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Gerät zum Bestimmen des Staubgehalts in strömenden Gasen
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Bestimmen des Staubgehaltes in strömenden Gasen, insbesondere des Russgehaltes in Abgasen von Dieselmaschinen. Bei einem bekannten Gerät zur Bestimmung des Russgehaltes in Abgasen von Dieselmaschinen ist eine Entnahmesonde zur Einführung in die Abgasleitung vorgesehen. An die Sonde schliesst sich ein Filtergehäuse an, von dem eine Verbindungsleitung zu einer Pumpeinrichtung führt, die zwei miteinander verbundene Messräume hat, die gewöhnlich etwa senkrecht untereinander liegen und um eine waagrechte Symmetrieachse schwenkbar sind. Vor Beginn des Messvorgangs ist der unten liegende Messraum mit Wasser gefüllt. Dieses strömt nach Schwenken der Messräume von dem nun oben liegenden Raum in den unteren und erzeugt dabei in dem oberen Raum einen Unterdruck.
Dadurch wird über das Filter und die Verbindungsleitung Abgas in den oberen Messraum gesaugt.
Bei Änderung der Stellung der Messräume zueinander werden durch ihre eigene Schwerkraft zwei Doppelventile bewegt. Diese öffnen dabei einen'Durchlass für das Einströmen der Abgase in den oben liegenden Messraum und einen Durchlass für das Ausströmen der durch das einfliessende Wasser verdrängten Gase aus dem unten liegenden Messraum und schliessen gleichzeitig entsprechende Durchlässe im unteren bzw. oberen Messraum.
Der Anwendungsbereich des bekannten Gerätes ist durch den in den Messräurnen erzeugbaren Unterdruck begrenzt. Dieser ist in einzelnen Fällen, insbesondere für Messungen an in Fahrzeugen eingebauten Motoren zu gering. Das bekannte Gerät ist ausserdem für derartige Messungen nicht genügend leicht, handlich und unempfindlich gegen Erschütterungen.
Die Erfindung geht davon aus, ein handliches, leicht bedienbares und in seinem Aufbau einfacheres, keine Ventile aufweisendes Gerät zu schaffen, dessen Anwendung sowohl in einem Laboratorium als auch in einem fahrenden Fahrzeug in bequemer Weise möglich ist, und hat als wesentliches Ziel, ein sicheres
Ansaugen der Abgase durch einen in allen Fällen ausreichenden Unterdruck zu erhalten.
Diese Forderungen werden von einem Gerät mit folgenden zum Teil bei dem bekannten Gerät vor- handenen Merkmalen erfüllt : Einer Entnahmesonde, die zur Einführung in die Abgasleitung bestimmt ist ; einer Pumpe mit einem Kolben, der durch die Kraft einer Feder aus seiner inneren in seine äussere Tot- punktlage bewegbar ist und während dieser Bewegung eine bestimmte, einem einzigen Messvorgang dienende Abgasmenge durch eine Verbindungsleitung in den Pumpenraum saugt ; einer willkürlich betätigbaren Auslösevorrichtung, um den Kolben aus einer Verriegelung zu lösen, die ihn in seiner inneren Totpunktlage zu halten bestrebt ist, und einem Filter, durch das die angesaugte Abgasmenge hindurchströmt und dessen Färbung ein Mass für den Staubgehalt (Russgehalt) in den strömenden Gasen (Abgasen) ist.
Die Zeichnung stellt als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ein Gerät zum Bestimmen des Russgehaltes in den Abgasen an Dieselmaschinen dar. Es zeigen : Fig. 1 das Gerät teilweise im Schnitt, wobei die Auslösevorrichtung in zwei Stellungen dargestellt ist ; Fig. 2 eine andere Ausführungsform der Auslösevorrichtung im Schnitt.
Im Endabschnitt eines als Abgasleitung dienenden Auspuffrohres 1 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine liegt in axialer Richtung eine Entnahmesonde, die aus zwei konzentrisch ineinandergestecktenRohrabschnitten 3 und 4 besteht, die an einem Ende verschlossen und durch Verschraubung aneinander befestigt sind. Der am anderen Ende des äusseren und kürzeren Rohrstückes 3, auf der der Strömungsrichtung abgewandten Seite der Sonde nach aussen offene Zwischenraum 5 zwischen den beiden Rohrstücken steht mit dem Innenraum des an eine Verbindungsleitung 8 angeschlossenen inneren Rohrabschnitts
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4 durch Bohrungen 6 in Verbindung. Die Öffnung des Zwischenraumes 5 dient als Entnahmeöffnung 7. Am Rohrabschnitt 3 sind zwei im wesentlichen kreisförmige Federbügel 9 durch eine Schraube 10 über Kreuz befestigt.
Am Rohrabschnitt 4 ist kurz vor dessen abgebogenem Ende ein Bund 12 vorgesehen, an dem durch Schrauben 14 zwei Federbügel 13 befestigt sind. Die Federbügel 9 und 13 dienen zur Halterung der Entnahmesonde im Auspuffrohr l.
Die Leitung 8 mündet in einen Deckel 16, der auf einer Kappe 17 mit Hilfe eines Schnellverschlusses befestigt ist, wie er beispielsweise für Flaschen verwendet wird. Dieser Verschluss hat zwei Hebel 18 und 19, die durch einen Niet 20 drehbar verbunden sind. Jeder Hebel 18 ist an einen Bolzen 23 angeschraubt, der in ein Sackloch am Deckel 16 eingreift. In der auf einer Zylinderbücnse 25 sitzenden Kappe 17 ist ein Stift 27 eingepresst, an dem der Hebel 19 gelagert ist. In das Innere des Deckels 16 ist eine etwa dreieckige Platte 28 eingedrückt, die als Abgasverteiler wirkt, um eine möglichst gleichmässige Beaufschlagung einer Filterscheibe 30 zu erzielen, die zusammen mit einem Dichtring 31 zwischen der Kappe 17 und dem Deckel 16 eingespannt ist.
In eine Ringnut des Deckels 16 ist ein Dichtring 32 eingelegt, der weicher ist als die Dichtscheibe 31 und von aussen kommende Feuchtigkeit abhält.
In der Zylinderbüchse 25 ist ein Kolben verschiebbar untergebracht, der aus zwei Scheiben 33 und 34 und einem Dichtring 35 zusammengesetzt ist. Der Dichtring sitzt auf dem Aussenumfang der Scheiben 33, 34 und ist zwischen je einer Schulter dieser Scheiben eingespannt, er liegt mit seiner äusseren Umfangsfläche an der Innenfläche der Zylinderbüchse 25 an. Ein Federring 36 verstärkt die Anpressung. Der Kolben 33 - 36 sitzt auf einer Kolbenstange 37, die an ihrem Ende ein Gewinde 38 und eine Schalter 39 hat. Die Scheibe 33 liegt an der Schulter 39 an und die Scheibe 34 ist auf das Gewinde 38 aufgeschraubt und drückt über den Dichtring 35 die Scheibe 33 gegen die Schulter 39.
Die Kolbenstange 37 ist in einer Büchse 41 geführt, die in einer auf der Zylinderbüchse 25 aufgeschraubten Kappe 42 eingeschraubt und durch eine Gegenmutter 43 gesichert ist. Die Hülse 41 hat radiale Bohrungen 44, in denen Kugeln 45 liegen, die in eine Ringnut 47 an der Kolbenstange 37 eingreifen, sobald sich der Kolben 33 - 3e in der inneren Totpunktstellung befindet (s. linke Seite der Fig. l). Die Lage der kugeln 45 in radialer Richtung ist bestimmt durch die Stellung eines auf der Büchse 41 gelagerten Ringschiebers 48. Zu diesem Zweck hat der Ringschieber 48 eine Ringnut 49, deren Grundfläche aus zwei Kreiszylinderabschnitten mit verschiedenen Durchmessern und kegeliger Übergangsfläche besteht. Ein Balg 50 wird mittels einer Mutter 51 und eines durch Schrauben 52 am Ringschieber 48 befestigten Rings 53 gehalten.
Federn 57, von denen nur eine dargestellt ist, stürzen sich am Boden der Kappe 42 ab und sind bestrebt, unter Zusammendrücken des Balges 50 den Ringschieber gegen eine Scheibe 58 zu schieben, welche die Zylinderbüchse 25 dicht abschliesst und mit einer Schulter 59 an der Stirnseite der Büchse 25 anliegt.
Durch den Ringschieber 48 führt eine Bohrung 61 zum Balg 50. In die mit Gewinde versehene Bohrung ist ein Rohrstück 62 eingeschraubt, an das ein Schlauch 63 angeschlossen ist. Dieser endet in einer Pumpeinrichtung in Gestalt eines Gummiballes 64. Das Rohrstück 62 geht durch eine Büchse 65 hindurch, die in eine Bohrung im Boden der Kappe 42 eingepresst ist und ausserhalb der Kappe eine Manschette 68 trägt, die das Rohrstück 62 umfasst und zum Schutz gegen Eindringen von Schmutz in die Kappe dient.
Auf das freie Ende der Kolbenstange 37 ist ein Knauf 69 geschraubt, der mit einer Mutter 70 gesichert ist. Über den aus der Kappe 42 herausragenden Abschnitt der Kolbenstange 37 ist eine Feder 72 geschoben, die sich einerseits gegen die Mutter 70 und anderseits gegen die Hülse 41 abstützt. Nahe der Kappe 42 sind in der Wand der Zylinderbüchse 25 zwei Bohrungen 73 vorgesehen, aus denen Luft beim Verschieben des Kolbens 33 bis 36 ein-oder ausströmt und die bei entsprechenden Abmessungen als Drosselstellen wirken.
Die Zylinderbüchse 25 ist am Auspuffrohr 1 mit Hilfe einer Befestigungsschelle angebracht, deren einerseits das Gehäuse und anderseits das Auspuffrohr umspannende Klemmteile 75 durch einen Schraubenbolzen 76 mit Flügelschraube 77 zusammengehalten werden.
Die Bedienung und Arbeitsweise des beschriebenen Gerätes ist folgende :
Vor der Entnahme einer Probe der in Pfeilrichtung durch das Auspuffrohr strömenden Abgase wird zwischen Deckel 16 und Dichtring 31 eine neue Filterscheibe 30 eingelegt und dann der Kolben 33-36 entgegen der Kraft der Feder 72 in die innere Totpunktlage gebracht. Die Kugeln 45 rasten in dieser Stellung in die Ausnehmungen 47 der Kolbenstange ein und werden durch die gleichzeitig unter der Wirkung der Federn 57 erfolgende axiale Bewegung des Ringschiebers 48 verriegelt.
Durch Druck auf den Gummibal 64 wird der Balg 50 mit Luft gefüllt und der Ringschieber 48 bewegt sich entgegen der Kraft der Federn 57. Durch die Wirkung der Feder 72 auf die Kolbenstange 37 und durch die Form der Ringnut 47 werden die Kugeln 45 nach aussen gedrückt, folgen der Erweiterung der Ringnut 49 im Ringschieber 48 und geben die Kolbenstange 37 frei. Der Kolben 33-36 bewegt sich nun unter der
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Wirkung der Feder 72 zum äussersten Totpunkt, wobei die vom Kolben aus der Büchse 25 verdrängte Luft durch die Bohrungen 73 entweicht. Der Durchflusswiderstand der Bohrungen 73 bestimmt neben der Kraft der Feder 72 die Geschwindigkeit, mit der sich der Kolben bewegt.
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hindurch in den Pumpenarbeitsraum innerhalb der Zylinderbüchse 25 angesaugt werden.
Beim Durchtritt durch die Öffnungen 29 zwischen der dreieckigen Scheibe 28 und dem Deckel 16 wird der ankommende Abgasstrom zerteilt, so dass er den anschliessenden Raum gleichmässig ausfüllt und die in den Abgasen schwebenden Russteilchen sich gleichmässig auf der Filterscheibe 30 niederschlagen. Der Kolben 33 - 36 saugt bei jeder Bewegung vom inneren zum äusseren Totpunkt, wo er jeweils an die Kappe 17 bzw. Scheibe 58 anschlägt, die gleiche Abgasmenge an.
In Fig. 2 ist eine mechanische Auslösevorrichtung dargestellt. Der hier mit 80 bezeichnete Kolbenschaft hat eine Ringnut 81, in die bei der gezeichneten inneren Totpunktstellung des Kolbenschaftes ein Stift 82 eingreift, der axial an einem Bolzen 83 sitzt und durch eine an einem Bund 84 des Bolzens 83 angreifende Feder 85 in Richtung zum Schaft 80 gedrückt wird. Der Bolzen 83 ist in einem Nippel 86 geführt, der in eine auf die Zylinderbüchse 25 aufgeschraubte Kappe 87 eingeschraubt ist und gegen den sich die Feder 85 abstützt. In denJolzen 83 ist ein Halter 88 eingeschraubt, in dessen Querbohrung 89 eine Kugel 90 sitzt, an der das Drantseil 91 eines Bowdenzuges befestigt ist, dessen Mantel sich an einer auf den Nippel 86 aufgeschraubten Hülse 92 abstützt.
Durch Anziehen des Drahtseiles 91 wird der Stift 82 aus der Ringnut 81 herausgezogen, so dass, wie oben beschrieben, der unter Federwirkung stehende Kolbenschaft 80 sich bewegen kann und der an diesem befestigte Kolben bei seiner Bewegung vom inneren zum 0 äusseren Totpunkt Abgas ansaugt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gerät zum Bestimmen des Staubgehalts in strömenden Gasen, insbesondere des Russgehalts in Abgasen von Dieselmaschinen, gekennzeichnet durch eine Pumpe mit einem Kolben (33-36), der durch die Kraft einer Feder (72) aus seiner inneren in seine äussere Totpunktlage bewegbar ist und während dieser Bewegung eine bestimmte, einem einzigen Messvorgang dienende Abgasmenge durch eine in der Abgasleitung (1) angeordnete Entnahmesonde (3, 4) über ein Filter (30), durch das die angesaugte Abgasmenge hindurchströmt und dessenFärbung ein Mass für den Staubgehalt (Russgehalt) in den strömenden Gasen (Abgasen) ist, in den Pumpenraum saugt, wobei eine willkürlich betätigbare Auslösevorrichtung (48) vorgesehen ist, um den Kolben aus einer Verriegelung (45) zu lösen, die ihn in seiner inneren Totpunktlage zu halten bestrebt ist.