PL244150B1 - Układ i urządzenie do pomiaru lotności pyłów - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest urządzenie do pomiaru lotności pyłów oraz układ do pomiaru lotności pyłów. Urządzenie do pomiaru lotności pyłów charakteryzuje się tym, że składa się z podajnika (3), który osadzony jest rozłącznie w komorze pomiarowej (4) pod dyszą kolankową (5), gdzie podajnik (3) i komora pomiarowa (4) mają kształt prostopadłościanu, przy czym podajnik (3) jest dopasowany rozmiarem do wewnętrznych wymiarów komory pomiarowej (4) i podajnik (3) ma w dolnej części płytę czołową (25), o kształcie prostopadłościanu, przy czym przekątna płyty czołowej jest większa od przekątnej podstawy podajnika (3), zaś w płycie czołowej (25) osadzony jest odpowietrznik (6), a w ścianie bocznej podajnika (3) jest wgłębienie (2) na próbkę pomiarową (1) oraz podajnik (3) ma na wewnętrznych ścianach bocznych, naprzeciwległych, po dwa prowadniki i w górnej części każdej ściany przedniej podajnik (3) posiada magnes mocujący, a na wewnętrznej części płyty czołowej (25) osadzony jest magnes stabilizujący oraz komora pomiarowa (4) ma dyszę kolankową (5) osadzoną na stałe wewnątrz komory pomiarowej (4) w jej górnej części, gdzie dysza kolankowa (5) ma kształt walca z półkolem w części dolnej oraz w bocznych ściankach komory pomiarowej (4), osadzone są naprzeciwlegle i na tej samej wysokości szklane prostopadłościenne okienka (7a, 7b) po jednym na każdej, przy czym za okienkiem (7a) osadzony jest laser liniowy (8) z przewodami (14), a za okienkiem (7b) osadzony jest szesnastosegmentowy detektor liniowy (10) z przewodami (15).

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ i urządzenie do pomiaru lotności pyłów poprzez pomiar ekstynkcji płaszczyzny laserowej przecinającej badany, wzbudzony obłok pyłu z zachowaniem: stabilności parametrów optycznych, powtarzalnej objętości próbki i jej wprowadzania do przyrządu, powtarzalności parametrów pneumatycznego wzbudzania obłoku oraz urządzenie do pomiaru lotności pyłów do realizacji tego sposobu.

Przedmiot wynalazku realizuje wymagania Polskiej Normy PN-G-11020: Górnictwo. Pył kamienny przeciwwybuchowy. Określa ona „wymagania i badania dotyczące pyłu kamiennego przeciwwybuchowego, stosowanego do opylania wyrobisk oraz budowania zapór pyłowych. Mają one zabezpieczać przed możliwością powstania i przenoszenia wybuchów pyłu węglowego w podziemnych wyrobiskach zakładów górniczych. Skuteczność takiego zabezpieczenia zależy od takich parametrów pyłu kamiennego jak: uziarnienie, lotność pyłu, jego wilgotność, zawartość węglanów wapnia i magnezu, innych części niepalnych czy stearyny.

Norma PN-G-11020 narzuca sposób oznaczania lotności pyłu mierzonej po wilgotnym składowaniu badanego pyłu. Metoda ma polegać „na uniesieniu pyłu pod wpływem podmuchu powietrza i ocenie gęstości powstałego obłoku na podstawie osłabienia wiązki światła przechodzącego przez obłok”. Podaje również przykładowy ideowy schemat blokowy przyrządu do badania lotności pyłu kamiennego przeciwwybuchowego. Jego elementami składowymi są; komora pomiarowa, źródło światła, układ optyczny, diody odbiorcze, rozpylacz, czujnik ciśnienia, diody sygnalizacyjne wartości progowych.

Znane są rozwiązania, i urządzenia laboratoryjne, w których światło przechodzi przez badaną próbkę, najczęściej statyczną spektrometry, spektrografy, pyłomierze. Znane są też prace nad badaniem dynamicznego przepływu i gęstości pyłu węglowego lub skalnego w poziomych komorach i z użyciem wiązek laserowych przecinających te komory R. Klemens et al./Journal of Loss Prevention in the Process ‘Industries, 19 2006, 200-209.

Wymóg pomiaru lotności pyłu kamiennego, wzbudzonego jednorazowym impulsowym podmuchem wymaga jednak zastosowania innowacyjnych rozwiązań zapewniających szybkość pomiaru z zachowaniem powtarzalności dokładności tego pomiaru.

Istotą wynalazku jest urządzenie do pomiaru lotności pyłów charakteryzujące się tym, że składa się z podajnika, który osadzony jest rozłącznie w komorze pomiarowej pod dyszą kolankową, gdzie podajnik i komora pomiarowa mają kształt prostopadłościanu, przy czym podajnik jest dopasowany rozmiarem do wewnętrznych wymiarów komory pomiarowej 4 i podajnik 3 ma w dolnej części płytę czołową, o kształcie prostopadłościanu, przy czym przekątna płyty czołowej jest większa od przekątnej podstawy podajnika zaś w płycie czołowej osadzony jest odpowietrznik a w ścianie bocznej podajnika jest wgłębienie na próbkę pomiarową oraz podajnik ma na wewnętrznych ścianach bocznych, naprzeciwległych, po dwa prowadniki i w górnej części każdej ściany przedniej podajnik posiada magnes mocujący a na wewnętrznej części płyty czołowej osadzony jest magnes stabilizujący, oraz komora pomiarowa ma dyszę kolankową osadzoną na stałe wewnątrz komory pomiarowej w jej górnej części gdzie dysza kolankowa ma kształt walca z półkolem w części dolnej oraz w bocznych ściankach komory pomiarowej, osadzone są naprzeciwległe i na tej samej wysokości szklane prostopadłościenne okienka po jednym na każdej przy czym za okienkiem z przodu osadzony jest laser liniowy z przewodami, a za okienkiem tylnym osadzony jest szesnastosegmentowy detektor liniowy z przewodami.

Istotą wynalazku jest także układ do pomiaru lotności pyłów charakteryzujący się tym, że składa się z podajnika, który osadzony jest rozłącznie w komorze pomiarowej pod dyszą kolankową, gdzie podajnik i komora pomiarowa mają kształt prostopadłościanu, przy czym podajnik jest dopasowany rozmiarem do wewnętrznych wymiarów komory pomiarowej i podajnik ma w dolnej części płytę czołową, o kształcie prostopadłościanu, przy czym przekątna płyty czołowej jest większa od przekątnej podstawy podajnika zaś w płycie czołowej osadzony jest odpowietrznik a w ścianie bocznej podajnika jest wgłębienie na próbkę pomiarową oraz podajnik ma na wewnętrznych ścianach bocznych, naprzeciwległych, po dwa prowadniki i w górnej części każdej ściany przedniej podajnik posiada magnes mocujący a na wewnętrznej części płyty czołowej osadzony jest magnes stabilizujący, i komory pomiarowej z dyszą kolankową osadzoną na stałe wewnątrz komory pomiarowej w jej górnej części gdzie dysza kolankowa ma kształt walca z półkolem w części dolnej oraz w bocznych ściankach komory pomiarowej, osadzone są naprzeciwległe i na tej samej wysokości szklane prostopadłościenne po jednym na każdej przy czym za okienkiem przednim osadzony jest laser liniowy z przewodami, a za okienkiem tylnym osadzony jest szesnastosegmentowy detektor liniowy z przewodami, oraz ze zbiornika ciśnieniowego połączonego przewodem z zaworem z komorą pomiarową oraz połączonego przewodem z elektrozaworem z kompresorem, który to kompresor połączony jest z układem sterowania, zasilania i przetwarzania danych który jednocześnie połączony jest poprzez przewody z komorą pomiarową oraz przewodowo lub bezprzewodowo z wyświetlaczem.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu i urządzenia do pomiaru lotności pyłów, które pozwolą na zastosowanie płaszczyzny laserowej, przecinającej pionową komorę pomiarową prostopadle do kierunku wzbudzenia pyłu, na stałej wysokości nad rozpylaczem pyłu. Płaszczyzna laserowa skupiona jest na wielosegmentowym detektorze liniowym, umiejscowionym poziomo, na przeciwległej ścianie komory, w linii tworzącej tej płaszczyzny. Rozwiązanie to eliminuje wpływ fluktuacji pionowej gęstości pyłu na wynik pomiaru, zapewniając jednocześnie pożądane uśrednianie wyniku pomiaru gęstości w płaszczyźnie poziomej, na znanej i stałej wysokości. Koincydencję czasową pomiaru gęstości pyłu z inicjacją podmuchu na próbkę zapewnia układ z szybkimi elektrozaworami, kompresorem, zbiornikiem ciśnieniowym, presostatem oraz mikroprocesorowym systemem sterowania i analizy. Powtarzalność geometrycznego umieszczania próbki pyłu pod rozpylaczem zapewnia rozwiązanie w postaci, wysuwanego z komory pomiarowej, podajnika pyłu z gniazdem pod tę próbkę, wraz z zapewnieniem jego mechanicznego pozycjonowania i magnetyczną stabilizacją.

Wynalazek został ujawniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urządzenia, a fig. 2 przedstawia pozycjonowanie podajnika.

Przykład I

Sposób pomiaru lotności pyłów polega na tym, że próbkę pyłu kamiennego 1 umieszczamy we wgłębieniu 2 podajnika 3, w ilości wystarczającej do jego wypełnienia. Następnie podajnik 3 wsuwamy do komory pomiarowej 4. Przyrząd jest uruchamiany jednym przyciskiem ON/OF 11, a pomiar przyciskiem start 12. Przed zasadniczym pomiarem lotności układ sterowania, zasilania i przetwarzania danych 13 poprzez przewody 14 i 15 uruchamia laser liniowy 8, emitujący poziomą płaszczyznę 9 spójnego światła, a z drugiej szesnastosegmentowy detektor liniowy 10 wykonuje pomiar odniesienia natężenia światła Ia dla pustej komory 4. Wynik, na wyświetlaczu 21, jest sumą wartości uzyskanych na każdym segmencie detektora liniowego 10 i analizy w mikroprocesorowym systemie sterowania i analizy 13. Kolejny krok algorytmu sterowania uruchamia kompresor powietrza 16, który poprzez zawór zwrotny 17 wytwarza wymagane ciśnienie w zbiorniku ciśnieniowym 18. Sygnał z nastawnego presostatu 19 po osiągnięciu zadanego ciśnienia uruchamia procedurę otwarcia szybkiego elektrozaworu 20, podającego podmuch sprężonego powietrza ze zbiornika ciśnieniowego 18, poprzez dyszę kolankową 5 na badaną próbkę 1. Pomiar natężenia światła Ib w obłoku pyłowym dokonywany jest w programowo ustalonym przedziale czasu. Wynik, na wyświetlaczu 21, jest sumą wartości uzyskanych na każdym segmencie detektora liniowego 10 i analizy w mikroprocesorowym systemie sterowania i analizy 13. Lotność L jest obliczana jako różnica L = Ia-Ib w trójstopniowej skali niedostateczna - kolor czerwony diody, dostateczna - kolor żółty, dobra - kolor zielony poprzez porównanie z wartościami granicznymi tych trzech zakresów, zapamiętanymi i ustalonymi w wyniku pomiarów kalibracyjnych z wykorzystaniem wzorca optyczny trójstopniowy filtr szary.

Urządzenie do pomiaru lotności pyłów składa się z podajnika 3, który osadzony jest rozłącznie w komorze pomiarowej 4 pod dyszą kolankową 5. Podajnik 3 i komora pomiarowa 4 mają kształt prostopadłościanu, przy czym podajnik 3 jest dopasowany rozmiarem do wewnętrznych wymiarów komory pomiarowej 4. Podajnik 3 ma w dolnej części płytę czołową 25, o kształcie prostopadłościanu, przy czym przekątna płyty czołowej jest większa od przekątnej podstawy podajnika 3. W płycie czołowej 25 osadzony jest odpowietrznik 6, w postaci dławika z kanałami przelotowymi. W ścianie bocznej podajnika 3 jest wgłębienie 2 na próbkę pomiarową 1. Podajnik 3 ma na wewnętrznych ścianach bocznych, naprzeciwległych, po dwa prowadniki 22. W górnej części każdej ściany przedniej podajnik 3 posiada magnes mocujący 23. Na wewnętrznej części płyty czołowej 25 osadzony jest magnes stabilizujący 24, magnes stabilizujący 24 jest w miejscu styku ścianki górnej komory a podajnikiem.

Konstrukcja podajnika 3, pozwala na wysuwanie z komory pomiarowej 4, z wgłębieniem 2 pod próbkę 1. Dzięki temu jego płyta czołowa z odpowietrznikiem 6 jest zarazem płyta czołową kom ory pomiarowej 4. Podajnik 3 przed pomiarem jest pozycjonowany w komorze 4 za pomocą prowadników 22 i magnesów 23 i 24, tak jak na fig. 2.

Dysza kolankowa 5 osadzona jest na stałe wewnątrz komory pomiarowej 4 w jej górnej części. Dysza kolankowa 5 ma kształt walca z półkolem w części dolnej.

W bocznych ściankach komory pomiarowej 4, osadzone są naprzeciwległe i na tej samej wysokości szklane prostopadłościenne okienka 7a i 7b po jednym na każdej, o wymaganej transmisji tj. T = 79%. Za okienkiem 7a osadzony jest laser liniowy 8 z przewodami 14, emitujący poziomą płaszczyznę spójnego światła 9. Komora pomiarowa 4 połączona jest z układem sterowania, zasilania i przetwarzania danych 13 poprzez przewody 14 i 15, który to układ sterowania, zasilania i przetwarzania danych 13 połączony jest z wyświetlaczem 21.

Za okienkiem 7b osadzony jest szesnastosegmentowy detektor liniowy 10 z przewodami 15.

Nad komorą pomiarową 4 i dyszą kolankową 5 osadzony jest elektrozawór 20 połączony bezprzewodowo z nastawnym presostatem 19. Presostat 19 podłączony do zbiornika ciśnieniowego 18, który podłączony jest poprzez zawór 17 do kompresora 16.

Claims (2)

1. Urządzenie do pomiaru lotności pyłów znamienne tym, że składa się z podajnika 3, który osadzony jest rozłącznie w komorze pomiarowej 4 pod dyszą kolankową 5, gdzie podajnik 3 i komora pomiarowa 4 mają kształt prostopadłościanu, przy czym podajnik 3 jest dopasowany rozmiarem do wewnętrznych wymiarów komory pomiarowej 4 i podajnik 3 ma w dolnej części płytę czołową 25, o kształcie prostopadłościanu, przy czym przekątna płyty czołowej jest większa od przekątnej podstawy podajnika 3 zaś w płycie czołowej 25 osadzony jest odpowietrznik 6 a w ścianie bocznej podajnika 3 jest wgłębienie 2 na próbkę pomiarową 1 oraz podajnik 3 ma na wewnętrznych ścianach bocznych, naprzeciwległych, po dwa prowadniki 22 i w górnej części każdej ściany przedniej podajnik 3 posiada magnes mocujący 23 a na wewnętrznej części płyty czołowej 25 osadzony jest magnes stabilizujący 24, oraz komora pomiarowa 4 ma dyszę kolankową 5 osadzoną na stałe wewnątrz komory pomiarowej 4 w jej górnej części gdzie dysza kolankowa 5 ma kształt walca z półkolem w części dolnej oraz w bocznych ściankach komory pomiarowej 4, osadzone są naprzeciwległe i na tej samej wysokości szklane prostopadłościenne okienka 7a i 7b po jednym na każdej przy czym za okienkiem 7a osadzony jest laser liniowy 8 z przewodami 14, a za okienkiem 7b osadzony jest szesnastosegmentowy detektor liniowy 10 z przewodami 15.

2. Układ do pomiaru lotności pyłów znamienny tym, że składa się z - podajnika 3, który osadzony jest rozłącznie w komorze pomiarowej 4 pod dyszą kolankową 5, gdzie podajnik 3 i komora pomiarowa 4 mają kształt prostopadłościanu, przy czym podajnik 3 jest dopasowany rozmiarem do wewnętrznych wymiarów komory pomiarowej 4 i podajnik 3 ma w dolnej części płytę czołową 25, o kształcie prostopadłościanu, przy czym przekątna płyty czołowej jest większa od przekątnej podstawy podajnika 3 zaś w płycie czołowej 25 osadzony jest odpowietrznik 6 a w ścianie bocznej podajnika 3 jest wgłębienie 2 na próbkę pomiarową 1 oraz podajnik 3 ma na wewnętrznych ścianach bocznych, naprzeciwległych, po dwa prowadniki 22 i w górnej części każdej ściany przedniej podajnik 3 posiada magnes mocujący 23 a na wewnętrznej części płyty czołowej 25 osadzony jest magnes stabilizujący 24, i komory pomiarowej 4 z dyszą kolankową 5 osadzoną na stałe wewnątrz komory pomiarowej 4 w jej górnej części gdzie dysza kolankowa 5 ma kształt walca z półkolem w części dolnej oraz w bocznych ściankach komory pomiarowej 4, osadzone są naprzeciwległe i na tej samej wysokości szklane prostopadłościenne okienka 7a i 7b po jednym na każdej przy czym za okienkiem 7a osadzony jest laser liniowy 8 z przewodami 14, a za okienkiem 7b osadzony jest szesnastosegmentowy detektor liniowy 10 z przewodami 15, oraz - zbiornika ciśnieniowego 18 połączonego przewodem z zaworem 20 z komorą pomiarową 4 oraz połączonego przewodem z elektrozaworem 17 z kompresorem 16, który to kompresor 16 połączony jest z układem sterowania, zasilania i przetwarzania danych 13 który jednocześnie połączony jest poprzez przewody 14 i 15 z komorą pomiarową 4 oraz przewodowo lub bezprzewodowo z wyświetlaczem 21.