DE2040593C - Vorrichtung zur Fluidprobennahme - Google Patents

Description

Düse gemessenen statischen Drücke durch die Düsenform beeinflußt werden. Die Gestalt oder Form der Düse bedingt turbulente Strömungen und Wirbelbildungen auf der Außenseite sowie einen Druckverlust auf der Innenseite der Düse. Demzufolge werden bei Verwendung dieser Düsen fehlerhafte Ergebnisse erhalten.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß diese Düsen nicht ohne weiteres austauschbar sind, so daß bei hohen oder niedrigen Gasgeschwindigkeiten die Probennahmeraten entweder sehr hoch oder extrem niedrig sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine geringstmög'iiche Beeinflussung der Strömung des zu untersuchenden Fluids stattfindet und demgemäß Meßverfälschungen durch die Statikrohre weitestgehend ausgeschlossen sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Statikrohre zu einem Doppelstatikrohr zusammengefaßt sind, das axial zur Düse angeordnet ist, and daß die Öffnungen außerhalb der Düse liegen. Unter einem »Doppelstatikrohr« wird ein Doppelrohr verstanden, das aus zwei konzentrischen Rohren besteht, die eine Axialbohrung und einen die Wand der Bohrung umgebenden Ringkanal bilden. Die Zusammenfassung zu einem Doppelstatikrohr, mit dem die außerhalb der Düse und am Düsenmund gemessenen Drücke über zueinander konzentrische Druckleitungen weitergeleitet werden, führt schon wegen der Verringerung der Anzahl der in die Fluidströmung tretenden Rohrkörper zu einer geringeren Beeinflussung der Strömung. Die Anordnung axial innerhalb der Düse stellt eine weitestgehende Anpassung an den Strömungslinienverlauf dar, der sich auch ohne dieses Doppelstatikrohr bei der Düse einstellen würde, so daß auch dadurch die Beeinflussung der Strömung weitestgehend gering gehalten ist. Darüber hinaus ist wegen des einstückigen Aufbaus und wegen der definierten Relativlage der öffnungen für die Entnahme des statischen Drucks ein Auswechseln des Doppelstatikrohrs— für unterschiedliche Anwendungsfalle — leicht möglich.

Die ersten Löcher oder öffnungen des Doppelstatikrohrs für das Ermitteln des Drucks außerhalb der Düse sind vorteilhaft in einem Abstand von wenigstens 13 Rohfiurchmessern von dem stromlinienförmigen Ende des Doppelstatikrohrs angeordnet, un-. jegliche Turbulenz- und Wirbelbildungen innerhalb des Fluids oder Strömungsmittels zu vermeiden, die beim Vorbeistrom am Ende des Rohrs gebildet werden könnten.

Die zweiten öffnungen oder Löcher für das Ermitteln des Drucks des in die Düse eintretenden Fluidstroms befinden sich vorteilhaft an oder nahe der Außenseite der Ebene des Düsenmundes. Diese Lage dient zur Vermeidung eines Druckabfalls innerhalb der Düse. Zusätzlich sollten diese zweittn öffnungen sich in einem Abstand von wenigstens 21 Rohrdurchmessern vom stromlinienförmigen Ende des Doppelstatikrohres befinden, um mögliche gegenseitige Beeinflussung infolge der ersten öffnungen zu vermeiden.

Die in dem Doppelstatikrohr vorgesehenen öffnungen für die Entnahme des statischen Drucks haben einen Durchmesser, der vorteilhaft nicht mehr als ein Zehntel des Außendurchmessers des Doppelstatik-Die einen Teil der Sonde bildende Düse kann ohne Schwierigkeit ersetzt werden, da d'e Druckmeßvorrichtungen sich nicht im Körper der Düse befinden. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt in austauschbaren Düsen, wobei ein weiterer Vorteil darin besteht, daß die Vorrichtung für Rouüneprobennahmen aus Abflußgasen durch ungelernte Bedienungspersonen verwendet werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine Probennahmesonde;

Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab im Querschnitt das Doppelstatikrohr, das einen Teil derSonde bildet.

Gemäß Fig.! hat eine Probennahmesonde L eine lösbare Düse 2 und ein Doppelstatikrohr 3. Erste Öffnungen 4 für die Entnahme des statischen Drucks und zweite öffnungen 5 für di«. Entnahme des statischen Drucks in der den Zentralkunal des verlängerten Abschnitts des Doppelstatikrohrs 3 umgebenden Wand stehen mit einer Druckmeßvorricht'ing (nicht gezeigt) über eine Leitungsanordnung 6 und Rohre 7 in Verbindung.

Die Fig. 2 zeigt im einzelnen den Aufbau des Doppelstatikrohrs 3~ und verdeutlicht die Lage der öffnungen 4 und 5 in bezug auf ein stromlinienförmiges Ende 9 des Doppelstatikrohrs. Frontabschnitt 8 des Doppelstatikrohrs.kann aus Vollwerkstoff gebildet sein.

Die Vorrichtung wird in Verbindung mit einem Standardfilter, einem Zyklonabscheider oder elektrostatischen Abscheider und' einer Saugpumpe benutzt. Jede empfindliche Meßvorrichtung kann für das Messen der Druckdifferenz zwischen den ersten und zweiten öffnungen für die Entnahme di.r; statischen Drucks benutzt werden.

Die Abmessung der verwendeten Düse hängt von der Geschwindigkeit des Gasstroms ab und wird so gewählt, daß sie eine Probennahmeströmungsrate zwischen 5 und 6 Kubikmeter pro Stunde unter isokinetischen Bedingungen liefert, so daß die Frobennahmeperioden für die Aufnahme einer repräsentativen Probe zwischen 5 und 10 Minuten liegen.

Sofern im Gasstrom Wasserdampf vorhanden ist,

kann dieser in kalten Teilen der Probennahmesonde kondensieren: es kann ein erhitzter Mantel 10 um diese Teile angeordnet sein, um eine solche Kondensation zu verhindern.

Die Ergebnisse dieses Tests sind in der Tabelle angegeben.

Tabelle

Probennah.ne-	Düse	Proben-	Γ ClI I Cl
geschwindigkeit		nahmerate	·/.
m/s	Nr.	ms/h	0
5,0	22	6,3	0
7,5	16	5,3	2
10,0	16	6,3	T
12,5	13	5,3	2
15,0	13	6,3	1.
17,5	10	3,8	I
20,0	10	4,4	1
22,5	10	5,2	1
25.0	10	5,5

Die Sonde wurde in einem Vcrsuchsdiirchlauf mit Probcnnahmcgeschwindigkciten im Bereich von 5 bis 25 Meter pro Sekunde getestet, und es wurden zur überdeckung dieses Bereichs vier Düsenabmessungen benutzt.

Die Probennahmcströmungsratc wurde an einem genauen Rotameter gemessen, wobei der Unters zwischen der gemessenen Strömungsrate und de der Geschwindigkeit und der Düsenfläche ei neten Strömungsrate der Probennahmefchler isl Die Genauigkeit der Vorrichtung liegt über di derzeit erhältlichen bekannten Vorrichtungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

statische Druck des in den Düsenmund eintretenden _ . ... Fluidstroms feststellbar ist. Patentansprüche: Probennahmesonden, die für die Bestimmung des Staub- oder Tröpfchengehalts von Schornsteingasen

1. Vorrichtung für die Probennahme aus einem 5 benutzt werden, erzeugen häufig unzuverlässige Er-Fluidstrom in einer Leitung, bei der eine Pro- gebnisse oder sind schwer zu handhaben und erbennahmesonde mit einer aerodynamisch geform- schweren Routineanalysen von Abflußgasen, die in ten Düse versehen ist und bei der Statikrohre Hinsicht auf in zahlreichen Ländern geltende gesetzvorgesehen sind, die sich über den Düsenmund liehe Bestimmungen über die Luftverunreinigung hinaus verlängern, wobei die Wände der Rrhre io durchgeführt werden müssen. Es ist daher wichtig, mit Öffnungen versehen sind, die mit einem Ring- daß die Vorrichtung einfachen Aufbau hat und leicht kanal verbunden sind, welcher im Abstand oder zu handhaben ist.

entfernt vom verlängerten Abschnitt mit einer Bei bisher bekannten Vorrichtungen zur Proben-Druckmeßvorrichtune verbunden ist, mit der der nähme wird das Gas mit Hilfe einer Unterdruckstatischt; Druck des Fluidstroms außerhalb der 15 oder Saugpumpe durch die Sonde und eine Proben-Düse und der statische Druck des in den Düsen- meßeinrichtung gezogen, die einen Filter, einen Zymund eintretender Fluidstroms feststellbar ist, klonabscheider oder elektrostatischen Abscheider, dadurch gekennzeichnet, daß die Sta- einen anschließenden Kondensator, einen Auffangtikrühre zu einem Doppelstatikrohr (3) zusam- topf und einen Rotameter aufweist. Die festen Staubmengefaßt sind, das axial zur Düse (2) angeord- 20 teilchen werden in dem Filter festgehalten, während r.ci ist, und daß die öffnungen (4, S) außerhalb eventuell vorhandener Wasserdampf in dem Kondender Düse (2) liegen. sator kondensiert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Die Gasprobe muß unter isokinetischen Bedingunkennzeichnet, daß die ersten öffnungen (4) für gen gesammelt werden, d. h., es sollte die Geschwinda: Ermitteln des statischen Drucks außerhalb 25 digkeit des in die Sondendüse eintretenden Gases der Düse (2) in einem Abstand von wenigstens gleich der Geschwindigkeit des Gasstroms sein, aus 13 Rohrdurchmessern vom Ende des Doppel- dem die Probe entnommen wird, da sonst die Probe statikrohrs (3) angeordnet sind. für den Abflußgasstrom nicht wirklich repräsentativ

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- ist. Um diese Bedingungen zu gewährleisten, muß die durch gekennzeichnet, daß die zweiten öffnun- 30 Geschwindigkeit des Gasstroms kontinuierlich übergen (5) für das Ermitteln des statischen Drucks wacht und im Falle von Abweichungen die Probeninnerhalb der Düse (2) in de- Ebene des Düsen- nahmerate entsprechend eingestellt werden. Dies ermunds oder nahe dieser Ebene, jedoch außer- folgt normalerweise durch Verwendung von Pilothalb der Düse und in einem Abstand von wenig- rohren, wobei man die abgelesenen Werte mit Hilfe stens 21 Rchrdurchmessern vom Doppelstatik- 35 von der Vorrichtung beigegebenen Rechenschiebern rohrende (3) angeordnet sind. oder Nomogrammen in Geschwindigkeiten umrech-

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehen- net. Am Ende der Probennahmeperiode wird das den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Gewicht des in dem Filter gesammelten Teilchenjede der in dem Doppelstatikrohr (3) vorgehe- materials bestimmt und auf das Volumen des als henen öffnungen (4,5) für die Entnahme des 40 Probe entnommenen Gases bezogen, um die Verstatischen Drucks einen Durchmesser von nicht unreinigungskonzentration im Schornsteingas zu er-'iiehr als einem Zehntel des Außendurchmessers mitteln.

des Doppelstatikrohrs hat. Es ist bereits eine Vorrichtung der eingangs ge-

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehen- nannten Art bekannt (VDI-Berichte, Bd. 7, 1955, den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die 45 »Ein normfähiges Meßgerät zur Staubgehaltsbestim-Düse (2) der Sonde(1) lösbar angeschlossen und mung in strömenden Gasen« v. E. Noss, S. 5 bis mit anderen Düsen unterschiedlicher Abmessun- 10), bei der die Statikrohre auf der Außenseite des gen und Form austauschbar ist. Düsenkörpers an dessen Wand fest angebracht sind.

Eine solche Anordnung der Statikrohre führt zu einer

50 erheblichen Störung der Strömung und verursacht dementsprechend Turbulenzen, die zu einer Ungleichmäßigkeit eier Staub- oder Tröpfchenverteilung in

dem zu untersuchenden Fluid und damit zu Meßverfälschungen führen können.

55 Bei dieser bekannten Vorrichtung für Fluidprobennahme wird in einer Ausführungsform eine sogenannte Nulldrucksonde benutzt, d. h. eine Sonde,

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung die eine speziell ausgebildete Düse hat, durch die die für die Probennahme aus einem Fluidstrom in einer statischen Drücke im Inneren und Äußeren der Düse Leitung, bei der eine Probennahmesonde mit einer 60 mit Hilfe von Löchern gemessen werden können, die aerodynamisch geformten Düse versehen ist und bei in der inneren und der äußeren Wand des Düsenaufder Statikrohre vorgesehen sind, die sich über den baus sitzen. Hält man die Drücke auf der Innenseite Düsenmund hinaus verlängern, wobei die Wände der und auf der Außenseite gleich, erreicht man isoRohre mit Öffnungen versehen sind, die mit einem kinetische Bedingungen. Die Verwendung dieser Dü-Ringkanal verbunden sind, welcher im Abstand oder 65 sen macht die individuelle Messung der Geschwindigentfernt vom verlängerten Abschnitt mit einer Druck- keit des Gasstroms und der Probennahmerate unmeßvorrichtung verbunden ist, mit der der statische nötig. Dennoch wurde festgestellt, daß die über die Druck des Fluidstroms außerhalb der Düse und der Tastlöcher auf der Innenseite und Außenseite der