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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur aktiven Entnahme einer gasförmigen Probe aus einer Probenleitung, mit einer mit einer Saugvorrichtung verbundenen Probensonde, die einerseits mit einer in die Probenleitung ragenden Entnahmeöffnung und andererseits mit einer Messkammer in Verbindung steht.
Anordnungen der genannten Art sind bekannt und werden heutzutage in verschiedensten Zusammenhängen verwendet, insbesonders etwa für die Überprüfung bzw. Überwachung umweltrelevanter Emissionen von Verbrennungsanlagen oder dergleichen. So werden beispielsweise im Zusammenhang mit der Abgasmessung an Brennkraftmaschinen passiv (mittels Staudruck) oder aktiv (mittels Saugvorrichtung) aus einem Rohr, in dem das Abgas strömt, Probenströme entnommen, die in eine für entsprechende Messungen ausgelegte Messkammer geleitet werden, wobei beispielsweise durch Messung der Lichtabschwächung auf die Partikelbeladung bzw. Trübung oder auf Absorptionskoeffizienten oder dergleichen geschlossen wird.
Speziell bei der angesprochenen aktiven Probenentnahme können Druckpulsationen in der Probenleitung, wie Sie etwa im Auspuffgas von Verbrennungskraftmaschinen unvermeidlich auftreten, starke Einflüsse auf die Konstanthaltung des Durchflusses, auf die Stabilität der optischen Messlänge und insgesamt auf die Genauigkeit der Messergebnisse haben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die beschriebenen Nachteile der bekannten derartigen Anordnungen vermieden werden und dass insbesonders Auswirkungen von Druckschwankungen in der Probenleitung auf das tatsächliche Messergebnis verringert bzw. im Idealfall ausgeschaltet werden können.
Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art gemäss der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass die Messkammer abströmseitig mittels einer Rückführleitung mit einer in der Probenleitung in der Nähe der Entnahmeöffnung angeordneten Rückführöffnung verbunden ist.
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Die Erfindung geht also von der Überlegung aus, dass die beschriebenen nachteiligen Auswirkungen von Druckschwankungen in der Probenleitung im wesentlichen daher rühren, dass bei den bisher bekannten Anordnungen der aus der Probenleitung abgezweigte Probenstrom nach der Messkammer ins Freie abströmt, womit (bei gleichbleibend angenommenen Umgebungsdruck) mit den Druckschwankungen in der Probenleitung schwankende Druckunterschiede zwischen Zustrom- un Abströmseite vorliegen.
Wenn nun aber-wie gemäss der Erfindung vorgeschlagen-die aus der Probenleitung abgezweigte Probe nach der Durchströmung der Messkammer im wesentlichen wiederrum an die Entnahmestelle rückgeführt wird, so ergibt sich ein weitgehend gleichbleibender Druckunterschied zwischen Entnahme und Rückführung, sodass die entsprechenden negativen Auswirkungen auf die Messung zumindest stark verringert wenn nicht ganz ausgeschaltet werden.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Entnahmeöffnung am rohrförmig ausgebildeten und im wesentlichen senkrecht von der Wand der Probenleitung aus bis im wesentlichen zur Mitte derselben ragenden Ende der Probensonde angeordnet ist, was einfache und kontrollierbare Verhältnisse betreffend den Entnahmeort sicherstellt und eventuelle Schwierigkeiten mit dem Staudruck an der Entnahmeöffnung ausschaltet.
Die Rückführöffnung kann nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung am Ende der im wesentlichen konzentrisch um das entnahmeseitige Ende der Probensonde verlaufenden Rückführleitung als ringförmiger Austrittsspalt mit Abstand zur Entnahmeöffnung ausgebildet sein. Dies ergibt eine einfache Ausbildung und Anordnung der entsprechenden Einrichtungen, welche darüber hinaus sicherstellt, dass keine unerwünschte Durchmischung der rückströmenden Probe mit der aus der Probenleitung frisch eingesaugten stattfinden kann.
Die Rückführöffnung kann nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung aber auch am separat neben der Probensonde in die Probenleitung ragenden Ende
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der Rückführleitung ausgebildet sein, was vielfältige Möglichkeiten betreffend Anordnung und Ausgestaltung der die beiden Öffnungen tragenden Leitungsenden erlaubt.
Im zuletzt genannten Zusammenhang ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, gemäss welcher das die Rückführöffnung aufweisende Ende der Rückführleitung von der Entnahmeöffnung weggerichtet verläuft, vorzugsweise in einem 90 bis 1800 Bogen. Damit kann die Sicherheit, dass die rückströmende Probe sich nicht mit der frisch eingesaugten Probe vermischt aktiv verbessert werden, wobei Anordnung und Ausrichtung des Endes der Rückführleitung auch beispielsweise experimentell an bestehende Gegebenheiten optimal angepasst werden können.
Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass Probensonde und Rückführleitung auf der Seite von Entnahme- und Rückführöffnung eine gemeinsame Anschlussplatte durchsetzen, welche abdichtend an einer seitlichen Öffnung der Probenleitung angebracht ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Ausgestaltung und Anbringung der Gesamtanordnung, bzw. den leichten Austausch verschiedener Sonden zur Berücksichtigung spezieller Messbedingungen oder dergleichen.
Die Erfindung wird im Folgenden noch anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei eine schematische Gesamtanordnung nach der vorliegenden Erfindung, Fig.
2 ein Detail aus einer speziellen Anordnung nach der Erfindung im Querschnitt, Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch ein Detail eines anderen Ausführungsbeispiels, Fig. 4 eine Ansicht entlang des Pfeiles IV in Fig. 3, Fig. 5 einen weiteren Detailschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung und Fig. 6 eine Ansicht entlang des Pfeiles VI in Fig. 5.
Die teilweise geschnitten schematisch dargestellte Anordnung nach Fig. 1 dient zur aktiven Entnahme einer entlang des Pfeiles 2 strömenden, gasförmigen Probe aus einer Probenleitung 1. Diese Probe kann beispielsweise das
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pulsierende Abgas einer Brennkraftmaschine oder dergleichen sein. Zur aktiven Entnahme ist eine mit einer Saugvorrichtung 3 verbundene Probensonde 4 vorgesehen, die einerseits mit einer in die Probenleitung 1 ragenden Entnahmeöffnung 5 und andererseits mit einer Messkammer 6 in Verbindung steht.
Die Messkammer 6 - beispielsweise eine optische Messkammer zur Messung der Lichtabschwächung durch Partikelbeladung bzw. Trübung der entnommenen Probe - ist abströmseitig mittels einer Rückführleitung 7 mit einer in der Probenleitung 1 in der Nähe der Entnahmeöffnung 5 angeordneten Rückführöffnung 8 verbunden. Das entlang des Pfeiles 9 über die Entnahmeöffnung 5 in die Probensonde 4 eingesaugte Probengas tritt entlang der Pfeile 10 aus der Rückführöffnung 8 aus, wobei im Normalfall tunlichst darauf zu achten ist, dass möglichst keine Wiedereinsaugung des an der Rückführöffnung 8 austretenden Probengases in die Entnahmeöffnung 5 erfolgt.
Die Entnahmeöffnung 5 ist am rohrförmig ausgebildeten und im wesentlichen senkrecht von der Wand der Probenleitung 1 aus bis im wesentlichen zur Mitte derselben ragenden Ende der Probensonde 4 angeordnet, wobei hier die Rückführöffnung am separat neben der Probensonde 4 in die Probenleitung 1 ragenden Ende der Rückführleitung 7 ausgebildet ist. Das die Rückführöffnung 8 aufweisende Ende der Rückführleitung 7 verläuft von der Entnahmeöffnung in einem 900 Bogen weggerichtet.
Probensonde 4 und Rückführleitung 7 durchsetzen auf der Seite von Entnahme- und Rückführöffnung 5,8 eine gemeinsame Anschlussplatte 11, welche abdichtend an einer seitlichen Öffnung 12 der Probenleitung 1 angebracht ist. Auf diese Weise kann ein leichter Austausch, beispielsweise zur Reinigung der Sonde, erfolgen.
Da der im Bereich der Entnahmeöffnung 5 in der entlang des Pfeiles 2 durchströmenden Probe wirkende, zeitlich üblicherweise wechselnde Druck im wesentlichen auch im Bereich der Rückführöffnung 8 herrscht, ergibt sich ein zumindest im wesentlichen konstanter Druckunterschied über den Weg des
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abgezweigten Probengases, sodass diesbezügliche Verfälschungen des Messergebisses ausgeschlossen oder zumindest stark minimiert sind.
Bei einer Anordnung nach Fig. 2 sind gleiche bzw. funktionell gleiche Teile wiederum mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen. Als einzig wesentlicher Unterschied ist bezüglich Fig. 2 darauf hinzuweisen, dass hier nun die Rückführöffnung 8 am Ende der im wesentlichen konzentrisch um das entnahmeseitige Ende der Probensonde 4 verlaufenden Rückführleitung 7 als ringförmiger Austrittsspalt mit Abstand zur Entnahmeöffnung 5 ausgebildet ist. Davon abgesehen gibt auch die Anordnung nach Fig. 2 wiederum den Vorteil, dass der im Bereich der Entnahmeöffnung 5 wirkende Druck in der Probenleitung weitgehend gleich dem im Bereich der Rückführöffnung 8 wirkenden Druck ist, sodass Schwankungen bzw. Pulsationen im Probendruck sich praktisch nicht auf die für die Förderung der abgezweigten Probe wesentliche Druckdifferenz auswirken können.
Fig. 3 und 4 zeigen eine im wesentlichen der Anordnung nach Fig. 1 entsprechende Ausbildungsvariante, bei der nun einerseits das entnahmeseitige Ende der Probensonde 4 sowie das die Rückführöffnung 8 aufweisende Ende der Rückführleitung 7 bezüglich des durch den Pfeil 2 symbolisieren Probenstromes in der Probenleitung 1 nebeneinander liegen. Das die Rückführöffnung 8 tragende Ende der Rückführleitung 7 ist darüber hinaus um 1800 gegenüber dem Ende der Probensonde 4 zurückgebogen, sodass der rückgeführte Probenstrom entlang des Pfeiles 10 hier in Richtung Wand der Probenleitung 1 austritt.
Von der oben beschriebenen Ausführung nach den Fig. 3 und 4 unterscheidet sich die Ausführung nach den Fig. 5 und 6 praktisch nur dadurch, dass hier nun die im Inneren der Probenleitung 1 verlaufenden Enden von Probensonde 4 und Rückführleitung 7 bezüglich der durch den Pfeil 2 angedeuteten Richtung des Probenstromes übereinander angeordnet sind-alle weiteren obenstehenden Ausführungen zu den Fig. 3 und 4 treffen auch hier zu.