Устройство для измерения запыленности газов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения концентрации пыли в воздухе производственных помещений. Цель изобретения - повышение точности измерения запыленности. Анализируемый газ пропускают через устройство, содержащее зарядную и индукционную камеры. В зарядной камере частицы приобретают электрический заряд, а поступая в индукционную камеру, индуцируют в ней заряд, пропорциональный их концентрации. Часть частиц стремится осесть на стенке индукционной камеры, что вносит погрешность в измерения. Оседанию частиц препятствует фокусирующая электромагнитная линза с фокусным расстоянием, равным 1,5-2 длинам индукционной камеры, подключенная к источнику тока. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИН

73 А1 (19) (И) (50 4 G 01 N 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4220422/31-25 (22) 03.04.87 (46) 23, 09. 89, Бюл. К 35 (71) Московский институт электронной техники (72) В.И.Осокин, С.M.Àôoíèí, В.И.Демкин и В.Н.Ушмодин (53) 534.275.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 521502, кл. G 01 N 15/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

У 1041915, кл. С 01 N 15/00, 1982 ° (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАПЫЛЕННОСТИ ГАЗОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения концентрации

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения. концентрации о пыли в воздухе производственных помещений.

Цель изобретения — повышение точности измерения запыленности.

На фиг. 1 схематично показана конструкция предлагаемого устройства для измерения запыленности газов; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. I, Устройство содержит. металлический корпус 1, охватывающий зарядную камеру, состоящую из потенциального электрода 3 с отверстиями и иголь-." чатых электродов 4, расположенных в отверстиях потенциального электрода

3 (фиг. 2). За зарядной камерой 2

2 пыли в воздухе производственных помещений. Цель изобретения — повышение точности измерения запыленности.

Анализируемый гаэ пропускают через устройство, содержащее зарядную и индукционную камеры. В зарядной камере частицы приобретают электрический заряд, а поступая в индукционную камеру, индуцируют в ней заряд, пропорциональный их концентрации. Часть частиц стремится осесть на стенке индукционной камеры, что вносит погрешность в измерения. Оседанию частиц препятствует,фокусирующая электромагнитная линза с фокусным расстоянием, равным.1,5-2 длинам индукцион" ной камеры, подключенная к источнику тока, 2 ил., соосно с ней расположены внутренний 5 и внешний 6 элементы электростатического экрана. Внутренний элемент 5 вы- . CiA полнея в виде конуса и ориентирован вершиной по потоку,,а диаметр его Я, ) основания равен внутреннему диаметру фф кольца, по которому расположены отверстия в потенциальном электроде 3. е р

Внешний элемент 6 имеет внутреннюю поверхность в виде усеченного конуса, также ориентированного вершиной по потоку, а его максимальный диаметр равен наружному диаметру кольца, по 4 которому расположены отверстия в потенциальном электроде 3. За элементами 5 и 6 расположена фокусирующая электромагнитная линза 7, внутренний диаметр которой равен внутреннему диа3 150967 метру индукционной камеры 8, расположенной за фокусирующей электромагнитной линзой 7. К индукционной камере 8 подключен блок 9 обработки сигналов, 5 выполненный, например, в виде последовательно соединенных усилителя и детектора.

Между металлическим корпусом 1, охватывающим зарядную камеру 2, и металлическим корпусом !0, охватывающим индукционную камеру 8, установлена изоляционная шайба 11, выполненная, например, из гетинакса, К потенциальному электроду 3 подключен источник

12 высокого импульсного напряжения, а к фокусирующей электромагнитной линзе 7 — источник 13 напряжения постоянного тока. Потенциальный электрод 3 и индукционная камера 8 уста- 20 новлены на изоляционных каркасах 14 и 15. Внутренняя поверхность индукционной камеры 8 покрыта ферромагнитным слоем 16, соединенным с блоком 9 обработки сигнала. Игольчатые электро- 25 ды 4, внутренний и внешний 6 элементы электростатического экрана электрически соединены с металлическим корпусом 1, охватывающим зарядную камеру 30

Устройство работает следующим образом.

Поток анализируемого газа при помощи побудителя тяги пропускается через зарядную камеру 2, На потенциальный электрод 3 подается от источника 12 напряжение, вызывающее импульсный коронный разряд между потенциальным электродом 3 и игольчатыми электродами 4. В течение импульса коронно- 40 го разряда частицы пыли приобретают электрический заряд. Далее поток заряженных частиц проходит участок газохода, образованный внутренним 5 и внешним 6 элементами электростати- 45 ческого экрана, и через фокусирующую электромагнитную линзу 7 поступает в индукционную камеру 8, индуцирует в ней электрический заряд,, пропорциональный концентрации пыли в газе, ко-. 5 торый измеряется и преобразуется в блоке 9 обработки сигналов. На входном участке индукционной камеры 8 за счет поворота и слияния нескольких потоков из отверстий потенциального электрода 3 происходит искривление траекторий и соударенне частиц, в результате чего некоторая их часть приобретает радиальную составляющую скорости движения, направленную к внутренней стенке индукционной камеры, и оседает на ней. В результате возможно уменьшение объемной плотности заряда частиц и, следовательно, уменьшение уровня полезного сигнала на выходе устройства.

Фокусирующая электромагнитная линза 7, подключенная к источнику 13 напряжения постоянного тока, за счет действия фокусирующего поля препятствует осаждению частиц на стенках индукционной камеры. Наличие ферромагнитного слоя 16 на внутренней поверхности индукционной камеры усиливает фокусирующее действие магнитного поля линзы. Частицы, движущиеся в результате соударений к стенкам индукционной камеры, приобретают под действием фокусирующего поля вращательную составляющую движения и одновременно составляющую движения, направленную к осевой линии индукционной камеры. Это позволяет достигнуть большего изменения заряда во времени в объеме индукциоиной камеры и, соответственно, большего значения уровня полезного сигнала, что повышает точность измерения уровня запыленности газов.

Экспериментальным путем установлено оптимальное соотношение между фокусным расстоянием К фокусирующей электромагнитной линзы и длиной 1„ индукционной камеры, при котором достигается максимальный выходной сигнал устройства, равное f=(1,5-2)1„.

При данных соотношениях конструктивных параметров индукционной камеры и фокусирующей линзы максимальное фокусирующее действие достигается из условия равенства внутреннего диаметра фокусирующей линзы внутреннему диаметру индукционной камеры 8.

Длина 1 индукционной камеры 8 выи бирается из условия максимального изменения заряда во времени в объеме индукционной камеры, Это условие выполняется, если длина пачки заряженных частиц больше или равна длине индукционной камеры, Длина пачки заряженных частиц Н определяется скоростью прокачки газа V и длительнол стью импульса коронного разряда ц

+ v,э где i Ъ вЂ” эффективная длина зарядной камерй, .определяемая скоростью потока газа в зарядной камере, временем

1509673 заряда частиц в поле коронного разряда, а также минимальным осаждением частиц:на стенках зарядной камеры под действием поля коронного разряда.

Формул а изобретения

Устройство для измерения запыленности газов, содержащее установленные в металлическом корпусе последовательно зарядную камеру с соосно размещенным потенциальным электродом с отверстиями, соединенным с высоковольтным импульсным источником, и игольчатые электроды, размещенные в отверстиях потенциального электрода, электростатический экран, образованный внутренним и внешним элементами, расположенными соосно с потенциальным электродом, и размещенную соосно

ЛИРК

ГР,Ы. с зарядной камерой цил|шдрическую индукционную камеру, соединенную с блоком обработки сигнала, причем ме5 таллический корпус посредством изоляционной шайбы разделен на зарядную и индукционную камеры, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство ð введена дополнительно электромагнитная фокусирующая линза, соединенная с источником напряжения постоянного тока и установленная между внешним элементом электростатического экрана

f5 и индукционной камерой, с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру индукционной камеры, причем фокусное расстояние электромагнитной линзы составляет (1,5-2) длины индукци—

20 онной камеры, а на внутренней поверхности индукционной камеры нанесен ферромагнитный слой, 1509673

Составитель M,Ðîãà÷åâ

Техред И.Верес

Корректор Л.Бескид

Редактор Г.Волкова

Заказ 5796/35 " Тираж 789 По дпи сн ое

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101