Разделительное устройство для контроля давления в пылегазовой среде

 

Использование: изобретение относится к разделительным устройствам для контроля давления и может быть использовано при измерении давления пылегазовых сред с повышенной точностью и надежностью. Сущность изобретения: эластичная мембрана, установленная в корпусе, делит его внутреннее пространство на две камеры и обеспечивает передачу давления от контролируемой пылегазовой среды к измерительному прибору и одновременно является источником возникновения дополнительных аэродинамических сил для продувки от пылевых частиц канала, через который вторая камера связана с контролируемой средой. Последнее обеспечивается тем, что мембрана выполнена с максимальным прогибом, при котором объем пространства между ее крайними положениями равен объему канала, отношение объемов второй камеры и канала лежит в диапазоне 10-40. Частицы пыли, попавшие в камеру, не образуют отложений на ее внутренней конической поверхности, а скатываются в канал, поскольку угол наклона образующей конической поверхности больше угла естественного откоса сыпучего материала, содержащего в пылегазовой среде. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для контроля давления в пылегазовых средах, и может быть использовано в установках пылеприготовления и пневмозолоудаления тепловых электростанций (ТЭС), в химической, пищевой, металлургической и других отраслях промышленности при измерении давления газовых сред, содержащих взвешенные твердые частицы.

При контроле давления пылегазовых сред возникает необходимость в применении разделительных устройств для предотвращения вредного влияния пылевых частиц, содержащихся в пылегазовой среде, на измерительный прибор.

Уровень техники в этой области характеризуют следующие решения.

Известно разделительное устройство [1] содержащее две коаксиально расположенные вертикальные цилиндрические полости, разделенные эластичной мембраной, где внутренняя полость соединена импульсной трубкой с контролируемой пылегазовой средой, например с трубопроводом для пневмотранспорта сыпучих материалов, а наружная с измерительным прибором и заполнена передающей давление жидкостью. Эта конструкция не предотвращает попадание частиц пыли из контролируемой пылегазовой среды в импульсную трубку, что влечет за собой ее забивание и в конечном счете отказ в работе измерительного устройства. Для устранения этого явления через полость, связанную с контролируемой пылегазовой средой, вводят шток, имеющий соответствующую длину, диаметр которого подобран в соответствии с диаметром импульсной трубки. Это приводит к увеличенному "проскоку" частиц пыли в импульсную трубку и внутреннюю полость, где частицы и отлагаются. И, если импульсную трубку можно прочищать за счет перемещения штока, то отложения частиц пыли из внутренней полости можно удалить только в результате демонтажной полной разборки разделительного устройства. Отложения частиц пыли во внутренней полости приводят к полной потере работоспособности разделительного устройства.

Известно разделительное устройство [2] выбранное в качестве прототипа, содержащее корпус, внутреннее пространство которого разделено эластичной мембраной на две камеры: первая заполнена передающей жидкостью и через штуцер связана с измерительным прибором, а вторая через канал подсоединена к контролируемой пылегазовой среде. В этом устройстве устранено попадание частиц пыли в измерительный прибор, однако попадание частиц пыли во вторую камеру и забивание входного канала приводят к снижению точности измерений и, в конечном итоге, к полному нарушению функции разделительного устройства для измерения давления пылегазовой среды.

Цель изобретения заключается в значительном снижении, вплоть до полного устранения, отложений частиц пыли, содержащихся в контролируемой пылегазовой среде.

В разделительном устройстве для контроля давления в пылегазовой среде, содержащем корпус, установленную внутри корпуса эластичную мембрану, разделяющую корпус на две камеры, первая из которых заполнена передающей жидкостью и снабжена штуцером для подсоединения измерительного прибора, а на входе второй камеры выполнен канал для подсоединения к контролируемой пылегазовой среде, цель достигается тем, что в нем мембрана установлена с максимальным прогибом, при котором объем пространства между ее крайними положениями равен объему канала для подсоединения к контролируемой пылегазовой среде, отношение объема второй камеры к объему канала для подсоединения к контролируемой пылегазовой среде выбрано в пределах 10-40, при этом вторая камера выполнена в виде перевернутого конуса с углом наклона образующей, большим угла естественного откоса сыпучего материала, содержащегося в контролируемой пылегазовой среде.

Целесообразно исполнение, при котором мембрана закреплена в корпусе с возможностью регулирования ее натяжения.

Благодаря указанной величине максимального прогиба и отношению объемов в диапазоне 10-40 внутри нижней полости создаются, как показали экспериментальные исследования, дополнительные аэродинамические силы, способствующие выталкиванию взвешенных частиц пыли в контролируемую пылегазовую среду, что предотвращает забивание входного канала. Пpи большем соотношении объемов эффект продувания канала ослабляется вследствие сжимаемости газа, а при отношении меньше 10 затруднена продувка канала по всей высоте. Находящиеся над входным отверстием канала частицы будут опускаться непосредственно в канал и далее в контролируемую пылегазовую среду под действием совокупности гравитационных и дополнительных аэродинамических сил, а остальные из попавших в подмембранную нижнюю полость будут скатываться по конической поверхности в канал благодаря выбранному углу наклона образующей конуса.

Установка мембраны с возможностью регулирования натяжения позволит обеспечить требуемый максимальный прогиб мембраны.

Приведенный ниже пример позволит более подробно пояснить предложенное решение и покажет возможность его промышленного применения.

На чертеже представлено предлагаемое разделительное устройство.

Устройство содержит корпус 1, внутри которого расположена эластичная мембрана 2, разделяющая внутреннее пространство корпуса 1 на две камеры: верхнюю 3 и нижнюю 4. Верхняя камера 3 через штуцер 5 связана с чувствительным элементом измерительного прибора 6, например манометра. Нижняя камера 4 соединена каналом 7 с контролируемой пылегазовой средой, например золовоздушным потоком в трубопроводе 8. Мембрана 2 выполнена с максимальным прогибом, при котором объем пространства между ее крайними положениями (на чертеже штриховые линии) равен объему канала 7. Этот признак может быть обеспечен путем настройки натяжения мембраны 2. Зная объем V₇ канала 7, выливают на мембрану 2 с заведомо большим, чем требуется. Прогибом передающую жидкость в объеме, равном 1/2 V₇, и натягивают мембрану 2 до тех пор, пока свободная горизонтальная поверхность жидкости не займет положение, совпадающее с плоскостью, проходящей через места закрепления мембраны 2. Нижняя камера 4 выполнена в виде перевернутого конуса с углом наклона образующей, большим угла естественного откоса сыпучего материала (пыли), содержащейся в контролируемой пылегазовой среде. Так, например, в разделительных устройствах для контроля давления золовоздушных сред, содержащих частицы золы энергетических углей, угол естественного откоса которых лежит в диапазоне 40-55^о, достаточен угол наклона образующей, равный 60^о.

Для удобства изготовления, сборки и регулировки натяжения эластичной мембраны верхнюю и нижнюю части корпуса целесообразно изготавливать с разъемным фланцевым соединением.

Устройство работает следующим образом.

Запыленный газ движется по трубопроводу 8. Давление в полости нижней части корпуса 4, равное давлению запыленного потока газа, с помощью мембраны 2 передается в верхнюю полость 3 корпуса устройства 1 и через штуцер 5 измерительному прибору 6. При отсутствии поперечных пульсаций частицы пыли не попадают в канал 7 и нижнюю камеру 4. При возникновении поперечных пульсаций возможно попадание частиц пыли в канал 7 в момент роста давления, что вызывает перемещение мембраны 2 в сторону штуцера 5. Движение пылегазовой среды по каналу 7 прекращается до того, как частица вылетит в нижнюю камеру 4. При сбросе давления в трубопроводе 8 мембрана 2 под действием перепада давления движется в сторону канала 7 и пылегазовая среда с содержащимися в ней частицами пыли выталкивается обратно в трубопровод 8. Возможное попадание частиц пыли в нижнюю камеру 4 корпуса устройства 1 не ухудшает работу устройства и не снижает точность, так как частицы скатываются по внутренней конической поверхности нижней части корпуса, имеющей угол наклона образующей больше угла естественного откоса сыпучего материала (пыли), содержащегося в контролируемой пылегазовой среде. Таким образом исключается забивание канала 7 пылью и предотвращается возможность отложений пыли в нижней камере 4, что повышает надежность устройства и точность измерения давления пылегазовых сред.

Формула изобретения

1. РАЗДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДАВЛЕНИЯ В ПЫЛЕГАЗОВОЙ СРЕДЕ, содержащее корпус, установленную в корпусе эластичную мембрану, разделяющую корпус на две камеры, первая из которых заполнена передающей жидкостью и снабжена штуцером для подсоединения измерительного прибора, а на входе второй камеры выполнен канал для подсоединения к контролируемой пылегазовой среде, отличающееся тем, что в нем мембрана установлена с максимальным прогибом, при котором объем пространства между ее крайними положениями равен объему канала для подсоединения к контролируемой пылегазовой среде, отношение объема второй камеры к объему канала для подсоединения к контролируемой пылегазовой среде выбрано в пределах 10 40, при этом вторая камера выполнена в виде перевернутого конуса с углом наклона образующей, большим угла естественного откоса сыпучего материала, содержащегося в контролируемой пылегазовой среде.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что мембрана закреплена в корпусе с возможностью регулирования ее натяжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1