CS247545B1

CS247545B1 - Device for continuously determining the amount of dust particles or granules in the flowing gases

Info

Publication number: CS247545B1
Application number: CS849995A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Podhola; Jaroslav Kholl
Original assignee: Vladimir Podhola; Jaroslav Kholl
Priority date: 1984-12-19
Filing date: 1984-12-19
Publication date: 1987-01-15

Abstract

Řešení se týká zařízení pro průběžné určování množství prachových částic nebo granulí v proudících plynech na základě měření absorpce infračerveného záření prachovými částicemi, rozptýlenými v proudícím plynu. Vysílač infračerveného záření je zabudován do potrubí s proudícím plynem pomocí patrony a pouzdra v tlakotesném provedení. Do téhož potrubí je zabudován pomocí patrony a pouzdra nebo hlavice přijímač infračerveného záření, který přijímá absorpcí zeslabený paprsek infračerveného ^ář^ní, vyslaný vysílačem infračerveného záření a tento se dále elektronicky vyhodnocuje ve vyhodnocovací ústředně. Vynález může být použit např. pro průběžné zjišťování množství úniku prachových částic v dopravovaných plynech. Může být použit v prostorách se stupněm nebezpečí výbuchu a v prostorách pod tlakem plynu.The solution relates to a device for continuous determination of the amount of dust particles or granules in flowing gases based on measurement of the absorption of infrared radiation by dust particles dispersed in the flowing gas. The infrared radiation transmitter is built into the pipeline with the flowing gas using a cartridge and a housing in a pressure-tight design. An infrared radiation receiver is built into the same pipeline using a cartridge and a housing or head, which receives the infrared radiation beam weakened by absorption, emitted by the infrared radiation transmitter, and this is further electronically evaluated in an evaluation center. The invention can be used, for example, for continuous determination of the amount of dust particle leakage in transported gases. It can be used in areas with a degree of explosion hazard and in areas under gas pressure.

Description

(54) Zařízení pro průběžné určování množství prachových částic nebo granulí v proudících plynech(54) Equipment for continuously determining the amount of dust particles or granules in the flowing gases

Řešení se týká zařízení pro průběžné určování množství prachových částic nebo granulí v proudících plynech na základě měření absorpce infračerveného záření prachovými částicemi, rozptýlenými v proudícím plynu. Vysílač infračerveného záření je zabudován do potrubí s proudícím plynem pomocí patrony a pouzdra v tlakotesném provedení. Do téhož potrubí je zabudován pomocí patrony a pouzdra nebo hlavice přijímač infračerveného záření, který přijímá absorpcí zeslabený paprsek infračerveného ^ář^ní, vyslaný vysílačem infračerveného záření a tento se dále elektronicky vyhodnocuje ve vyhodnocovací ústředně. Vynález může být použit např. pro průběžné zjišťování množství úniku prachových částic v dopravovaných plynech. Může být použit v prostorách se stupněm nebezpečí výbuchu a v prostorách pod tlakem plynu.The invention relates to an apparatus for continuously determining the amount of dust particles or granules in a flowing gas by measuring the absorption of infrared radiation by the dust particles dispersed in the flowing gas. The infrared emitter is built into the gas flow pipe by means of a cartridge and a housing in a pressure-tight design. An infrared receiver, which receives an attenuated infrared beam emitted by the infrared emitter, is incorporated into the same conduit by means of a cartridge and housing or head and is further electronically evaluated in the evaluation center. The invention can be used, for example, for continuously determining the amount of dust particles leakage in transported gases. It can be used in areas with a risk of explosion and in areas under gas pressure.

iand

OBR. 1GIANT. 1

Vynález se týká zařízení pro průběžné určování množství prachových částic v proudících plynech pomocí absorpce infračerveného záření.The invention relates to a device for continuously determining the amount of dust particles in the flowing gases by means of infrared absorption.

Při průmyslové výrobě se často oddělují prachové částice, které při výrobě vznikají, pomocí filtrů nebo jiných odlučovačů, tfčelem těchto filtrů a odlučovačů je zabránit, aby tyto prachové částice se nedostávaly do ovzduší nebo následujícího zařízení, kde by mohlo docházet k haváriím.In industrial production, dust particles produced during production are often separated by filters or other separators, the purpose of which is to prevent such dust particles from entering the atmosphere or subsequent equipment where accidents may occur.

Vzniká zase požadavek na kontrolu správné funkce těchto filtrů nebo odlučovačů a tím na zjišťování průniku těchto částic do navazujícího potrubí a zařízení.In turn, there is a requirement to check the proper functioning of these filters or separators and thereby to detect the penetration of these particles into the downstream piping and equipment.

Dosud známá zařízení pro průběžné určování množství prachových částic v proudících plynech pracují diskontinuálním způsobem periodickým odběrem vzorků. Tyto vzorky jsou pak vyhodnocovány vážením nebo jiným způsobem.The prior art devices for continuously determining the amount of dust particles in the flowing gases operate in a discontinuous manner by periodic sampling. These samples are then evaluated by weighing or otherwise.

Nevýhodou tohoto periodického odběru vzorku je, že se získávají hodnoty jen v určitých intervalech v době odběru vzorku. Během času mezi jednotlivými odběry vzorku kontrola chybí. Během tohoto času může dojít k porušení filtrů a úniku velkého množství prachových částic.The disadvantage of this periodic sampling is that values are only obtained at certain intervals at the time of sampling. Over time between sampling, control is missing. During this time, filters may break and large amounts of dust may leak.

Proto je nutné provádět též kontrolu následných zařízení vždy po určité době. Pracuje·-1 se s nebezpečnými látkami, znamená to odstavování a nové najíždění zařízení za zvýšených bezpečnostních opatření. To vše vyžaduje čas a zvýšené nároky na údržbu.Therefore, it is also necessary to check the subsequent devices after a certain time. Working with -1 hazardous substances means shutting down and restarting the equipment under increased safety measures. All this requires time and increased maintenance.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení průběžného určování množství prachových částic nebo granulí v proudících plynech podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z vysílače infračerveného záření, zabudovaného tlakotěsně pomocí patrony a pouzdra do sledovaného prostoru protilehle odděleně k přijímači infračerveného záření, zabudovaného opět tlakotěsně v patrone a pomocí pouzdra nebo hlavy do sledovaného prostoru.The present invention is based on the fact that it consists of an infrared emitter embedded in a pressure-tight housing by means of a cartridge and a housing into the space to be monitored, opposite to an infrared receiver embedded in a pressure-tight housing again. cartridge and through the housing or head into the space to be monitored.

Případně vysílač infračerveného záření zabudovaný pomocí patrony a pouzdra tvoří jeden celek s přijímačem infračerveného záření, zabudovaným pomocí patrony do hlavice tím, že hlavice je spojena s pouzdrem pomocí duté stojný.Optionally, the infrared emitter incorporated in the cartridge and the housing forms a unit with the infrared emitter received in the cartridge by the cartridge being connected to the housing by means of a hollow stand.

Obě části zařízení vysílač i přijímač infračerveného záření jsou propojeny s vyhodnocovací ústřednou, ve které se vyhodnocuje přijatý signál zeslabený absorpcí infračerveného záření prachovými částicemi nebo granulemi, obsaženými v proudícím plynu.The two parts of the IR emitter and receiver are connected to an evaluation center in which the received signal attenuated by the absorption of infrared radiation by the dust particles or granules contained in the flowing gas is evaluated.

Nový účinek zařízení podle vynálezu spočívá ve snadném způsobu určování množství prachových částic nebo granulí v proudících plynech pomocí absorpce infračerveného záření těmito prachovými částicemi nebo granulemi, přičemž měření pomocí této aparatury v provedení odpovídajícím požadavkům na bezpečnost provozu jiskrově bezpečných zařízení probíhá kontinuálně, bez nároků na další obsluhující personál.The novel effect of the device according to the invention consists in an easy way of determining the amount of dust particles or granules in the flowing gases by the absorption of infrared radiation by these dust particles or granules. serving staff.

Výhoda vynálezu je též v tom, že zařízení je pevně zabudováno i do tlakového potrubí, nehrozí únik plynu do atmosféry a dále odpadá manipulace s odebíráním vzorků nebo při kontrole zařízení.The advantage of the invention is also that the device is firmly built into the pressure line, there is no risk of gas leakage into the atmosphere, and there is no need for manipulation with sampling or inspection of the device.

Přehledné provedení předmětu vynálezu je schematicky zobrazeno na připojených výkresech, kde:An overview of the invention is shown schematically in the accompanying drawings, in which:

Obr. I - znázorňuje podélný řez potrubí s oddělené zabudovaným vysílačem a přijímačem infračerveného záření a vyhodnocovací aparaturou, obr, 2 - znázorňuje podélný řez poturbím se zabudovaným vyílačem a přijímačem infračerveného záření jako jeden celek s vyhodnocovací aparaturou obr. 3 - znázorňuje schéma zapojení vyhodnocovací aparatury, sestávající z vysílače, přijímače, vstupního zesilovače, komparátoru, stabilizátoru napětí a zdroje napětí.Giant. Fig. 2 shows a longitudinal section of a duct with a built-in infrared emitter and receiver and an evaluation apparatus; Fig. from transmitter, receiver, input amplifier, comparator, voltage stabilizer and power supply.

Zapojení vyhodnocovací aparatury 76 zařízení pro průběžné určování prachových částic v proudicích plynech, pomocí absorpce infračerveného záření.Involving the evaluation apparatus 76 of the device for continuously determining dust particles in the flowing gases by infrared absorption.

Vysílač £ je zapojen následujícím způsobem:The transmitter £ is connected as follows:

Leddioda 11 má uzemněnou katodu. Anoda leddiody 11 je spojena s jedním koncem proměnného rézistoru 13, jehož opačný konec je spojen katodou ochranné diody 12 a pracovním rezistorem 1.4, který je na opačné straně připojen na stabilizované napětí U_2> Anoda ochranné diody 12 je uzemněna na zem 65.Leddiode 11 has a grounded cathode. The anode of the LED 11 is connected to one end of the variable resistor 13, the other end of which is connected by the cathode of the protective diode 12 and the working resistor 1.4, which is connected to the stabilized voltage U ₂ .

Přijímač £ sestává z fototrazistoru 21, jehož emitor je uzemněn na zem 65 přes emitorový rezistor 22. Kolektor fototrazistoru 21 je napájen přes kolektorový rezistor 23 ze stabilizovaného napětí. U₂- Kolektorový rezistor 23 je nastavitelný. Kolektor fototrazistoru 2 1 je oddělen přes ochrannou diodu fototranzistoru 24 od země 65, ochranná dioda fototranzistoru 24 chrání fototranzistor 21 před přepětím, které může vzniknout na přijímači 2 vlivem působení elektrostatického napětí.The receiver 6 consists of a phototrazistor 21, the emitter of which is grounded to ground 65 via an emitter resistor 22. The phototrazistor 21 collector is supplied via stabilized voltage via the collector resistor 23. U ₂ - Collector resistor 23 is adjustable. The phototransistor collector 21 is separated from the ground by the phototransistor 24 diode 24, the phototransistor 24 diode protects the phototransistor 21 from the overvoltages that may occur at the receiver 2 due to electrostatic voltage.

Vstupní zesilovač 3 je tvořen prvním operačním zesilovačem 35 a souvisejícími rezistory. Na neinvertující vstup prvního operačního zesilovače 35, je připojen vstupní rezistor 31, který je druhým koncem připojen na emitor fototranzistoru 21 přijímače £.The input amplifier 3 is comprised of a first operational amplifier 35 and associated resistors. At the non-inverting input of the first operational amplifier 35, an input resistor 31 is connected, which is connected to the emitter of the phototransistor 21 of the receiver 6 via the other end.

Na invertující vstup prvního operačního zesilovače 35 je připojen jednak zemnicí rezi-. stor 32, na opačném konci uzemněný na zem 65, jednak rezistor zpětné vazby 33, který je na na opačném konci připojen na výstup prvního operačního zesilovače 35.A grounding resistor is connected to the inverting input of the first operational amplifier 35. stor 32, at the other end grounded at ground 65, and second, a feedback resistor 33, which at the other end is connected to the output of the first operational amplifier 35.

Současně je mezi tento výstup a zem 65 připojen regulátor vstupního napětí komparátoru 24. Komparátor' £ přímo navazuje u vstupní zesilovač £. Komparátor £ tvoří druhý operační zesilovač 48 a související rezistory. Stabilizátor 43 je napájen přes pracovní rezistor stabilizátoru 42 z napětí. .+U₁·At the same time, the input voltage regulator 24 is connected between this output and ground 65. The comparator 6 directly connects to the input amplifier 6. The comparator 8 comprises a second operational amplifier 48 and associated resistors. The stabilizer 43 is supplied from the voltage via the working resistor of the stabilizer 42. . + U ₁ ·

Mezi stabilizátor 43 a pracovní rezistor stabilizátoru 42 je připojen vstupní rezistor 44 stabilizovaného napětí, jenž je připojen svým druhým koncem na neinvertující vstup druhého operačního zesilovače 48.Between the stabilizer 43 and the working resistor of the stabilizer 42 is connected a stabilized voltage input resistor 44, which is connected at its other end to the non-inverting input of the second operational amplifier 48.

Na tentýž vstup je připojen i zemnící rezistor komparátoru 45. Ten je na druhém konci připojen na zem £5. Invertující vstup druhého operačního zesilovače 48 je připojen přes vstupní rezistor komparátoru 41 k jezdci regulátoru vstupního napětí komparátoru 34.The grounding resistor of comparator 45 is connected to the same input. The inverting input of the second operational amplifier 48 is coupled through the comparator input resistor 41 to the comparator input voltage regulator 34.

Na invertující vstup druhého operačního zesilovače 48 je také připojen rezistor zpětné vazby komparátoru 46, který je druhou stranou připojen na výstup druhého operačního zesilovače 48. Na tento výstup je připojen i regulátor 47 vstupního napětí.A comparator feedback resistor 46 is also connected to the inverting input of the second operational amplifier 48, which is connected to the output of the second operational amplifier 48 by the other side.

Regulátor 47 vstupního napětí je druhým koncem uzemněn na zem £5. Z jeho jezdce je napájen zapisovací přístroj 49, jenž má svou druhou stranu připojenu na zem £5. Stabilizátor £ napětí se skládá ze stabilizátoru -ϋ_χ £3, stabilizátoru +U₁ 54 a stabilizačního obvodu napětí. ,U₂ tvořeným pracovním rezistorem stabilizátoru U₂, připojeným jedním koncem na výstup stabilizátoru ,+,U£ 54 a druhým koncem na stabilizátor 52.The input voltage regulator 47 is grounded at ground 5 through the other end. The recorder 49 is powered from its slider and has its other side connected to ground 5. The voltage stabilizer skládá consists of a stabilizer ϋ _χ 3 3, a stabilizer + U ₁ 54 and a voltage stabilizing circuit. U _2, consisting of a working resistor U ₂ , connected one end to the output of the stabilizer, +, U £ 54 and the other end to the stabilizer 52.

Ten je druhým koncem uzemněn na zem 65. Stabilizované napětí U₂ se odebírá ze společného bodu mezi stabilizátorem U₁ 52 a pracovním rezistorem stabilizátoru U₂ 5 i. zdroj 6 sestává ze dvou transformátorůT”Transformátoru 63 pro kladné napájení napeTí a transformátoru 64 pro záporné napájecí napětí, které mají primární obvody spojeny paralelně.The other end is grounded to ground 65. The stabilized voltage U ₂ is taken from a common point between the stabilizer U ₁ 52 and the working resistor of the stabilizer U ₂ 5 i. The power supply 6 consists of two transformers T ”. supply voltages that have primary circuits connected in parallel.

Ve výstupu transformátoru '63 pro kladné napájecí napětí je zapojen usměrňovač 61 kladného napájecího napětí. Ve výstupu transformátoru 64 pro záporné napájecí napětí je zapojen usměrňovač 62 záporného napájecího napětí.A positive power supply rectifier 61 is connected to the positive power transformer output 63. A negative supply voltage rectifier 62 is connected at the output of the negative supply voltage transformer 64.

Zbývající vývody transformátorů 63 a 64 pio kladné resp. záporné napájecí napětí a vývody stínícího vinutí jsou spojeny a uzemněny na zem 65.The remaining terminals of transformers 63 and 64 pio positive respectively. the negative supply voltage and the shield winding terminals are connected and grounded to ground 65.

Výstup usměrňovače 61 kladného napájecího napětí je spojen se vstupem stabilizátoru ^+U1 ^4, výstup usměrňovače 67 záporného napájecího napětí je spojen se vstupem stabilizátoru'·The positive voltage rectifier output 61 is coupled to the stabilizer input ^{+ U} 1 ^ 4, the negative voltage rectifier output 67 is coupled to the stabilizer input.

Kladné stabilizované napětí a záporné stab. napětí získané u stabilizátoru £ napětí slouží pro napájení vstupního zesilovače £ a komparátoru £.Positive stabilized voltage and negative stab. the voltage obtained at the voltage stabilizer slouží serves to supply the input amplifier a and the comparator..

Napájecí napětí přijímače a vysílače U₂ získané rovněž ve stabilizátoru £ slouží pro napájení vysílače £ a přijímače £♦The supply voltage of the receiver and transmitter U ₂ obtained also in the stabilizer £ is used to supply the transmitter £ and the receiver £ ♦.

U - rozdíl referenčního napětí a vstupního napětí vstupního zesilovače je vstupním signálem do komparátoru 4_, na jehož výstupu je výstupní napětí komparátorů U^výst., jenž je vyhodnocuje zapisovacím přístrojem 49.The U-reference voltage difference of the input amplifier is an input signal to the comparator 4, at the output of which the comparator output voltage U1 is output, which is evaluated by the recording apparatus 49.

Zařízení pro zabudování vysílače 72 a přijímače 73 infračerveného záření odděleně do potrubí dle obr. 1 tvoří patrona 78, v níž je umístěn vysílač 72 infračerveného záření, zašroubovaný do pouzdra 77, které se vkládá do potrubí hrdlem s přírubovým spojem.The device for incorporating the infrared emitter 72 and receiver 73 separately into the conduit of Fig. 1 comprises a cartridge 78 in which an infrared emitter 72 is mounted, screwed into the housing 77, which is inserted into the conduit with a flange connection.

Dále patrona 78, v níž je umítěn .přijímač 73 infračerveného záření, zašroubovaná do pouzdra 77, které se vkládá do potrubí protilehlým hrdlem s přírubovým spojem. Patrony 78 s vysílačem a přijímačem infračerveného záření jsou opatřeny Faradayovou klecí, k zamezení přenosu el. náboje na vysílač a přijímač infračerveného záření. Vysílač 72 a přijímač' 73 infračerveného záření jsou propojeny kabely s vyhodnocovací aparaturou 76.Further, a cartridge 78, in which an infrared receiver 73 is located, is screwed into a housing 77, which is inserted into the duct by an opposed neck with a flange connection. Cartridges 78 with a transmitter and receiver of infrared radiation are provided with Faraday cage, to prevent transmission of electricity. cartridges for the infrared emitter and receiver. The infrared emitter 72 and receiver 73 are connected by cables to the evaluation apparatus 76.

Vysílač i přijímač infračerveného záření jsou chráněny proti vlivům proudícího plynu ochranným sklem a zabezpečením proti elektrostatickému náboji jímačem náboje.Both the transmitter and receiver of infrared radiation are protected against the effects of flowing gas by a protective glass and secured against electrostatic charge by a charge collector.

Zařízení pro zabudování vysílače a přijímače infračerveného záření jako jeden celek do potrubí dle obr. 2, tvoří patrona 78, v níž je umístěn vysílač 72 infračerveného záření zašroubovaná do pouzdra 77, které se vkládá do potrubí hrdlem s přírubovým spojem.The device for incorporating the infrared emitter and receiver as a whole into the conduit of Fig. 2 comprises a cartridge 78 in which the infrared emitter 72 is screwed into the housing 77, which is inserted into the conduit with a flange connection.

Dále patrona 78 s přijímačem 73 inf iračerveného záření, zašroubovaná do hlavice '81, která je spojena s pouzdrem 77 pomocí stojný 82, takže celá aparatura tvoří jeden vyjímatelný celek.Further, an infrared receiver 73 is screwed into the head 81, which is connected to the housing 77 by means of a stand 82, so that the entire apparatus forms a single removable assembly.

Vysílač 72 i přijímač 73 infračerveného záření jsou propojeny kabely s vyhodnocovací aparaturou 76. Vysílač i přijímač infračerveného záření jsou chráněny proti vlivům proudícího plynu ochranným sklem a zabezpečením proti elektrostatickému náboji jímačem náboje.Both the emitter 72 and the infrared receiver 73 are connected by cables to the evaluation apparatus 76. The emitter and the receiver are protected against the effects of flowing gas through a protective glass and secured against electrostatic charge by a charge collector.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

An apparatus for continuously determining the amount of dust particles or granules in a flowing gas, characterized in that it consists of an infrared emitter (72) built in a pressure-tight manner by means of a cartridge (78) and a housing (77) infrared radiation, which is embedded in a pressure-tight housing in the cartridge (78) by means of a housing (77) or a head (81) in the monitored space, both parts being connected to the evaluation center (76).

Device according to claim 1, characterized in that the housing (77) with the cartridge (78) and the transmitter (72) and the head (81) with the cartridge (78) and the receiver (73) are connected by a hollow stand (82) and form one unit which can be pressure-tightly integrated into the monitored area.