СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ФИЛЬТРОВАННОГО УСТРОЙСТВА
METHOD AND DEVICE FOR FILTER TIGHTNESS TEST

Область техники, к которой относится изобретение
Предлагаемое изобретение относится к способу определения степени очистки и/или тестирования на герметичность фильтровального устройства для сепарации аэрозолей и пылей из объемного потока газа, при этом тестовый аэрозоль посредством загрузочного устройства загружается, если смотреть в направлении потока, перед фильтрующим элементом в поток неочищенного газа и осуществляется замер числа частиц или определение концентрации частиц, если смотреть в направлении потока, в очищенном потоке газа за фильтрующим элементом, при этом в загрузочное устройство подается первый смешанный объемный поток из тестового аэрозоля и сжатого воздуха, который формирует аэрозольный генератор. Далее предметом изобретения является устройство, при помощи которого может быть реализован вышеназванный способ.
Уровень техники
Из уровня техники известно, что тестовый аэрозоль производят аэрозольным генератором, прежде чем его подают на фильтровальное устройство с целью тестирования со стороны неочищенного воздуха. Для этого используется сжатый воздух под давлением в пределах примерно 1 и 2 бар, чтобы обеспечить рассеивание аэрозоля на мельчайшие частицы. Для определения степени очистки или тестирования на герметичность фильтровального устройства требуются не в последнюю очередь в связи с необходимым предварительно большим объемом измерений и большим числом фильтровальных устройств также большие объемные потоки. Следовательно, необходимо подготовить большой смешанный объемный поток из тестового аэрозоля и сжатого воздуха, что в связи с высоким расходом сжатого воздуха, в частности, связано с очень большими затратами, и в связи с требованиями сушки сжатого воздуха, также с очень большим энергопотреблением. Кроме того, требуются большие капвложения для создания мощных систем сжатого воздуха, а также для последующего объема техобслуживания таких систем.
Задача
С учетом вышеописанного уровня техники задача изобретения состоит в том, чтобы создать способ и устройство для определения степени очистки или для тестирования на герметичность фильтровального устройства для сепарации аэрозолей из объемного потока газа, который соответственно обеспечивает экономически более выгодное осуществление измерений, в частности минимизирует расход сжатого воздуха.
Решение
Относительно способа эта задача решается за счет того, что произведенный посредством аэрозольного генератора первый смешанный объемный поток смешивают с объемным потоком воздуха для получения второго, более разреженного смешанного объемного потока и затем подают его на загрузочное устройство.
Согласно изобретению изготовление содержащего тестовый аэрозоль объемного потока происходит в две ступени, при этом на первом этапе первый смешанный объемный поток получают посредством сжатого воздуха, который имеет большую концентрацию тестового аэрозоля, чем необходимый в конце для загрузки в фильтровальное устройство смешанный объемный поток. На втором этапе изготовленный известным образом первый смешанный объемный поток смешивают с объемным потоком воздуха для получения второго смешанного объемного потока с более низкой концентрацией тестового аэрозоля, при этом на этом втором этапе не требуется использование дорогого сжатого воздуха. Следовательно, путем непосредственного смешения сжатого воздуха и тестового аэрозоля изготовляют лишь часть подаваемого в конце загрузочным устройством на фильтровальное устройство смешанного объемного потока, так что изготовление используемого в конце второго смешанного объемного потока оказывается значительно более выгодным, чем изготовление известным обычным способом.
3
3
Особенно выгодно по затратам, если первый смешанный объемный поток смешивают с объемным потоком воздуха, который в несколько раз больше первого смешанного объемного потока. Неожиданным образом оказалось, что тестовый аэрозоль хорошего качества может быть произведен с соотношением смеси первого смешанного объемного потока и объемного потока воздуха, превышающим 10:1, предпочтительно превышающим 30:1. Проведенные эксперименты показали, что используемый с целью тестирования тестовый аэрозоль может быть изготовлен, если объемный поток воздуха составляет, например, 58 м/час, а первый смешанный объемный поток 2 м/час. В данном случае пропорция смеси составляет 29:1.
Преимущественный вариант усовершенствования способа предусматривает, что первый смешанный объемный поток смешивают с профильтрованным посредством фильтра НЕРА потоком атмосферного воздуха. Таким образом надежно отфильтровываются загрязнения из воздуха окружающей среды, так что в конце изготавливают второй смешанный объемный поток с постоянными свойствами, в частности без чужеродных частиц из атмосферного воздуха.
Преимущественным образом первый смешанный объемный поток смешивают с объемным потоком воздуха в камере смешения, при этом первый смешанный объемный поток и объемный поток воздуха смешивают в камере смешения с противоточным или одинаковым направлением движения потоков. Таким образом обеспечивается хорошая или равномерная смесь обоих объемных потоков, вследствие чего второй смешанный объемный поток получают, в свою очередь, с равномерным распределением частиц аэрозоля.
Особым преимуществом является, если объемный поток воздуха формируют посредством транспортного устройства подачи воздуха, преимущественно нагнетателя, и когда смешение воздушного объемного потока с первым смешанным объемным потоком осуществляется, если смотреть в направлении потока, до транспортного устройства подачи воздуха, то есть на стороне всасывания или после него, то есть на стороне нагнетания. Давления сжатия воздушного объемного потока после транспортного устройства подачи воздуха составляет примерно 3500 Па, так что соответственно имеет место низкий уровень энергопотребления.
Согласно одному варианту осуществления первый смешанный поток может смешиваться в камере смешения с объемным потоком воздуха, прежде чем полученный таким образом второй смешанный объемный поток подается в камеру смешения.
Относительно устройства поставленная вначале задача решается за счет устройства по ограничительной части пункта 7 формулы изобретения, в котором первый смешанный объемный поток смешивают с объемным потоком воздуха для получения второго, более разреженного смешанного объемного потока. При помощи этого устройства способ согласно изобретению может быть реализован простым образом.
Преимущественно устройство согласно изобретению содержит камеру смешения, на которую первый смешанный объемный поток и объемный поток воздуха подаются раздельно или уже после предварительного смешения.
При этом преимуществом является также, если камера смешения со стороны набегающего потока и/или со стороны отходящего потока снабжена устройством завихрения, при этом в случае наличия двух устройств завихрения их установочные направления являются противоположными. Устройства завихрения создают турбулентность объемных потоков, вследствие которой находящиеся в конце во втором смешанном объемном потоке частицы аэрозоля распределяются равномерно.
Подвод объемного потока воздуха осуществляется преимущественно транспортным устройством подачи воздуха, в частности нагнетателем, который расположен, если смотреть в направлении потока, после камеры смешения. Оказалось, что в предлагаемом случае вентиляторы или нагнетатели боковых каналов очень хорошо подходят в качестве транспортных устройств подачи воздуха, при этом они могут эксплуатироваться значительно более оптимальными затратами, чем при использовании сжатого воздуха. Как альтернатива могут рассматриваться также трехпоршневые нагнетатели, как например воздуходувка Рута. Для очистки воздушного объемного потока целесообразно, если установлен фильтр НЕРА, который находится по направлению потока перед транспортным средством подачи воздуха.
В преимущественной форме осуществления устройства согласно изобретению предусмотрена камера предварительного смешения, в которой первый смешанный поток смешивают с объемным потоком воздуха, прежде чем полученный таким образом второй смешанный объемный поток подается в камеру смешения.
Пример осуществления
Ниже изобретение поясняется более детально на основании примера осуществления устройств согласно изобретению, которые схематично изображены на чертеже. Показаны:
фиг. 1 - вертикальный разрез устройства согласно изобретению в первом варианте осуществления,
фиг. 2 - вертикальный разрез устройства согласно изобретению во втором варианте осуществления,
фиг. 3 - вид распределительного устройства согласно изобретению,
фиг. 4 - разрез копья распределительного устройства и
фиг. 5 - разрез копья для отбора проб неочищенного воздуха.
На фиг. 1 изображен вертикальный разрез первого устройства 1 согласно изобретению для определения степени очистки, а также для тестирования на герметичность фильтровального устройства 2 для сепарации аэрозолей из поступающего по направлению стрелки 3 объемного потока газа. Далее на фиг. 1 можно видеть изображение устройства 4 для изготовления и предварительной обработки тестового аэрозоля.
Устройство 1 содержит фильтровальное устройство 2, которое включает корпус 5 фильтра в виде по существу прямоугольного параллелепипеда с соединительным патрубком 6 со стороны неочищенного газа и соединительным патрубком 7 со стороны очищенного газа. Как в соединительном патрубке 6 со стороны неочищенного газа, так и в соединительном патрубке 7 со стороны очищенного газа имеется соответствующий запорный клапан 8.
Внутри корпуса 5 фильтра находится фильтрующий элемент 9 в форме фильтровальной ячейки НЕРА в виде прямоугольного параллелепипеда. Фильтрующий элемент 9 посредством промежуточного подключения известных уплотнений при помощи прижимной рамки 10' прижат к краевой полоске уплотнительной рамки 10, которая имеет проходное отверстие 11, соответствующее свободному сечению фильтрующего элемента 9. Фильтрующий элемент 9 и уплотнительная рамка 10, которая по периметру герметично соединена с корпусом 5 фильтра, разделяют корпус фильтра на пространство 12 неочищенного газа и пространство 13 очищенного газа. Поступающий по направлению стрелки 3 объемный поток газа, из которого необходимо сепарировать сопутствующие пыли и аэрозоли, может, следовательно, попасть наружу лишь через фильтровальное средство фильтрующего элемента 9 из пространства 12 неочищенного газа в пространство 13 очищенного газа и затем из соединительного патрубка со стороны очищенного газа.
Вследствие скачкообразного увеличения сечения между соединительным патрубком 6 со стороны неочищенного газа и корпусом 5 фильтра поступающий объемный поток газа на входе в корпус 5 фильтра получает определенное завихрение, в связи с чем возле соединительного патрубка 6 со стороны неочищенного газа в корпусе 5 фильтра установлены две последовательно подключенные спрямляющие решетки 14, 15, при этом их габариты по высоте и глубине соответствуют размерам поперечного сечения корпуса 5 фильтра. При необходимости для повышения однородности потока возможна установка третьей спрямляющей решетки 45 (например, отражательного щитка).
Если смотреть в направлении потока (стрелка 3), между двумя спрямляющими решетками 14, 15, где объемный поток газа отличается равномерным течением, расположено загрузочное устройство 16 для загрузки тестового аэрозоля. Загрузочное устройство 16 содержит распределительное устройство 17, которое имеет несколько простирающихся по высоте корпуса 5 фильтра копий 18, которые соответственно, в свою очередь, снабжены несколькими выпускными отверстиями 19, из которых соответственно вытекает, как показано стрелкой 20, частичный объемный поток тестового аэрозоля. Затем частичные объемные потоки вводят в объемный поток газа в направлении его течения.
Копья 18 присоединены соответственно к находящемуся за пределами корпуса 5 фильтра вертикальному каналу 21, в котором установлена спрямляющая поток решетка 22, которая показана на фиг. 6.
Чтобы определить концентрацию тестового аэрозоля в пространстве 12 неочищенного газа, непосредственно перед фильтрующим элементом 9 предусмотрен отбор проб 23 неочищенного воздуха, устройство которого также состоит из нескольких простирающихся по высоте корпуса 5 фильтра копий 18', о которых более подробно на фиг. 5.
Для определения степени очистки в пространстве неочищенного газа непосредственно за фильтрующим элементом 9 предусмотрен заборный элемент 24, посредством которого для контроля концентрации частиц отбирают частичный поток из потока очищенного газа, который известным образом подают на оптический счетчик частиц.
Устройство 4 служит для изготовления и предварительной обработки тестового аэрозоля, который посредством трубопровода 25 подают в вертикальный канал 21. Устройство содержит выполненное как нагнетатель 28 транспортное средство 29 подачи воздуха, посредством которого по трубопроводу 30 всасывается воздух из окружающей среды. Воздух из окружающей среды пропускают вначале для очистки через фильтр НЕРА 26, а затем он попадает по трубопроводу 27 в камеру смешения 31, при этом в зоне впускного отверстия 32 камеры смешения 31 находится устройство завихрения 33, посредством которого закручивают образованный из атмосферного воздуха объемный воздушный поток. Расположенное между нагнетателем 28 и трубопроводом 25 устройство 34 служит для измерения и регулирования объемного потока.
Непосредственно за устройством завихрения 33 внутри камеры смешения 31 предусмотрена выпускная труба 35 для подачи первого смешанного объемного потока, при этом первый смешанный объемный поток подается в направлении, обратном направлению течения объемного воздушного потока, образованного из воздуха окружающей среды. Закрученный устройством завихрения 33 атмосферный воздух равномерно подается таким образом в первый смешанный объемный поток и образуется второй, более разреженный смешанный объемный поток в камере смешения 31. В связи с расположением нагнетателя 28 за камерой смешения 31 в ней отсутствуют высокие давления, и возможна без проблем подача в камеру смешения 31 первого смешанного объемного потока.
Поданный по трубопроводу 36 в камеру смешения 33 первый смешанный объемный поток создается посредством аэрозольного генератора 37. Запитанный сжатым воздухом трубопровод 38 ведет через расходомер 39 взвешенных частиц к аэрозольному генератору 37, в котором из сжатого воздуха и запаса тестового аэрозоля образуется первый смешанный объемный поток.
3
3
3
В камере смешения 31 происходит дальнейшее разрежение находящегося в первом смешанном объемном потоке аэрозоля, который через другое устройство завихрения 40 покидает камеру смешения 31, как второй смешанный объемный поток и по вышеупомянутому трубопроводу 25 подается в вертикальный канал 21, а затем в поток неочищенного газа. Второй смешанный объемный поток составляет примерно 60 м/час и состоит примерно из 2 м/час первого смешанного объемного потока и 58 м/час образованного из атмосферного воздуха объемного воздушного потока.
Чтобы обеспечить достаточное рассеивание аэрозоля, на аэрозольный генератор 27 подают сжатый воздух в 2 бара. Воздух окружающей среды подается в камеру смешения 31 при пониженном давлении 140 Па. С загрязнением фильтра НЕРА пониженное давление в камере смешения 31 повышается, так как объемный поток посредством регулятора поддерживается постоянным.
На фиг. 2 показан вертикальный разрез устройства 1' согласно изобретению во втором варианте осуществления, распределительное устройство 17 которого запитывается тем же устройством 4 для изготовления тестового аэрозоля.
В отличие от устройства 1 с фиг. 1 показанное на фиг. 2 устройство 1' имеет корпус 5' фильтра, в котором установлены два подключенных друг за другом фильтрующих элемента 9. Чтобы проверить отдельно один за другим два фильтрующих элемента 9, перед каждым фильтрующим элементом 9 предусмотрено распределительное устройство 17 для загрузки тестового аэрозоля описанным выше способом, а также отбор проб 23 неочищенного воздуха. Если смотреть в направлении потока, то за каждым фильтрующим элементом 9 находится заборный элемент 24 для контроля концентрации частиц отфильтрованного объемного потока газа.
В то время как находящаяся в направлении потока перед первым фильтрующим элементом 9 зона образует пространство 12 неочищенного газа, а находящаяся в направлении потока за вторым фильтрующим элементом 9 зона образует пространство 13 очищенного газа фильтровального устройства 2', находящаяся между фильтрующими элементами 9 зона представляет собой пространство 13' очищенного газа первого фильтрующего элемента 9 и одновременно пространство 12'' неочищенного газа второго фильтрующего элемента 9. В пространстве 12 неочищенного газа в зоне соединительного патрубка 6 установлены опять-таки две подключенные последовательно спрямляющие решетки 14, 15. Кроме того, непосредственно на входе в корпус 5' фильтра установлена третья спрямляющая решетка 45, а также еще одна спрямляющая решетка 46 перед распределительным устройством 17 второго фильтрующего элемента 9.
На фиг. 3 изображен вид загрузочного устройства 16 согласно изобретению с фиг. 1 и 2, распределительное устройство 17 которого снабжено четырьмя копьями 18. В то время как копья 18 находятся внутри корпуса 5, 5' фильтра и простираются приблизительно по всей высоте корпуса 5, 5' фильтра, снабжающий копья 18 тестовым аэрозолем общий вертикальный канал 21 находится за пределами корпуса 5, 5' фильтра. Копья 18 снабжены соответственно выпускными отверстиями 19, которые распределены равномерно по всему поперечному сечению корпуса 5, 5' фильтра, так что частичные объемные потоки подаются по сечению с равномерным распределением.
В частности, из фиг. 3 видно, что на определенной высоте копий 18 соответственно расположены группы выпускных отверстий 19, 19', которые распределены по периферии копья 18. При этом на одной высоте находятся поочередно три выпускных отверстия 19 и два выпускных отверстия 19'. Кроме того, четыре копья 18 имеют соответственно выпускные отверстия 19, 19' одинакового образца, а соседние копья 18 смещены в своем продольном направлении таким образом, что три выпускных отверстия 19 одного копья 18 находятся рядом с двумя выпускными отверстиями 19' соседнего копья 18. Выпускные отверстия 19, 19' имеют диаметр примерно 1,5 мм.
В начальной зоне вертикального канала 21, а именно перед первым ответвлением А копья 18, установлена первая выполненная из перфорированной пластины спрямляющая поток решетка 22, которая дополнительно отвечает за приблизительно равномерную загрузку тестовым аэрозолем объемного потока в отдельных копьях 18.
На фиг. 4 показано поперечное сечение копья 18, из которого лучше видно, что копье 18 снабжено выпускными отверстиями 19, 19' с различным расположением не только по его высоте, но что они распределены также по его периферии. На определенных высотах копье 18 имеет, в частности, два или три выпускных отверстия 19, 19'. В том случае, если на определенной высоте расположены три выпускных отверстия 19, одно из них ориентировано точно в соответствии с направлением течения объемного потока газа, а остальные два выпускных отверстия 19 соответственно ориентированы перпендикулярно направлению потока, то есть соответственно смещены на 90° относительно среднего выпускного отверстия 19. Соответственно выше и ниже плоскости копья 18 с тремя выпускными отверстиями 19 находится плоскость, в которой копье 18 снабжено лишь двумя выпускными отверстиями 19', при этом последние смещены на 45° относительно направления потока. Таким образом возможно исключительно равномерное распределение аэрозоля в пространстве 12 неочищенного газа.
Наконец, на фиг. 5 показан разрез копья 18' для отбора проб 23 неочищенного воздуха. Оно содержит распределенные по его высоте отдельные щели 43, которые направлены в обратную сторону относительно стрелки 44 направления течения объемного потока газа, так что они ориентированы оптимально для своей цели: отбору проб неочищенного воздуха. Щели 43 имеют ширину примерно 1,0 мм и длину примерно 10,0 мм.
Перечень позиций на чертеже
1, 1'
Устройство
2
Фильтровальное устройство
3
Стрелка
4
Устройство
5, 5'
Корпус фильтра
6
Соединительный патрубок со стороны неочищенного газа
7
Соединительный патрубок со стороны очищенного газа
8
Запорный клапан
9
Фильтрующий элемент
10
Уплотнительная рамка
10'
Прижимная рамка
11
Пропускное отверстие
12, 12'
Пространство неочищенного газа
13, 13'
Пространство очищенного газа
14
Спрямляющая решетка
15
Спрямляющая решетка
16
Загрузочное устройство
17
Распределительное устройство
18, 18'
Копье
19, 19'
Выпускное отверстие
20
Стрелка
21
Вертикальный канал
22
Спрямляющая решетка потока
23
Отбор проб неочищенного воздуха
24
Заборный элемент
25
Трубопровод
26
Фильтр НЕРА
27
Трубопровод
28
Нагнетатель
29
Транспортное устройство подачи воздуха
30
Трубопровод
31
Камера смешения
32
Впускное отверстие
33
Устройство завихрения
34
Устройство
35
Выпускная труба
36
Трубопровод
37
Аэрозольный генератор
38
Трубопровод
39
Расходомер взвешенных частиц
40
Устройство завихрения
42
Стрелка
43
Щели
44
Стрелка
45
Третья спрямляющая решетка
46
Спрямляющая решетка
А
Ответвление