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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Testvorrichtung nach der Gattung
des Hauptanspruchs. Bisher wurden derartige Teste oder Prüfungen auf die Eignung
von Anordnungen und Materialien zur Verwendung in Verbrennungsanlagen, z.B. Verbrennungsmotoren,
in Versuchsmotoren durchgeführt. Diese Versuchsmotoren sind üblicherweise stationäre
Motoren, die verhältnismäßig unhandlich und nur in geringem Maße in ihren Betriebsbedingungen
variierbar sind. Darüber hinaus binden derartige Motoren hohe Investitions- und
Betriebskosten.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Testvorrichtung mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie
handlich ist, die Bedingungen, denen die Anordnungen und Materialien unterworfen
werden, leicht in beträchtlichem Ausmaße variierbar sind und zudem nur geringe Investitions-und
Betriebskosten verursachen. So ist die Testvorrichtung steuerbar auf verschiedene
\ -Werte bei konstanter Brennstoffzufuhr durch Vorwahl der Einstellung einer konstanten
Luftdurchflußmenge. Sie ist weiterhin steuerbar auf verschiedene X /Zeit-Programme
bei konstanter Brennstoffzufuhr durch Verwendung eines Funktionsgenerators. Dieselben
Vorgänge können auch bei vorgegebener, konstanter Luftzufuhr und veränderlicher
Brennstoffzufuhr erreicht werden. Die Vorrichtung ist weiterhin regelbar mit einem
geschlossenen Regelkreis auf h = 1 mit Hilfe eines den stöchiometrischen Punkt anzeigenden
Meßfühlers. Die Temperatur der Anordnungen und Materialien läßt sich über den Gemischdurchsatz
und/oder die Veränderung der Entfernung des Prüflings von der Flamme einstellen.
Es lassen sich stationäre Messungen der Abhängigkeit verschiedener Kenngrößen des
Prüflings wie Korrosionsrate bei Einsatz eines bestimmten Brennstoffes, Spannungsverlauf
von Spannungsgebern mit Ä- und/oder temperaturabhängiger Spannung, Widerstandsverlauf
von Widerstandsgebern mit RL-und/oder temperaturabhängigem Widerstand, Umsatzrate
von Katalysatoren usw. von
und T durchführen. Ebenso ist eine dynamische
Messung der zeitlichen Abhängigkeit verschiedener Kenngrößen von A und T möglich.
So wird beispielsweise zur Messung der Ansprechzeit von Gebern, deren Kenngrößen
von A und/oder T abhängen, dadurch gemessen, daß eine sprungartige Anderung von
;t bzw. T vorgegeben und die Ansprechzeit des Gebers registriert wird. Bei reversiblen
Anderungen von > bzw. T kann das Hystereseverhalten erfaßt werden. Schließlich
läßt sich das Langzeitverhalten von Prüflingen bei konstantem oder nach Programm
variiertem h und T prüfen. Dabei können als mögliche Schadstoffe z.B. öl, NOx>
Bleioxihalogenide, S02 zudosiert werden. Durch eine hohe Temperatur und/oder einen
hohen Schadstoffpegel lassen sich dabei Zeitraffereffekte hervorrufen. Durch die
in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen
und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Testvorrichtung möglich.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Beschreibung der Erfindung Die Testvorrichtung besteht aus einem Brenner
1, an den ein Abgasrohr 2 angeschlossen ist. Dem Brenner wird Brennstoff aus einem
Tank 3 über eine Pumpe 4 und ein Filter 5 sowie schließlich über einen Mengenteiler
6, der als druckkompensiertes Drosselventil ausgebildet ist, zugeführt. Der Mengenteiler
6 ist mit einem Stellglied 7 ausgerüstet, das über eine Steuerelektronik 8 mit einem
Funktionsgenerator gesteuert wird. Alternativ kann auch dem Brenner aus einer Vorratsflasche
9 ein gasförmiger Brennstoff über ein Druckminderventil 10, ein Durchflußmengenmeßgerät
11 sowie einen Strömungsregler 12 zugeführt werden.
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Die notwendige Verbrennungsluft wird dem Brenner aus einer Vorratsflasche
13 über ein Druckminderventil 14, ein Durchflußmengenmeßgerät
15
sowie einen Strömungsregler 16 zugeführt. Das Durchflußmengenmeßgerät 15 ist elektrisch
mit einer Regelelektronik mit Funktionsgenerator 17 verbunden.
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Diese Regelelektronik 17 wirkt über einen Umschalter 18 auf ein Stellglied
19, das seinerseits den Strömungsregler 16 verstellt.
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Aus einer weiteren Vorratsflasche 20 können dem Brenner 1 darüber
hinaus gasförmige Schadstoffe, ggf. in definierter Form über einen Strömungsregler
21, zugegeben werden.
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In dem Abgasrohr 2 befindet sich in der Nähe des Brenners 1 ein Meßfühler
22 zur Erfassung des stöchiometrischen Punktes des Brennstoff-LuSt-Verhältnisses.
Dieser Meßfühler 22 besteht aus einem einseitig geschlossenen Festelektrolytrohr
aus stabilisiertem Zirkondioxid, das innen und außen eine dünne, gasdurchlässige
Platinschicht trägt und deren äußere Oberfläche dem Abgas, die innere dagegen der
Atmosphäre ausgesetzt ist. Er ist elektrisch mit einem Meßwertgeber mit Funktionsgenerator
23 verbunden, der seinerseits über den Umschalter 18 und das Stellglied 19 den Strömungsregler
16 beeinflussen kann, um auf diese Weise die Luftzuführung zu dem Brenner 1 zu regeln.
Über ein weiteres Stellglied 24 für den Strömungsregler 12 läßt sich darüber hinaus
von dem Meßwertgeber 23 auch die Brenngas-Zuführung aus der Vorratsflasche 9 beeinflussen.
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An der mit 25 bezeichneten Stelle ist eine Aufnahmevorrichtung für
die zu prüfende Anordnung oder die zu prüfenden aterialien, d.h. allgemein gesagt,
für den Prüfling vorgesehen. Je nach Art der Anordnung kann dieser Prüfling elektrisch
mit entsprechenden Meßgeräten 26 verbunden sein, um die an dem Prüfling interessierenden
Werte zu messen. In Strömungsrichtung des Gases kurz vor dem Prüfling 25 ist in
dem Abgas rohr 2 eine Zuführung 27 vorgesehen, durch die Luft über ein schnell ansprechendes
Hagnetventil 28 aus einer Druckluftleitung 29 zugeführt werden kann.
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Schließlich ist am Ende des Abgasrohres 2 noch ein Anschluß 30 vorgesehen,
der eine Probenentnahme des Abgases ermöglicht.
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Die beschriebene Vorrichtung ist sehr universell einsetzbar, denn
mit ihr lassen sich die verschiedensten Testprogramme für den Prüfling durchführen.
So läßt sich der Brenner auf verschiedene t -Werte bei konstanter Zufuhr flüssigen
oder gasförmigen Brennstoffs über den Mengenteiler 6 bzw. den Strömungsregler 12
durch Vorwahl der Einstellung einer konstanten Luftdurchflußmenge an dem Durchflußmengenmeßgerät
15 steuern.
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Ferner lassen sich verschiedene 3 /Zeit-Programme durch die Verwendung
eines Funktionsgenerators durchfahren, und zwar entweder bei konstanter Brennstoffzufuhr
durch Verwendung der Regelelektronik J. S Funktionsgenerator 17, oder bei konstanter
Luftzufuhr mit Hilfe der Steuerelektronik mit Funktionsgenerator 8. Mit einem geschlossenen
Regelkreis läßt sich der Verbrennungsvorgang auf den stöchiometrischen Punkt x =
1 einregeln, indem der diesen stöchiometrischen Punkt anzeigende Meßfühler 22 über
den Meßwertgeber mit Funktionsgenerator 23 und den Umschalter 18 das Stellglied
19 für den Strömungsregler 16 einregelt. Die Temperatur des Prüflings 25 läßt sich
entweder über die Menge des durchgesetzten Gemischs oder aber durch eine Veränderung
der Entfernung des Prüflings 25 von der Flamme einstellen. Es lassen sich weiter
stationäre Messungen der Abhängigkeit verschiedener Kenngrößen von und T durchführen,
wobei die jeweiligen Werte von z und T in der oben beschriebenen Weise eingestellt
werden. Als derartige Kenngrößen kommen beispielsweise in Betracht: die Korrosionsrate
bei Einsatz eines bestimmten Brennstoffes, wobei auch Schadstoffe wie z.B. bl, NOx,
Bleioxihalogenide oder SO2 zudosiert werden können, und zwar entweder unmittelbar
durch Vernllschen mit dem Brennstoff in Tank 3 oder, wenn es sich um gasförmige
Schadstoffe handelt, vorzugsweise aus der Vorratsflasche 20 über den Strömungsregler
21; der Spannungsverlauf von Spannungsgebern x - und/oder T-abhängiger Spannung;
der Widerstandsverlauf von Widerstandsgebern mit - - und/oder T-abhängigem Widerstand;
die Umsatzrate von Katalysatoren, wobei für die Erfassung elektrischer Werte
entsprechende
Meßgeräte 26 an den Prüfling 25 angeschlossen werden. Auch ist die dynamische Messung
der zeitlichen Abhängigkeit verschiedener Kenngrößen von h und T möglich. So läßt
sich z.B. die Ansprechzeit von Gebern messen, deren Kenngrößen von t und/oder T
abhängen. Dabei wird eine sprungartige Anderung von x und/oder der Temperatur vorgegeben,
beispielsweise indem aus der Druckluftleitung 29 über das Magnetventil 28 Luft durch
die Zuführung 27 in das Abgasrohr 2 gegeben wird, und dabei die Ansprechzeit des
Gebers registriert.
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Bei reversiblen Anderungen von x bzw. T, vorzugsweise über die Funktionsgeneratoren
8 bzw. 17, kann das Hystereseverhaltenhalten erfaßt werden. Schließlich kann das
Verhalten der Prüflinge bei Dauerläufen sowie bei konstantem als auch nach Programm
variiertem Bund T geprüft werden. Dabei können wiederum die oben bereits genannten
Schadstoffe zudosiert werden, wobei es darüber hinaus möglich ist, durch eine hohe
Temperatur und/oder einen hohen Schadstoffpegel Zeitraffereffekte hervorzurufen.