DE2442968A1

DE2442968A1 - Geraet zur optischen bestimmung der truebung von stroemenden gasen

Info

Publication number: DE2442968A1
Application number: DE2442968A
Authority: DE
Inventors: Iwan Komaroff; Josef Dipl Ing Zweng
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-09-07
Filing date: 1974-09-07
Publication date: 1976-03-18
Also published as: JPS5163674A; US3963939A

Description

R₉ ■;.;. -J'
50.7.197^

Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmusterhilfs-Anmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart Gerät zur optischen Bestimmung der Trübung von strömenden Gasen

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur optischen Bestimmung der Trübung von strömenden Gasen, insbesondere des Rußgehaltes in Abgasen von Verbrennungsmotoren.

Optische Meßmethoden sind zwar bereits bekannt, doch besteht ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Methoden, darin, daß infolge der Verschmutzung durch das Abgas eine Messung nur kurzzeitig, insbesondere nicht kontinuierlich, erfolgen kann. Es müssen in der Regel sehr stark vrartungsbedürftige! Vorrichtungen zum Reinigen der optischen Einrichtungen vorgesehen, werden, die häufig nur kurze Standzeiten haben.

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Andere bekannte Meßverfahren wiederum können nicht kontinuierlich messen, da z. B. nur eine Abgasprobe entnommen und mit teilv/eise zeitraubenden und umständlichen Methoden ausgewertet wird; beispielsweise werden Rußteilchen auf Papierfiltern aufgefangen und diese Papierfilter werden optisch ausgewertet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zur optischen Bestimmung der Trübung von Abgasen zu schaffen, welches einen kontinuierlichen Betrieb mit im wesentlichen gleichbleibender Meßgenauigkeit und mit einem geringen Reinigungsaufwand gestattet. Das Gerät soll wartungsarm und betriebssicher sein, es soll sich ferner an gebräuchliche Abgasleitungen leicht anpassen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gase ein in Drehung versetzbares Teil aus durchscheinendem Material durchströmen, an dessen Innenwand durch Zentrifugalkräfte ein Film aus einer im wesentlichen klaren Flüssigkeit ausgebildet ist, und daß quer zur Strömungsrichtung der Gase Licht durch das durchscheinende Teil und durch den Gasstrom hindurchtritt, dessen Intensität hinter dem Gasstrom als Maß für die Trübung des Gases einer Liehtmeßeinrichtung zugeführt wird.

Diese Anordnung hat den Vorteil, daß eine Verschmutzung der funktionswesentlichen Teile des Gerätes durch die Reinigungsv/irkung der Flüssigkeit nahezu lOO^ig vermieden wird; eine Meßwertverfälschung durch Verschmutzung tritt praktisch nicht auf. Das Gerät eignet sich für alle optischen Meßmethoden, da es in einem in weiten Grenzen frei wählbaren Raum vollkommen durchsichtig oder durchscheinend ausgebildet werden kann. Es ist weiterhin möglich, ständig den gesamten Gasstrom und nicht nur einen Teilstrom zu messen, wodurch weitere Fehlerquellen ausgeschaltet werden können. Das Gerät gestattet mit geringem Aufwand eine kontinuierliche Messung, und zwar nicht nur statischer, son-

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dem auch dynamischer Vorgänge, z.B. des übergangsver.haltens bei Beschleunigung oder in den Schiebebetrieb.

Ein wesentlicher konstruktiver Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß eine äußerst kurze Bauweise möglich ist und daß das Gerät z.B. direkt an das Auspuffrohr oder in das Auspuffrohr eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden kann. Aufgrund des Selbstreinigungseffektes ist nahezu keine Wartung erforderlich. Durch die kurze Bauweise und durch die leichte Anpaßbarkeit an vorhandene Anlagen können Strömungsbeeinträchtigungen wegen nicht stationärer Strömung im Auspuffrohr verhindert werden, bei der Schwingungen, Wellenreflexionen oder Resonanzerscheinungen entstehen und auf den Motorbetrieb rückwirken. Man erreicht günstige Strömungsverhältnisse; Querschnittserweiterungen oder ähnliche/ treten niCTit auf, so daß keine Strömungsverluste und keine Sedimentation von Ruß-Aerosolen auftreten.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß" das in Drehung versetzbare Teil aus einem im Zug der Abgasleitung drehbar gelagerten Hohlwellenabschnitt besteht. Durch diese Anordnung wird die konstruktive Gestaltung besonders einfach und die Strömungsverhältnisse übersichtlich.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn innen an dem rotierenden Hohlwellenabschnitt durch Zentrifugalkraft eine klare Flüssigkeit entlangströmt, welche im Betrieb des Gerätes ständig aufgefrischt wird. Die Selbstreinigungswirkung ist hierbei besonders groß und Meßwertverfälschungen durch zunehmende Verschmutzung der Flüssigkeit treten nicht auf.

Eine konstruktive günstige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß innen an der Hohlwelle eine Ringnut mit einem seitlichen überlauf ausgebildet ist, welcher die Flüssigkeit über ein in die Hohlwelle hineinragendes ortsfestes Rohr zuführbar ist. Durch die Ringnut erhält man einen Flüssigkeitsfilm definierter

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Breite und Tiefe, dessen Führung und Erneuerung erleichtert sind.

Das drehbare Teil besteht zweckmäßigerweise aus Plexiglas. Dieses hat eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften, welche sich bei der Erfindung gut ausnutzen lassen. Hierzu gehören insbesondere die hohe Lichtdurehlässigkeit, die glatte, polierbare und daher leicht zu reinigende Oberfläche, die chemische Beständigkeit und die leichte Bearbeitbarkeit.

Als besonders einfacher Antrieb für das drehbare Teil bietet sich ein Reibradantrieb an, welcher von außen angreift. Es ist jedoch auch sehr gut möglich, einen weitgehend verschleißfreien Antrieb derart aufzubauen, daß die Reinigungsflüssigkeit vor ihrem Eintritt in das drehbare Teil gleichzeitig als Antrieb - ähnlich wie bei den Zentrifugalfiltern-für dasselbe benutzt wird.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind anhand der Abbildung im folgenden näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Gerät.

In der Figur sind mit 10 und 11 zwei Flansche eines im übrigen nicht dargestellten Abgasrohres eines Kraftfahrzeuges bezeichnet, zwischen denen drehbar ein Hohlwellenabschnitt 12 aus durchscheinendem Material . --'-■ -■■ ■ - gehalten ist. Das

strömende Abgas, dessen Trübung mit dem erfindungsgemäßen Gerät auf optischem Wege gemessen werden soll, ist durch die Pfeile angedeutet, welche gleichzeitig die Strömungsrichtung des Gases angeben.

An der Innenwand des Hohlwellenabschnittes 12 ist eine nahezu dessen ganze Breite überdeckende Ringnut 14 vorgesehen, die sich im Betrieb des Gerätes beim schnellen Drehen des Hohlwellenabschnittes mit einer Flüssigkeit 15 füllt. Diese Flüssigkeit ge-

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langt durch ein Rohr 16 in die Hohlwelle 12 hinein, wobei das Rohr 16 ortsfest in dem Plansch 11 gehalten ist. Eine seitliche Kante der Ringnut 14 bildet,einen Überlauf 17* von dem aus die Flüssigkeit 15 über einen Spalt 18, einen Auffangraum^;19 und ein Rohr 20 V7ieder abgeleitet wird.

Ein durch einen Pf eil 21 schematiseh angedeuteter Antrieb, weichet* in der Abbildung als Reibrad 22 dargestellt ist, versetzt die Hohlwelle 12 in sehr schnelle Drehung. Über das im Flansch 11 befestigte Rohr 16 wird eine klare Flüssigkeit 15, z. B. Wasser, in die Ringnut 14 der Hohlwelle 12 gebracht, wo sie infolge der Zentrifugalkräfte bei der Drehung an der Wand des Hohlwellenabschnittes 12 entlangströmt und diesen Wandabschnitt ständig rein hält.

Senkrecht zur Achse des Hohlwellenabschnittes 12 und zur Strömungsrichtung des Gases IJ tritt bei 23 Licht von einem Lichtspalt durch den Hohlwellenabschnitt 12 hindurch und wird von einem geeigneten Lichtmeßgerät 24 aufgefangen. Die Abgastrübung bewirkt eine Veränderung der Lichtverhältnisse an dem Lichtmeßgerät, dessen Vierte zur Bestimmung des Trübungsgrades des Abgases, insbesondere zur Bestimmung des Rußgehaltes in Abgasen von Verbrennungsmotoren benutzt wird.

Anstelle einer Abgasführung entlang einer festen Wand wird also im optisch wirksamen Bereich eine "flüssige" Wand benützt, welche infolge der nachströmenden Flüssigkeit rein gehalten wird. Die "flüssige" Wand wird erzeugt durch Drehung des Hohlwellenabschnittes 12. Neben der ständigen Erneuerung bewirkt die Flüssigkeit 15 selbstverständlich auch eine Reinigung, wenn sich irgendwelche Partikel aus dem Abgas innen an der Wand des durchscheinenden Bereiches abgesetzt haben.

Der Schutzumfang der Erfindung ist nicht auf die anhand des Ausführungsbeispiels beschriebene Ausführungsform begrenzt. Es können alle optischen Meßverfahren angewendet werden, wie z. B. Durch-

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licht-, Streulicht- und Schattenverfahren., sowie die unterschiedlichsten Lichtquellen wie Laser oder Lumineszenz. Entsprechend den konstruktiven Gegebenheiten kann eine Faseroptik sehr vorteilhaft sein.

Neben den beiden bereits beschriebenen Antriebsmöglichkeiten kann die Hohlwelle auch identisch mit der Motorwelle sein, z. B. mit der Welle eines schmalen Plachankermotors.

Das Gerät eignet sich für alle Abgase; aus den konstruktiven Gegebenheiten erscheint ein Einsatz insbesondere zur Messung von Kraftfahrzeugabgasen, von Kaminabgasen und zur Staubmessung geeignet.

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Claims

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Stuttgart

Robert Bosch GmbH R. *

Ansprüche

^ Gerät zur optischen Bestimmung der Trübung von strömenden Gasen, insbesondere des Rußgehaltes in Abgasen von Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase (13) ein in Drehung versetzbares Teil (12) aus durchscheinendem Material durchströmen, an dessen Innenwand durch Zentrifugalkräfte ein Film aus einer im wesentlichen klaren Flüssigkeit (15) ausgebildet ist, und daß quer zur Strömungsrichtung der Gase (13) Licht (23) durch das durchscheinende Teil (12) und durch den Gasstrom (13) hindurchtritt, dessen Intensität hinter dem Gasstrom (13) als Maß für die Trübung des Gases einer Lichtmeßeinrichtung (24) zugeführt wird.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in Drehung versetzbare Teil (12) aus einem im Zug der Abgasleitung (10, 11) drehbar gelagerten Hohlwellenabschnitt'(12) besteht.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß innen an dem rotierenden Hohlwellenabschnitt (12) durch Zentrifugalkraft eine klare Flüssigkeit (15) entlangströmt, welche im Betrieb des Gerätes ständig aufgefrischt wird.

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4. Gerat nach Anspruch ~5, dadurch gekennzeichnet, daß innen an der Hohlwelle (12) eine Ringnut (14) mit einem seitlichen Überlauf (17) ausgebildet ist, welcher die Flüssigkeit (15) über ein in die Hohlwelle (12) hineinragendes, ortsfestes Rohr (16) zuführbar ist.
5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das in Drehung versetzbare Teil (12) aus Plexiglas (Polymethacrylsäureester) besteht.
6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb (21) ein außen an dem drehbaren Teil (12) angreifendes Reibrad (22) dient.
7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (22) hydraulisch durch die Flüssigkeit (15) erfolgt.
8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Antriebsmittel vorgesehen sind.

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