RU53368U1

RU53368U1 - DEVICE FOR MEASURING DUST CONCENTRATION IN AIR FLOW

Info

Publication number: RU53368U1
Application number: RU2005137339/22U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Александрович Трубицын; Нэля Вадимовна Трубицына; Дарья Анатольевна Трубицына; Алексей Сергеевич Ярош
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ВостЭКО"
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2006-05-10

Abstract

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к технике безопасности и охране труда при разработке полезных ископаемых, и может быть использована для определения весовой концентрации взвешенных частиц пыли в шахтной атмосфере. Техническим результатом полезной модели является повышение точности измерений при больших расходах воздуха и уменьшение габаритов устройства. Предложено устройство для измерения концентрации пыли в воздушном потоке, содержащее всасывающий канал 1 с фильтром 2, побудитель тяги 6, датчик расхода воздуха 3 и измерительный блок 7 с индикатором 8. Сущность полезной модели заключается в том, что устройство снабжено измерительным каналом 4, помещенным между фильтром и датчиком расхода воздуха, соединенным с последним и имеющим патрубок 5 сброса излишнего воздуха, а побудитель тяги установлен в измерительном канале 4 и соединен с измерительным блоком 7. Для обеспечения равномерного поступления запыленного воздуха на фильтр всасывающий канал 1 имеет защитную крышку 9. Устройство предварительно тарируют по расходу воздуха в зависимости от аэродинамического сопротивления фильтра. Датчик расхода регистрирует объем проходящего воздуха в заданный период времени и выходной сигнал от него поступает в измерительный блок, где производится сравнение полученных данных с данными тарировки и перевод их в значения концентрации пыли в единице объема воздуха.The utility model relates to the mining industry, namely, safety and labor protection in the development of minerals, and can be used to determine the weight concentration of suspended dust particles in a mine atmosphere. The technical result of the utility model is to increase the accuracy of measurements at high air flow rates and reduce the dimensions of the device. A device for measuring the concentration of dust in the air stream is proposed, comprising a suction channel 1 with a filter 2, a traction inducer 6, an air flow sensor 3 and a measuring unit 7 with an indicator 8. The essence of the utility model is that the device is equipped with a measuring channel 4 located between a filter and an air flow sensor connected to the last and having a nozzle 5 for dumping excess air, and a traction drive is installed in the measuring channel 4 and connected to the measuring unit 7. To ensure uniform flow eniya dusty air suction passage to the filter 1 has a protective cover 9. The apparatus previously calibrated for air flow, depending on the aerodynamic resistance of the filter. The flow sensor registers the volume of passing air in a given period of time and the output signal from it enters the measuring unit, where the obtained data are compared with calibration data and converted into dust concentration values per unit volume of air.

Description

Полезная модель относится к горной промышленности, а именно к технике безопасности и охране труда при разработке полезных ископаемых, и может быть использована для определения весовой концентрации взвешенных частиц пыли в шахтном воздухе.The utility model relates to the mining industry, namely, safety and labor protection in the development of minerals, and can be used to determine the weight concentration of suspended dust particles in mine air.

Известен пылемер, в основу работы которого положен объемно-денситометрический метод измерения (авторское свидетельство СССР №208327, кл. G 01 N 15/02, опубликовано в 1968 г.). Известный пылемер содержит корпус, в котором помещены источник и приемник света, вторичный прибор, фильтровальная лента с защитной пленкой, классификатор пыли и насосное устройство. Запыленный воздух с помощью насосного устройства просасывают через пылемер, где происходит осаждение частиц пыли на фильтровальную ленту.A known dust meter is based on the volumetric densitometric measurement method (USSR author's certificate No. 208327, class G 01 N 15/02, published in 1968). Known dust meter contains a housing in which the light source and receiver, a secondary device, a filter tape with a protective film, a dust classifier and a pumping device are placed. Dusty air is sucked through a dust meter using a pump device, where dust particles are deposited on the filter belt.

Измерение запыленности воздуха ведут по светопоглощающей способности пятна пыли на ленте.The measurement of dust is carried out by the light-absorbing ability of the dust spots on the tape.

Основным недостатком известного пылемера является низкая точность измерения (±15%), т.к. на получаемый результат существенное влияние оказывают такие факторы, как петрографический состав пыли, влажность и зольность ее.The main disadvantage of the known dust meter is the low measurement accuracy (± 15%), because on the result, a significant influence is exerted by such factors as the petrographic composition of the dust, its moisture and ash content.

Известен пылемер для измерения весовой концентрации аэрозольных частиц пыли в шахтном воздухе, содержащий две трубки с зарядными камерами и коронирующими электродами, подсоединенные к всасывающему вентилятору, и измерительный блок с регистрирующим прибором (индикатором), выполненный в виде катушек индуктивности, соединенных по мостовой схеме (авторское свидетельство СССР №1321832, кп. Е 21 F 5/00, опубликовано в 1987 г., Б. №25). Принцип действия пылемера заключается в том, что потоки воздуха в трубках ионизируют с помощью коронирующих электродов, а затем пропускают их одновременно через измерительный блок, при этом наводится Known dust meter for measuring the weight concentration of aerosol dust particles in mine air, containing two tubes with charging chambers and corona electrodes connected to a suction fan, and a measuring unit with a recording device (indicator), made in the form of inductors connected by a bridge circuit (copyright USSR certificate No. 1321832, item E 21 F 5/00, published in 1987, B. No. 25). The principle of operation of the dust meter is that the air flows in the tubes are ionized with the help of corona electrodes, and then they are passed through the measuring unit at the same time, while

электрический ток и регистрирующий прибор показывает значение концентрации пыли. Обязательным условием нормальной работы известного пылемера является равенство расходов воздуха в трубках. В действительности, по мере отложения пыли на фильтре возрастает аэродинамическое сопротивление в одной трубке и происходит снижение расхода очищенного воздуха, проходящего по ней, и степени ионизации этого потока, что влияет на величину электрического тока в измерительном блоке и, следовательно, на точность измерения.electric current and a recording device shows the value of dust concentration. A prerequisite for the normal operation of the known dust meter is the equality of air flow in the tubes. In fact, as dust is deposited on the filter, the aerodynamic drag in one tube increases and the consumption of purified air passing through it decreases and the degree of ionization of this stream decreases, which affects the magnitude of the electric current in the measuring unit and, therefore, the measurement accuracy.

Известно устройство для измерения запыленности воздушного потока, содержащее канал для отсоса запыленного воздуха с фильтром, побудитель тяги, датчик расхода воздуха и измерительный блок с индикатором (патент на полезную модель №38837, кп. Е 21 F 5/00, приоритет от 05.12.2003). Принцип действия известного устройства заключается в том, что под действием депрессии запыленный воздух проходит через фильтр, где оседает пыль, а очищенный воздух проходит через датчик расхода газа и побудитель тяги, а затем выходит в атмосферу. Датчик расхода регистрирует объем проходящего воздуха в заданный период времени и передает эти данные в измерительный блок. Аэродинамическое сопротивление всасывающего канала является постоянной величиной, в связи с чем уменьшение расхода воздуха зависит только от изменения аэродинамического сопротивления фильтра.A device for measuring the dust content of the air stream containing a channel for suction of dusty air with a filter, a traction inducer, an air flow sensor and a measuring unit with an indicator (utility model patent No. 38837, item E 21 F 5/00, priority dated 05.12.2003 ) The principle of operation of the known device is that under the influence of depression, dusty air passes through a filter where dust settles, and purified air passes through a gas flow sensor and a traction stimulator, and then enters the atmosphere. The flow sensor registers the volume of passing air in a given period of time and transmits this data to the measuring unit. The aerodynamic resistance of the suction channel is a constant value, and therefore the decrease in air flow depends only on the change in aerodynamic resistance of the filter.

Известное устройство имеет простое конструктивное исполнение и обеспечивает проведение замеров в короткие сроки и с достаточной точностью. В процессе использования данного устройства были выявлены некоторые недостатки и возможности усовершенствования его:The known device has a simple design and provides measurements in a short time and with sufficient accuracy. In the process of using this device, several shortcomings and opportunities for improving it were identified:

довольно значительные габариты (длина) устройства;quite significant dimensions (length) of the device;

отсутствие возможности регулирования количества всасываемого воздуха;the inability to control the amount of intake air;

низкая точность измерений при поступлении в датчик расхода большого количества воздуха.low measurement accuracy when a large amount of air enters the flow sensor.

Техническим результатом полезной модели является повышение точности измерений при больших расходах воздуха и уменьшение габаритов устройства.The technical result of the utility model is to increase the accuracy of measurements at high air flow rates and reduce the dimensions of the device.

Предложено устройство для измерения концентрации пыли в воздушном потоке, содержащее всасывающий канал с фильтром, побудитель тяги, датчик расхода воздуха и измерительный блок с индикатором.A device is proposed for measuring the concentration of dust in the air stream, containing a suction channel with a filter, a traction inducer, an air flow sensor and a measuring unit with an indicator.

Отличием устройства является то, что оно снабжено измерительным каналом, помещенным между фильтром и датчиком расхода воздуха, соединенным с датчиком расхода и имеющим патрубок сброса излишнего воздуха, а побудитель тяги установлен в измерительном канале и соединен с измерительным блоком.The difference between the device is that it is equipped with a measuring channel placed between the filter and the air flow sensor, connected to the flow sensor and having an excess air discharge pipe, and a traction drive is installed in the measuring channel and connected to the measuring unit.

Отличием является также то, что на входе во всасывающий канал установлена защитная крышка.The difference is also that a protective cover is installed at the inlet to the suction channel.

Предложенное конструктивное выполнение устройства позволяет уменьшить габариты его за счет размещения побудителя тяги в измерительном канале, исключить влияние расхода воздуха, особенно в начале всасывания его, на точность показаний и дает возможность регулировать работу побудителя тяги.The proposed constructive implementation of the device allows to reduce its dimensions by placing the traction inducer in the measuring channel, to exclude the influence of air flow, especially at the beginning of its suction, on the accuracy of the readings and makes it possible to regulate the operation of the traction stimulator.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где приведена принципиальная схема устройства.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, which shows a schematic diagram of the device.

Устройство для измерения концентрации пыли в воздушном потоке содержит всасывающий канал 1 с фильтром 2. Между фильтром и датчиком расхода воздуха 3 установлен измерительный канал 4, который соединен с датчиком расхода воздуха и снабжен патрубком 5 сброса излишнего воздуха. Внутри измерительного канала 4 помещен побудитель тяги 6, например, центробежный вентилятор. Измерительный блок 7 имеет электрическую связь с датчиком расхода воздуха 3 и побудителем тяги 6, а на выходе его установлен индикатор 8 (дисплей). Для обеспечения равномерного поступления запыленного воздуха к фильтру 2 на входе во всасывающий канал 1 установлена защитная крышка 9.A device for measuring the concentration of dust in the air stream contains a suction channel 1 with a filter 2. Between the filter and the air flow sensor 3 there is a measuring channel 4, which is connected to the air flow sensor and is equipped with a pipe 5 for dumping excess air. Inside the measuring channel 4 is placed a traction drive 6, for example, a centrifugal fan. The measuring unit 7 is in electrical communication with the air flow sensor 3 and the traction drive 6, and at its output indicator 8 is installed (display). To ensure uniform intake of dusty air to the filter 2 at the entrance to the suction channel 1 has a protective cover 9.

Поток запыленного воздуха под действием депрессии, создаваемой побудителем тяги 6, поступает во всасывающий канал 1, при этом поток обтекает защитную крышку 9 и равномерно поступает на всю площадь фильтра 2, где пыль оседает, а очищенный воздух проходит в измерительный канал 4. Под действием давления, создаваемого побудителем тяги 6, часть воздуха, соответствующая The flow of dusty air under the influence of depression created by the traction stimulator 6 enters the suction channel 1, while the flow flows around the protective cover 9 and uniformly enters the entire area of the filter 2, where the dust settles, and the cleaned air passes into the measuring channel 4. Under the influence of pressure generated by the traction stimulator 6, a portion of the air corresponding to

характеристике датчика расхода воздуха 3, проходит в датчик для измерения, а излишняя часть его через патрубок 5 выбрасывается в атмосферу. Повышенное давление в измерительном канале исключает возможность подсоса запыленного воздуха через патрубок 5. Очищенный воздух из датчика расхода 3 выходит в атмосферу, а электрический сигнал поступает в измерительный блок 7. Датчик расхода регистрирует объем проходящего воздуха в заданный период времени. Устройство предварительно тарируют по расходу воздуха от аэродинамического сопротивления фильтра при постоянной депрессии с функциональной зависимостьюcharacteristic of the air flow sensor 3, passes into the sensor for measurement, and an excess part of it through the pipe 5 is released into the atmosphere. The increased pressure in the measuring channel eliminates the possibility of suction of dusty air through the nozzle 5. The purified air from the flow sensor 3 enters the atmosphere, and the electric signal enters the measuring unit 7. The flow sensor registers the volume of air passing in a given period of time. The device is pre-calibrated for air flow from the aerodynamic resistance of the filter with constant depression with a functional dependence

где Q - расход воздуха, л/мин;where Q is the air flow, l / min;

r - аэродинамическое сопротивление фильтра, Н·с²/м.r is the aerodynamic drag of the filter, N · s ² / m.

Аэродинамическое сопротивление всасывающего канала устройства является величиной постоянной, в связи с чем уменьшение расхода воздуха зависит только от изменения аэродинамического сопротивления фильтра вследствие отложения на нем пыли. Данные тарировки вводят заранее в измерительный блок, где производится определение текущей величины аэродинамического сопротивления фильтра во времени, сравнение ее с данными тарировки и перевод полученных данных в значение концентрации пыли в единице объема воздуха (мг/см³ или мг/м³). За счет наличия электрической связи измерительного блока с побудителем тяги оператор имеет возможность контролировать работу побудителя тяги и при необходимости регулировать параметры его работы.The aerodynamic resistance of the suction channel of the device is constant, and therefore the decrease in air flow depends only on the change in aerodynamic resistance of the filter due to the deposition of dust on it. Calibration data is entered in advance into the measuring unit, where the current value of the aerodynamic drag of the filter in time is determined, compared with calibration data, and the data obtained is converted to the value of dust concentration per unit volume of air (mg / cm ³ or mg / m ³ ). Due to the electrical connection of the measuring unit with the traction stimulator, the operator is able to control the operation of the traction stimulator and, if necessary, adjust its operation parameters.

Устройство прошло опытно-промышленные испытания и в 2005 г. внесено в Государственный реестр средств измерений под шифром ПКА-01.The device passed pilot tests and in 2005 it was entered into the State Register of Measuring Instruments under the code ПКА-01.

Пределы допустимой относительной погрешности измерения по объему пробы составляют ±5%, а весовой концентрации пыли в диапазоне 100-1000 мг/м³ ±20%.The limits of permissible relative measurement error in the sample volume are ± 5%, and the weight concentration of dust in the range of 100-1000 mg / m ³ ± 20%.

Claims

1. A device for measuring the concentration of dust in the air stream, including a suction channel with a filter, a traction inducer, an air flow sensor and a measuring unit with an indicator, characterized in that it is equipped with a measuring channel placed between the filter and the flow sensor connected to the flow sensor and having a discharge pipe for excess air, and a traction drive installed in the measuring channel and connected to the measuring unit.

2. The device according to claim 1, characterized in that a protective cover is installed at the inlet to the suction channel.