Генератор аэрозоля для лазерной диагностики высокотемпературных потоков

 

ГЕНЕРАТОР АЭРОЗОЛЯ ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ДИАГНОСТИКИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОТОКОВ, состоящий из цилиндрической циклонной камеры с расположенными в верхней части входным патрубком подачи воздуха и в центре верхней крышки патрубком вывода аэрозоля, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей генератора за счет обеспечения возможности регулирования концентрации частиц на выходе без изменения среднего расхода воздуха через объем камеры при снижении флуктуации концентрации частиц, генератор снабжен размещенным под основанием электромагнитом , соединенным с регулируемым источником переменного напряжения, а ос ювание выполнено в виде упругой мембраны, взаимодействующей с электромагнитом. € (Л Isnemi О -J tN2 СО 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g g В 05 В 7/14

OllHCAHNE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВгЧНЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3423093/23-05 (22) 16.04.82 (46) 15.02.84. Бюл. № 6 (72) Ю. В. Берстенев, П. А. Рапапорт, Б. П. Устименко и А. А. Шишкин (71) Казахский научно-исследовательский институт энергетики (53) 66.069.83 (088.8) (56) 1. Патент Японии № 52-4289, кл. В 05 С 15/00, опублик. 1977.

2. Авторское свидетельство СССР № 808162, кл. В 05 В 7/14, 1973.

3. Combustion and Нате 29, № 3, 1977 с. 333 — 335 (прототип). (54) (57) ГЕНЕРАТОР АЭРОЗОЛЯ ДЛЯ

ЛАЗЕРНОЙ ДИАГНОСТИКИ ВЫСОКО„„SU„„1072913 А

ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОТОКОВ, состоящий из цилиндрической циклонной камеры с расположенными в верхней части входным патрубком подачи воздуха и в центре верхней крышки патрубком вывода аэрозоля, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей генератора за счет обеспечения возможности регулирования концентрации частиц на выходе без изменения среднего расхода воздуха через объем камеры при снижении флуктуаций концентрации частиц, генератор снабжен размещенным под основанием электромагнитом, соединенным с регулируемым источником переменного напряжения, а основание выполнено в виде упругой мембраны, взаимодействующей с электромагнитом.

1072913

Изобретение относится к устройствам предназначенным для перевода в аэрозольное состояние порошкообразных материалов при проведении лабораторных исследований с применением метода лазерной диагностики потоков.

Изобретение может быть также применено для исследования процессов пылеулавливания, испытания образцов фильтровальных материалов и при осуществлении многих технологических процессов энергетической, химической, металлургической и других отраслей народного хозяйства.

Известно устройство для распыления порошкообразных материалов, имеющее рабочую камеру, содержащую мелкодисперсный порошок, а также ввод и вы%од для пропускания через объем камеры воздуха (1).

Поскольку в таком устройстве не предусмотрена сепарация частиц, полученный на выходе аэрозоль имеет широкий дисперсный состав, соответствующий исходному порошкообразному материалу. При этом наличие в аэрозоле частиц размером более

5 мкм для такого приложения, как например, лазерная диагностика потоков, дает отрицательный эффект, выражающийся в снижении точности измерений.

Известен также генератор аэрозоля, содержащий цилиндрический корпус с патрубками подачи сжатого воздуха и вывода полученного аэрозоля (2).

В известном генераторе для поддержания постоянной концентрации порошка (пыли) в газе корпус генератора установлен на вибраторе, который сообщает корпусу возврат но-поступательное перемещение в вертикальном направлении.

При этом в известном генераторе поддерживается постоянная концентрация произвольных по размеру частиц, в том числе и агломератов, что недопустимо при лазерной диагностике, когда выводиться должен аэрозоль с частицами мелкой фракции. Придание в известном генераторе возвратнопоступательных перемещений всему корпусу обеспечивает примешивание всего порошкообразного материала, находящегося в объеме, что делает невозможным обеспечение сепарации частиц в заранее заданных пределах (диаметр частиц не должен превышать заранее заданного значения) при проведении лазерной диагностики.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути и достигаемому эффекту является генератор аэрозоля для лазерной диагностики высокотемпературных потоков, состоящий из цилиндрической циклонной камеры с расположенными в верхней части входным патрубком подачи воздуха и в центре верхней крышки патрубком вывода аэрозоля (3).

Выполнение в генераторе камеры циклонной с тангенциальным вводом в верхней

40 части и центральным верхним выводом аэрозоля обеспечивает наилучшую сепарацию частиц, так как в камере создается вихревой поток воздуха, захватывающий частицы порошка, которые под действием центробежных сил сепарируются. В центре вихревого потока остаются часицы мелкой фракции (менее 5 мкм) и благодаря закреплению патрубка в центре верхней крышки из камеры выносятся с воздухом именно частицы мелкой фракции.

Однако в данном генераторе концентрация частиц на выходе и ее постоянство во времени в значительной степени зависят от типа порошка и его состояния (влажности степени агрегации), что приводит на практике к значительным флуктуациям концент. рации, имеющим хаотический характер.

Недостатком известного генератора является также отсутствие возможности регулировать концентрацию мелкой фракции в воздухе без изменения среднего расхода воздуха через объем камеры, что снижает технологические возможности генератора при проведении лазерной диагностики.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей генератора за счет обеспечения возможности регулирования концентрации частиц на выходе без изменения среднего расхода воздуха через объем камеры при снижении флуктуаций концентрации частиц.

Поставленная цель достигается тем, что генератор аэрозоля для лазерной диагностики высокотемпературных потоков, состоящий из цилиндрической циклонной камеры с расположенными в верхней части входным патрубком подачи воздуха и в центре верхней крышки патрубком вывода аэрозоля, снабжен размещенным под основанием электромагнитом, соединенным с регулируемым источником переменного напряжения, а основание выполнено в виде упругой мембраны, взаимодействующей с электромагнитом.

Такое конструктивное выполнение генератора (дно в виде упругой мембраны, взаимодействующей с электромагнитом) приводит к колебаниям преимущественно центральной части мембраны, что не нарушает сепарацию частиц и обеспечивает циркуляцию частиц, которые занимают центральную область камеры.

На чертеже изображен генератор аэрозол я, об щий вид.

Генератор содержит рабочую камеру 1 с тангенциальным верхним патрубком 2 и центральным патрубком 3, содержащую порошкообразный материал 4 и имеющую нижнее основание, выполненное в виде упругой мембраны 5, под которым располагается полюс электромагнита 6, питаемый регулируемым источником 7 переменного напря жения.

1072913

Составитель В. Ляпина

Редактор Л. Авраменко Техред И. Верес Корректор И. Эрдейн

Заказ 11745/5 Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый генератор работает следующим образом.

Поступающий в рабочую камеру через тангенциальный патрубок 2 воздух опускается по спиральной траектории вдоль стенки к основанию, где увлекает с собой частицы порошка. При этом интенсивность увлечения порошка тем выше, а случайные флуктуации концентрации частиц на выходе тем ниже, чем больше амплитуда колебаний упругого основания, возмущаемого электромагнитом. 10

В образующемся вращающемся двухфазном потоке производится сепарация частиц в поле центробежных сил, при этом уходящий через вывод в верхней крышке двухфазный поток содержит преимущественно мелкую фракцию частиц порошка. Амплитуда колебаний основания камеры определяется величиной переменного напряжения, питающего электромагнит, что обеспечивает более высокую стабильность концентрации частиц на выходе, а также возможность ее регулировки изменением напряжения на обмотке электромагнита. Изменение напряжения производится выше порогового значения, определяемого чувствительностью упругого основания к изменению напряжения — с одной стороны, и ниже верхнего предельного уровня напряжения, определяемого упругими свойствами основания камеры, а также

MoLUHocTbko используемого электромагkkkkòа-с другой.

Для проведения сравнительных испытаний была изготовлена рабочая камера генератора с основанием в виде стальной мембраны, геометрические размеры которой соответствовали прототипу.

Сравнительные испытания показывают, что предлагаемый генератор по сравнению с прототипом характеризуется следующими преимуществами: в предлагаемом генераторе аэрозоля изменение напряжения, питающего электромагнит, в диапазоне выше некоторого порогового значения позволяет осуществлять плавную регулировку среднего уровня концентрации частиц на выходе генератора без изменения среднего расхода воздуха через рабочий объем камеры; возбуждение основания камеры электромагнитом приводит к повышению концентрации частиц на выходе более чем в два раза, при этом относительные флуктуации концентрации на выходе падают по сравнению с прототипом.

Использование предла гаемого генератора позволит существенно повысить точность изменения при лазерной диагностике, снизить затраты времени на проведение измерений и эксплуатацию оборудования.