195332. lajstromszámú szabadalom • Berendezés áramló gázban diszpergált por mennyiségének meghatározására
1 195 332 2 A találmány tárgya berendezés áramló gázban diszpergált por mennyiségének meghatározására szolgál, amely a por koncentrációjának, illetve tömegáramának mérésére alkalmas. Ezt azáltal éljük el, hogy a por-gáz áram útjába speciális anyaggal bevont érzékelőt helyezünk el, és a tribolumineszcens jelenség hatására keletkező fény intenzitását félvezető érzékelő-elemmel érzékeljük, amelyben a fény intenzitásával arányos elektromos jel keletkezik. Az elektromos jelet erősítés után, feszültség, illetve frekvencia mérőeszközbe vezetjük. A találmány szerinti berendezés az ipar számos területén alkalmazható, ahol az egészségre ártalmas és a környezetet károsító gázban diszpergált por terjedhet szét, pl. a bányászatban, a kohászatban, cementgyártásnál stb. Az áramló gázokban diszpergált por tömegáramának, koncentrációjának folyamatos mérésére számos mérési módszert dolgoztak már ki. A járulékos áramlási ellenállás mérésén alapuló mérési módszer azt a jelenséget biztosítja, hogy a porszemcsék tehetetlenségük miatt, a hordozó gáz sebességváltozását, csak annak energiatartalma rovására tudják követni, ez pedig a tiszta, pormentes gázban mérhető statikus ellenállásához képesti statikus ellenállás növekedésben jelentkezik. A mérés megvalósítása a rendelkezésre álló mérőeszközök pontossága és a létrejövő jel/zaj viszony miatt kisebb porkoncentrációknál (kisebb, mint 3 g/m3) nem ad megbízható eredményt. A fényelnyelésen alapuló mérési módszereknél a por-gáz elegyet egy ismert intenzitású fénysugárral világítják át. A fénysugár intenzitása a poros gázon áthaladva gyengül, és a gyengülés mértéke arányos a portartalommal. A mérési módszer igen nagy hátránya, hogy az intenzitás gyengülése számos paraméter függvénye, ezen felül a mérés során az átvilágított térbe bejutó igen kis mennyiségű füst vagy köd a mérés eredményét sokszorosan meghamisíthatja. Ismeretes a fényelnyeléshez hasonló mérési módszer, a kiszórt fény intenzitásának mérése (Rayleigh-szórás, Mie-effektus). Alkalmazásánál ugyanazok a nehézségek lépnek fel, mint a fényelnyelés mérésénél. A rádióaktív izotópok által kibocsátott ,/3”-sugárral átvilágítva a por-gáz elegyet, a „ß”sugárzás intenzitása gyengül. A gyengülés mértéke arányos a portartalommal. A mérési módszer alkalmazásának nehézsége abban rejlik, hogy a jel/zaj viszony a mérés során akkor enged megbízható mérést, ha a porkoncentráció nagyobb, mint 20 g/m3. Ismeretes még a triboelektromos elven működű, magyar szabadalom alapján a Radclkis Szövetkezet által gyártott, folyamatos üzemű pormérő. A mérések során megállapítottuk, hogy a mérőeszköz alkalmazási tartománya 1 g/m3 porkoncentráció tartomány felett van. Magyarországon a levegőtisztaság-védelmi előírások a kibocsátott gáz porkoncentrációját 0,4 g/m3 értékben maximálják. Ennek folyamatos ellenőrzése, mérése az előzőkben ismertetett mérési módszerekkel nem megoldott. A folyamatos porkoncentráció, illetve portömegáram kijelzésére rendkívül nagy igény van, mert a poremissziónak, az immissziónak, illetve a munkatéri levegő porkoncentrációjának ellenőrzése jelenleg csak időszakosan, nehézkes gravimetrikus módszerrel lehetséges. A két mérés közötti időszakban pedig bármely érték kialakulhat, így létrejöhet a megengedettnél nagyobb poremisszió, illetve munkatéri levegő porkoncentráció. A találmány szerinti berendezés alkalmazásával az ismert hasonló célú berendezések hibája, hiányossága kiküszöbölhető. A találmány elé kitűzött cél az volt, hogy a levegőtisztaság-védelmi előírásoknak megfelelően a kibocsátott gáz porkoncentrációját 0,4 g/m3 érték alatt is biztonságosan és folyamatosan mérni tudjuk. A találmány szerinti porkoncentráció, illetve portömegáram jelző-, illetve mérő berendezés lehetővé teszi, hogy a levegő gravimetrikus portartalmát folyamatosan érzékeljük, és ezzel arányos elektromos jelet állítsunk elő. Ezt azáltal érjük el, hogy a por-levegő áram útjába tribolumineszcens anyagot helyezünk, és a porszemcsék ütközése során keletkező fényt fényelektromos áram jelátalakító segítségével érzékeljük. A tribolumineszcens jelenség úgy jön létre, hogy a Mengyelejev-féle periódusos rendszer II—VI. oszlopába tartozó elemek vagy ezek vegyületei közül valamelyiket a poráram útjába helyezve, a por ütközik az anyagon. Az ütközés következtében a tribolumineszcens anyag atomjainak, molekuláinak elektronjai gerjesztődnek, magasabb energiasávba kerülnek. Az úgynevezett rekombináció során az elektronok az alapenergiájú állapotba kerülnek vissza, miközben felesleges energiájukat elektromágneses sugárzás formájában leadják. A mérési eredmények azt bizonyítják, hogy az elektromágneses sugárzás hullámhossza a tribolumineszcens anyag anyagi minőségétől, az intenzitása a felütköző porszemcsék mozgási energiájától, az intenzitás-csúcsok száma, frekvenciája a felütköző porszemcsék számától függ. A találmány szerinti mérőberendezéssel a kitűzött célt azáltal éljük el, hogy az A érzékelőfejen a tribolumineszcens anyagréteget, célszerűen cinkoxid és rézaktivátort kötőanyaggal a por-gáz áramba merítendő érzékelő elemre felhordjuk, és a tribolumineszcens anyagréteg alatt helyezzük el a fényérzékeny elemet vagy elemeket, amelyek előnyösen szelén fényelemek, vagy infravörös fény érzékelésére alkalmas LED-diódák. A fényérzékeny elemek által kibocsátott elektromos jelet a B jelfeldolgozó egységben elhelyezett mérőerősítőbe vezetjük. A felerősített jelet frekvenciamérőbe és feszültségmérőbe, illetve regisztráló műszerbe vezetjük, ahol a felütköző porszemcsék számával, illetve tömegáramával arányos jeleket olvasunk le. A mérőberendezést műszerdobozba helyezzük el, a mérőberendezés működését az elektromos tápegységgel biztosítjuk. A találmányunk egy újabb kiviteli módja, amikor az érzékelő fejet pl. mérőkészülékben helyezzük cl, az áramlás intenzitásának növelése céljából konfúzort építünk be, a kotifúzor és a tribolumineszcens anyagréteg között mérőtér van, a mért szennyező levegőt 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
