Газодинамический способ регистрации шариков, движущихся в цилиндрической трубе



Газодинамический способ регистрации шариков, движущихся в цилиндрической трубе
Газодинамический способ регистрации шариков, движущихся в цилиндрической трубе

 


Владельцы патента RU 2487430:

Объединенный Институт Ядерных Исследований (RU)

Изобретение относится к средствам контроля движения гранулированных твердых тел по тракту пневмотранспортирования. Изобретение направлено на обеспечение возможности контроля движения шариков в случаях, когда иные способы (оптический, электрический, электромагнитный, радиационный и т.п.) не применимы по тем или иным причинам. Результат применения способа не зависит от материала шариков, трубы, типа и параметров газа. Контроль движения шарика обеспечивается за счет того, что при его движении в потоке газа существует разность статических давлений газа до шарика и после него. В стенках трубы имеются отверстия диаметром не более 1/3 диаметра шарика. По тонким трубкам давление газа передается на чувствительный дифференциальный манометр мембранного типа. Появление динамического сигнала сигнализирует о нахождении шарика в отрезке трубы между отверстиями отбора газа. Суть предлагаемого способа состоит в том, что шарик регистрируется по короткому отрицательному импульсу дифференциального давления, развивающемуся в «газовой тени» шарика (т.е сразу за шариком), как раз в момент подхода к первой точке отбора газа. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к к средствам контроля движения гранулированных твердых тел по тракту пневмотранспортирования, в частности шариков из замороженных ароматических углеводородов, и предназначено для контроля движения шариков (подсчета числа шариков), поступивших в пневматический тракт с холодным газом гелия для последующей доставки их в камеру холодного замедлителя быстрых нейтронов интенсивного источника (ядерного реактора или нейтронопроизводящей мишени ускорителя).

Известен способ регистрации движения и/или затора движения частиц (в том числе шариков), транспортируемого потоком газа по цилиндрической (или овальной) трубе по изменению перепада статического давления газа на контролируемом участке трубы. [Kulikov S., Belyakov A., Bulavin M., Mukhin K., Shabalin E., Verhoglyadov A. «Advanced pelletized cold moderators for the IBR-2M research reactor». IAEA Technical Meeting on "Advanced Moderators to Enhance Cold Neutron Beam Production for Materials Research and Applications", 22-25 November, 2011, J-Parc, Tokai, Japan]. На концах контролируемого участка трубы имеются отверстия меньше минимального размера частиц, с которых производится непрерывный отбор газа на дифференциальный манометр. При прохождении частицы по контролируемому промежутку получается динамический сигнал разностного давления, а при заторе частиц возникает постоянное повышенное значение разности давлений.

Недостатком способа является наличие значительного шума сигнала из-за флуктуации расхода газа и турбулентности потока, что фактически не позволяет идентифицировать прохождение одиночных частиц.

Задача изобретения состоит в том, чтобы увеличить в несколько раз сигнал при прохождения одиночного шарика через контролируемый участок пневмотранспортной трубы и тем самым уменьшить влияние шума расхода транспортирующего газа на степень надежности идентификации прохождения шариков.

Поставленная задача решается тем, что идентификация факта прохода шарика производится по значению амплитуды короткого отрицательного импульса дифференциального давления газовой среды, измеряемого между двумя точками отбора газа, расположенными в нижней части пневмотранспортной трубы.

Основные отличительные признаки изобретения (отбор газа в нижней части трубы и измерение короткого отрицательного импульса разности давлений) позволяют значительно увеличить отношение «сигнал-шум», снизить влияние колебаний расхода газа и тем самым увеличить надежность идентификации прохождения одиночных шариков через контролируемый участок пневмотранспортной трубы.

Дополнительные признаки придают способу следующие полезные свойства:

- наличие металлической сетки на стенках трубы контролируемого участка подавляет вертикальную составляющую скорости шариков и заставляет их катиться вблизи нижней образующей трубы, что увеличивает отрицательный импульс дифференциального давления, имеющий место в газодинамической «тени» шарика, т.е. за шариком по направлению движения газа, и тем самым увеличивает отношение «сигнал-шум»;

- введение ограничений на длину контролируемого участка позволяет избежать наложения сигналов от шариков, движущихся близко друг от друга, и тем самым снижает число просчетов числа шариков.

Принцип реализации газодинамического способа регистрации шариков, движущихся в цилиндрической трубе, поясняется рисунками 1 и 2 в Приложении. На рисунке 1 дана картина распределения поля скоростей газа (м/с) относительно неподвижного шарика (расчет, газ движется слева направо). Диаметр трубы - 16 мм, диаметр шарика - 5 мм; средняя скорость газа в трубе - 10 м/с, турбулентное течение. В зоне отрицательных скоростей («синяя зона») давление газа понижено в ограниченной области порядка 1-2-х диаметров шарика. Этот факт и используется в описываемом способе.

При качении (или скольжении) шарика под напором движущегося газа по нижней образующей трубы, чему способствует наличие сетки на внутренней поверхности трубы, за шариком образуется зона разреженного газа, где давление ниже, чем перед шариком или в отсутствии шарика. Зона разрежения простирается на несколько диаметров шарика. Показания дифференциального мембранного манометра, измеряющего разность между давлением газа, отбираемого в этой зоне и за ее пределами далее по направлению движения шарика, будут иметь форму, показанную на рисунке 2, где ось Х - время в миллисекундах, ось Y - сигнал датчика (отн. ед.). Короткие выбросы при 540 и 600 мс - внешние электрические наводки. Отрицательный импульс имеет продолжительность порядка отношения длины зоны разрежения к скорости шарика и амплитуду, примерно пропорциональную разности скоростей шарика и газа. Эта амплитуда примерно в два раза больше, чем амплитуда положительного импульса при отборе газа только вне разреженной зоны. Для скоростей газа гелия, например, более 10 м/с в пневмотранспортной трубе шарикового холодного замедлителя нейтронов исследовательского реактора ИБР-2М отрицательная амплитуда составляет более 2-3-х Па при уровне шума около 1 Па. Дополнительный выигрыш получается из-за несовпадения диапазона частот шумов и сигнала. Регистрирующая схема идентифицирует отрицательный импульс при проходе шарика с погрешностью, зависящей только от частоты прохождения шариков. Для 100% надежности время последовательного прохода шариков не должно быть меньше, чем продолжительность отрицательного импульса.

Описанный способ реализован в комплексе холодных шариковых замедлителей нейтронов исследовательского реактора ИБР-2М в пневмотранспортной системе загрузки твердых мезитиленовых шариков из дозатора в камеры холодных замедлителей. В качестве датчиков давления используются дифференциальные мембранные манометры DXLdp фирмы Ashcroft с погрешностью 0.1 Па и быстродействием 10 мс. Аналоговый сигнал оцифровывается отечественным АЦП LA-20 USB и обрабатывается на PC лицензированной программой, имеющей интерактивный интерфейс с непрерывным сообщением о количестве прошедших шариков.

1. Газодинамический способ регистрации шариков, движущихся в цилиндрической трубе, заключающийся в измерении динамических значений разности давлений газовой среды дифференциальным манометром с отбором газа из двух удаленных точек на трубе (на концах контролируемого участка), отличающийся тем, что идентификацию факта прохода шарика производят по значению амплитуды короткого отрицательного импульса дифференциального давления газовой среды, измеряемого между двумя точками отбора газа, расположенными в нижней части пневмотранспортной трубы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что точки отбора газа расположены в нижней части пневмотранспортной трубы на расстоянии друг от друга не менее 10 диаметров шарика и не более минимального расстояния между движущимися шариками.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обеспечивают качение шарика вдоль нижней образующей трубы за счет металлической сетки с размерами ячеек порядка 5-10% от размера шарика, прикрепленной к внутренней поверхности трубы на контролируемом участке, и тем самым увеличивают амплитуду отрицательного импульса дифференциального давления газовой среды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к отпаянным нейтронным трубкам и может быть использовано в генераторах нейтронов для проведения неразрушающего элементного анализа вещества и проведения исследований нейтронно-радиационными методами, в т.ч.

Изобретение относится к ускорительным трубкам для получения нейтронов при проведении неразрушающего элементного анализа вещества и проведения физических исследований нейтронно-радиационными методами.

Изобретение относится к запаянным нейтронным трубкам и может быть использовано в генераторах нейтронов для исследования геофизических и промысловых скважин. .

Изобретение относится к генераторам нейтронов и может быть использовано в нейтронном каротаже, в нейтронном активационном анализе, в лучевой терапии. .

Изобретение относится к области ядерной техники, в частности к нейтронным генераторам, и может быть использовано в ряде приложений, например в нейтронных трубках, для каротажных исследований.

Изобретение относится к устройствам импульсных излучателей-генераторов разовых или многоразовых импульсов нейтронного и рентгеновского излучения. .

Изобретение относится к генераторам разовых импульсов нейтронов и рентгеновского излучения и предназначено для проведения ядерно-физических исследований, изучения радиационной стойкости и генерирования нейтронных пучков.

Изобретение относится к устройствам для генерирования нейтронных пучков, в частности к генераторам разовых импульсов нейтронного и рентгеновского излучения. .

Изобретение относится к ядерной физике и медицине и может быть применено в источниках нейтронов, выполненных на основе ускорителей заряженных частиц. .

Изобретение относится к устройствам для генерации импульсных потоков быстрых нейтронов, в частности к малогабаритным отпаянным ускорительным трубкам, и может быть использовано в ускорительной технике или в геофизическом приборостроении, например, в импульсных генераторах нейтронов народно-хозяйственного назначения, предназначенных для исследования скважин методами импульсного нейтронного каротажа.

Изобретение относится к ядерной технике и предназначено для использования в центральной нейтронной ловушке реактора для облучения мишеней с экспериментальными образцами при осуществлении их перегрузки без сброса давления в реакторе.

Изобретение относится к области атомной энергетики и используется в водоохлаждаемых и газоохлаждаемых ядерных реакторах. .

Изобретение относится к области атомной энергетики и используется в уран-графитовых высокотемпературных ядерных реакторах с гелиевым теплоносителем. .

Изобретение относится к области атомной техники, в частности к конструкциям внутренних блоков водо-водяных ядерных реакторов, используемых в ядерных установках АЭС малой мощности или другого назначения.

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к ядерным реакторам транспортных установок, например, космического назначения. .

Изобретение относится к эксплуатации и ремонту ядерных реакторов и может быть использовано при проведении ремонтно-восстановительных работ на ядерных реакторах типа РБМК.

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано при изготовлении блоков замедлителя и отражателя нейтронов, содержащих бериллий, преимущественно для исследовательских реакторов. Способ изготовления блоков замедлителя и отражателя нейтронов ядерного реактора предусматривает размещение бериллия в герметичном чехле. Чехол, определяющий форму блока, герметично соединяют с нижним концевиком, внутрь чехла засыпают гранулы бериллия, производят их уплотнение, затем герметично соединяют чехол с верхним концевиком. При этом при изготовлении блоков замедлителя уплотнение осуществляют до плотности 70-85% от теоретической, а при изготовлении блоков отражателя - до плотности 60-90% от теоретической. Технический результат - повышение экологичности изготовления за счет исключения технологических операций механической обработки, а также уменьшение влияния эффекта «отравления» бериллия из-за накопления 3Не. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области плазменной техники. Способ генерирования импульсного потока высокоэнергичных частиц, содержащий следующие этапы: инициирование ионной плазмы на первом электроде (111) в вакуумной камере (110) и обеспечение возможности развития указанной плазмы по направлению ко второму электроду (112) в указанной вакуумной камере, подача короткого импульса высокого напряжения между указанными электродами в промежутке времени, при котором указанная ионная плазма находится в переходном состоянии с пространственным распределением ионов или электронов на расстоянии от указанного второго электрода, с целью ускорения указанных распределенных ионов или электронов по направлению к указанному второму электроду, благодаря чему генерируется высокоэнергетический поток заряженных частиц, в то же время преодолевается предел тока, связанный с пространственным зарядом, обычного вакуумного диода и генерирование указанных частиц высокой энергии на указанном втором электроде (112). Технический результат - повышение плотности тока в течение ультракороткого импульса. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к генератору нейтронов и способу его конструирования. Генератор включает в себя решетку, выполненную с возможностью выработки ионизируемого газа при нагреве электронами, сталкивающимися с ней. Катод испускает электроны для нагрева решетки и столкновений с выработанными атомами ионизируемого газа для образования ионов. Нейтроны образуются от столкновения ионов, падающих на мишень в генераторе. Инструмент для подземного использования, включающий в свой состав генератор нейтронов. Техническим результатом является обеспечение возможности работы с различными типами источников и при различных условиях. 1 н. и 24 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх