Устройство для измерения запыленности газов

Устройство для измерения запыленности газов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ. ИЗМЕРЕНИЯ ЗАПЫЛЕННОСТИ ГАЗОВ, содержащее установленные в корпусе последовательно по потйку газа потенциальный электрод с отверстиями и заземленные игольчатые электродц, размещенные . в отверстиях потенциального электрода , предназначенные для создания коронного разряда, электростатический экран и индукционную камеру к ; которой подключен блок обработки сигнала, о т л и ч а ю щ е ее я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых концентраций в область малых значений, отверстия в потенциальном электроде расположены : по кольцу в его периферийной части, причем их суммарная площадь больше площади проходного сечения индукционной камеры, электростатический экран образован двумя коаксиальными элейентами, расположенными соосно с: потенциальным электродом,внутренний из которых выполнен в виде конуса, ориентированного вершиной по .потоку, с диаметром основания, равным внутреннему диаметру кольца, по которо му расположены отверстия, внешний элемент, имеет внутреннюю поверх- § ность в виде усеченного конуса, так (Л же ориентированного вершиной по потоку, с максимальным диаметром с основания конуса, равным внешнему дис1метру кольца, и минимд1льным диаметром, не превышающим внутрено него диаметра индукционной камеры. 4 со ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(50 G 01 N 15/00

l:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ДВтО1 СКОМУ СВИДКтЕЛЬСтВМ

Qf94993ggg

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3419839/18-25 ;(22) 09.04.82 (4б) 15.09.83. Бюл.. В 34 (72) A.Ï.Ганичев, A.И.Дормидонов, Л.A.Íåéìàí и Б.И.Попов (53) 539.21.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельствб СССР

В 372483, кл. Q Ol М 15/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

В 521502, кл. С 01 М 15/00 1974. (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ. ИЗМЕРЕНИЯ

ЗАПЫЛЕННОСТИ ГАЗОВ, содержащее ус- тановленные в корпусе последователь-. но по потбку газа потенциальный электрод с отверстиями и заземленные. игольчатые электроды, размещенные в отверстиях потенциального электро-. да, предназначенные для создания. . коронного разряда, электростатичес-. кий экран и индукционную камеру, к которой подключен блок обработки сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я

„„SU„„ 1041915 А тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых концентраций в область малых значений,. отверстия в потенциальном электроде расположены ; по кольцу в его периферийной части, причем их суммарная площадь больше площади проходного сечения индукционной камеры, электростатический экран образован двумя коаксиальными элементами, расположенными соосно с, потенциальным электродом, внутренний из которых выполнен в виде конуса, ориентированного вершиной по,потоку, с диаметром основания, равным внутреннему диаметру кольца, по. которо— му расположены отверстия, внешний элемент, имеет внутреннюю поверх-,©

С ность в виде усеченного конуса, также ориентированного вершиной по потоку, с максимальным диаметром основания конуса, равным внешнему диаметру кольца, и минимальным диаметром, не превышающим внутрен- р него диаметра индукционной камеры.

Фима

1 041915

Изобретение относится к средствам измерения запыленности газов и может быть использовано для технологического контроля малых концентраций частиц в воздухе в электронной, приборостроительной и других отраслях промышленности

Известно устройство для измерения запыленности газов, основанное на зарядке аэрозольных частиц в поле импульсного коронного разряда и последующем измерении переменной составляющей заряда индукцион1. ным способом,.содержащее установленые в корпусе последовательно по потоку потенциальный электрод.в виде кольца и расположенный внутри него по его оси заземленный игольчатый электрод, предназначенный для создания коронного разряда, цилиндрический электростатический экран и индукционную камеру, образующие газоход постоянного сечения, а также блок обработки и регистраций сигнала, подключенный к индукционной камере. Данное устройство может измерять концентрацию аэрозольных частиц в широком диапазоне размеров что позволяет использовать. его для контроля запыленности технологических газов и воздуха (1 ).

Однако известное устройство имеет ограниченный в области малых значений диапазон измеряемых концентраций, обусловленный низким отношением сигнал/помеха. Повышение отношения сигнал/помеха невозможно, поскольку условия увеличения полезного сигнала и уменьшения помехи при данной конструкции устройства являются взаимоисключающими.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения запыленности газов,. содержащее установленные в корпусе последовательно по потоку газа потенциальный электрод с отверстиями, заземленные игольчатые электродЫ, размещенные в отверстиях потенциального электрода, предназначен ные для создания коронного разряда, электростатический экран и индукцион ную камеру, к которой подключен блок обработки и регистрация сигнала.

Электростатический экран и индукцион ная камера выполнены в виде наборов коаксиальных, электрически связанных в пределах набора цилиндров, образующих газоход с постоянным сечением. Конструкция электродов для создания коронного разряда обеспечивает высокую эффективность заряд-. ки аэрозоЛьных частиц при большом расходе анализируемого газа и малом напряжении на потенциальном электро де эа счет увеличения числа разрядных промежутков и уменьшения межэлектродного расстояния. Благодаря этому данное устройство обеспечивает лучшее соотношение сигнал/поме-.

Сг), Дальнейшее увеличение соотношения сигнал/помеха при данной конструК" ции устройства возможно за счет уменьшения помехи, создаваемой напряжением коронного разряда на индукционной камере, что достигается уменьшением взаимной емкости потенциального электрода и индукционной камеры за счет увеличения числа и длины цилиндров электрбстатического экрана, однако при этом увеличивается

15 осаждение аэроэольных частиц на стенках газохода, что приводит к уменьшению полезного сигнала и появлению дополнительной погрешности в результатах измерения. Указанные факторы ограничивают максимально достижимое для данной конструкции отношение сигнал/помеха и диапозон измерения малых концентраций аэрозольных час-. тиц в газе.

25 Цель изобретения — расширение диапозона измеряемых концентраций в область малых значений за счет повы-. шения отношения сигнал/помеха.

Для достижения этой цели в устройстве, содержащем установленные в

ЗО-корпусе последовательно по.потоку газа потенциальный электрод с отверстиями и заземленные игольчатые электроды, размещенные в отверстиях ,потенцйального электрода, предназ- -.

З5 наченные для создания коронного разряда, электростатический экран и индукционную камеру, к которой подключен блок обработки сигнала, отверстия в потенциальном электроде

4О расположены по кольцу в его периферийной части, причем их суммарная площадь больше площади проходного сечения индукционной камеры, электростатичесеий экран образован дву45 мя коаксиальными элементами, расиоложенными соосно с потенциальным электродом, внутренний из которых выполнен в виде конуса, ориентированного вершиной по потоку, с диа метром основания, равным внутреннему диаметру кольца, по которому расположены отверстия, внешний элемент имеет внутреннюю поверхность в виде усеченного конуса, также ориентированного вершиной по потоку, с максимальным диаметром основания ко- нуса, равным внешнему диаметру кольца, и минимальным диаметром, не превъмающим внутреннего диаметра индукционной камеры.

60 Предложенная конструкция устройства позволяет расширить диапазон измеряемых концентраций в область малых значений за счет повышения отношения сигнал/помеха, так как при 5 указанных в формуле соотношениях 1041915

В металлическом корпусе 1 установлен потенциальный электрод 2 с отверстиями, расположенными по кольцу.i его периферийной части, и заземленные игольчатые электроды 3 Ра поло 25 женные в отверстиях потенциальвогоэлектрода 2. За электродом 3, оосно с потенциальным электродом 2, расположен электростатический экра, об-. разованный элементами 4 и 5, буричем З0. внутренний элемент 4 выполнен в виде конуса и ориентирован вершиной по потоку, а диаметр его основания ра - вен Внутреннему диаметру кольца, .по . которому расположены отверстия в потенциальном электроде 2. Внешний элемент 5 имеет внутреннюю поверхность в виде усеченного конуса, также ориентированного вершиной по потоку, причем его максимальный диаметр равен наружному диаметру кольца,40 по которому расположены отверстия в потенциальном электроде 2. За электростатическим экраном 4, 5 последовательно по потоку расположена индукционная камера 6, диаметр которой равен или больше минимального диаметра усеченного конуса внешнего," элемента 5 электростатического экрана, а площадь проходного сечения меньше суммарной площади отверстий 0 потенциального электрода 2. К,индукционной камере 6 подключен блок 7, " обработки сигнала, выполненный, например, в виде последовательно соединенных усилителя и детектора, а к потенциальному электроду 2 - йсточ-55 ник 8 высокого импульсного напряжения для создания коронного разряда.

Потенциальный электрод 2 и индукцион-. ная камера б установлены в корпусе 1 на изоляторах 9 и 10, форма которых 60 обеспечивает плавное иэмеиенйе .СКо- .. рости потока в гаэоходе. Заземленные игольчатые электроды 3 и элементы 4 и 5 электростатического экрана элек" трически соединены с корпусом 1. 65 проходных сечений потенциального электрода и индукционной камеры повышение эффективности зарядки аэрозольных частиц за счет снижения скорости . потока. газа в отверстиях потенциального электрода не приводит к .сниже- 5 нию скорости в индукционной камере, которая может быть задана исходя из условий обеспечения максимального значения коэффициента передачи и минимальных потерь заряженных 10 частиц в электростатическом экране, а конфигурация электростатического экрана .обеспечивает минимальную взаимную емкость потенциального электрода и индукционной камеры. 15

На фиг. 1 схематично показана конструкция устройства для измерения запыленности газов, общий вид; на. Фиг. 2 — то же, вид сверху.

l устройство работает следующим оьразом.

Поток анализируемого газа пропусФ кается через устройство. На потенциальный электрод 2 относительно корпуса 1 подается от источника 8 напряжение, вызывающее импульсный коронный разряд между потенциальным электродом 2 и заземленными игольчатыми электродами 3. В течение импульса коронного разряда пылевые частицы приобретают электрический заряд.

Время пребывания частиц в зарядной камере, необходимое для приобретения заряда,,близкого к предельному, за- дается при известном расходе газа выбором проходного сечения потенциального электрода 2, а именно количеством и размерами отверстий. Далее поток газа с аэрозольными частица-. ми проходит участок газохода, образованный элементами 4 и 5 электростатического экрана, и поступает в индукционную камеру б. На этом участке за счет сужения проходного сечения газохода плавно возрастает скорость потока до значения, обеспечивающего оптимальные условия измерения заряда аэрозольных частиц в индукционной камере 6. Заряженные аэрозольные частицы индукцируют на ней электрический заряд с частотой сле-. дования импульсов коронного разряда.

При заданной частоте следования импульсов и расходе газа выбором проходного сечения индукционной камеры б достигается получение коэффициента передачи индукционной камере б, близкого к единице. На входе. блока 7 обработки сигнала, подключенного к индукционной камере 6, формируется переменное напряжение, которое усиливается и детектируется в блоке 7 обработки сигнала, в результате чего на его выходе появляется сигнал, пропорциональный концентрации частиц в газе. Применение электростатического экрана, образованного элементами 4 и 5 указанной формы, позволяет решить одновременно две задачи — надежную электростатическую экранировку индукционной измерительной камеры б от помехи, создаваемой потен- . циальным электродом 2, и формирова-.:. ние газового потока с заданным профилем скоростей. Внутренний элемент 4 . электростатического экрана защищает индукционную камеру 6 от помехи, создаваемой. центральной частью потенциального электрода 2, ограниченной внутренним диаметром кольца, по которому расположены отверстия, а внешний . элемент 5 — от помехи, создаваемой. внешней частью потенциального электрода 2, ограниченной внеш нйм диаметром кольца. Конусообразная форма поверхностей элементов электростатического экрана позволяет свес6

1041915 фию 2

Составитель В.Вощанкин

Редактор Л.Алексеенко Техред С.Мигунова КоРРектор В.Бутяга!, Заказ ll19/44 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 ти к минимуму взаимную емкость незаэкранированной части потенциального электрода 2 и индукционной камеры б, а также путем задания соответствующих углов при вершинах конусов элементов 4 и 5, обеспечить при заданной длине электростатического экрана необходимое изменение скоростей потока от минимальной в отверстиях потенциального электрода 2 до максимальной в индукционной каме- 10 ре б и исключить возможность образо,вания застойных зон в потоке. е

Таким образом, применение предлагаемой конструкции устройства .поэзо- 35 ляет достичь лучшего по сравнению с прототипом соотношения сигнал/помеха как за счет возможности раздельного задания оптимальных значений скоростей в зоне зарядки азрозольных частиц (отвеостия потенциального электрода 2) и в индукционной камере 6, чем достигается увеличение полеэного сигнала, так и за счет уменьшения взаимной емкости потенциального электрода-2 и индукционной камеры 6, чем достигается уменьшение помехи.

Благодаря этому предлагаемое устройство позволяет измерять концентрации частиц, соответствующие запыленности воздуха производственных помещений I-ш классов чистоты по

OCT ll 050. 001-78 °