168145. lajstromszámú szabadalom • Anizokinetikus pormintavételi leszívócsonk
3 168145 4 A kitűnő elv ellenére tehát a gyakorlati megvalósítása során több nehézség merül fel. Csak ritkán adódik lehetőség ugyanis arra, hogy a leszívócsonkot áramlástanüag ideális formában készítsük. Éppen ezért ez a módszer lényegében csak megközelítő pontosságú. Mindezen túlmenően, az ideálisan kialakított berendezéssel is csak izokinetikus leszívási sebesség biztosítható. Célunk » jelen találmánnyal a fenti hiányosságok kiküszöbölése és egy olyan új pormintavételi leszívócsonk kialakítása, amely lehetővé teszi kifogástalan pontosságú izokinetikus leszívási sebesség biztosításán túl anizokinetikus leszívási sebesség megvalósítását is egyszerű módon, amikoris a részgázáram leszívási sebessége nagyobb, mint a főgázáram helyi sebessége. A legutóbbi kutatási eredmények azt mutatják, hogy a leszívási sebesség nagysága akkor a legmegfelelőbb, ha az legalább 1%-kal, de legfeljebb 30%-kal nagyobb a főgázáram helyi sebességénél. További célunk tehát a találmánnyal olyan anizokinetikus pormintavételi leszívócsonk kialakítása, amelyben a leszívási sebesség nagysága a fenti követelményeknek megfelelő. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldjuk meg, hogy a mintavételi leszívócsonkként alkalmazott hármasfalú cső belső nyomásérzékelő hengeres terének belépő keresztmetszete le van szűkítve oly módon, hogy a D átmérőjű nyomásérzékelő hengeres tér keresztmetszete 1-30%-kal nagyobb, mint a d átmérőjű belépő keresztmetszet. A találmány szerinti leszívócsonk kialakítható élesszögű belépőéllel vagy legömbölyített belépőéllel. Legömbölyített belépőéi alkalmazása esetén a belépő keresztmetszetet a lekerekítés sugarának megfelelően korrigált értékkel kell számolni. Az így kialakított leszívócsonk külső és belső nyomásérzékelő nyílásaiban észlelhető nyomások egyenlősége esetén a részgázáram sebessége a belépő keresztmetszetben a kívánt értéknek megfelelően nagyobb. A találmány tárgyát részletesen, kiviteli példa kapcsán, rajzok alapján ismertetjük. Az 1. ábra a találmány szerinti anizokinetikus pormintavételi csonkot mutatja kis szögű belépőéllel, a 2. ábra egy ugyanilyen pormintavételi csonkot ábrázol, melynél a belépőcsonk éle le van gömbölyítve. Az 1. ábra szerinti 1 pormintavételi leszívócsonk a 2 főgázáramban van elhelyezve. A 3 részgázáram az f belépő keresztmetszetben lép be, és végighalad az 5 nyomásérzékelő hengeres térben, majd a 6 csatlakozón keresztül távozik a 7 ciklonszondába, ill. szondaszárba. A főgázáram statikus nyomásának érzékelésére a 8, külső nyomásérzékelő nyilas a részgázáram statikus nyomásának érzékelésére a 9 belső nyomásérzékelő nyilas szolgál. Az l.ábra szerint az I-I keresztmetszetben levő d átmérő kisebb, mint a nyomásérzékelőtér II—II keresztmetszetében levő D átmérő. A II-II keresztmetszetben levő 8 külső nyomásérzékelő nyílásra és a 9 belső nyomásérzékelő nyílásra vonatkozóan felírhatjuk, hogy ahol: p = a gáz sűrűsége. 10 Amennyiben pk = Pb úgy ck = cb mivel D > d, úgy csz > c b = c* Felírhatjuk még, hogy 15 d2 7T D2 7T f= és F= 4 4 20 ahol: f = az anizokinetikus pormintavételi leszívócsonk belépési keresztmetszete F= az anizokinetikus pormintavételi 25 leszívócsonkban a nyomásérzékelő hengeres tér keresztmetszete. A továbbiakban a pormintavételi leszívócsonk jellemző keresztmetszeteire, -Ül. sebességviszonyaira 30 az alábbi összefüggés írható fel: Csz CS2 F Ck cb f 35 Mivel a részgázáram leszívási sebessége akkor a legkedvezőbb, ha az 1-30%-al nagyobb, mint a főgázáram helyi sebessége, tehát: •0 csz = (1,01- 1,30) ck így a pormintavételi leszívócsonk jellemző keresztmetszetviszonyaira az alábbi arányok adódnak: F = (l,01-l,30)f A gyakorlatban szerkezeti, illetve mechanikai 50 okokból gyakran készítenek legömbölyített élű pormintavételi leszívócsonkot. Ilyent mutat a 2. ábra. Ilyen esetben. figyelembe kell venni, hogy a részgázáram és a főgázáram áramvonalai nem a leszívócsonk belső furatának d átmérőjével meg-55 határozott körgyűrű mentén válnak szét, hanem a legömbölyítés mértékének megfelelően a belépő keresztmetszet előtt kialakult dx - d + 2r átmérővel jellemezhető elméleti henger alkotói mentén (ahol r a lekerekítési sugár). Ebben az esetben a f 60 belépési keresztmetszet számszerű értékét az alábbiak szerint kell tekintetbe venni: f = 65 4 2
