182811. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés áramló gázokban levő részecskék elektromos töltésének érzékelésére
1 182 811 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés zárt rendszerben áramló gázok által szállított szemcsés anyagok, porok vagy más anyagi részecskék által hordozott — kinetikus energia rovására ütközésből, súrlódásból keletkező elektrosztatikus, természetes úton keletkező vagy bármely más mesterségesen előállított — elektromos töltés érzékelésére. Zárt rendszerben áramló gázok által szállított anyagi részecskék (pl. pneumatikus szállítás esetén) a mozgás közbeni ütközések és a súrlódás hatására elektrosztatikusán feltöltődnek. Az áramló gázban levő részecskék, a gáz és a rendszer falának anyagi tulajdonságaitól függően az egyes részecskék töltésének statisztikus átlagnagysága arányos a rendszerben áramló szemcsés anyag relatív mennyiségével és a gáz áramlási sebességével. Más célból áramló gázban mesterségesen elektromos töltéssel ellátott részecskék szállítása is előfordulhat. Mindkét esetben a részecskék által szállított töltés a részecskéknek a rendszer falától elektromosan elszigetelt elektródán való ütköztetésével megosztható és a szemcse, ill. a gázáramban folyamatosan szállított szemcsék által leadott töltésmennyiség az elektródáról folyamatosan elvezethető. Az elektromosan vezető anyagból készült elektródáról levett töltéssűrűség, azaz az elektromos áram nagyságának mérése közvetlen lehetőséget ad azonos áramlási sebesség mellett a részecske-, ill. a porkoncentráció relatív nagyságának mérésére, ill. azonos részecskesűrűség (azonos porkoncentráció) biztosítása mellett az áramlási sebesség relatív nagyságának mérésére. A témakörben legfigyelemreméltóbb megoldás során, a 167 598 lajstromszámú magyar szabadalomban a részecskék töltésének megosztására és a töltésmennyiség zárt rendszerből való elvezetésére egyetlen a zárt térbe különböző mélységbe benyúló egyenesvonalú szondaelektródát alkalmaznak. Az eljárás hátránya, hogy az egyetlen elektróda segítségével megosztott és elvezetett töltésmennyiség a mérőellenálláson történő árammérés után földpotenciálra kerül. A zárt, áramló rendszerből elvezetett töltésmennyiség megbontja a rendszer töltésegyensúlyát. Az áramlás irányát tekintve az elektróda előtti és az elektróda utáni tértöltés az elvezetés következtében nem lesz azonos. Ez az egymástól eltérő térerő az elektródán elektromos megosztást hoz létre, mely a részecskekoncentráció, ill. az áramlási sebesség és az áramlási kép változásával nem arányos, ezért az elektródán elfolyó áramot, azaz a mért jelet zavarja, a mérési eredményt bizonytalanná teszi. A találmány szerinti eljárás és berendezés az előbbi hiányosságot küszöböli ki. Az eljárás lényege, hogy a méréshez elvezetett töltésmennyiséget a mérés után úgy tápláljuk vissza a rendszerbe, hogy a töltéselvezetéshez alkalmazott elektróda előtt és után azonos töltés legyen. Az értékelő elektródát körülvevő adott időpillanatban homogén tértöltés a mérőáramot stabilizálja és biztosítja a mérőáram és a részecskekoncentráció, ill. a mérőáram és az áramlási sebesség mindenkori arányosságát és a mérés pontosságát. Az eljárással létrehozott azonos tértöltés tehát megszünteti az érzékelő elektród által szolgáltatott mérőáram — a közvetlen áramlási környezet egyéb — zavaró hatásoktól való függést. A találmányhoz kapcsolódó berendezés lényege, hogy elektromosan vezető anyagból készült két vagy több az áramló rendszerbe nyúló, a rendszer falától elektromosan elszigetelt érzékelőelektródából és visszavezető elektródából áll. Az érzékelő elektróda feladata, hogy az ütköző részecskék által leadott töltésmennyiséget a zárt rendszerből kivezesse és a mérőellenállásra továbbítsa. A mérőellenállás másik vége a földre, ill. megfelelő potenciálú hellyel a visszavezető elektródához csatlakozik. A visszavezető elektróda a mérőellenállás után, megfelelő potenciálú helyen megjelenő az elvezetett töltésmennyiséggel azonos töltésmennyiséget vezet vissza az áramló rendszerbe. A visszavezető elektróda az érzékelő elektródával azonos, az áramlás irányára merőleges síkban, vagy az áramlás irányát tekintve az érzékelő elektróda mögött helyezkedik el. Mind az érzékelő, mind pedig a visszavezető elektróda száma lehet egynél nagyobb, nem szükségszerű, hogy számuk megegyezzen, de az érzékelő elektródák az áramlás irányára merőleges összes felülete meg kell hogy egyezzen a visszavezető elektródák áramlás irányára merőleges összes felületével. A találmányhoz fűződő előnyök : — Stabil mérőjel megjelenése. — Mérési pontosság javulása. — A komplett mérőrendszer elektromosan kifelé töltésmentes, a mérési módszer robbanó porelegyeknél is alkalmazható. — Az áramlási teret határoló fal anyaga és geometriai kiképzése tetszőleges lehet. — A mérés kivitelezhető a mérendő anyag anyagi jellemzőitől függetlenül. A mérés kivitelezhető fémporok, szigetelőanyagok őrleményei, porai, szerves anyagok őrleményei, porai, illetve ezek keverékei és elegyei esetén, speciális esetekben is (pl. nagy tisztasági követelmények esetén a mérőelektróda — a követelményektől függően — kialakítható vezető, félvezető és sok hagyományos értelemben vett szigetelőanyagból is). Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás áramló gázokban levő részecskék természetes úton keletkező vagy mesterségesen előállított elektromos töltésének érzékelésére, azzal jellemezve, hogy fallal határolt áramló diszperz rendszerbe a faltól elektromosan elszigetelt érzékelő és visszavezető elektródát vagy elektródákat helyezünk, melyekkel az áramló részecskéket ütköztetjük, az ütközések révén az érzékelő elektródán keresztül a részecskék által hordozott töltést az áramló diszperz rendszerből méréshez elvezetjük, majd a rendszer töltésegyensúlyának megőrzésére a visszavezető elektródán létrehozott ütközéseken keresztül az áramló diszperz rendszerbe visszatápláljuk, miközben az érzékelő és visszavezető elektróda vagy elektródák között mérjük az áramló töltés mennyiségével és/vagy sebességével arányos feszültséget vagy áramot oly módon, hogy az érzékelő elektródához mérőellenállást kapcsolunk, melynek másik pólusát föl-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Ü5 60 65 2
