CZ2012973A3 - Dvoudílná nulová izokinetická sonda pro emisní měření - Google Patents

Abstract

Dvoudílná nulová izokinetická sonda pro emisní měření určená na odběr vzorku vzdušiny z potrubí, kde je odběrová trubka (1) umístěna celá uvnitř potrubí (11) a to rozebíratelně ve vodícím pouzdru (2) upevněném k potrubí (11) a opatřeném vnitřním prstencovým vybráním (14), které po nasunutí odběrové trubky (1) vytvoří komůrku (4), přičemž ve stěně odběrové trubky (1) jsou provedeny otvory (6) pro měření vnitřního statického tlaku (p.sub.in.n.) uvnitř této odběrové trubky (1) a tyto ústí do komůrky (4), která je vymezená těsněními (5), přičemž do komůrky (4) je zaústěna také první odběrová trubička (8), která prochází otvorem (12) stěnou potrubí (11) a v potrubí (11) je proveden otvor (13) do nějž je zaústěna druhá odběrová tlaková trubička (9) pro snímání vnějšího statického tlaku (p.sub.out.n.).

Description

Dvoudílná nulová izokinetická sonda pro emisní měření ——·

Oblast techniky

Navrhovaná odběrová sonda je součástí měřicí aparatury patřící do oboru zjišťování emisí škodlivin, především do oblasti měření koncentrací škodlivin proudících v odpadním potrubí v podobě heterogenních směsí typu aerosol. Tedy směsi vzdušiny znečištěné pevnými a kapalnými částicemi.

Stávající stav techniky

Měření koncentrace škodlivin proudících v nejčastěji v odpadním potrubí emisních zdrojů v podobě aerosolu se provádí měřicí aparaturou, která je vytvořena řetězcem mnoha zařízení. Prvním článkem řetězce je vždy odběrová sonda, která je umístěna přímo v odpadním potrubí s proudícím aerosolem. Sondou je nasáván vzorek znečištěné vzdušiny do aparatury. V ní může být umístěn absorbér, adsorbér, filtr na pevné částice atd. Obvykle posledním členem měřicí aparatury je vývěva či ejektor. Tedy zdroj odsávání vzorku znečištěné vzdušiny z odpadního potrubí.

Odběrová sonda podle stavu techniky zobrazená na obr. 1 má zjednodušeně podobu trubice o vnitřním průměru obvykle 6 až 25 mm, která je ohnutá do tvaru písmena L. Vstup vzorku vzdušiny do odběrové sondy je na jejím kratším ramenu. Montážním otvorem v odpadním potrubí je odběrová sonda vložena do měřicího řezu, aby plocha ústí odběrové sondy byla natočena kolmo proti proudu vzdušiny, tedy aby kratší rameno sondy bylo rovnoběžné s proudnicemi vzdušiny. Odběr vzorku aerosolu se provádí tak, že se ústí odběrové sondy umisťuje postupně do dané sítě měřicích bodů a v nich se odběrovou sondou odsává vzorek znečištěné vzdušiny tím způsobem, aby v ústí odběrové sondy bylo vždy dosaženo tzv. izokinetické podmínky. To je stav, kdy intenzita odsávání vzorku je taková, že rychlost vzdušiny v ústí odběrové sondy i v jejím okolí je shodná. V tom případě tvar proudnic vzdušiny i částic před ústím odběrové sondy není deformován a vzorek aerosolu vstupuje nerušeně do ústí odběrové sondy. Takto odebraný vzorek znečištěné vzdušiny se považuje za reprezentativní a výše popsaná odběrová sonda se podle způsobu odsávání vzorku vzdušiny nazývá izokinetická sonda.

Jsou známy různé konstrukce izokinetických sond a existuje více způsobů regulace průtoku ke splnění izokinetické podmínky a to např. ze spisů EP ^05^41 nebo US 3,252,323 nebo US 4JD34.611.

Ze spisu US 4,998,954 je známa izokinetická sonda, která není ve tvaru písmene L, ale je ve tvaru dlouhé trubice, která se vkládá do pravoúhle zahnutého — 2 ** potrubí právě v místě ohybu a z kolene je pak vysunuta ven. Ústí trubice je v trubce fixováno držákem.

Speciální konstrukční varianta izokinetické sondy, tzv. nulová izokinetická sonda, izokinetickou podmínku splňuje tím, že se žádaná intenzita odsávání dosahuje udržováním nulové tlakové diference (Δρ) mezi statickými tlaky vzdušiny uvnitř (p_in) a vně (p_out) kratšího ramene L sondy.

Izokinetickou podmínku lze zajistit poměrně jednoduchou regulací průtoku na základě pouze jednoho řídícího signálu diferenčního tlaku (Δρ = p_in - p_out). A to i při proměnlivých veličinách průtoku, teploty, tlaku a složení nosné vzdušiny a navíc bez toho, že by se musely hodnoty těchto veličin přímo měřit jak v odpadním potrubí, tak i ve vlastní měřicí aparatuře. Regulace nulové izokinetické sondy je proto jednoduchá, ale její konstrukční řešení je složitější. To se projevuje u typického konstrukčního řešení (obr. 1) mimo jiné i tím, že nulová izokinetická sonda musí mít zvětšenou tloušťku stěny S, protože jsou do ní umístěny dva oddělené systémy kanálků A^ pro snímání vnitřního (Pin) a vnějšího (p_out) statického tlaku. Z tohoto důvodu pak zvětšený obrys sondy omezuje její použití pro měření v menších odpadních potrubích, kdy nulová izokinetická sonda příliš zužuje světlý průřez odpadního potrubí. To může negativně ovlivňovat snahu provádět reprezentativní odběr vzorku aerosolu.

Cílem vynálezu je představit nulovou izokinetickou sondu jejíž výroba by byla jednodušší výroby a vedla by současně ke zmenšení rozměrů sondy. To je dosaženo rozdělením sondy na dvě základní části, odběrovou trubku a vodící pouzdro, které jsou navzájem trvale rozebíratelné.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude přiblížen pomocí výkresů na kterých obr. 1 představuje provedení nulové izokinetické sondy podle stavu techniky a obr. 2 představuje nulovou izokinetickou sondu podle vynálezu.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje do značné míry dvoudílná nulová izokinetická sonda podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že odběrová trubka je umístěna celá uvnitř potrubí a to rozebíratelně ve vodícím pouzdru upevněném k potrubí a opatřeném vnitřním prstencovým vybráním, které po nasunutí odběrové trubky vytvoří komůrku, přičemž ve stěně odběrové trubky jsou provedeny otvory pro měření vnitřního statického tlaku (p_in) uvnitř této odběrové trubky a tyto ústí do komůrky, která je vymezená těsněními, přičemž do komůrky je zaústěna také první odběrová trubička, která prochází otvorem stěnou potrubí a v potrubí je proveden otvor, do nějž je zaústěna druhá odběrová tlaková trubička pro snímání vnějšího statického tlaku (p_out).

Ve výhodném provedení je odběrová trubka X na výstupním konci upevněna k potrubí držákem.

Příklad provedení vynálezu

Nulová izokinetická sonda podle vynálezu zobrazená na obr. 2 je umístěna v potrubí 11 o vnitřním průměru 80 mm. Nulovou izokinetickou sondu tvoří přímá odběrová trubka 1 o vnitřním průměru 6 mm se stěnou o tloušťce 0,3 mm. Ve vhodné zvoleném místě potrubí 11 fixuje odběrovou trubku 1 v ose potrubí 11 vodicí pouzdro 2 uložené na pomocné výztuze 10 a držák 3 z ploché tyče umístěný těsně za rovinou vyústění potrubí 11 do volného prostoru. Vodicí pouzdro 2 je pevně spojeno s potrubím 11 také přes první odběrnou trubičku 8.

Odběrová trubka 1 je tvořena pouze přímou trubkou. Od jejího vstupního čela je ve vzdálenost V, která je větší, než je 5 násobek jejího vnitřního průměru. V odběrové trubce 1 jsou v místě, které obklopuje komůrka 4 umístěny otvory 6 o průměru 0,6 mm. Ty během odběru vzorku aerosolu mají funkci stěnových odběrů vnitřního statického tlaku (p_in). Součástí vodícího pouzdra 2 je i výše zmíněná první odběrná trubička 8, která vyvádí naměřený vnitřní statický tlak (p_in) z komůrky 4 vodícího pouzdra 2 do tlakového čidla umístěného vně odpadního potrubí 11.. První odběrná trubička 8 vychází z vodícího pouzdra 2 radiálně a směřuje ke stěně odpadního potrubí 11, kterým prochází otvorem 12 a je v něm upevněna svarem.

První odběrná trubička 8 může být zároveň i součástí závěsného systému upevňující vodící pouzdro 2 v daném bodu profilu odpadního potrubí 11.

Vodicí pouzdro 2 obsahuje prstencové vybrání 14 a po zasunutí odběrové trubky 1 vznikne mezi jejím vnějším povrchem a prstencovým vybráním 14 ve vodícím pouzdru 2 výše zmíněná komůrka 4, která je tlakově vymezena dvojicí těsnění 5. Těsnění 5 zajišťuje rozebíratelnost dvoudílné nulové izokinetické sondy. Ty mimo těsnící funkci musí zároveň umožňovat i osový posun odběrové trubky 1 při jejím zasouvání a vysouvání z pracovní polohy ve vodícím pouzdru 2.

Dva stěnové otvory 6 o průměru 0,6 mm pro snímání vnitřního statického tlaku (Pin) ve stěně odběrové trubky 1 jsou umístěny tak, aby v pracovní poloze odběrové trubky 1 zasahovaly do komůrky 4 a zároveň ústí 7 odběrové trubky 1 bylo ve vzdálenosti V a to je pětinásobku vnitřního průměru odběrové trubky 1 od předního čela vodícího pouzdra 2. Přičemž se předpokládá, že ústí 7 odběrové trubky 1 bude

- 4 “ v místech osového proudění vzdušiny, protože to je předpokladem odběru reprezentativního vzorku aerosolu. Vnitřní statický tlak (p_in) z odběrové trubky 1 je vyveden z komůrky 4 první odběrnou trubičkou 8 mimo potrubí 11 do snímače tlakové diference Δρ = ρι_η - p_out· Vnější statický tlak p_out je snímán ze stěnového otvoru 13 v potrubí 11 a do tlakového snímače je vyveden druhou odběrnou trubičkou 9.

Při měření emisí je intenzita odsávání vzorku vzdušiny regulována řídícím signálem z diferenčního tlakového čidla Δρ. Vlastní regulační obvod průtoku je řešen způsobem, který není předmětem navrhovaného konstrukčního řešení odběrové sondy.

Při emisním měření je odběrová trubka zasunuta do vodícího pouzdra. Odběrová trubka 1 končí ve volném prostoru před vyústěním potrubí 11 a je napojena spojovacím potrubím na další části měřicí aparatury.

Samotný odběr vzorku aerosolu již probíhá všeobecně známým způsobem. Vnitřní statický tlak (p_in) a vnější statický tlak (p_out) je připojen na diferenční snímač tlaku Δ$ρ = pin - Pout- Průtok odebíraného vzorku aerosolu je pak regulován tak, aby tlaková diference Δρ byla nulová i při měnících se podmínkách jak v odpadním potrubí, tak i v měřicí aparatuře.

V případě potřeby lze odběrovou trubku jednoduše z vodícího pouzdra vyjmout a zkontrolovat stav stěnových otvorů pro snímání vnitřního statického tlaku (p_in) i komůrku ve vodícím pouzdru.

Průmyslová využitelnost

Navrhované konstrukční řešení dvoudílné nulové izokinetické sondy se předpokládá využít v měřicích aparaturách určených na zjišťování koncentrace škodlivých látek obsažených v aerosolu, který proudí v odpadních vzduchotechnických potrubích různých druhů zdrojů emisí.

Navrhované konstrukční řešení dvoudílné nulové izokinetické sondy je určeno speciálně pro místa, kde potrubí s proudící znečištěnou vzdušinou vstupuje do volného prostoru. To je například vyústění komínu, koncovka výfuku spalovacího motoru nebo konec speciálního potrubního měřicího nástavce, kterým se v některých případech za účelem zlepšení kvality emisního měření nastavuje potrubí z předchozích příkladů. Nástavec je tvořen dostatečně, dlouhým přímým potrubím. Rovná část potrubního nástavce napomáhá vytvořit žádaného osového proudění, které je obecnou podmínkou pro reprezentativní odběr vzorku aerosolu.

Zejména je výhodné použití navrhované dvoudílné nulové izokinetické sondy pro menší potrubí, které má rozměry umožňující podle doporučení technických norem vzorkovat vzdušinu pouze v jednom bodu měřicího profilu.

Claims (2)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Dvoudílná nulová izokinetická sonda pro emisní měření určená na odběr vzorku vzdušiny z potrubí, vyznačující se tím, že odběrová trubka (1) je umístěna celá uvnitř potrubí (11) a to rozebíratelně ve vodícím pouzdru (2) upevněném k potrubí (11) a opatřeném vnitřním prstencovým vybráním (14), které po nasunutí odběrové trubky (1) vytvoří komůrku (4), přičemž ve stěně odběrové trubky (1) jsou provedeny otvory (6) pro měření vnitřního statického tlaku ^pinf uvnitř této odběrové trubky (1) a tyto ústí do komůrky (4), která je vymezená těsněními (5), přičemž do komůrky (4) je zaústěna také první odběrová trubička (8), která prochází otvorem (12) stěnou potrubí (11) a v potrubí (11) je proveden otvor (13) do nějž je zaústěna druhá odběrová tlaková trubička (9) pro snímání vnějšího statického tlaku 4p_out).

2. Dvoudílná nulová izokinetická sonda podle nároku 1, vyznačující se tím, že odběrová trubka (1) je na výstupním konci upevněna k potrubí (11) držákem (3).