DE3413492A1

DE3413492A1 - Geraet zur entnahme von gasproben

Info

Publication number: DE3413492A1
Application number: DE19843413492
Authority: DE
Inventors: Hiroji Kusatsu Siga Kohsaka; Sumio Kyoto Shimizu
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1983-06-04
Filing date: 1984-04-10
Publication date: 1984-12-06
Also published as: JPH0326783B2; JPS59225332A; DE3413492C2; US4596156A

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Gasproben-Entnahmegerät mit einem Venturirohr, dessen Eingang mit einer Probengasleitung und an seinem Ausgang mit einer Pumpe in Verbindung steht, und das kritisch durchströmt wird, so daß die Durchströmmenge eindeutig festgelegt ist. Aus der Probengasleitung wird durch eine Gasproben-Entnahmeleitung eine Gasprobe entnommen.

Derartige Gasproben-Entnahmegeräte werden dazu verwendet, um z. B. die Zusammensetzung von Abgasen von Verbrennungsmotoren oder dergleichen zu untersuchen. Ein bekanntes Gerät ist in Pig. 1 dargestellt. Es weist eine Probengasleitung 21 auf, die eine Mischung aus Abgas und einem Verdünnungsgas, z. B. Luft, führt, und die mit einem Venturirohr CPV (Critical Plow Venturi) 20 verbunden ist. Eine Pumpe 22 ist an den Ausgang des CPV 20 angeschlossen und hält einen Differenzdruck zwischen der Eingangs- und der Ausgangsseite des Venturirohres aufrecht, der größer ist als der kritische Durchflußdruck. In die Probengasleitung mündet oberhalb dem Venturirohr 20 eine Gasproben-Entnahmeleitung 2J, die eine festgelegte Menge Probengas aus der Probengasleitung entnimmt. Die Durchflußmenge Q, des Venturirohrs 20 und die Durchflußmenge Q einer Gasprobe in der Probengasleitung 21 liegen fest. Die Gasprobe wird daher in einem festgelegten Verhältnis Q/Q, (eigentlich (Q - Qi )/Qi ) entnommen.

Um mit unterschiedlichen Durchflußmengen in der Probengasleitung arbeiten zu können, kann das Venturirohr 20 durch Venturirohre 20', 20^f' mit anderen kritischen Durchflußmengen Q-, ersetzt werden.

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Dieses bekannte Gerät hat jedoch verschiedene Nachteile. Die Pumpe 22 muß nämlich so ausgelegt sein, daß sie ausreichende Saugkraft aufweist, um auch ein Venturirohr 20 mit großer kritischer Durchflußmenge Q., sicher unter Aufrechterhalten der kritischen Druckdifferenz betreiben zu können. Wenn dann dieses Venturirohr 20 durch ein solches mit kleinerer kritischer Gasdurchflußmenge Q, ersetzt wird, arbeitet die Pumpe 22 instabil, wenn die kritische Gasdurchflußmenge Q, nur noch etwa l/j5 des Saugvermögens der Pumpe ist. Es ist daher erforderlich, ein Zusatzgerät zum Verhindern von Instabilität vor der Pumpe 22 anzuordnen. Das Zusatzgerät 27 weist ein Drosselventil 2k, ein Absperrventil 25 und ein Luftfilter 26 oder dergleichen auf, um Luft zwischen dem Venturirohr 20 und der Pumpe 22 zuzuführen. Das Zusatzgerät 27 muß eine größerer Durchflußmenge aufweisen, als sie dem Saugvermögen der Pumpe 22 entspricht. Durch das Zusatzgerät 27 wird das bekannte Gasproben-Entnahmegerät voluminös.

Ein Nachteil besteht auch dahingehend, daß das Venturirohr 20 immer dann durch ein anderes zu ersetzen ist, wenn die Durchflußmenge in der Probengasleitung 21 geändert werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gasproben-Entnahmegerät anzugeben, das einfach auf unterschiedliche Durchflußmengen in der Probengasleitung angepaßt werden kann, und bei dem keine Instabilitäter, auftreten.

Die Erfindung ist durch die Merkmale des Hauptanspruchs gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

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Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß mehrere Venturirohre parallel vor die Pumpe geschaltet sind. Es werden dauernd alle Venturirohre betrieben, so daß die Pumpe dauernd die gleiche Gasmenge fördern muß. Dadurch kann sie optimal so aufgelegt werden, daß es nicht zu Instabilitäten kommt. Das Probengas wird jeweils nur durch eines oder durch mehrere der Venturirohre geleitet. Durch die übrigen Venturiro'iire strömt Luft. Um entweder Luft oder Probengas durch die Venturirohre strömen lassen zu können, sind Umschaltventile vor diesen angeordnet.

Der gesamte Aufbau geansprucht nur ein kleines Volumen, da die Venturirohre weniger Platz beanspruchen als das Zusatzgerät zum Verhindern von Instabilitäten in der Pumpe. Das Gerät kann auf einfachste Weise an die unterschiedlichsten Durchflußmengen angepaßt werden, da hierzu lediglich die Umschaltventile vor den Venturirohren umzustellen sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 einen schematischen pneumatischen Schaltplan

eines bekannten Gasproben-Entnahmegerätes;

Fig. 2 einen schematischen pneumatischen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Gasproben-Entnahmegerätes; und

Fig. j5A und 3B zwei schematische pneumatische Schaltpläne über Gasproben-Entnahmeeinrichtungen, wie sie beim Gerät gemäß Fig. 2 verwendet werden können.

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Das Gasproben-Entnahmegerät gemäß Fig. 2 weist mehrere Leitungen für konstanten Gasdurchfluß 6.1 - 6.N auf, die parallel zueinander an eine Probengasleitung 2 angeschlossen sind. Die Probengasleitung 2 führt eine Mischung eines Gases von einer Verbrennungsmaschine 1 oder dergleichen und Verdünnungsluft von einem Lufteinlaß. Die Luft wird von einer Saugeinrichtung J, wie einer Pumpe oder einem Gebläse, angesaugt. In jeder Leitung 6 liegt ein Venturirohr 5.1* 5·2 ... 5·Ν und vor jedem Venturirohr liegt ein Umschaltventil 4.1 bzw. 4.2 ... 4.N. Oberhalb der Umschaltventile ragt in die¹ Probengasleitung 2 eine Gasproben-Entnahmelei turig 7, durch die eine feste Menge Probengas entnommen wird.

Jedes Umschaltventil 4.1 - 4.N ist über eine Zweigleitung mit einer Luftzufuhrleitung 8 verbunden, in der ein Luftfilter 9 angeordnet ist. Die Unischalt ventile können so geschaltet werden, daß entweder Luft von der Luftzufuhrleitung 8 oder Probengas von der Probengasleitung 2 in das zugehörige Venturirohr 5.1 - 5.N geleitet werden kann.

Die Venturirohre 5.1 - 5.N weisen jeweils unterschiedliche kritische Durchflußmengen auf. Das Saugvermögen der Saugeinrichtung 5 l^ßt größer als die Gesamtmenge der Durchflußmengen aller Venturirohre zusammen. Das Saugvermögen ist jedoch nur soviel größer, daß noch keine Pumpinstabilitäten auftreten. Ep wird also fUr alle Venturirohre der kritische Differenzdruck aufrechterhalten, aber nur so weitgehend, daß keine Instabilitäten auftreten. Dazu ist es erforderlich, daß die Gesamtdurchflußmenge durch die Venturirohre 5·1 - 5·Ν größer ist als etwa 1 O des Saugvermögens der Pumpe J5.

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Die Gasproben-Entnahmeeinrichtung gernäß Fig. JA weist ebenfalls ein Venturirohr 10 mit kritischer Durchflußmenge auf. Eine Pumpen 11 saugt über das Venturirohr 10, das innerhalb der Probengasleitung 2 angeordnet ist, durch eine Gasproben-Entnahmeleitung 7 die Gasprobe ab. Die Gasproben-Entnahmeeinrichtung gemäß Fig. JB weist eine Pumpe 12 mit konstantem Pumpvolumen auf. Der Eingang der Pumpe ist mit einer Gasproben-Entnahmeleitung 7 verbunden, die in die Probengasleitung 2 ragt. Auch durch diese Anordnung wird eine festgelegte Menge einer Gasprobe abgesaugt.

Die Umschaltventile 4.1 - 4.N stehen weiterhin über strichpunktiert eingezeichnete Leitungen mit einer Fernsteuerung Ij5 in Verbindung.

Mit dem angegebenen Gerät ist es möglich, die Durehflußmenge eines Probengases in vielen Stufen zu ändern, ohne die Gefahr einer PumpiristabiIitat hervorzurufen. Die Purnpmenge für die Pumpe 3 ist dauernd konstant, da das Umschalten der UmschaItventile 4 vor den Venturirohren lediglich dazu führt, daß Luft von der Luftversorgungsleitung 8 durch Probengas ersetzt wird, oder umgekehrt. Durch das Verwenden von N Venturirohren mit jeweils unterschiedlicher Durchflußrate können durch verschiedene Permutationen und Kombinationen viele unterschiedliche Durchflußmengen eingestellt werden. Die Durchflußmenge kann auf einfache Art und Weise dadurch geändert werden, daß lediglich die Umschaltventile umgeschaltet werden. Das umständliche Austauschen eines Venturirohres ist nicht mehr erforderlich. Darüberhinaus tritt keine Pumpinstabilität mehr auf, da die Summe der kritischen Durchflußmengen aller Venturirohre größer als 1/3 der Saugkapazität der Saugeinrichtung ~'j gewählt wird. Die Summe dieser kritischen DurehfIuBraten aller Venturi-

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rohre und das S lugvermögen der Pumpe 3 sind dauernd konstant, unabhängig davon, wie sich die Menge an Probengas ändert. Selbst wenn sich die Menge an Probengas auf weniger als ein 1/3 des Saugvermögens der Pumpe 3 ändert, führt dies zu keinen Problemen, da dann durch Umschaltventile, durch die kein Probengas strömt, Luft durchgelassen wird.

Die Venturirohre 5·1 - 5·Ν müssen nicht alle unterschiedliche kritische Gasdurchflußmengen aufweisen. Es ist auch möglich, daß mehrere oder sogar alle dieselbe kritische Gasdurchflußmenge aufweisen.

Darüberhinaus ist es möglich, daß statt Drei-Wege-Ventilen Zwei-Wege-Ventile als Umschaltventile 4.1 - 4.N verwendet werden. Statt fernbedienten können auch handgesteuerte Ventile verwendet werden.

Ein erfindungsgemäßes Gasproben-Entnahmegerät weist also mehrere Leitungen mit konstanter Durchflußmenge auf, in denen Jeweils ein Venturirohr und oberhalb von diesem jeweils ein Umschaltventil liegt. Die Umschaltventile können auf Luft- oder Probengasdurchlass geschaltet werden. Die parallel liegenden Leitungen mit konstanter Durchflußmenge liegen zwischen einer Saugeinrichtung und einer Probengasleitung, die mit einer Gasproben-Entnahmeleitung verbunden 1st.

Es ist nicht nur möglich, die Durchflußmenge des Probengases leicht durch bloßes Umschalten der Umschaltventile zu ändern, ohne in mühseliger Art und Weise Venturirohre auszutauschen, sondern es besteht auch der Vorteil, daß keine Pumpinstabilitäten beim Ändern der DurchfluSmenge des Probengases mehr auftreten, da das Verhältnis aus dem Pumpvermögen der Pumpe

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zur Summe der Gesamtdurchflußmengen durch alle Venturirohre konstant bleibt. Es ist also nicht mehr erforderlich, ein Zusatzgerät zum Verhindern von Pumpinstabilität zu verwenden.

Darüberhinaus ist es möglich, mit wenigen Venturirohren unterschiedlicher Durchflußmengen eine sehr große Anzahl unterschiedlicher Durchflußmengen einzustellen.

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Claims

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER

PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl -Ing. H. Steinmeister

Dipl.-lng. FE. Müller Artur-Ladebeck-Strasse

Triftstrasse 4,

D-80OO MÜNCHEN 22 D--48OO BIELEFELD

10. April 198*

HORIBA, LTD.

2 Miyanohigashi-machi, Kissyoin, Minami-ku, Kyoto, Japan

Gerät zur Entnahme von Gasproben

Priorität: 4. Juni 1983, Japan, Ser.Nr. P 58-101556

PATENTANSPRÜCHE

Gasproben-Entnahmegerät mit

- einer Pumpe,

- einem oberhalb der Pumpe angeordneten ersten Venturirohr (5.1) mit kritischer Strömung und

- einer Probengasleitung (2) mit einer Gasproben-Entnahmeleitung (7) oberhalb des ersten Venturirohrs,

gekennzeichnet durch

- mindestens ein weiteres Venturirohr (5„2 . 5.N), das mit dem ersten Venturirohr parallel zwischen der Probengasleitung (2) und der Pumpe (3) angeordnet ist,

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- einem Umsehaltventil (4.1 - 4.N) oberhalb von jedem Venturirohr, um entweder das Probengas oder Luft durch das jeweilige Venturirohr durchzulassen, und

- eine Pumpe (j5), deren Saugvermögen größer ist als die gesamte Durchflußmenge der Venturirohre bei kritischer Durchströrnung, aber co gering ist, daß keine Instabilitäten wegen zu großen Saugvermögens einfallen.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltventile (4.1 - 4.N) Drei-Wege-Ventile sind.
5· Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drei-Wege-Ventile fernsteuerbar sind.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 ~ J), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Venturirohre eine andere kritische Durchflußrate aufweist als die übrigen.