197965. lajstromszámú szabadalom • Mintavevő szonda
197965 A találmány tárgya mintavevő szonda, áramló gázban lévő szennyező anyag koncentrációjának meghatározására, amely könyökkel rendelkező mintavevő csövet, legalább egy darab össznyomáselvezető csövet és célszerűen két darab differenciál nyomásmérő műszert tartalmaz, az össznyomáslevezető csőa mintavevő cső belépő nyílásán túlnyúlik, adott esetben pedig a mintavevő cső külső palástja mentén futva a nyomásmérő műszerekhez csatlakozik. A vezetékben áramló gázok szilárdanyag-tartalmának meghatározása fontos méréstechnikai feladat. A mérési eredmények alapján technológiai folyamatok minősíthetők, és/ /vagy a környezetbe kibocsátott szilárd szenynyező anyagok mértékére szerezhetők információk. A mérés során a vezeték keresztmetszetén időegységenként átlépő szilárd anyag tömegét (a tömegáramot) és a gázban lévő szilárd anyag átlagos koncentrációját határozzák meg. A vezetékben áramló gázban lévő szilárd szennyezők koncentrációjának meghatározására az ipari gyakorlatban a mintavételen alapuló, gravimetrikus mérést alkalmazzák. A csővezeték kiválasztott keresztmetszetének (a mérési keresztmetszetnek) számos pontjából gázmintát szívnak le. Mérik a gázminta térfogatát és a leválasztott por tömegét. A portömeg és a gázminta térfogat hányadosa a gázmintában lévő szilárd anyag koncentrációját adja, amely megegyezik a vezetékben áramló főgázáram koncentrációjával, ha a gázminta a főgázáramra nézve reprezentatív. A reprezentatív mintavétel egyik feltétele, hogy a mintavevő szonda áramlással szembefordított végén elhelyezkedő mintavevő csőbe belépő gázban lévő szilárd anyag koncentrációja egyezzék meg a főgázáram helyi szilárd anyag koncentrációjával. Ez a követelmény izokinetikus mintavétellel teljesíthető, amikor a mintavevő cső hatásos átmérőjére vonatkoztatott leszívási sebesség megegyezik a gáz helyi áramlási sebességével. Az izokinetikus mintavétel különböző berendezésekkel valósítható meg. A legegyszerűbb módszer, hogy a mintavételt megelőzően pl. Prandtl-cső segítségével meghatározzák a mérési keresztmetszet adott pontjaiban az áramlási sebességet. A leszívócsonk hatásos keresztmetszetének és a helyi sebességnek a szorzata megadja az adott pontban a leszívandó térfogatáramot. A leszívott térfogatáramot a mintavevő berendezésben lévő leválasztó után valamely térfogatáram-mérési módszerrel (pl. mérőperemmel vagy Venturi-csővel) mérik meg. A módszer hátránya, hogy a helyi sebesség meghatározása és a mintavétel időben nem egyszerre történik, ezért a mért berendezés üzemállapotának meghatározásából adódó áramlási sebességváltozás nem regisztrálható, és így a szükséges elszívási sebesség korrekció nem hajtható végre. 1 Megkönnyítené a vizsgálatot, ha a leszívott gáz térfogatáramának mérésére a mintavevő berendezésbe történő belépés közelében kerülne sor, ahol a gáz állapota (nyomás és hőmérséklet) megegyeznék a csővezetékben áramló gáz állapotával. Korszerűbb berendezés az a mintavevő szonda, amely az áramló gáz sebességének mérésén túl alkalmas a gázminta térfogatáramának meghatározására is. Ilyen a HU 179.683 lajstromszámú magyar szabadalom által védett mintavevő szonda. Jellegzetessége, hogy a mintavevő csőnek előrenyúló, a főgázáram össznyomását érzékelő csövekkel ellátott kettős fala van, amelynek külső és belső palástjában nyomásérzékelő rés van. A külső palástban lévő rés a főgázáram statikus nyomást, míg a belső palástban kiképzett rés a leszívott részáram statikus nyomását érzékeli. Az érzékelő helyek meghosszabbításaként nyomáskivezető csövek vannak kialakítva, amelyek két differenciál nyomásmérő műszerhez csatlakoznak. Az ismertetett mintavevő szonda számos hátránnyal rendelkezik. A kettős falú mintavevőcső, a kamrák előállítása költséges gyártástechnológiát igényel, a kamrákat eltömheti a lerakodott por. A mintavevő cső oldalán kialakított statikus nyomáskivezető réssel csak akkor mérhetjük a helyi statikus nyomással megegyező nyomást, ha a rés a mintavevő cső belépő nyílása mögött elég távoli ahhoz, hogy a mintavevő cső véges falvastagságából, — az esetleges ferde megfúvásból — származó zavaró hatás ne érvényesüljön. Ugyancsak nagy távolságot kell hagyni a mintavevő cső belépő nyílása és a gázminta statikus nyomását kivezető rés között, hogy a belépésnél az áramló zavaró hatása se okozzon hibát. Az említett követelmények miatt az ismertetett mintavevő szonda nagy méretű. Falazott vagy hőszigetelt vezetékeknél a mintavevő cső hosszával megegyező átmérőjűre kell kialakítani azokat a nyílásokat, amelyeken keresztül a mintavevő csövet a főgázáramba tesszük. Ezért a nagy méretű mintavevő szondák a meglévő ipari berendezések vezetékeinek méréséhez sok esetben nem alkalmazhatók. A találmány célja az ismert mintavevő berendezések hibáinak kiküszöbölése, és olyan mintavevő szonda kialakítása, amely viszonylag rövid mintavevő szonda kialakítása, amely viszonylag rövid mintavevő csővel rendelkezik, egyszerű felépítésű, és a vizsgált gáz kedvezőtlen áramlási viszonyai mellett is pontos mérést tesz lehetővé. A találmányi gondolat kettős felismerésen alapszik. Az egyik az, hogy a mintavevő cső belépő nyílása mögött, annak közelében a szonda palást átmérőjének hirtelen csökkentésével az áramlás irányába néző lépcsőt képezünk ki. A lépcső mögött mért nyomás a 2 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
