DE2254388C2 - Trübungsmeßgerät - Google Patents

Description

60 Schmutzablagerungen auf diesen Scheiben keine

Meßfehler entstehen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

Die Erfindung betrifft *ine Vorrichtung zur Be- gelöst, daß die Scheiben in so geringem Abstand von Stimmung der Trübung von Gasen, insbesondere der den Öffnungen angeordnet sind, daß die durch die Abgase von Dieselmotoren, durch die Messung der 65 Scheiben mitgenommene und an ihrer Oberfläche Intensität eines Lichtstrahls, der durch eine von den befindliche Grenzschicht aus reiner Luft den direkten zu messenden Gasen gefüllte Kammer geleitet wird, Kontakt zwischen den Scheiben und den zu unterwobei diese Kanuner auf der Ein- und Austrittsseite suchenden Gasen verhindert, bzw. auf ein Mindest-

254 388

maß verringert und daß Mittel zur elektrostatischer, Partikel, dann wird verhindert, daß sich diese festen Aufladung der festen und flussigen Partikel des Ab- bzw. flüssigen Abgas-Partikel an den Wänden der gases vorgesehen sind. Meßkammer 10 oder an den Scheiben 21 und 22 nie-

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und vor- derschlagen. Die maximale Höhe der angelegten teilhafte Weiterbildungen der Erfaidung ergeben sich 5 Spannung wird durch die Forderung bestimmt, die in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der isokinetische Strömung des Abgases, nicht zu stöien. nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbei- Zu letzterem Zweck dient auch die Maßnahme, an spieles und aus der Zeichnung, die in schematischer Leitbleche 24 im Innenraum der Meßkammer 10 eine Darstellung den Aufbau eines Meßgerätes zeigt gleichnamige Spannung anzulegen.

Das Trübungsmeßgerat weist zwei Kammern, eine io Eine weitere Verbesserung der Meßgenauigkeit der Meßkammer 10 und eine Vergleichskammer 11 auf. beschriebenen Vorrichtung kann dadurch erreicht Während des Meßvorgangs wird die Meßkammer 10 werden, daß in der Nähe der Austrittsöffnung 14 für ständig von dem zu messenden Gas, das beispiels- die Abgase eine Prallplatte 42 angeordnet ist, an die weise vom Auspuff einer Brennkraftmaschine zu die- eine elektrische Spannung angelegt ist, deren Polariser Meßkammer 10 geleitet werden kann, durch- 15 tat entgegengesetzt zur Polarität der an die Meßkamströmt. mer 10 bzw. an die Scheiben 21 und 22 angelegten

Die Vergleichskammer 11 ist dagegen an eine Spannung ist. Mit Hilfe dieser Prallplatte 42 kann Pumpe 12 angeschlossen, die ständi_fe reine Luft in eine zusätzliche Verschmutzung der Umgebungsluft die Vergleichskammer 11 fördert, wobei stets ein am Aufstellungsort der Meßvorrichtung verhindert leichter Überdruck in dieser Vergleichskammer 11 20 bzw. stark reduziert werden.

aufrechterhalten wird. Die Meßkammer 10 weist Die in der Meßkammer 10 angebrachten Leit-

außer der Eintrittsöffnung 13 und der Austrittsöff- bleche 24 sorgen für eine gleichmäßige Verteilung nung 14 für das Meßgas zwei öffnungen 15 und 16 der Strömung über die gesamte Meßkammer 10. auf. Die öffnung 15 ist dabei als Lichteintrittsöffnung Durch die Meßkammer 10 und die Vergleichskam- und die öffnung 16 als Lichtaustrittsöffnung der 25 mer 11 fließt ein von einer Lichtquelle 25 ausgesand-Meßkammer 10 bestimmt. Zweckmäßigerweise ist ter Lichtstrom, der über Umlenkspiegel 26 und 27 zu die Durchströmrichtung der Gase durch die Kam- der Meßkammer 10 und der Vergleichskammer 11 mern 10,11 so gewählt, daß sie mit der Rotations- geleitet wird. In dem Strahlengang zwischen der richtung der Scheiben 21,22 übereinstimmt. Außer- Lichtquelle 25 und der Meßkammer 10 ist dabei ein dem hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn 30 Interferenzfilter 28 und ein Linsensystem 29 zur Bündie Strömungsgeschwindigkeit der Gase, insbeson- delung des Lichtstrahls angeordnet. In dem Strahlendere des Meßgases, der Rotationsgeschwindigkeit der gang zwischen der Lichtquelle 25 und der Vergleichs-Scheiben 21,22 entspricht. kammer 11 ist ein Polarisationsfilter 30 und ebenfalls Die Vergleichskammer 11 ist prinzipiell gleich auf- ein Linsensystem 29 zur Bündelung des Lichtstromes gebaut, auch sie weist außer den Lufteintritts- und 35 angeordnet. Die Lichtquelle 25 ist dabei zweckmäßi-Austrittsöffnungen 17 und 18 eine Lichteintrittsöff gerweise so ausgebildet, daß sie ein dem Sonnenlicht nung 19 und eine Lichtaustrittsöffnung 20 auf. Vor ähnliches Licht liefert. Außerdem ist es bei einer den Öffnungen 15 und 16 sowie 19 und 20 sind polychromatischen Lichtquelle zweckmäßig, in den Scheiben 21 und 22 angebracht. Diese Scheiben 21 Weg der Lichtstrahlen ein Filter zu schalten, welches und 22 sitzen auf einer gemeinsamen Achse 23, die 40 nur für Licht in einem sehr engon UV-Bereich von einem weiter nicht dargestellten Motor in Um- durchlässig ist.

drehung versetzt wird. Die Scheiben sind dabei in so Die Scheibe 21 weist lichtundurchlässige Sektoren

geringem Abstand vor den öffnungen 15, 16, 19 31 und lichtdurchlässige Sektoren 32 auf. Die Auftei- und 20 angeordnet, daß an der Scheibenoberfläche lung dieser Sektoren erfolgt dabei so, daß bei einem eine laminare Grenzschicht auftritt, die sich nicht auf 45 lichtundurchlässigen Sektor 31 vor den öffnungen 15 die Meßlänge der Kammern 10 und 11 auswirkt. Die vor der öffnung 19 ein lichtdurchlässiger Sektor 32 Dicke der laminaren Grenzschicht kann dabei zwi- vor der öffnung 15 vorbeibewegt wird. Die genaue sehen 0 und 0,4 mm schwanken. Bei einer angenom- Aufteilung der lichtdurchlässigen und der lichtmenen Länge der Meßkammer von 140 mm würde undurchlässigen Sektoren der Scheibe 21 ist dabei so dann der Einfluß der laminaren Grenzschicht auf die 50 gewählt, daß liei Rotation der Scheibe 21 die Summe Meßlänge gering sein. Da die Meßgase quer zur des durch die beiden Kammern 10 und 11 gelangen-Längsrichtung durch die Meßkammer 10 hindurch- den Lichts konstant bleibt, wenn beide Kammern mit strömen, können Änderungen in der Trübung des reiner Luft gefüllt sind.

Meßgases schnell erfaßt werden. Zudem ist auch die Hinter der Austrittsöffnung 16 der Meßkammer 10

Temperatur über die gesamte Länge der Meßkam- 55 ist ein Sammellinsensystem 33 angeordnet, hinter mer 10 annähernd gleich. Schließlich kann mit einem dem eine Lochblende 34 zur Ausblendung von Streuüber die gesamte Länge der Meßkammer 10 ange- licht vorgesehen ist. In gleicher Weise ist hinter der ordneten Widerstandsdraht, der in der Zeichnung Öffnung 20 der Vergleichskammer 11 ein Sammelweiter nicht dargestellt ist, die mittlere Temperatur linsensystem 33 angeordnet, hinter dem ebenfalls des Meßgases exakt festgestellt werden. 60 eine Lochblende 34 angeordnet ist. Hinter den Lochin der Nähe der Eintrittsöffnung 13 der Meßkam- blenden 34 sind Lichtleiter angeordnet, die zu der mer 10 ist eine auf negativem Potential liegende, lichtempfindlichen Fläche eines Sensors 37 führen, eine Sprühkante 40 aufweisende Einrichtung 41 ange- Dieser Sensor 37 ist zweckmäßigerweise so ausgebilordnet, die zur elektrostatischen Aufladung der det, daß seine Farbempfindlichkeit durch seine festen und flüssigen Partikel im Abgas dient. Wird 65 Eigenschaften oder durch Vorschalten entsprechenan die Wände der Meßkammer 10 eine Spannung der Farbfilter der Farbempfindlichkeit des menschangelegt, die gleiche Polarität hat, wie die Einrich- liehen Auges angepaßt ist.
rung 41 zur elektrostatischen Aufladung der Abgas- Die Wirkungsweise dieser Meßanordnung ist fol-

gende: Die Lichtquelle 25 sendet Licht aus, das durch die Sammellinsen 29 gebündelt wird und zu der Meßkammer 10 bzw. der Vergleichskammer 11 gelangt. Befindet sich, wie in der Zeichnung dargestellt, vor der öffnung 15 der Meßkammer 10 ein lichtundurchlässiger Sektor 31 der Scheibe 21, so kann das Licht nicht durch die Meßkammer 10 hindurchdringen. Dagegen kann das über den Umlenkspiegel 27, das Polarisationsfiltersystem 30 und das Sammellinsensystem 29 zur Vergleichskammer 11 ge- ίο langende Licht durch den lichtdurchlässigen Sektor 32! der Scheibe 21 in die Vergleichskammer 11 eindringen und durch die öffnung 20 und die Scheibe 22 austreten. Das aus der öffnung 20 austretende Licht wird über die Sammellinse 32 der Lochblende 34 und von dort über den Lichtleiter 36 auf die lichtempfindliche Fläche des Sensors 37 geleitet, der ein entsprechendes Ausgangssignal abgibt.

Werden nun die Scheiben 21 und 22 weitergedreht, so ge'angt der lichtdurchlässige Sektor 32 der Scheibe 21 vor die öffnung 15 der Meßkammer 10, während der lichtundurchlässige Sektor 31 der Scheibe 21 vor die öffnung 19 der Vergleichskammer 11 gelangt. Damit kann das Licht nicht mehr durch die Vergleichskammer 11 dringen, wohl aber durch die Meßkammer 10. Auch hier wird das Licht über die Sammellinsen 29 und 31 sowie über die Lochblende 34 und den Lichtleiter 35 zur lichtempfindlichen Fläche des Sensors 37 geleitet.

Das Ausgangssignal des Sensors 37 wird dabei durch die Trübung des in der Meßkammer 10 befindlichen Gases und der dadurch bewirkten Verringerung des Lichtstromes geringer sein als bei Durchtritt des Lichtes durch die Vergleichskammer 11. Aus dem Unterschied der Ausgangssignale des Sensors 37 bei Lichtdurchgang durch die Meßkammer 10 bzw. die Vergleichskammer 11 kann ein Maß für die Trübung des Meßgases abgeleitet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 des Lichtstrahls durch je eine rotierende trans-Patentanspriiche: parente Scheibe abgeschlossen wird. Die Messung der Trübung von Gasen, insbeson-

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Trübung dere von Abgasen aus Brennkraftmaschinen von von Gasen, insbesondere von Abgasen von Die- 5 Kraftfahrzeugen, hat den Zweck, trabende Bestandselmotoren, durch die Messung der Intensität teile in den Abgasen zu ermitteln. Das rnnzip dereines Lichtstrahls, der durch eine von den zu artiger Trübungsmeßgerate beruht daraut, dali^ sich messenden Gasen gefüllte Kammer geleitet wird, die Beleuchtungsstärke einer am fcnde einer MeB-wobei diese Kammer auf der Ein- und Austritts- kammer angebrachten Fotozelle ändert, wenn das seite des Lichtstrahls durch je eine rotierende io von einer Lichtquelle ausgesandte Licht statt durch transparente Scheibe abgeschlossen wird, d a - reine Luft durch ein getrübtes Gas zu der Fotozelle durch gekennzeichnet, daß die Schei- geleitet wird. Die durch die Meßkammer stromenden ben (21, 22) in so geringem Abstand von den Meßgase, deren Trübung in der Hauptsache durch Öffnungen (15, 16, 19, 20) angeordnet sind, daß Rußpartikelchen hervorgerufen wird, schlagen sich die durch die Scheiben (21, 22) mitgenommene 15 dabei sehr schnell auf den Oberflachen der Licht- und an ihrer Oberfläche befindliche Grenzschicht quelle und der Fotozelle nieder Damit wird das aus reiner Luft den direkten Kontakt zwischen Meßergebnis ungenau, bzw. die Messung ist uberden Scheiben (21, 22) und den zu untersuchenden haupt nicht mögiich.

Gasen verhindert, beziehungsweise auf ein Min- Um Meßgase von der Lichtquelle und der Foto-

destmaß verringert, und daß Mittel (40, 41) zur ao zelle fernzuhalten, wird deshalb bei bekannten Geräelektrostatischen Aufladung der festen und flüssi- ten an den Enden der Meßkammer, die sich in einer gen Partikel des Abgases vorgesehen sind. gewissen Entfernung von der Lichtquelle und der

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Fotozelle befinden, ein Reinluftstrom quer zu dem kennzeichnet, daß in der Nähe der Eintrittsöff- Strom der Meßgase durch einen besonderen, im Genung (13) der Meßkammer (10) eine auf einem 25 rät eingebauten Ventilator geblasen. Dieser Lufthohen elektrischen Potential liegende Einrich- strom soll die Meßgase vor ihrem Auftreffen auf die tung (41) mit einer Sprühkante (40) angeordnet Lichtquelle und Fotozelle ablenken und so die Oberist, flächen der Lichtquelle und der Fotozelle sauber-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- halten. Trotz dieses Reinluftstromes quer zu dem durch gekennzeichnet, daß die Wände der Meß- 30 Meßgasstrom tritt jedoch nach einiger Zeit eine Ve rkammer (10) und gegebenenfalls die Scheiben schmutzung der Oberflächen der Fotozelle und der (21, 22) auf ein vorgegebenes elektrisches Polen- Lichtquelle ein. Außerdem wird die Lange der Meßtial gelegt sind. gassäule, die in das Ergebnis der Messung eingeht,

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 von dem Reinluftstrom beeinflußt. Dadurch tritt eine bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände 35 zusätzliche Verfälschung des Meßergebmsses ein. der Meßkammer (10) und/oder der Scheiben Außerdem wirkt sich die Fördercharaktenstik des (21, 22) an eine Spannung angelegt sind, die von Gebläses auf die Länge der Meßgassäule aus. gleicher Polarität wie die an der Einrichtung (41) Es ist auch bekannt, eine Meßkammer für Abgase liegende Spannung ist. mit einer rotierenden Scheibe abzuschließen, wobei

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 v> die Scheibe an einem Scheibenwischer vorbeibewegt bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe wird, der auf der Scheibe angelagerte Schmutzteilder Austrittsöffnung (14) der Meßkammer (10) chen abwischen soll (deutsches Gebrauchsmuster eine Prallplatte (42) angeordnet ist. 19 80 419). Eine derartige Anordnung ist kompliziert

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- im Aufbau und bedarf zu einer Reinigung der kennzeichnet, daß die Prallplatte (42) als Elek- « Scheibe eines Poliermittels, welches aber wiederum trode ausgebildet ist, die auf einem vorgegebe- den Lichtdurchgang durch die Scheibe beeinflussen nen Potential liegt das von umgekehrter Polarität kann. Außerdem ist eine derartige Anordnung nur wie das Potential der Elektrode bzw. der Wände für eine geringe Meßzeit zu verwenden, bei längerer der Meßkammer (10) und der Scheiben (2i, 22) Meßdauer oder bei einer Vielzahl von aufeinanderist. 50 folgenden Meßvorgängen besteht die Möglichkeit,

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 daß auch die Reinigungsvorrichtung verschmutzt bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren und dadurch die Scheibe nur unzureichend gereinigt der Meßkammer (10) Leitbleche (24) angeordnet wird.

sind, die an einer Spannung liegen, die von glei- Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe becher Polarität wie die an den Wänden der Meß- 55 steht darin, ein Trübungsgerät zu schaffen, das die kammer (10) und der Einrichtung (41) anliegen- Nachteile der bekannten Einrichtungen nicht aufden Spannung ist. weist, das vielmehr so aufgebaut ist, daß sich

Schmutzpartikel auf den die Meßkammer abdeckenden Scheiben nicht absetzen können, so daß durch