DE102007019456B3

DE102007019456B3 - Particle flow measuring method for e.g. compressor, involves arranging combination of balls e.g. bronze balls, and particles on cone-shaped base of fluidization container, and pouring combination from carrier medium

Info

Publication number: DE102007019456B3
Application number: DE200710019456
Authority: DE
Inventors: Melanie Dipl.-Ing. Voges; Joachim Dipl.-Ing. Klinner; Christian Dr. Willert
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2007-04-25
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2009-01-02
Anticipated expiration: 2027-04-26

Abstract

Ein Generator zur Erzeugung einer Strömung von Partikeln (16) in einem Trägermedium weist einen Fluidisierungsbehälter (10) auf, der ein Fluidisierungsbett (14) enthält, welches von dem Trägermedium von unten durchströmt wird. Die Partikel (16) bestehen aus porösem SiO<SUB>2</SUB> mit einem Durchmesser von etwa 0,5 - 1,5 µm. Das Fluidisierungsbett (14) enthält ein Gemisch aus den Partikeln (16) und Kugeln (15), die einen wesentlich größeren Durchmesser haben. Die Kugeln dienen dazu, die Ausbildung fester Strömungswege im Fließbett zu verhindern und eine gleichmäßige Durchströmung ohne die Ausbildung von Pfeifen sicherzustellen. Das Fließbett (14) befindet sich in einem Boden (11), der sich trichterförmig nach oben erweitert. Erzeugt wird ein Partikelstrom von hoher Konstanz und Gleichmäßigkeit. Der Partikelstrom wird in eine Strömung eingeleitet, um darin Strömungsvektoren zu messen.A generator for generating a flow of particles (16) in a carrier medium has a fluidization container (10) which contains a fluidization bed (14) through which the carrier medium flows from below. The particles (16) consist of porous SiO <SUB> 2 </ SUB> with a diameter of about 0.5-1.5 μm. The fluidization bed (14) contains a mixture of the particles (16) and balls (15), which have a much larger diameter. The balls serve to prevent the formation of solid flow paths in the fluidized bed and to ensure a uniform flow without the formation of pipes. The fluidized bed (14) is located in a bottom (11), which widens upwards in a funnel shape. A particle stream of high constancy and uniformity is produced. The particle stream is introduced into a flow to measure flow vectors therein.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von Strömungen, bei welchem in die zu messende Strömung ein Trägermedium, das Partikel enthält, eingeleitet wird und die Bewegungen der Partikel ausgewertet werden, wobei das Einbringen der Partikel in das Trägermedium in einem Fluidisierungsbehälter erfolgt.The Invention relates to a method for measuring flows, in which a carrier medium containing particles is introduced into the flow to be measured and the movements of the particles are evaluated, the Introducing the particles into the carrier medium takes place in a fluidizing container.

Die Erfindung steht im Zusammenhang mit der Anwendung von optischer Laser-Messtechnik zur Strömungs- und Geschwindigkeitsmessung. Für die meisten solcher Verfahren, wie z. B. PIV, DGV, L2F, LDA ..., ist es notwendig, die zu untersuchende Strömung mit kleinsten Partikeln anzureichern, die der Strömung optimal folgen. Diese Partikel werden in der Strömung in einem Beobachtungsvolumen durch einen Laser beleuchtet und das gestreute Licht der Teilchen in der Strömung wird mittels einer Kamera oder eines Photodetektors aufgenommen. Die verschiedenen Verfahren bedienen sich dann des Doppler-Shifts des gestreuten Lichts, dem reinen Partikel-Versatz oder der Flugzeitbestimmung, um Strömungsgeschwindigkeit und -richtung sowie weitere Parameter zu bestimmen.The Invention is related to the application of optical Laser measuring technology to the flow and speed measurement. For most of such methods, such as. PIV, DGV, L2F, LDA ..., It is necessary, the flow to be examined with the smallest particles enrich the flow follow optimally. These particles are in the flow in an observation volume illuminated by a laser and the scattered light of the particles in the flow is recorded by means of a camera or a photodetector. The various methods then use the Doppler shift of the scattered Light, the pure particle offset or the time of flight determination, around flow velocity and direction as well as other parameters.

Die besondere Schwierigkeit für die sonst berührungslose Laser-optische Messtechnik besteht darin, die untersuchte Strömung möglichst homogen, kontinuierlich und reproduzierbar mit geeigneten Partikeln anzureichern. Das Einbringen der Partikel in die zu messende Strömung wird auch als „Seeding" bezeichnet. Andererseits werden auch die eingebrachten Partikel „Seeding" genannt. Die Partikel müssen immer klein genug sein, um der Strömung optimal folgen zu können. Gleichzeitig dürfen die Partikel eine bestimmte Größe nicht unterschreiten, um genügen Streulicht zu erzeugen.The special difficulty for the otherwise non-contact Laser-optical measurement technology consists in the investigated flow as possible homogeneous, continuous and reproducible with suitable particles to enrich. The introduction of the particles in the flow to be measured is also referred to as "seeding." On the other hand The introduced particles are also called "seeding." The particles always have to be small enough to optimally flow to be able to follow. At the same time allowed the particles do not have a certain size fall short of, to suffice To produce stray light.

Die seit Jahren stetig voranschreitende Entwicklung in der Lasermesstechnik ermöglicht inzwischen neben vielen Standardanwendungen (Windkanal, Freistrahl etc.) auch den erfolgreichen Einsatz in immer komplizierteren Umgebungen. Neben Anwendungen in ein- und mehrstufigen Turbomaschinen (Turbine, Verdichter) kommen die verschiedenen Messtechnik-Verfahren auch in Brennkammerströmungen (Flugtriebwerke, stationäre Energiegewinnung) sowie trans- und supersonisch beschleunigten Strömungskanälen (Wiedereintrittsszenarien, Jetströmungen) zum Einsatz. Mit der wachsenden Komplexität der messtechnischen Anwendungen steigen auch die Anforderungen an die sog. Tracer-Partikel, die der Strömung zugeführt werden müssen.The For years, steadily advancing development in laser measuring technology allows meanwhile in addition to many standard applications (wind tunnel, free jet etc.) also the successful use in ever more complicated environments. Besides applications in single and multi-stage turbomachinery (turbine, Compressor) come the different metrology procedures too in combustion chamber flows (Aircraft engines, stationary Energy production) as well as trans- and supersonically accelerated flow channels (reentry scenarios, jet flows) for use. With the growing complexity of metrological applications The demands on the so-called tracer particles, which increase the flow supplied Need to become.

In der Vergangenheit wurde das jeweilige Seeding der Strömung mithilfe von Partikel-Generatoren auf der Basis des bereits genannten Fließbett-Verfahrens erzeugt. Die Erfahrungen zeigen, dass sich der Einsatz dieser Partikel-Generatoren unter kritischen Randbedingungen gegenüber Flüssig-Partikeln prinzipiell bewährt hat. Dennoch bereiten die kontinuierliche Förderung und die Einstellung reproduzierbarer Partikel-Massenströme nach wie vor große Schwierigkeiten. Für Strömungsmessungen in Brennkammern ist es häufig auch erforderlich, einen konstanten Massenstrom einzuhalten, so dass der Partikelgenerator zur Reduzierung von Verschmutzungen nicht einfach zwischen zwei Messungen abgeschaltet werden kann. In diesem Fall wird der Förder-Luftstrom bereits erfolgreich durch eine Bypass-Leitung aufrechterhalten, ohne dass Seeding gefordert wird.In In the past, the respective seeding of the current was helping of particle generators based on the already mentioned fluidized bed process generated. Experience shows that the use of these particle generators under critical boundary conditions Liquid particles proven in principle Has. Nevertheless, the continuous promotion and attitude prepare reproducible Particle mass flows still great difficulties. For flow measurements in combustion chambers it is common also required to maintain a constant mass flow, so that the particle generator does not help reduce pollution can be easily switched off between two measurements. In this Case becomes the conveyor airflow already successfully maintained by a bypass line without Seeding is required.

Um die Anwendung der Laser-Messtechnik auch unter kritischen Bedingungen, d. h. hohe Temperatur- und Druckeinflüsse oder reagierende Strömungen, zu ermöglichen, werden über die homogene Verteilung und reproduzierbare, gleichmäßige Förderung hinaus zusätzliche Anforderungen an die physikalischchemischen Eigenschaften der Partikel gestellt: Die Teilchen sollten inert (reaktions-träge), temperatur- und druckbeständig sein sowie gute Förder- oder Zerstäubungseigenschaften besitzen. Die optimale Größe der Partikel liegt, je nach Wahl der angewendeten Laser-Messtechnik und Versuchsumgebung, im Bereich von 0,3–1,5 μm. Dies trifft u. a. auf die Primärteilchen feststoffbasierter, oft auch metallischer Materialien zu, die geeigneter Weise in Pulver- bzw. feinster Puderform vorliegen.Around the application of laser metrology even under critical conditions, d. H. high temperature and pressure influences or reacting flows, to enable be over Homogeneous distribution and reproducible, uniform production addition Requirements placed on the physicochemical properties of the particles: The particles should be inert (reaction-inert), temperature and pressure resistant as well as good funding or atomizing properties have. The optimal size of the particles depends on the choice of laser measuring technique and test environment, in the range of 0.3-1.5 μm. This is true u. a. on the primary particles solid-based, often also metallic materials, the more suitable Be available in powder or finest powder form.

Zur Förderung der genannten Partikel werden Seeding-Generatoren auf Basis des Fließbett-Verfahrens eingesetzt, da sich diese Art der Förderung in den letzten Jahren prinzipiell als geeignet gezeigt hat. Hierbei wird das pulverförmige Seeding von unten mit einem Trägermedium (Druckluft, Stickstoff) durchspült, wodurch die Partikelschüttung aufgelockert wird. Durch Regeln des eingangsseitigen Drucks wird die Fließgeschwindigkeit im Partikelgenerator (zylindrisches Rohr) so lange erhöht, bis die Partikel aus dem Fließbett ausgetragen werden und dem Trägermedium folgen. Eventuell vorhandene Agglomerate werden austrittsseitig über eine Schallstelle (Blende) zerstört. Um in der Blende sonische Strömungsbedingungen (Schallgeschwindigketi) zu erreichen, ist ein Druckverhältnis von 2:1 im Partikelgenerator gegenüber dem austrittsseitigen Druck einzustellen. Die Verwendung von Schallstellen zur Agglomerat-Zerkleinerung ist ebenfalls ein bekanntes Verfahren.to advancement The particles mentioned are seeding generators based on the Fluidized bed process used since this type of promotion in recent years has shown to be suitable in principle. Here, the powdered seeding of below with a carrier medium (Compressed air, nitrogen), causing the particle bedding is loosened up. By controlling the input side pressure is the flow rate in the particle generator (cylindrical tube) increased until, until the particles from the fluidized bed be discharged and the carrier medium consequences. Any existing agglomerates are on the outlet side over a Sound point (aperture) destroyed. In the aperture sonic flow conditions To achieve (Schallgeschwindigketi), is a pressure ratio of 2: 1 in the particle generator opposite to adjust the exit pressure. The use of sound points agglomerate comminution is also a known method.

In U.S. 5,148,229 ist ein Verfahren der Laser-Velocimetry zur Messung der dreidimensionalen Geschwindigkeitskomponenten eines Partikels in einer Fluidströmung beschrieben. Zur Erfassung von zwei Geschwindigkeitskomponenten werden die Doppler-Signale ausgewertet, die von einem in der Fluidströmung enthaltenen Partikel ausgesandt werden. Die dritte Geschwindigkeitskomponente wird anhand einer Flugzeit des Partikels in dem Messvolumen bestimmt.In US 5,148,229 A method of laser velocimetry for measuring the three-dimensional velocity components of a particle in a fluid flow is described. To detect two velocity components, the Doppler signals are evaluated, which are emitted by a particle contained in the fluid flow who the. The third velocity component is determined based on a time of flight of the particle in the measurement volume.

DE 199 28 698 A1 (DIR) beschreibt eine Vorrichtung zur Durchführung von Particle-Image-Velocimetry-Messungen, bei der eine Lichtquelle einen Lichtschnitt beleuchtet, der von Partikel passiert wird. DE 199 28 698 A1 (DIR) describes a device for performing particle image velocimetry measurements, in which a light source illuminates a light section that is passed by particles.

U.S. 4,662,798 beschreibt ein Verfahren zur Dosierung und Regulierung des Massenstromes von Feststoffpartikeln in einer transportierten Feststoffpartikel-Gas-Suspension. US 4,662,798 describes a method for metering and regulating the mass flow of solid particles in a transported solid particle gas suspension.

In der Zeitschrift Aerosol Science, 1974, Vol. 5 pp. 449–455 K. Willeke, C. S. K. Lo, K. T. Whitby „Dispersion Characteristics of a Fluidizied Bed" ist das Einbringen von Feststoffpartikeln in eine Fluidströmung zur Erzielung einer Staubdispersion beschrieben. Kugelförmige Feststoffe werden in ein Fluidisierungsbett eingebracht, das Bronze- oder Nickelkugeln enthält. In das die Kugeln enthaltende Fluidisierungsbett wird portionsweise Staub eingebracht. Dieser Staub steigt mit dem Trägerfluid auf. Das Verfahren dient zur Klassifizierung der Staubpartikel und zur Messung der Korngrößenverteilung bei intermittierenden Staubinjektionen. Es ist kein Geschwindigkeitsmessverfahren.In the journal Aerosol Science, 1974, Vol. 5 pp. 449-455 K. Willeke, C.S.K. Lo, K.T. Whitby "Dispersion Characteristics of a Fluidizied Bed "is that Introduction of solid particles in a fluid flow to Achieving a dust dispersion described. Spherical solids are introduced into a fluidization bed containing bronze or nickel balls contains. Into the fluidizing bed containing the beads becomes portionwise Dust introduced. This dust increases with the carrier fluid on. The method is used to classify the dust particles and for Measurement of the particle size distribution with intermittent dust injections. It is not a speed measurement method.

In der Zeitschrift "Measurement Science and Technology 13 (2002) 1–12" ist eine Seeding-Vorrichtung beschrieben, die Partikel in einen Luftstrom abgibt. Es handelt sich um einen Vicount 2000-Seeder, der Ölpartikel mit einem Durchmesser von 0,5–1,0 μm liefert. Der Seeder war mit einer Anordnung verbunden, die einen Windtunneleinlass überspannt.In the journal "Measurement Science and Technology 13 (2002) 1-12 "describes a seeding device, the particles in an air stream. It is a Vicount 2000 Seeder, the oil particle with a diameter of 0.5-1.0 microns provides. The seeder was connected to an arrangement spanning a wind tunnel inlet.

Bei den bekannten Verfahren zur Messung von Strömungen treten folgende Schwierigkeiten auf:
Eine ungleichmäßige und teilweise schwallartige Förderung des Seedings, besonders beim Einschalten, führt zu Verschmutzung der Prüfstrecke, was zu starker Reduzierung der Signalrate der entsprechenden Lasermessung führt. Die häufigen Unterbrechungen einer Messung zur Reinigung der optischen Zugänge der Messstrecke von Seedingrückständen erschwert zudem die Einstellung vergleichbarer Arbeitspunkte bzw. Strömungszustände am Prüfstand, da tagesabhängige Umgebungseinflüsse nicht immer ausgeschlossen werden können. Zudem ist trotz der Verwendung von Blenden, die den Massenstrom auf einen bestimmten Bereich begrenzen, eine reproduzierbare Wiederholung einer Messung mit gleichen Randbedingungen und Seedingmengen kaum möglich. Darüber hinaus haben die Seedingmaterialien Aluminiumoxid (Al₂O₃) und solides Siliziumoxid (SiO₂) die Tendenz, Wasser anzulagern. Dadurch ist nach längerer Lagerung auch in luftdichten Behältnissen stets eine Prozedur zum Ausheizen der enthaltenen Feuchtigkeit notwendig, da die Partikel sonst stark zur Bildung von Agglomeraten neigen. Diese lassen sich im ungünstigsten Fall nicht mehr an der Schallstelle zerkleinern, bzw. verhindern sogar eine Förderung durch Verklumpung im Partikelgenerator. Für die beiden genannten Materialien ist es daher auch unabdingbar, für die Partikelförderung ausschließlich trockene, ölfreie Druckluft oder Inertgas (Stickstoff) zu verwenden. Die Bereitstellung dieser Fördermedien ist nicht in jeder Anlage problemlos möglich und daher oft kostenintensiv. Aluminiumoxid und Titandioxid haben zudem einen sehr großen Anteil kleinster Primärteilchen (< 300 nm). Diese können vor allem von den flächigen laser-optischen Verfahren nicht mehr detektiert werden, sondern tragen nur zu einer Verstärkung des Hintergrundleuchtens (diffuses Streulicht) und zur Verschmutzung bei. Beide Phänomene verschlechtern die Signalausbeute bis hin zum Scheitern einer repräsentativen Messung. Darüber hinaus ist die Form der Primärteilchen bei Al₂O₃ und TiO₂ unregelmäßig und kantig (REM-Bilder). Dadurch ist die Intensität des gestreuten Lichts der Teilchen abhängig von der zufälligen Orientierung der Teilchen in der Strömung und beeinträchtigt somit ebenfalls die Signalausbeute. Dies stellt sich gerade in den hochturbulenten, komplizierten technischen Strömungen der heutigen messtechnischen Anwendungen als besonders nachteilig dar.In the known methods for the measurement of currents, the following problems occur:
An uneven and sometimes surge-like promotion of seeding, especially when switching on, leads to contamination of the test track, which leads to a strong reduction in the signal rate of the corresponding laser measurement. The frequent interruptions of a measurement for cleaning the optical access of the measuring section of Seedingrückständen also complicates the setting of comparable operating points or flow conditions on the test, since day-dependent environmental influences can not always be excluded. In addition, despite the use of diaphragms, which limit the mass flow to a certain range, a reproducible repetition of a measurement with the same boundary conditions and Seedingmengen hardly possible. In addition, the seeding materials alumina (Al ₂ O ₃ ) and solid silica (SiO ₂ ) tend to accumulate water. As a result, after prolonged storage even in airtight containers always a procedure for heating the moisture contained is necessary because the particles tend otherwise strong to form agglomerates. In the worst case, these can no longer be crushed at the sound point, or even prevent promotion by clumping in the particle generator. For the two materials mentioned, it is therefore essential to use only dry, oil-free compressed air or inert gas (nitrogen) for conveying particles. The provision of these media is not easily possible in any system and therefore often costly. Aluminum oxide and titanium dioxide also have a very large proportion of very small primary particles (<300 nm). These can no longer be detected, above all, by the planar laser-optical methods, but only contribute to an increase in the background illumination (diffused scattered light) and to contamination. Both phenomena worsen the signal yield up to the failure of a representative measurement. In addition, the shape of the primary particles in Al ₂ O ₃ and TiO _{2 is} irregular and edgy (SEM images). As a result, the intensity of the scattered light of the particles is dependent on the random orientation of the particles in the flow and thus also affects the signal yield. This is particularly disadvantageous in the highly turbulent, complicated technical flows of today's metrological applications.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Messung von Strömungen anzugeben, das eine gleichmäßige und reproduzierbare Förderung eines Partikel enthaltenden Trägermediums ermöglicht, wodurch letztlich die Genauigkeit der Geschwindigkeitsmessung erhöht und der erforderliche Zeitaufwand verringert wird.Of the Invention is based on the object, a method for measuring of currents specify that a uniform and reproducible promotion allows a particle-containing carrier medium, which ultimately increases the accuracy of the speed measurement and the required time is reduced.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch den Patentanspruch 1 definiert. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass auf einem trichterförmigen Boden des Fluidisierungsbehälters ein Gemisch aus Kugeln und Partikeln angeordnet wird, das von dem Trägermedium durchströmt wird.The inventive method is defined by the patent claim 1. It is characterized that on a funnel-shaped Bottom of the fluidization tank a mixture of balls and particles is arranged, that of the carrier medium flows through becomes.

Die Kugeln, die im Vergleich mit den Partikeln sehr groß sind, verhindern die Ausbildung und das Auswaschen fester Strömungswege der Partikel. Sie bewirken eine räumliche Vergleichmäßigung der Partikelverteilung. Durch den trichterförmigen Boden des Fluidisierungsbehälters wird erreicht, dass sich der Fluidstrom, der an der engsten Stelle des Trichters von unten eingeführt wird, divergierend nach oben ausbreitet und die Partikel in gleichmäßiger Flächenverteilung mitnimmt. Damit kann ein hoher Massenstromdurchsatz an Partikeln erreicht werden. Die Partikel sind in dem Gemisch aus Kugeln und Partikeln von Anfang an enthalten und sie werden nicht lediglich eingeimpft. Dadurch besteht in dem Fluidisierungsbett ein großer Partikelvorrat. Insbesondere, wenn das Fluidisierungsbett intermittierend durchströmt wird, ergeben sich untereinander gleiche Fluidisierungsimpulse mit gleichbleibender Verteilungsdichte der Partikel. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch solche Partikel verarbeitet werden, die zur Bildung von Agglomeraten oder Klumpen neigen.The spheres, which are very large compared to the particles, prevent the formation and washing out of fixed flow paths of the particles. They cause a spatial homogenization of the particle distribution. Through the funnel-shaped bottom of the fluidization container is achieved that the fluid flow, which is introduced at the narrowest point of the funnel from below, divergently spreads upward and entrains the particles in a uniform surface distribution. Thus, a high mass flow rate of particles can be achieved. The particles are contained in the mixture of spheres and particles from the beginning and they are not merely inoculated. As a result, there is a large supply of particles in the fluidization bed. In particular, when the fluidization bed is intermittently flowed through, the same Flui arise with each other Disierungsimpulse with constant distribution density of the particles. With the method according to the invention, it is also possible to process those particles which tend to form agglomerates or lumps.

Als besonders zweckmäßig für Strömungsmessungen haben sich Partikel erwiesen, die aus Siliziumdioxid bestehen. Solche kugelförmigen Partikel sind unter der Bezeichnung „Monosphere 800" (M800, SiO₂) der Firma Merck erhältlich und unter der Bezeichnung „Godball" (SiO₂) der Firma Seika, Japan. Die Besonderheit der Godball-Partikel besteht darin, dass sie einerseits porös sind und eine geringe spezifische Dichte von 0,18–0,25 haben und andererseits eine hervorragende Streulicht-Charakteristik. Die Kugelform ist rund bei einer Größenverteilung von 0,5–1,5 μm.Particles which consist of silicon dioxide have proved particularly suitable for flow measurements. Such spherical particles are available under the name "Monosphere 800" (M800, SiO ₂ ) from Merck and under the name "Godball" (SiO ₂ ) from Seika, Japan. The peculiarity of Godball particles is that they are porous on the one hand and have a low specific gravity of 0.18-0.25 and on the other hand an excellent scattered light characteristic. The spherical shape is round with a size distribution of 0.5-1.5 μm.

Die großen Kugeln bestehen beispielsweise aus Bronze. Sie werden mit den Partikeln in Mischungsverhältnissen von 2:1 bis 3:1 eingesetzt. Durch ihre Größe und ihr Gewicht verbleiben die Bronzekugeln im Partikelgenerator und werden nicht mitgefördert. Durch die geringe Dichte der Partikel sind geringere Fließbettgeschwindigkeiten zum Fördern der Partikel ausreichend. Darüber hinaus neigt das genannte Material weniger zur Anlagerung von Feuchtigkeit und zur Bildung von Agglomeraten.The huge For example, balls are made of bronze. They become with the particles in mixing ratios from 2: 1 to 3: 1. By their size and their weight remain the bronze balls in the particle generator and are not supported. By the low density of the particles are lower fluid bed speeds to promote the particle sufficient. About that In addition, the said material tends less to accumulate moisture and to form agglomerates.

Die Kugeln haben einen Durchmesser der mindestens um den Faktor 20 größer ist als derjenige der Partikel, vorzugsweise um den Faktor 40 und insbesondere um den Faktor 70. Die Partikel sind somit extrem feinkörnig im Vergleich zu den größeren Kugeln.The Balls have a diameter which is larger by at least a factor of 20 as that of the particles, preferably by a factor of 40 and in particular by a factor of 70. The particles are thus extremely fine-grained in the Comparison to the bigger balls.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.in the Below is an embodiment of the Invention explained in more detail with reference to the drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 den Aufbau eines Fluidisierungsbehälters zur Erzeugung eines Trägermediums, das Partikel enthält in der Betriebsstellung, 1 the construction of a fluidization container for producing a carrier medium containing particles in the operating position,

2 den Fluidisierungsbehälter bei Bypassbetrieb und 2 the fluidizing tank in bypass mode and

3 eine Darstellung der Kugeln und Partikel in dem Fluidisierungsbett. 3 a representation of the balls and particles in the fluidization bed.

In den Zeichnungen ist lediglich die Erzeugung einer Partikel enthaltenden Trägerströmung dargestellt, nicht aber die eigentliche Messstrecke, die von der Messströmung durchströmt wird.In The drawings are merely the production of a particle containing Carrier flow shown, but not the actual measuring section, which is flowed through by the measuring flow.

Die dargestellte Vorrichtung enthält einen Fluidisierungsbehälter 10, der mit vertikaler Achse aufgestellt ist. Am unteren Ende befindet sich ein trichterförmiger Boden 11, der sich von einem Lufteinlass 12 aus nach oben erweitert. Der trichterförmige Boden 11 bildet einen Diffusor, der eine gleichmäßige Verteilung und Ausbreitung der Luftströmung bewirkt. Am Lufteinlass befindet sich eine Sinterplatte 13, deren Porosität so fein ist, dass sie die Partikel, deren Durchmesser in der Größenordnung von 1 μ liegt, zurückhält. Die Sinterplatte 13 trägt das Fließbett 14. Dieses besteht aus einem Gemisch aus Kugeln 15 und Partikeln 16 (3). Die von unten einströmende Luft nimmt die Partikel 16 mit, die in den Behälterraum hinein aufsteigen, während die Kugeln 15 innerhalb des trichterförmigen Bodens 11 verbleiben. Dadurch bildet sich oberhalb des Fließbettes 14 eine mit Partikeln angereicherte Trägerströmung aus. Diese gelangt zu dem Partikelauslass 18. Dort befindet sich eine Blende 19, die ausgewechselt bzw. verstellt werden kann, um unterschiedliche Strömungsraten einzustellen.The illustrated apparatus includes a fluidizing tank 10 mounted with vertical axis. At the bottom there is a funnel-shaped bottom 11 that is different from an air intake 12 extended from the top. The funnel-shaped bottom 11 forms a diffuser, which causes a uniform distribution and propagation of the air flow. At the air inlet there is a sintered plate 13 whose porosity is so fine that it retains the particles whose diameter is on the order of 1 μ. The sintered plate 13 carries the fluidized bed 14 , This consists of a mixture of balls 15 and particles 16 ( 3 ). The air flowing in from below absorbs the particles 16 with ascending into the container space while the balls 15 inside the funnel-shaped bottom 11 remain. This forms above the fluidized bed 14 a particle-enriched carrier flow. This arrives at the particle outlet 18 , There is a panel 19 which can be changed or adjusted to set different flow rates.

Die Luft wird dem Fluidisierungsbehälter 10 durch eine Zuführleitung 20 zugeführt, die einen Absperrhahn 21 enthält und zu dem Einlass eines pneumatisch gesteuerten Dreiwegehahns 22 führt. In der Betriebsstellung, die in 1 dargestellt ist, verbindet der Dreiwegehahn 22 die Zuführleitung 20 mit der Behälterleitung 23, die zum Einlass 12 führt.The air becomes the fluidizing tank 10 through a supply line 20 fed to a stopcock 21 contains and to the inlet of a pneumatically controlled three-way cock 22 leads. In the operating position, the in 1 is shown connects the three-way cock 22 the supply line 20 with the container line 23 leading to the inlet 12 leads.

In der Bypassstellung, die in 2 dargestellt ist, verbindet der Dreiwegehahn 22 die Zuführleitung 20 mit einer Bypassleitung 24, die unterhalb der Blende 19 in den Auslass 18 mündet. Da der Dreiwegehahn 22 in jeder der beiden Schaltstellungen die gleiche Luftströmung liefert, erhält der Partikelauslass 18 abwechselnd eine Luftströmung mit Partikeln und eine Luftströmung ohne Partikel. Der Eingangsdruck der Zuführleitung 20 beträgt bis 40 bar.In the bypass position, the in 2 is shown connects the three-way cock 22 the supply line 20 with a bypass line 24 that are below the aperture 19 in the outlet 18 empties. Since the three-way cock 22 in each of the two switching positions provides the same air flow, receives the particle outlet 18 alternately an air flow with particles and an air flow without particles. The inlet pressure of the supply line 20 is up to 40 bar.

3 zeigt schematisch die Verteilung der Kugeln 15 und der Partikel 16 im Fließbett 14. Man erkennt, dass die Kugeln mehrfache Umlenkungen der verschiedenen Strömungspfade bewirken, so dass sich keine festen Bahnen ausbilden können. Hinzu kommt, dass die aufsteigende Luft die Kugeln lockert bzw. geringfügig anheben kann, so dass auch hierdurch eine ständige Variation der Strömungswege eintritt. Oberhalb des Fließbettes 14 bildet sich eine Wolke, die nur Partikel 16 enthält. 3 shows schematically the distribution of the balls 15 and the particle 16 in a fluid bed 14 , It can be seen that the balls cause multiple deflections of the various flow paths, so that no solid paths can form. In addition, the rising air loosens or slightly raises the balls, so that this also causes a constant variation of the flow paths. Above the fluidized bed 14 Forms a cloud that only particles 16 contains.

Der Fluidisierungsbehälter 10 bildet einen Partikelströmungsgenerator zur Erzeugung einer Partikel enthaltenden Trägerströmung, die in die Messströmung eingeleitet wird.The fluidization tank 10 forms a particle flow generator for generating a particle-containing carrier flow, which is introduced into the measuring flow.

Claims

Method for measuring flows, in which a carrier is introduced into the flow to be measured medium, the particle ( 16 ) is introduced, and the movements of the particles are evaluated, wherein the introduction of the particles into the carrier medium in a fluidization container ( 10 ), characterized in that on a funnel-shaped bottom ( 11 ) of the fluidization tank ( 10 ) a mixture of spheres ( 15 ) and particles ( 16 ) is arranged, which is flowed through by the carrier medium.

Method according to claim 1, characterized in that the balls ( 15 ) have a diameter which is at least the factor ( 20 ) is greater than that of the particles ( 16 ), preferably at least by a factor of 40, in particular by at least a factor of 70.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the carrier medium by a sintered plate ( 13 ) into the fluidization tank ( 10 ) is introduced.

Method according to one of claims 1-3, characterized in that the pressure of the carrier medium is dimensioned such that the balls ( 15 ) remain in the funnel-shaped region of the fluidization tank.

Method according to one of claims 1-4, characterized in that the carrier medium via a three-way cock ( 22 ) either the inlet of the fluidization tank ( 10 ) or the outlet, so that in both operating conditions the same flow of the carrier medium is maintained.

Method according to one of claims 1-5, characterized in that the particles ( 16 ) consist of porous SiO ₂ .

Method according to one of claims 1-6, characterized that the particle size is about 0.5-1.5 microns.

Device for generating a particle stream in a carrier medium, comprising a fluidization container having at its lower end an inlet for a carrier medium and at the upper end an outlet and a fluidized bed provided in the lower region of the fluidization container (US Pat. 14 ), characterized in that the fluidized bed ( 14 ) in a funnel-shaped upwardly expanding bottom ( 11 ) of the fluidization tank ( 10 ) and that the fluidized bed is a mixture of spheres ( 15 ) and particles ( 16 ) contains.