DE1598734A1

DE1598734A1 - Einrichtung zur Bestimmung des Russgehaltes von Rauchgasen

Info

Publication number: DE1598734A1
Application number: DE19671598734
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl-Ing Schreiber; Othmar Dipl-Ing Skatsche
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-04-14
Filing date: 1967-04-06
Publication date: 1971-04-15
Also published as: AT267232B; US3464257A

Description

Patentanwalt "Neue, νοΐΐε-cändige Unterlagen,

Dipl.-Ing. G. SCHLIEBS zur Off ablesung beatirnrnt." . -«_ΛΑ»^* -

DARMSTADT 1598734

Betr.: Patentanmeldung P 15 98 734.5-52

Anm. :Dipl₀IngoDr.Dr₀heGo Hans LIST, Graz (Österreich)

Einrichtung zur Bestimmung des Rußgehaltes von

Rauchgasen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Bestimmung des Rußgehaltes von Rauchgasen aus der Schwärzung eines von einer vorbestimmten, über eine Entnahmeleitung aus dem Rauchgasstrom abgezweigten Rauchgasmenge durchströmten Filters·

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art erfolgt.die Bestimmung des Rußgehaltes an Hand einzelner, besonders gekennzeichneter Filterpapierplättchen. Für die Durchführung der Messung muß sich das Bedienungspersonal zur Probeentnahme in die Nähe des Versuchsmotors begeben und bei der nachfolgenden Auswertung der geschwärzten Papierplättchen die Null-Weißwertjustierung am Anzeigegerät von Hand durchführen. Diese Methode ist verhältnismäßig umständlich und zeitraubend. Außerdem besteht die Gefahr einer Verwechslung der geschwärzten Filterpapierplättchen. Die von Hand aus vorzunehmende Null-Weißwerteinstellung des Anzeigegerätes birgt weitere individuelle Fehlerquellen.

Bekannt ist ferner ein Abgasprüfgerät für Verbrennungsmotoren, welchee aus einem in das Auspuffrohr dee Motors einsetzbarem konischen Rohr besteht, welches eine Halterung für eine gegen den jeweils zu prüfenden Abgasbestandteil eenaibilieierte Prüffolie trägt. Das konische Rohr weist eine seitliche öffnung zur Ableitung der Verbrennungsgase auf. DieBe bekannte Einrichtung liefert nur näherungsweise Anhaltspunkte über den Ablauf des Verbrennungevorganges in der getesteten Brennkraftmaachine und eignet eioh daher hur für relativ grobe Regulier- und Einetellarbtittn.

BAD ORiGINAL .

loane/oaat

Bekannt ist ferner eine Einrichtung zur Analysierung von Verbrennungsgasen, bei der ein Teilstrom des Gases von einer Vakuumpumpe durch ein kontinuierlich bewegtes Filterband hindurch gesaugt und an die Meßeinrichtung geleitet wird. Das zu untersuchende Gas wird dadurch von Schwebstoffen, die sich auf dem Filterband ablagern und von diesem anschließend mittels einer Absaugvorrichtung entfernt werden, gereinigt. Die Bestimmung des Bußgehaltes eines Gases ist mit dieser bekannten Einrichtung jedoch nicht möglich·

Der vorliegenden Erfindung liegt die Absicht zugrunde, eine Einrichtung zur Bestimmung des Rußgehaltes von Rauchgasen zu schaffen, welche unter weitgehender Ausschaltung aller individuellen Einflüsse die Möglichkeitaiwichtiger Rückschlüsse aus der Rußabscheidung auf den Verbrennungsablauf der getesteten Maschine mit optimalem Erfolg auszunützen gestattet. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß an die Entnahmeleitung ein die vorbestimmte Rauchgasmenge aufnehmender Arbeitszylinder anschließt und in die Entnahmeleitung eine von einer feststehenden Dichtfläche und einer dazu parallelen Dichtfläche eines andrückbaren Niederhalters gebildete Führungseinrichtung eingeschaltet ist, in der ein die Entnahmaleitung kreuzendes, vorzugsweise taktweise fortschreitendes Filterband geführt ist, welches eine der Führungseinrichtung gegebenenfalls unmittelbar nachgereih^J-.: photoelektrische Meßeinrichtung durchläuft. Eine solche Einrichtung gestattet die laufende Überwachung des Rußgehaltes der Rauchgase ohne Betriebsunterbrechungen und unter Vermeidung von Wartezeiten für die Auswertung der Probefilter. Hiebei besteht sowohl die Möglichkeit, während des Betriebes in kurzen Zeitabständen aufeinanderfolgend Proben zu entnehmen und die Auswertung des geschwätzten Filterbandes am Prüfstand selbst oder aber, falls dies arbeitstechnisch günstiger erscheint, zu einem späteren Zeitpunkt vorzunehmen. Die exponierten Filterbänder können vorteilhaft für Archivzwecke aufbewahrt und gegebenenfalls zum Vergleich mit später durchgeführten Reihenmaseungeii herangezogen werden.

Die laufende Registrierung der aufeinanderfolgenden Rauch-

OFUGlNAL

gasproben auf dem Filterband bietet auch die Sicherheit, daß-die richtige Aufeinanderfolge der Proben auch bei späterer Auswertung gewährleistet ist und Fehler durch Verwechslungen vermieden werden,

Neben dem taktweisen Vorschub des !Filterbandes kann eich, in manchen Fällen auch eine kontinuierliche Bewegung des Filterbandes als vorteilhaft erweisen. In diesem Fall liefert das Meßergebnis unmittelbaren Aufschluß über die Tendenz des Bußgehaltes während des Versuchs. Der Einfluß verschiedener Einötellmaßnahmen an. der getesteten Brennkraftmaschine auf den Verbrennungsablauf tritt hiebei, insbesondere bei unmittelbarer Meßwertanzeige am Prüfstand, deutlich in Erscheinung. Bei taktweisem Vorschub des Filterbandes hingegen, bei dem jeder Probe eine genau dosierte Rauchgasmenge zugeordnet ist, liefert die Auswertung exakte Meßwe-rte des Schwärzungsgrades und somit des Rußanteiles der einzelnen Proben.

Bei einer Ausführung der Einrichtung mit taktweisem Vorschub des Filterbandes ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Vorschubbewegung des Filterbandes, die öffnungs- und Schließbewegung des Niederhalters, sowie die Kolbenbewegung des Arbeitszylinder, von einer zentralen Steuerungseinrichtung, z.B. einer von einem Steuermotor über Steuernocken betätigen pneumatischen £■<-- .^.xu-J ¹¹^iHg₁ selbsttätig gesteuert sind. Die hiedurch wesentlich vereinfachte Bedienung des Gerätes ermöglicht auch den Einsatz ungeechulten Bedienungspersonals, da der sebstiätige Ablauf aller wesentlichen Steurfunktionen individuelle Fehlerquellen ausschließt« Die selbsttätige Steuerung des Gerätes sorgt insbesondere dafür, daß bei jeder Entnahme die vorbestimmte Rauchgasmenge und Enthahmezeit mit \ großer Präzision eingehalten wird.

Bei einer Einrichtung mit einer unmittelbar naehgereihten photoelektrischen Meßeinrichtung und mit taktweisem Vorschub des Filterbandes erweist es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als besonders vo-rteilhaft, die Vorschubstrecke des Filterbandes so zu bemessen, daß die eben geschwärzte Stelle mit einem Schaltschritt zur photoelektrischen Meßeinrichtung gelangt. Man erreicht damit, daß die Auswertung jeder einzelnen Rauchgasprobe unmittelbar im Ans chluß an die Entnahme erfolgt. Die auf Grund

des Meßergebnisses gegebenenfalls für erforderlich erachteten Korrekturmaßnahmen durch geänderte Einstellung des Versuchsmotors können daher ohne jede Verzögerung unmittelbar nach der Probeentnahme vorgenommen wordene

Erfindungsgemäß kann schließlich das Filterband eine Perforation aufweisen, in die die Vorschubeinrichtung eingreift_o Die jedem Schaltschriit entsprechende Vorschubstrecke kann daher mit großer Genauigkeit eingehalten werden, sodaß die Gewähr gegeben ist, daß die zuvor geschwärzte Stelle des Filterbandes bei der nachfolgenden Messung des Schwärzungsgrades genau zentral zur optischen Achse der photoelektrischen Meßeinrichtung zu liegen kommt. Das Filterband kann zweckmäßigerweise zur Vermeidung von Dehnungen oder, Bandrissen im Bereich der Perforation verstärkt ausgebildet sein. Der schrittweise Vorschub des Filterbandes kann beispielsweise mittels eines aus der Kinematografie bekannten Schrittschaltwerkes, beispielsweise eines Greifers oder Malteserkreuzgetriebe, herbeigeführt werden.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung und Fig. 2 eine schematische Darstellung des Filterbandes, in aufeinanderfolgenden Betriebsphasen der Einrichtung gemäß Fig.1.

Bei der dargestellten Einrichtung handelt es sich um ein vollautomatisches Gerät, bei dem die Rauchgasentnahme sowie die Regi atrierung und Messung des Rußgehaltes der einzelnen Rauchgasproben selbsttätig erfolgt. Zur Steuerung sämtlicher Bewegungs- und Schaltvorgänge der Einrichtung ist ein Steuermotor 1 vorgesehen, der in ■ bekannter nicht dargestellter Weise mit Hilfe von Steuernocken Stellglieder einer pneumatischen Servoeinrichtung auslöst»

Die Entnahme der Rauchgasproben erfolgt unmittelbar an der Auspuffleitung 2 der zu untersuchenden Brennkraftmaschine mittels einer in der Auspuffleitung 2 zentral angeordneten Rauchgasentnahmesonde 3. An die Sonde 3 schließt eine Entnahmeleitung 4 an, die in den Arbeitsraum eines EntnahmeZylinders 5 mündet, dessen Kolben von einem mit einem Vierwegventil versehenen pneumatischen Stellzylin- ·

BAD OFUGlNAL

109816/0229

ders 6 bewegt wird. Der Arbeitsraum des EntnahmeZylinders 5 ist für die Aufnahme eines vorbestimmten Rauchgasvolumens, beispielsweise für einen Liter Entnahmevolumen, ausgelegte

Die Abscheidung der im Rauchgas enthaltenen Rußpartikel und anderer, in Form von Schwebstoffen anfallender Verbrennungsrückstände .erfolgt durch Filtrieren der Rauchgasproben in einem in die Entnahmeleitung 4 eingeschalteten Zylinder 7 ο Der Zylinder 7 weist einen über ein Dreiwegventil 8 pneumatisch betätigbaren Niederhalter 9 auf. Der Zylinder 7 und der Niederhalter 9 besitzen einander gegenüberliegende parallele Dichtflächen, zwischen denen ein von einer Rolle 11 abziehbares Filterpapierband 10 hindurchgeführt ist. Eine gleichfalls über das Dreiwegventil 8 betätigte pneumatische Vorschubeinrichtung 12 gestattet eine taktweise Vorschubbewegung des Filterpapierbandes 10 quer zur Achsrichtung des Zylinders 7· .

Das Filterpapierband 10 ist weiters durch eine zwischen dem Zylinder 7 und der Vorschubeinrichtung 12 angeordnete photoelektrische Meßeinrichtung 13 hindurchgeführt, welche die relative Lichtdurchlässigkeit des zuvor im Zylinder 7 geschwärzten Ϊ11-terpapierbandes 10 mißt. Die Meßwertablesung erfolgt an einem am Meßpult des PrüfStandes angeordneten, über eine Verfcindungsleitung H an die photoelektrische Meßeinrichtung 13 angeschlossenen Anzeigegerätes 15o Es emphiehlt sich, für das Anzeigegerät 15 eine automatische Justierung des NuIl-Weißwertes des Ϊ11-terpapierbandes 10 mittels Meßbrücke, Verstärker, Potentiometer und Gleichstrommotor vorzusehen, um die Bedienung des Gerätes besonders zu vereinfachen·

Für die erfindungsgemäße Einrichtung ergibt sich unter Bezugnahme auf Fig. 2, in der die einzelnen Stellungen des Filterpapierbandes 10 in bezug auf die optische Achse 16 der photoelektrischen Meßeinrichtung 13 und die Achse 17 des Zylinders 7 dargestellt sind, die folgende Betriebsweise ι Die Stellung a dee Filterpapierbandes 10 gibt die Betriebephase naoh vorhergthtnder Messung wieder· Die bei der letzten Rauongaaentnahme geeohwärzte Fläche 18 befindet eioh noch im optischen Strahltngmng dtr pho-

109111/oaai badowginal

toelektrischen Meßeinrichtung 13. Der im Betrieb der Achse 17 des Zylinders 7 gelegene Bandabschnitt hat inzwischen infolge von G-asschwingungen in der Leitung der Entnahme sonde eine Trübung durch einen Belag 19 erfahren. Zur Vermeidung von Meßfehlern durch Überlagerung der Rußabscheidung bei der nächsten Rauchgasentnahme mit dem bereits vorhandenen Belag 19 ist daher vor Beginn der nächsten Messung ein zweimaliger Transport des Filterpapierbandes 10 erforderlich. Die entsprechenden Bandstellungen sind mit c und d bezeichnet. In der Stellung c erfolgt einerseits die Justierung des Anzeigegerätes 15 durch Bestimmung des Null-Weißwertes des Filterbandes 10. Zugleich setzt eine neuerliche Rauchgasentnahme ein, die an dem im Bereich des Zylinders 7 gelegenen Bandabschnitt eine geschwärzte Fläche 18 hinterläßt (Stellung d). Hach Beendigung der Rauchgasentnahme wird das Filterpapierband 10 in einem weiteren Schaltschritt vorwärts bewegt, sodaß die geschwärzte Fläche 18 in den Bereich der optischen Achse 16 der Meßeinrichtung 13 gelangt (Stellung e).

In dieser Stellung wird die Schwärzung der Fläche 18 durch die photoelektrische Meßeinrichtung 13 gemessen und an das Anzeigegerät 15 weitergeleitet. Nach Beendigung der Messung wird das gefilterte Abgas aus dem Entnahmesn^rlinder 5 wieder in die Entnahmeleitung 4 und über die Sorxae 3 in die Auspuffleitung 2 zurückgeblasen. Dadurch reinigt sich die Entnahmeleitung 4 sowie die Sonde 3 selbsttätig.

In vielen Fällen kann es sich als zweckmäßig erweisen, die von der photoelektrischen Meßeinrichtung 13 gelieferten Werte, gegebenenfalls zusammen mit anderen Meßdaten des VersuchSDiotors, einem Drucker zuzuführen, der diese Werte in Tabellenform ausdruckt* Diese Art der Meßwertregistrierung iat für die Gesamtbeurteilung des Yersuchsablaufes besonders zweckmäßig und aufschlußreich.

109016/0228

Claims

Patentansprüche :

1. Einrichtung zur Bestimmung dea Rußgehaltes von Rauchgasen aus der Schwärzung eines von einer vorbestimmten, über eine Entnahmeleitung aus dem Rauchgasstrom abgezweigten Rauchgasmenge durchströmten Filters, dadurch gekennzeichn. et , daß an die Entnahmeleitung (4) ein die vorbestimmte Bauchgasmenge aufnehmender Arbeitszylinder (5) anschließt und in die Entnahmeleitung (4) eine von einer feststehenden Dichtfläche und einer dazu parallelen Dichtfläche eines andrückbaren Niederhalters (9) gebildete Führungseinrichtung eingeschaltet ist, in der ein die Entnahmeleitung (4) kreuzendes, vorzugsweise taktweise fortschreitendes Filterband (10) geführt ist, welches eine der Führungseinrichtung gegebenenfalls unmittelbar nachgereihte photoelektrische Meßeinrichtung (13) durchläuft.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, mit taktweisem Vorschub des Filterbandes, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubbewegung des Filterbandes (10), die öffnungs- und Schließbewegung des liiederhalters (9) sowie die Kolbenbewegung des Arbeitszylinders (5) von einer zentralen Steuerungseinrichtung, z.B. einer von einem Steuermotor (1) über Steuernocken betätigten pneumatischen Servoeinrichtung, selbsttätig gesteuert sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einer unmittelbar nachgereihten photoelek'triachen Meßeinrichtung und mit taktweisem Vorschub dejä Filterbandes, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubstrecke des Filterbandes (10) so bemessen ist, daß die eben geschwärzte Stelle (18) mit einem Schaltschritt zur photoelektrischen Meßeinrichtung (13) gelangt.

BAD ORIGINAL

109816/0229

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterband (10) eine Perforation aufweist, in die die Vorschubeinrichtung (12) eingreift.

31.7.69 Kr/W/Sll

109816/0229