по меньшей мере одно боковое выходное отверстие (26) расположено сбоку от головки (40, 40'), измерительная камера (16) имеет расположенный за боковым выходным отверстием (26) закрытый задний участок (80), заполненный частицами твердого материала, и головка (40, 40') датчика расположена на конце стержня, выступающем наружу из твердого материала, которым заполнен задний закрытый участок (80) измерительной камеры.
7. Устройство для контроля массового расхода транспортируемого по пневмопроводу (10, 12) в потоке газа-носителя твердого измельченного материала, содержащее измерительную камеру (16), расположенный в измерительной камере (16) акустический датчик (34, 34'), воспринимающий ударное воздействие взвешенных в потоке газа-носителя частиц твердого материала, и входной патрубок (18) с центральной осью, в котором формируется направленная в измерительной камере (16) на акустический датчик (34, 34') плотная струя газа-носителя с частицами твердого материала, которая ударяется в акустический датчик (34, 34') по существу всем своим поперечным сечением, отличающееся тем, что акустический датчик (34, 34') выполнен в виде стержня, который расположен в центре измерительной камеры на оси входного патрубка (18) и воспринимает своей передней поверхностью (50, 50') ударное воздействие струи взвешенных в газе-носителе частиц твердого материала по существу по всему ее поперечному сечению, а связанный с акустическим датчиком (34, 34') и расположенный вне измерительной камеры (16) акустический преобразователь (52) измеряет структурные акустические волны, возникающие в акустическом датчике (34, 34') в результате ударного воздействия на него находящихся в плотной струе газа-носителя частиц твердого материала, и преобразует их в выходной сигнал.
8. Устройство по п.7, содержащее также устройство (60) обработки сигналов, которое по результатам обработки выходного сигнала преобразователя позволяет получить величину, характеризующую массовый расход транспортируемого по пневмопроводу в потоке газа-носителя измельченного твердого материала.
9. Устройство по п.7, в котором выполненный в виде стержня акустический датчик (34, 34') изолирован от измерительной камеры (16) и не реагирует на структурные акустические волны, возникающие в самом пневмопроводе.
10. Устройство по любому из пп.7-9, в котором выполненный в виде стержня акустический датчик (34, 34') состоит из установочной пластины (36, 36'), которая предназначена для его крепления в измерительной камере (16), расположенного в центре установочной пластины (36) стержня (38, 38') и расположенной на конце стержня (38, 38') на продолжении оси входного патрубка (18) головки (40, 40'), в переднюю поверхность (50, 50') которой ударяются взвешенные в потоке газа-носителя частицы твердого материала.
11. Устройство по п.10, в котором передняя поверхность (50, 50') головки, в которую ударяются взвешенные в потоке газа-носителя частицы твердого материала, выполнена по существу плоской и расположена перпендикулярно оси входного патрубка (18).
12. Устройство по п.10, в котором передняя поверхность (50, 50') головки, в которую ударяются взвешенные в потоке газа-носителя частицы твердого материала, выполнена в виде расположенного на оси входного патрубка (18) конуса.
13. Устройство по п.10, в котором установочная пластина (36) акустического датчика закрывает противоположный входному патрубку (18) конец измерительной камеры (16), которая имеет боковое выходное отверстие (26), расположенное сбоку от головки акустического датчика (34, 34').
14. Устройство по п.13, в котором измерительная камера (16) имеет закрытый участок (80), который в осевом направлении расположен за боковым выходным отверстием (26).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LU90883 | 2002-01-23 | ||
| LU90883A LU90883B1 (en) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | Method and device for monotoring a mass flow in a pneumatic pipeline |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004125879A RU2004125879A (ru) | 2005-08-10 |
| RU2280843C2 true RU2280843C2 (ru) | 2006-07-27 |
Family
ID=27607095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004125879/28A RU2280843C2 (ru) | 2002-01-23 | 2003-01-23 | Способ и устройство для контроля массового расхода транспортируемого по пневмопроводу измельченного твердого материала |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6988857B2 (ru) |
| EP (1) | EP1468255B1 (ru) |
| JP (1) | JP4113129B2 (ru) |
| KR (1) | KR100863109B1 (ru) |
| AT (1) | ATE396383T1 (ru) |
| DE (1) | DE60321131D1 (ru) |
| LU (1) | LU90883B1 (ru) |
| RU (1) | RU2280843C2 (ru) |
| UA (1) | UA77056C2 (ru) |
| WO (1) | WO2003062757A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU212773U1 (ru) * | 2022-02-21 | 2022-08-08 | Акционерное общество "Электронстандарт-прибор" | Датчик пьезоакустический |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0522312D0 (en) | 2005-11-01 | 2005-12-07 | Cormon Ltd | Monitoring particles in a fluid stream |
| US7310046B2 (en) * | 2005-11-01 | 2007-12-18 | Gyco, Inc. | Method for eliminating reading errors in a non-contact microwave solids flow meter |
| CN101516590A (zh) * | 2006-09-25 | 2009-08-26 | 巴斯夫欧洲公司 | 连续生产吸水性聚合物颗粒的方法 |
| US7647136B2 (en) * | 2006-09-28 | 2010-01-12 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Method and apparatus for enhancing operation of a fluid transport pipeline |
| NO330636B1 (no) * | 2009-02-23 | 2011-05-30 | Roxar Flow Measurement As | Anordning og fremgangsmate for akustikkbasert sandovervaking ved et rorsystem |
| DE102009001526A1 (de) | 2009-03-12 | 2010-09-16 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Wirbelströmungsmessgerät zum Überwachen und/oder Messen einer verteilten Teilchen- und/oder Tröpfchen-Strömung |
| US8869718B2 (en) | 2011-09-09 | 2014-10-28 | Cnh Industrial Canada, Ltd. | System and method for controlling product flow to an agricultural implement |
| US8746158B2 (en) | 2011-09-09 | 2014-06-10 | Cnh Industrial Canada, Ltd. | System and method for measuring product flow to an agricultural implement |
| GB201115913D0 (en) * | 2011-09-14 | 2011-10-26 | Spirax Sarco Ltd | Method and apparatus for determining the phase compositions of a multiphase fluid flow |
| RU2487430C1 (ru) * | 2012-03-27 | 2013-07-10 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Газодинамический способ регистрации шариков, движущихся в цилиндрической трубе |
| WO2014110486A1 (en) | 2013-01-14 | 2014-07-17 | Blair Taylor K | Acoustic analysis of component having engineered internal space for fluid flow |
| AT514649B1 (de) * | 2013-08-14 | 2016-02-15 | Geoplast Kunststofftechnik Ges M B H | Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen des Transports von festem rieselfähigem Heizmaterial, wie beispielsweise Holzschnitzel oder Pellets |
| US9958301B2 (en) | 2014-07-11 | 2018-05-01 | Clemson University | Impact mass flow sensor for monitoring peanut harvest yields |
| DE102014113898A1 (de) | 2014-09-25 | 2016-03-31 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Messanordnung |
| US10241091B2 (en) | 2015-06-04 | 2019-03-26 | Rolls-Royce Corporation | Diagnosis of thermal spray gun ignition |
| US10724999B2 (en) | 2015-06-04 | 2020-07-28 | Rolls-Royce Corporation | Thermal spray diagnostics |
| US11425863B2 (en) | 2015-07-14 | 2022-08-30 | Clemson University Research Foundation | Round bale weighing method and system |
| US9968027B2 (en) | 2015-07-14 | 2018-05-15 | Clemson University | Automated control systems and methods for underground crop harvesters |
| EP3336536B1 (en) | 2016-12-06 | 2019-10-23 | Rolls-Royce Corporation | System control based on acoustic signals |
| EP3586973B1 (en) | 2018-06-18 | 2024-02-14 | Rolls-Royce Corporation | System control based on acoustic and image signals |
| RU2724179C1 (ru) * | 2019-07-22 | 2020-06-22 | Станислав Александрович Ежов | Способ регистрации твёрдых фракций в газовом потоке |
| CN115992477A (zh) * | 2021-10-20 | 2023-04-21 | 固瑞克明尼苏达有限公司 | 地面标记珠流传感器 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3939709A (en) * | 1974-02-04 | 1976-02-24 | Consolidation Coal Company | Apparatus for measuring the flowrate of particulate solid material |
| US4441101A (en) * | 1980-02-22 | 1984-04-03 | Sed Systems Inc. | Grain sensor |
| JPH0660832B2 (ja) * | 1988-05-20 | 1994-08-10 | トキコ株式会社 | 渦流量計 |
| US5048761A (en) * | 1990-03-14 | 1991-09-17 | The Babcock & Wilcox Company | Pulverized coal flow monitor and control system and method |
| US5257530A (en) * | 1991-11-05 | 1993-11-02 | Atlantic Richfield Company | Acoustic sand detector for fluid flowstreams |
| JP3028723B2 (ja) * | 1993-05-20 | 2000-04-04 | 横河電機株式会社 | 超音波式流体振動流量計 |
| CZ223593A3 (cs) | 1993-10-22 | 1995-07-12 | Karel Zehnula | Měřič průtoku tuhých částic |
| US5728947A (en) * | 1996-06-12 | 1998-03-17 | Asahi/America, Inc. | Ultrasonic vortex flowmeter having clamp-on housing |
| US6644132B1 (en) * | 1999-05-06 | 2003-11-11 | Joseph Baumoel | Flow profile conditioner for pipe flow systems |
| US6253625B1 (en) * | 2000-10-13 | 2001-07-03 | Predator Systems, Inc. | Target flow meters with immersed strain gauges |
| US6912918B1 (en) * | 2004-03-10 | 2005-07-05 | General Electric Company | Mass flow sensor and methods of determining mass flow of a fluid |
-
2002
- 2002-01-23 LU LU90883A patent/LU90883B1/en active
-
2003
- 2003-01-23 WO PCT/EP2003/000661 patent/WO2003062757A1/en active IP Right Grant
- 2003-01-23 RU RU2004125879/28A patent/RU2280843C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2003-01-23 AT AT03731707T patent/ATE396383T1/de not_active IP Right Cessation
- 2003-01-23 UA UA20040806958A patent/UA77056C2/uk unknown
- 2003-01-23 KR KR1020047011275A patent/KR100863109B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2003-01-23 US US10/502,387 patent/US6988857B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-01-23 EP EP03731707A patent/EP1468255B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-01-23 DE DE60321131T patent/DE60321131D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-01-23 JP JP2003562577A patent/JP4113129B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "SENSORS & ACTUATORS, A", 2000, т.86, N 3, с.с.220-225. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2783082C1 (ru) * | 2021-08-02 | 2022-11-08 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединение БИНАР" | Способ регистрации выноса твердых фракций в газовом потоке |
| RU212773U1 (ru) * | 2022-02-21 | 2022-08-08 | Акционерное общество "Электронстандарт-прибор" | Датчик пьезоакустический |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004125879A (ru) | 2005-08-10 |
| DE60321131D1 (de) | 2008-07-03 |
| JP4113129B2 (ja) | 2008-07-09 |
| US6988857B2 (en) | 2006-01-24 |
| EP1468255A1 (en) | 2004-10-20 |
| LU90883B1 (en) | 2003-07-24 |
| ATE396383T1 (de) | 2008-06-15 |
| KR100863109B1 (ko) | 2008-10-13 |
| JP2005515462A (ja) | 2005-05-26 |
| UA77056C2 (en) | 2006-10-16 |
| US20050084340A1 (en) | 2005-04-21 |
| EP1468255B1 (en) | 2008-05-21 |
| WO2003062757A1 (en) | 2003-07-31 |
| KR20040085161A (ko) | 2004-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2280843C2 (ru) | Способ и устройство для контроля массового расхода транспортируемого по пневмопроводу измельченного твердого материала | |
| US4674337A (en) | Particle detector | |
| US5369998A (en) | Ultrasonic mass flow meter for solids suspended in a gas stream | |
| US5549000A (en) | Passive acoustic detection of pipeline pigs | |
| GB2098327A (en) | Flow detector | |
| Hu et al. | On-line sizing of pneumatically conveyed particles through acoustic emission detection and signal analysis | |
| US20100218591A1 (en) | Method and apparatus for controlling relative coal flow in pipes from a pulverizer | |
| US4114557A (en) | Particle monitoring system | |
| US5571974A (en) | Method and apparatus for the measurement of particle flow in a pipe | |
| Zheng et al. | Mass-flow-rate measurement of pneumatically conveyed particles through acoustic emission detection and electrostatic sensing | |
| EP0586118B1 (en) | Aerosol sampler | |
| WO2002001188A1 (en) | Measurement of particle size in pneumatic flows | |
| CN1279394A (zh) | 颗粒物排放流速在线监测装置及其信号处理方法 | |
| RU2145261C1 (ru) | Устройство для непрерывного измерения количества угля во внутренней полости шаровой мельницы | |
| Millen et al. | Plant tests of an on-line multiple-pipe pulverised coal mass flow measuring system | |
| O'Mahony et al. | Acoustic and optical sensing configurations for bulk solids mass flow measurements | |
| EP0254882B1 (en) | Particle detector | |
| US20160341583A1 (en) | Vibroacoustic determination of gas and solids flow rates in gas conveyance piping | |
| AU639054B2 (en) | Ultrasonic mass flow meter | |
| Mylvaganam | Some applications of acoustic emission in particle science and technology | |
| RU2408868C2 (ru) | Способ регистрации включений твердых фракций в газовом потоке | |
| AU2001267140B2 (en) | Measurement of particle size in pneumatic flows | |
| RU2783082C1 (ru) | Способ регистрации выноса твердых фракций в газовом потоке | |
| Coghill | Particle size determination by impact measurement in pneumatically conveyed solids | |
| JPH09189587A (ja) | 粉体流量計 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150124 |