Блок подготовки проб

Блок подготовки проб БПП малогабаритный предназначен для понижения влаго- и пылесодержания газовой смеси, отбираемой из окружающего воздуха, собственно промышленного предприятия и его санитарной зоны и подаваемой в газоанализатор для анализа. БПП является вспомогательным устройством для газоаналитических систем и установок; относится к области разработки и производства газоаналитической техники; способствует эффективному решению задач в области безопасности и охраны труда, защиты окружающей среды и проведения технологического контроля производственных процессов. Блок подготовки проб газовой смеси БПП, представляющий собой циклон, содержащий корпус цилиндрический, камеру осадка (пылевлагосборник), каналы ввода газовой смеси, вывода очищенного газа, штуцер ввода, тангенциально расположенный к внутренней поверхности цилиндра, ножек-винтов соединения корпуса с камерой осадка, штуцер ввода закреплен в верхней части цилиндра, обеспечивая ввод газовой смеси по касательной к внутренней поверхности цилиндра, на внешней поверхности цилиндра закреплена скоба для вертикального крепления блока БПП на объекте проведения газового анализа, ножки-винты обеспечивают одновременно крепление камеры осадка к цилиндру циклона и расположение БПП на горизонтально плоскости. Блок подготовки проб газовой смеси БПП у которого высота цилиндрической части циклона относится к его диаметру как 2,0÷4,0; выходное сечение выводящего канала циклона выполнено на высоте 0,2÷0,4 диаметра цилиндрической части циклона.

Блок подготовки проб БПП малогабаритный предназначен для понижения влаго- и пылесодержания газовой смеси, отбираемой из окружающего воздуха, собственно промышленного предприятия и его санитарной зоны и подаваемой в газоанализатор для анализа.

БПП является вспомогательным устройством для газоаналитических систем и установок; относится к области разработки и производства газоаналитической техники; способствует эффективному решению задач в области безопасности и охраны труда, защиты окружающей среды и проведения технологического контроля производственных процессов.

Известен блок подготовки БП-1, выпускаемый Смоленским «Аналитприбором» [л.1], предназначен для очистки газа от механических примесей, снижения влагосодержания, контроля и регулирования расхода пробы.

Недостатки: относительно большой вес и габариты по сравнению с газоанализатором, так как масса 3 кг и габаритные размеры: 280×300×110 мм. Понижает влагосодержание всего в 2 раза.

Известны осушители газовой смеси методом охлаждения типа ОГ-1, ОГ-2 [л.2], [л.3]. Осушитель состоит из термоэлектрического холодильника ХТЭ-3, автоматического конденсатоотводчика КО и конденсатосборника типа КС. Холодильник состоит из холодильной камеры, устройства терморегулирования, устройства стабилизации, трансформатора.

Недостатки: большие габариты ХТЭ 175×265×195 мм, конденсатоотводчика КО 95×105×100 мм, конденсатосборника КС 100×95×135 мм, вес суммарно ˜8÷9 кг.

Известен также осушитель пробы газовой смеси [л.1]. Недостатки те же: большие вес и габариты, значительный расход энергии.

Известно также поглотительное устройство [л.4] для улавливания загрязнений из воздуха, в котором для очистки газовой смеси используется распыление газожидкостного потока и поглощение жидкостью примесей, находящихся в захватываемой побудителем расхода газовой смеси. Содержит полый вертикально установленный цилиндр с дном, выполненным с расположенным в полости по его центральной оси выступом. Нижняя часть емкости имеет форму половины внутренней поверхности круглого тора, а выступ - форму цилиндра с закругленным верхом, входной патрубок для подвода анализируемого воздуха, на конце которого смонтирована форсунка для распыления и трубка по центру для подачи поглощающей жидкости, очищенный газ отводят по патрубку, подсоединяемому к анализатору, пыль концентрируется в поглотительной жидкости.

Известен также промышленный пылеуловитель для очистки газов [л.5], содержащий цилиндроконический корпус, тангенциальный входной, выходной, пылевыпускной патрубки, бункер для сбора пыли. Выходной патрубок оснащен ленточной спиралью с направлением навивки противоположно направлению движению газового вихря, при этом верхний конец спирали расположен со стороны входного патрубка. Спираль расположена на наружной поверхности выходного патрубка. Она формирует минивихрь и исключает «короткое замыкание» входного газового потока на выходной патрубок.

Недостатки: значительные массогабаритные размеры, усложненная конструкция.

С целью уменьшения габаритов и веса блока подготовки проб предложена новая конструкция. Прототипом принято устройство [л.5].

Подготовка пробы с целью уменьшения весогабаритных характеристик и значительного понижения влагосодержания, а также пылесодержания осуществляется использованием центробежного эффекта, создаваемого вихревым потоком засасываемого окружающего воздуха. Конструкция предусматривает тонкостенный цилиндрический корпус с толщиной стенки =1-5 мм, причем вертикальный размер Н и диаметр цилиндра Д выполняются из условия Н/Д=2,0÷4,0, и входное сечение выводящего канала от нижней плоскости цилиндрической части корпуса расположено на расстоянии А, равном 0,2÷0,4Д. Внутренняя поверхность цилиндра циклона может быть выполнена полированной. Корпус может быть выполнен в том числе: из нержавеющей стали, легких сплавов на основе алюминия, титана, кварцевого стекла, фарфора, пластмассы. Корпус может периодически подвергаться воздействию ультразвуковых колебаний для лучшей очистки от пыли.

Конструкция блока подготовки проб представлена на рис.1, 2 и содержит

1 - Циклон

2 - Корпус цилиндрический циклона

3 - Камера для осадка (пылевлагосборник)

4 - Канал ввода газовой смеси

5 - Штуцер забора газовой смеси

6 - Канал вывода (газоотводящий)

7 - Гайка крепления канала вывода к корпусу

8 - Скоба крепления на объекте исследования

9 - Ножки-винты крепления корпуса и камеры для осадка

10 - Ультразвуковой генератор колебаний

Сущность полезной модели: устройство БПП реализует тангенциальную подачу газовой смеси и последующую очистку газовой смеси от пыли и влаги за счет центробежных сил.

Газовая смесь засасывается через входной канал (штуцер) и раскручивается за счет тангенциального воздействия стенок корпуса приобретает вращательное движение сверху вниз, при этом пыль и влага выпадают вниз в осадок и скапливаются в камере пылевлагосборника, являющегося нижним основанием

устройства пробоподготовки газа. Очищенный газ разворачивается, по каналу вывода поднимается вверх, и через выходной штуцер подается в газоанализатор.

Блок подготовки проб БПП состоит из циклона 1, состоящего из цилиндрической части 2, усеченной конической части 3, прикрепленной к цилиндрической части, входного тангенциального канала ввода 4 штуцера забора 5, расположенных в верхней части циклона; осевой воздухоотводящей трубки 6 и канала вывода (штуцера), гайки 7, скобы 8, позволяющей закрепить в необходимом месте отбора проб газовой смеси для анализа и трех ножек 9, которые одновременно закрепляют усеченную коническую часть 3 с цилиндрической 2 и служат опорой циклона на горизонтальной поверхности.

Отношение диаметра циклона к высоте Н_ц/Д _ц=2,0÷4,0, воздуховыводящая трубка опущена вниз до величины 0,2÷0,4Д_ц.

Конкретное выполнение образца устройства: Н_ц=100 мм, диаметр цилиндрической части Д_ц=50 мм, толщина стенки =2 мм, при этом вес БПП составляет ˜0,5 кг.

Тангенциальный впускной канал, направленный по касательной к внутренней поверхности цилиндра, сообщает закручивающее движение всасываемому потоку газовой смеси. При этом примеси и влага выпадают в осадок, вниз в пылевлагосборник

Для улучшения процесса циркуляции на поверхности может быть выфрезерована логарифмическая спираль, причем, угол подъема спирали составляет 2-6°, высота витка спирали примерно равна 0,85-0,90 внутреннего диаметра входного канала. Удаление осадка - периодическое, по мере накопления. Для лучшего удаления осадка со стенок в пылевлагосборник к корпусу циклона периодически подводят ультразвуковые колебания от генератора. Частота колебаний, подводимых к циклону, f=c/10Rmax,

где f - частота ультразвука,

с - скорость ультразвука в газовой смеси,

Rmax - радиус самых крупных частиц пыли.

Для предотвращения конденсации паров жидкости (влаги) и сорбции взвешенных частиц на внутренней поверхности цилиндрической части корпуса циклона 1 внутренняя поверхность может быть выполнена полированной.

Предпочтительные материалы для изготовления циклона: нержавеющая сталь, легкие сплавы на основе алюминия и титана, кварцевое стекло, фарфор, пластмассы, во избежание коррозии внутренних поверхностей в зависимости от химической активности газовой смеси.

По показателю произведения цены материала на вес конструкции предпочтительнее коррозионностойкие сплавы алюминия:

П=V _i··Ц_i, где

V _i - объем материала циклона,

- удельный вес материала циклона,

Ц _i - цена материала циклона.

Таблица 1Сравнительные величины массы и габаритов
Наименование, обозначение	Габариты, мм	Вес, кг	Снижение влагосодержания, %
БП-1	280х300х110	5	Снижает влажность в два раза
ОГ-1,ОГ-2	175×265×195 - Тэх	6,5	95%
	95×105×100 - КО	1,0
	100×95×135 - КС	0,5
ПУ патент №2006020, №2050981	значительные габариты полупромышленной установки	значительно больше 20 кг	97%
ОПУ		больше 50 кг	98%
Предлагаемый БПП	=50, Н=100	<0,5 кг	98%

Из приведенной таблицы 1 видно, что предложенная конструкция БПП является малогабаритной, наименьшей по весу и достигается цель. Предложенная конструкция имеет отличия и особенно применима в качестве блока подготовки проб газовой смеси для использования в составе вспомогательного устройства в газоанализаторах.

Литература

1. Блок подготовки проб БП-1. Каталог «Аналитприбор», г.Смоленск, 2004 г., стр.98.

2. Осушители газа ОГ-1, ОГ-2. Каталог «Приборы и средства автоматизации» Устройства для контроля и регулирования. «Информприбор», Москва, 1991, стр.24-25.

3. Осушители газа. Каталог «Приборы и средства автоматизации». Технические средства контроля параметров окружающей среды. «Информприбор», Москва, 1992, стр.12-13.

4. Патент РФ №2006020, G 01 N 1/22, приор, 23.04.92, опубл. 15.01.94. БИ №1-94.

5. Патент РФ №2050981, В 04 С 5/12, приор, 31.08.93, опубл. 27.12.95. БИ №36-95.

1. Блок подготовки проб газовой смеси БПП, представляющий собой циклон, содержащий корпус цилиндрический, камеру осадка (пылевлагосборник), каналы ввода газовой смеси, вывода очищенного газа, штуцер ввода, тангенциально расположенный к внутренней поверхности цилиндра, ножек-винтов соединения корпуса с камерой осадка, отличающийся тем, что штуцер ввода закреплен в верхней части цилиндра, обеспечивая ввод газовой смеси по касательной к внутренней поверхности цилиндра, на внешней поверхности цилиндра закреплена скоба для вертикального крепления блока БПП на объекте проведения газового анализа, ножки-винты обеспечивают одновременно крепление камеры осадка к цилиндру циклона и расположение БПП на горизонтальной плоскости.

2. Блок подготовки проб газовой смеси БПП по п.1, отличающийся тем, что высота цилиндрической части циклона относится к его диаметру как 2,0÷4,0; выходное сечение выводящего канала циклона выполнено на высоте 0,2÷0,4 диаметра цилиндрической части циклона.

3. Блок подготовки проб газовой смеси БПП по п.1, отличающийся тем, что внутренняя цилиндрическая часть циклона выполнена полированной.

4. Блок подготовки проб БПП по п.1, отличающийся тем, что к корпусу периодически подведены ультразвуковые колебания с частотой fc/10Rmax,

где f - частота,

с - скорость ультразвука в газовой смеси,

Rmax - радиус самых крупных частиц пыли.

5. Блок подготовки проб газовой смеси БПП по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала, в зависимости от активности газовой смеси, для изготовления циклона использованы коррозионностойкие сплавы алюминия, либо титана, либо стали нержавеющей, либо кварцевого стекла, либо фарфора, либо пластмассы.

6. Блок подготовки проб газовой смеси БПП по п.1, отличающийся тем, что на верхней внутренней поверхности цилиндра циклона выполнена логарифмическая спираль с углом закручивания 2,0-6,0°; с высотой витка спирали, равной внутреннему диаметру входного канала и шириной спирали, равной 0,85-0,90 внутреннего диаметра входного канала.