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Echantillonneur à poussières.
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Cette invention a trait à un échantillonneur à poussiè- res à l'aide duquel les poussières présentes dans un courant d'air ou de gaz, comme l'air atmosphérique ou certains gaz indus- triels, peuvent être recueillies et mesurées quantitativement et qualitativement.
Suivant l'invention, une petite quantité ou échantil- lon de l'air ou du gaz industriel est entraînée à travers un appareil séparateur de poussière de tout type approprié, où les poussières ou les particules en suspension dans l'air ou le gaz, en sont retirées et recueillies dans un récipient d'échantillon- nage, tandis que l'air ou le gaz sont renvoyés au courant ou au volume d'où on les avait prélevés.
L'appareil séparateur de poussières peut être consti- tué par un ou plusieurs appareils séparateurs et collecteurs de poussières, d'un type approprié, tel qu'un filtre électrique ou centrifuge, mais de préférence centrifuge, dans lequel les particules en suspension sont projetées hors du courant d'air et peuvent ensuite tomber directement dans un collecteur ou leur quantité peut être mesurée ou observée à des intervalles de temps choisis, et d'où on peut les retirer pour l'analyse quali- tative.
Tout moyen approprié peut être employé pour entraîner l'échantillon d'air à travers l'appareil séparateur ou collec- teur de poussières, et le renvoyer ensuite au volume ou courant d'air principal. Si l'air ou le gaz sont en mouvement, un tube Venturi peut être employé pour créer un courant d'air à travers l'appareil collecteur de poussières, l'orifice de sortie de l'appareil se trouvant dans l'étranglement du tube Venturi, et l'orifice d'admission étant orienté dans la direction d'où vien- nent l'air ou le gaz. Lorsque le Venturi est mis en oeuvre dans une atmosphère dans laquelle la direction d'écoulement de l'air change ou varie, il peut être monté sur un pivot vertical et pourvu d'une girouette qui maintiendra face au vent son ouver- ture et l'orifice d'admission de l'appareil échantillonneur à poussières.
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Pour l'échantillonnage d'un gaz industriel, tel que le gaz de cheminée d'une chaudière,,d'un four à fusion etc., où la direction d'écoulement des gaz ne varie en substance pas,la posi- tion du tube Venturi peut être fixe.
Les différentes particularités de l'invention sont re- présentées à titre d'exemple dans les dessins annexés, dans les- quels :
Fig. 1, est une élévation, partie en coupe, d'une forme d'exécution préférée de l'invention comprenant un séparateur centrifuge à utiliser dans l'atmosphère ou dans un courant de gaz, où la direction de l'écoulement peut varier.
Fig. 2, est une vue en plan, à plus petite échelle, de l'appareil montré sur la fig. 1.
Fig. 3 est une coupe horizontale, suivant la ligne 3-3 de la fig. 1.
Fig. 4 est une vue en élévation, rise dans la coupe d'un carneau équipé conformément à l'invention, pour l'échantil- lonnage des gaz d'un carneau.
Fig. 5 est une vue en élévation, à plus grande échelle de l'appareil échantillonneur de la fig. 4, prise suivant la ligne 5-5 de la fig. 4.
Les figs. 1, 2 et 3 montrent un collecteur échantillon- neur centrifuge 10, muni d'un conduit de sortie 11 débouchant dans l'étranglement 12 d'un tube Venturi 13. Le tube Venturi est pourvu d'une tige creuse 14 s'étendant vers le bas, montée à rotation sur une broche verticale 15 qui, à son tour, est montée sur un socle approprié 16.
Une ailette 17 est fixée sous le tube Venturi 13 et peut également être reliée par son bord avant à la broche creuse 14, de façon à être fixée rigidement au Venturi. Il s'ensuit que l'ailette 17 maintient le tube Venturi orienté dans la direction d'écoulement du courant d'air, son ouverture d'admission 18 fai- sant face au vent.
Le conduit de sortie 11 de l'appareil collecteur de poussières peut être maintenu dans le tube Venturi par des croi- sillons 19 et 20 appropriés. Etant entendu que la vitesse d'écou- le:ment est plus grande dans l'étranglement 12, la pression sera moindre en ce point que dans le courant d'air principal créant ainsi une succion qui entrainera l'air continuellement à travers l'appareil collecteur centrifuge 10 vers l'étranglement 12, d'où il retournera et se mélangera avec le courant d'air.
L'appareil collecteur centrifuge comprendra de préfé- rence un tube centrifuge 21 de petit diamètre, par exemple de un à deux pouces, et pourvu d'un orifice d'admission 22, dont la forme est montrée sur les figs. 2 et 3. Cet orifice d'admission est dirigé de préférence face au vent, pour l'obtention d'une vitesse d'écoulement maximum à travers l'appareil centrifuge.
L'air et les gaz, entrant par l'orifice d'admission 22, se déplacent circulairement vers le bas, dans un espace annulaire 23, formé entre le tube centrifuge 21 et un prolongement descen- dant 24 du conduit de sortie 11. Le conduit 24 se prolonge quel- que peu en-dessous du niveau de l'orifice d'admission tangentiel 22, et l'extrémité supérieure du tube 21, est fermé par un couver-'
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cle 25 qui est scelle autour du conduit descendant 24. L'air en- trant dans l'orifice d'admission tangentiel 22 est ainsi obligé de se déplacer hélicoïdalement vers le bas à une vitesse très élevée, jusqu'à ce qu'il atteigne l'extrémité inférieure du tube 24.
En ce point la rotation de l'air ou du gaz, projette les par- ticules contre la paroi intérieure du tube 10, d'où elles con- tinuent leur chute pour tomber dans un récipient collecteur 26, fixé à l'extrémité inférieure du tube 21, pendant que l'air ou les gaz entrent dans une zone relativement tranquille, se trouvant immédiatement en-dessous du tube 24 pour s'écouler ensuite vers le haut dans le conduit de sortie 11 et dans le Venturi 13.
A cause du faible diamètre du tube centrifuge, et de la vitesse obtenue au moyen du tube Venturi 13, l'air ou le gaz se déplacent avec une vitesse angulaire élevée dans la chambre annu- laire 23, de façon que même les particules les plus fines de pous- sière ou de toute autre matière en suspension soient projetées hors du courant d'air.
La quantité de matière ainsi recueillie peut être observée facilement de temps à autre, dans le récipient 26, qui à cet effet peut être en verre ou dans une autre matière transpa- rente. Les particules en suspension peuvent également être préle- vées du récipient 26 et leur calibre et leur composition chimique peuvent ainsi être examinées.
Dans la modification montrée sur les figures 4 et 5, un ou plusieurs dispositifs d'échantillonnage sont installés dans un carneau 27 qui peut être parcouru par des gaz industriels, par exemple dans le carneau d'une chaudière, dans un four métallurgique, dans un moulin à farine ou dans d'autres installations industriel- les.
Dans l'exemple spécifique, montré sur la figure 4, trois dispositifs d'échantillonnage de ce genre, 28, 29 et 30, sont montrés à titre d'exemple. Ils sont placés à intervalles dans la section transversale du carneau. Bien entendu, n'importe quel nombre désiré de dispositifs peut être employé suivant les besoins.
Dans chacun des dispositifs 28, 29 et 30 (28 étant uti- liséen vue de l'explication), un tube collecteur 31 s'étend ver- ticalement jusqu'à l'intérieur du carneau, l'extrémité inférieure du tuyau 31 aboutissant dans une colonne collectrice 32 en verre ou autre matière transparente. Un robinet 33 peut être prévu pour isoler le tuyau 32 par rapport au tuyau 32, si cela est désiré, par exemple, pour le prélèvement d'un échantillon.
A l'extrémité supérieure du tube de support 31, un tube centrifuge 34 est aménagé, similaire au tube centrifuge 21 de la fig. 1, qui est pourvu d'un orifice d'admission tangentiel 35, et d'un conduit de sortie 36, conduisant et s'ouvrant dans l'étran- glement du Venturi 37. La construction du tube centrifuge, de l'orifice d'admission tangentiel, de l'orifice de sortie et du' Venturi, est en substanee la même, ou similaire à celle montrée sur la figure 1. Ils ne sont pas expliqués en détail.
Le tube de support 28 maintient le tube centrifuge 34 de telle façon que son orifice tangentiel soit dirigé vers l'amont.
Il en est de même pour l'orifice d'admission du tube Venturi 37.
En cas d'écoulement constant des gaz dans le carneau, un courant constant et mesurable d gaz sera entraîné vers l'ori- fice d'entrée tangentiel, et de là, dans le tube séparateur cen- trifuge 34. De là, la quantité de gaz s'écoulant à travers l'appa- reil, peut être calculée pour une période de temps donnée, de - même la quantité de poussière/qui s'est amassée dans le tube
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collecteur 32, peut être mesurée'et analysée, donnant ainsi un échantillon de la quantité de manière en suspension dans les gaz de carneau. Après constitution d'un échantillon, celui-ci peut être prélevé, en vue de l'analyse chimique ou autre.
Comme la séparation de matière en suspension du courant d'échantillon- nage est complète en substance, on obtient ainsi un échantillon représentatif de la matière en suspension, ainsi qu'une mesure exacte de sa concentration dans le gaz.
Quoiqu'on ait décrit à titre d'exemple un séparateur du type centrifuge, il est entendu que l'invention n'est pas limitée au type spécifique représenté et que d'autres types de séparateurs, donnant une séparation complète en substance, peu- vent être employés.
REVENDICATIONS
EMI4.1
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1) Echantillonneur à poussières, comprenant un tube Venturi, un support permettant au tube Venturi de pivoter sur un axe vertical, une ailette verticale, fixée au tube Venturi derrière le support pivotant, un collecteur de poussières supporté par le tube Venturi et pourvu d'une sortie/débouchant dans l'étran- glement du tube Venturi ainsi que d'une entrée orientée dans la même direction que l'entrée du tube Venturi, et un magasin ou ré- cipient à poussières destiné à recevoir les particules séparées du collecteur à poussières.
2) Echantillonneur à poussières,comprenant un carneau, un tube vertical s'étendant à l'intérieur du carneau, un sépara- teur de poussière monté sur le tube dans une position lui permet- tant d'y décharger la poussière séparée et pourvu d'une ouver- ture d'admission/orientée en direction de la source de l'écoule- ment des gaz dans le carneau ainsi que d'un conduit de sortie et d'un Venturi, monté sur ce conduit de sortie de manière à être orienté dans la même direction que l'orifice d'admission du col- lecteur de poussière, l'ouverture de décharge du conduit de sor- tie se trouvant dans l'étranglement du Venturi.
3) Echantillonneur à poussières, comprenant un tube Venturi, un séparateur de poussières centrifuge, comprenant un tube centrifuge pourvu d'un orifice d'admission tangentiel, un collecteur à l'extrémité inférieure de ce tube et un conduit de sortie à extraite ouverte, s'étendant à l'intérieur du tube centrifuge, au delà de son extrémité de sortie, pour former un passage annulaire centrifuge et débouchant dans l'étranglement du Venturi.
4) Echantillonneur à poussières, comprenant un carneau, un séparateur de poussières centrifuge dans ce carneau, compre- nant un tube centrifuge pourvu d'un orifice d'admission tangen- tiel dirigé vers la source de l'écoulement du gaz dans le car- neau à l'extrémité inférieure du tube centrifuge un collecteur qui le supporte dans le carneau, un conduit de sortie s'étendant vers le bas dans le tube centrifuge, au delà de l'orifice d'ad- mission tangentiel, et un tube Venturi, dont l'ouverture est orien- tée vers la source de l'écoulement du gaz dans le carneau, le conduit de sortie débouchant dans l'étranglement du Venturi.
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Dust sampler.
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This invention relates to a dust sampler with the aid of which dust present in a stream of air or gas, such as atmospheric air or certain industrial gases, can be collected and measured quantitatively and qualitatively.
According to the invention, a small quantity or sample of industrial air or gas is entrained through a dust separator of any suitable type, where the dust or particles suspended in the air or gas, are removed and collected in a sample container, while the air or gas is returned to the stream or volume from which it was taken.
The dust separator apparatus may be constituted by one or more dust separators and collectors, of a suitable type, such as an electric or centrifugal filter, but preferably centrifugal, into which the particles in suspension are projected. out of the air stream and can then fall directly into a collector where their quantity can be measured or observed at selected time intervals, and from which they can be removed for qualitative analysis.
Any suitable means can be employed to entrain the air sample through the separator or dust collector, and then return it to the main volume or air stream. If the air or gas is in motion, a Venturi tube can be used to create a current of air through the dust collecting apparatus, the outlet of the apparatus being in the throat of the tube. Venturi, with the inlet facing in the direction from which the air or gas is coming. When the Venturi is operated in an atmosphere in which the direction of the air flow changes or varies, it can be mounted on a vertical pivot and provided with a wind vane which will keep its opening against the wind and l 'inlet port of the dust sampler.
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For the sampling of an industrial gas, such as flue gas from a boiler, smelting furnace etc., where the direction of gas flow does not vary substantially, the position of the Venturi tube can be fixed.
The various features of the invention are shown by way of example in the appended drawings, in which:
Fig. 1, is an elevation, partly in section, of a preferred embodiment of the invention comprising a centrifugal separator for use in the atmosphere or in a gas stream, where the direction of the flow can vary.
Fig. 2 is a plan view, on a smaller scale, of the apparatus shown in FIG. 1.
Fig. 3 is a horizontal section, taken along line 3-3 of FIG. 1.
Fig. 4 is an elevational view, taken in section, of a flue fitted in accordance with the invention, for sampling the gases from a flue.
Fig. 5 is an elevational view, on a larger scale, of the sampler apparatus of FIG. 4, taken along line 5-5 of FIG. 4.
Figs. 1, 2 and 3 show a centrifugal sample-collector 10, provided with an outlet duct 11 opening into the constriction 12 of a Venturi tube 13. The Venturi tube is provided with a hollow rod 14 extending towards the bottom, rotatably mounted on a vertical spindle 15 which, in turn, is mounted on a suitable base 16.
A fin 17 is fixed under the Venturi tube 13 and can also be connected by its front edge to the hollow pin 14, so as to be rigidly fixed to the Venturi. As a result, fin 17 keeps the Venturi tube oriented in the direction of flow of the air stream, its inlet opening 18 facing the wind.
The outlet duct 11 of the dust collecting apparatus can be held in the Venturi tube by suitable crosses 19 and 20. It being understood that the flow velocity is greater in the constriction 12, the pressure will be less at this point than in the main air stream thus creating a suction which will carry the air continuously through the throat. centrifugal collecting apparatus 10 to the throttle 12, from where it will return and mix with the air stream.
The centrifugal collecting apparatus will preferably comprise a centrifugal tube 21 of small diameter, for example one to two inches, and provided with an inlet port 22, the shape of which is shown in FIGS. 2 and 3. This inlet orifice is preferably directed towards the wind, in order to obtain a maximum flow speed through the centrifugal apparatus.
The air and gases, entering through the inlet 22, move circularly downward, in an annular space 23, formed between the centrifugal tube 21 and a downward extension 24 of the outlet duct 11. The duct 24 extends somewhat below the level of tangential inlet 22, and the upper end of tube 21 is closed by a cover.
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key 25 which is sealed around the descending duct 24. The air entering the tangential inlet 22 is thus forced to move helically downwards at a very high speed, until it reaches the lower end of the tube 24.
At this point the rotation of the air or gas, projects the particles against the inner wall of the tube 10, from where they continue their fall to fall into a collecting container 26, fixed to the lower end of the tube. tube 21, while the air or gases enter a relatively quiet area, lying immediately below tube 24 to then flow upward into outlet duct 11 and into Venturi 13.
Due to the small diameter of the centrifuge tube, and the speed obtained by means of the Venturi tube 13, the air or gas moves with a high angular speed in the annular chamber 23, so that even the smallest particles fine dust or other suspended matter is thrown out of the air stream.
The amount of material thus collected can easily be observed from time to time in the container 26, which for this purpose may be glass or other transparent material. Suspended particles can also be taken from vessel 26 and their size and chemical composition can thus be examined.
In the modification shown in Figures 4 and 5, one or more sampling devices are installed in a flue 27 which can be traversed by industrial gases, for example in the flue of a boiler, in a metallurgical furnace, in a flour mill or other industrial plant.
In the specific example, shown in Fig. 4, three such sampling devices, 28, 29 and 30, are shown by way of example. They are placed at intervals in the cross section of the flue. Of course, any desired number of devices can be employed as needed.
In each of the devices 28, 29 and 30 (28 being used for the purpose of explanation), a collection tube 31 extends vertically to the interior of the flue, the lower end of the tube 31 terminating in a collecting column 32 made of glass or other transparent material. A tap 33 may be provided to isolate the pipe 32 from the pipe 32, if desired, for example, for taking a sample.
At the upper end of the support tube 31, a centrifuge tube 34 is provided, similar to the centrifuge tube 21 of FIG. 1, which is provided with a tangential inlet port 35, and an outlet duct 36, leading and opening into the throat of the Venturi 37. The construction of the centrifugal tube, the port d The tangential inlet, the outlet port and the Venturi, are in substance the same, or similar to that shown in Fig. 1. They are not explained in detail.
The support tube 28 holds the centrifuge tube 34 so that its tangential orifice is directed upstream.
It is the same for the inlet of the Venturi tube 37.
In the event of a constant flow of gases through the flue, a constant and measurable current of gas will be drawn to the tangential inlet port, and from there into the centrifugal separator tube 34. Hence the quantity of gas flowing through the apparatus, can be calculated for a given period of time, as well as the amount of dust / which has collected in the tube
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manifold 32, can be measured and analyzed, thereby giving a sample of the amount suspended in the flue gases. After constituting a sample, it can be taken for chemical or other analysis.
As the separation of suspended matter from the sample stream is substantially complete, a representative sample of the suspended matter is thus obtained, together with an accurate measurement of its concentration in the gas.
Although a centrifugal type separator has been described by way of example, it is understood that the invention is not limited to the specific type shown and that other types of separators, giving substantially complete separation, may be wind be employed.
CLAIMS
EMI4.1
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1) Dust sampler, comprising a Venturi tube, a support allowing the Venturi tube to pivot on a vertical axis, a vertical fin, fixed to the Venturi tube behind the pivoting support, a dust collector supported by the Venturi tube and provided with an outlet / opening in the venturi tube throat as well as an inlet oriented in the same direction as the inlet of the Venturi tube, and a magazine or dust container intended to receive the particles separated from the collector to dust.
2) Dust sampler, comprising a flue, a vertical tube extending inside the flue, a dust separator mounted on the tube in a position allowing it to discharge the separated dust therein and provided with 'an inlet opening / oriented towards the source of the gas flow in the flue as well as an outlet duct and a Venturi, mounted on this outlet duct so as to be oriented in the same direction as the dust collector inlet port, with the outlet duct discharge opening in the venturi throttle.
3) Dust sampler, comprising a Venturi tube, a centrifugal dust separator, comprising a centrifugal tube provided with a tangential inlet port, a collector at the lower end of this tube and an outlet duct with open extractor, extending inside the centrifugal tube, beyond its outlet end, to form an annular centrifugal passage and opening into the constriction of the Venturi.
4) Dust sampler, comprising a flue, a centrifugal dust separator in this flue, comprising a centrifugal tube provided with a tangential inlet orifice directed towards the source of the gas flow in the cartridge. at the lower end of the centrifuge tube a manifold which supports it in the flue, an outlet duct extending downward into the centrifuge tube, beyond the tangential inlet, and a Venturi tube , the opening of which is oriented towards the source of the gas flow in the flue, the outlet duct opening into the constriction of the Venturi.
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