Калибратор скорости частиц

 

Использование: в измерительной технике для создания потока частиц, например, песка или золы, от сжигания угля, имеющих известную скорость, а также для калибровки приборов экологического мониторинга - выбросов от сжигания твердого топлива. Сущность изобретения: калибратор скорости частиц содержит щетку, установленную на пути потока частиц, щетка выполнена в виде эллипса с осью вращения в его центре; на оси вращения основной щетки закреплена дополнительная щетка на расстоянии, равном удвоенной высоте иглы, причем дополнительная щетка выполнена с возможностью установки под углом к плоскости основания первой щетки. Высота иголки щетки не менее чем в десять раз превышает диаметр разгоняемой частицы, расстояние между иголками в два раза превышает размер частицы, а малая полуось эллипса не менее чем в двадцать раз превосходит расстояние между иглами. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство относится к измерительной технике и предназначено для создания потока частиц, например песка, или золы от сжигания угля, имеющих известную скорость. Устройство может быть использовано для калибровки приборов экологического мониторинга выбросов от сжигания твердого топлива.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, в котором для расчленения потока на отдельные элементарные струи с последующим изменением скорости этих струй и снижения сопротивления трения нанесен ворс, наклоненный под углом от 30 до 45 градусов.

Но это устройство не позволяет получать заданную скорость и поэтому оно не может быть использовано в качестве калибратора скорости.

Технический результат изобретения калибровка частиц по скорости достигается тем, что на оси закреплена щетка в виде эллипса, установленная с возможностью вращения.

На фиг. 1 изображена фронтальная проекция калибратора скорости; на фиг. 2 изображен вид по разрезу А-А.

На оси 1 калибратора установлена щетка 2 в виде эллипса и дополнительная щетка 3, закрепленная с возможностью установки под углом α к щетке 2. В основании дополнительной щетки 3 выполнены отверстия 4. Иглы 5 щеток выполнены из упругой проволоки или полиуретана.

Устройство работает следующим образом.

Щетки приводятся во вращение за счет подачи вращающего момента на ось 1. Частицы твердой фазы, например песок или зола от сжигания твердого топлива - подаются через отверстия 4 на поверхность щетки 2 и вследствие соударения с иголками 5 движутся под действием центробежной силы к краю щетки, где они открываются от нее. В момент отрыва частица имеет скорость v_t= 2πr·N, где r расстояние оси вращения щетки до точки контура, в которой оторвалась данная частицы; N число оборотов в секунду.

Полученный поток можно использовать для калибровки пьезоакустического датчика, так как скорость частиц имеет строго определенную величину и может меняться в широких пределах в зависимости от частоты вращения щетки 2 и ее конфигурации, например, если поверхность щетки 2 будет ограничена эллипсом, то за один оборот скорость будет дважды менять свою величину. Скорость частиц, оторвавшихся от точки пересечения большой полуоси и контура эллипса, имеет величину:v(R) = 2πRN а от малой полуоси: v(r) = 2πr·N..

Это очень удобно при калибровке динамических характеристик пьезоакустического датчика, а необходимое соотношение между V(R) и V(r) достигается выбором длины полуосей R и r.

Таким образом, это устройство позволяет сформировать поток частиц с заданной скоростью, от минимального до максимального значения и управлять его скоростью с помощью изменения частоты вращения и конфигурации щетки.

В экспериментах использовались как одиночные, так и совмещенные эллипсы. В частном случае эллипсы заменялись на окружность. Дополнительная щетка, установленная сверху первой, позволяет разделять частицы по фракциям за счет изменения угла α. Мелкие частицы преимущественно будут выходить со стороны меньшего просвета между щетками, а крупные со стороны большего просвета. Это позволяет прокалибровать пьезодатчик по фракциям, так как на выходе пьезодатчика будет два сигнала от крупных и от мелких частиц, разнесенные по времени. Угол наклона дополнительной щетки к основной меняется от 0 до arcsin H/R, где H высота иголки, R большая полуось эллипса.

Высота иголки выбрана такой, что она более чем в десять раз превосходит диаметр самой крупной частицы, так как при малых высотах частицы могут двигаться поверх иголок. В экспериментах расстояние между иголками было в два-три раза больше диаметра частиц, что предупреждало их заклинивание. Выбор малой оси эллипса, превышающей в двадцать раз расстояние между иголками, определялось условием выхода дисперсного потока на установившуюся тангенциальную скорость при радиальной, стремящейся к нулю.

Формула изобретения

1. Калибратор скорости частиц, содержащий щетку, отличающийся тем, что щетка выполнена в виде эллипса, установленного с возможностью вращения.

2. Калибратор по п. 1, отличающийся тем, что в него введена дополнительная щетка, закрепленная на оси вращения основной щетки на расстоянии, равном удвоенной высоте иглы, с возможностью установки под углом к плоскости основания основной щетки, при этом в основании дополнительной щетки выполнены отверстия.

3. Калибратор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что высота иглы щетки не менее чем в десять раз превышает диаметр частицы, расстояние между иглами в два раза превышает размер частицы, а малая полуось эллипса не менее чем в двадцать раз превосходит расстояние между иглами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2