DE3708045C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur Bestimmung des Flüssigwassergehalts im Nebel.

Im Zusammenhang mit Fragen nach den Ursachen des Waldsterbens ist die Messung der charakteristischen Kennwerte von Nebel immer mehr in den Vordergrund des Interesses gerückt. Die wichtigsten charakteristischen Kennwerte des Nebels sind sein Flüssigwassergehalt (FWG oder LWC), seine Tröpfchengröße und die Inhaltsstoffe.

Es sind sogenannte passive Nebelabscheider bekannt. Solche Anordnungen sind unbeweglich; bei ihnen wird die natürliche Luftbewegung ausgenützt, durch welche gegebenenfalls die Nebeltröpfchen gegen eine Abscheidevorrichtung transportiert werden. Aus diesem Grund sind zur Sammlung genügender Probenmengen verhältnismäßig lange Meßzeiten erforderlich. Ein derartiger Abscheider ist beispielsweise bei Schrimpff, E., Klemm, O., Eiden, R., Frevert, T. und Herrmann, R.,: Anwendung eines Grunow-Nebelfängers zur Bestimmung von Schadstoffgehalten in Nebelniederschlägen, in Staub-Reinhalt. Luft 44 (1984) auf den Seiten 72 bis 75 beschrieben. Ein Nachteil der passiven Abscheider ist darin zu sehen, daß die Abscheidung als Funktion der variablen und unbekannten Luftbewegung um den Abscheider erfolgt, so daß quantitative Aussagen über den Flüssigkeitswassergehalt des Nebels und den spezifischen Schadstoffgehalt der Luft nicht möglich sind.

Zur Messung des Flüssigwassergehalts und der Inhaltsstoffe von Nebel wird ein an sich bekanntes Verfahren zur Abscheidung des Nebelwassers mittels eines sogenannten Impaktors in Form einer Auffangeinrichtung benutzt. Die Abscheidung erfolgt hierbei durch Trägheitskräfte, die dadurch erzeugt werden, daß die die Nebeltröpfchen enthaltende Luft an der Auffangeinrichtung so umgelenkt wird, daß die Tröpfchen aufgrund ihrer Trägheit Strömungslinien nicht mehr folgen können und dadurch gegen die Auffangeinrichtung prallen. Von der Auffangeinrichtung werden die Tröpfchen dann in ein Gefäß geleitet und dort gesammelt. Hierbei kann die Luft, beispielsweise mittels einer Pumpe, eines Gebläses u. ä. gegen die Auffangeinrichtung bewegt werden oder aber die Auffangeinrichtung kann gegen die Luft bewegt werden.

Da die bisher verwendeten Anordnungen und Verfahren verhältnismäßig aufwendig und kompliziert sind, ist es Aufgabe der Erfindung, ein im Aufbau verhältnismäßig einfaches Meßgerät zur Bestimmung des Flüssigwassergehalts im Nebel zu schaffen, mit welchem alle Größen ermittelt werden können, um daraus den Flüssigwassergehalt in Nebel zuverlässig und mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Ferner soll durch die Erfindung sicher verhindert werden, daß die Auffangeinrichtung in der nebelfreien Zeit, insbesondere durch Aerosolpartikel, verschmutzt wird.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe bei einem Meßgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die mittels eines Antriebs in Rotation versetzbare Auffangeinrichtung eine Anordnung aus mehreren parallelen, vorzugsweise aus Teflon (eingetragenes Warenzeichen) bestehenden Rundstäben auf, die, vorzugsweise horizontal ausgerichtet, übereinander angeordnet sind.

Obwohl es naheliegen würde, die Rundstäbe mit einem Längsschlitz zu versehen, damit die aufprallenden Tröpfchen besser aufgefangen und abgeleitet werden können, haben Überlegungen ergeben und Versuche gezeigt und bestätigt, daß zur Abscheidung von Nebeltröpfchen Rundstäbe mit kreisförmigem Querschnitt die optimale Geometrie darstellen. Im einzelnen ergeben sich durch diese Ausbildung der Rundstäbe verschiedene Vorteile. Zum einen ist der Aufwand zur Fertigung von normalen Rundstäben minimal, da die Rundstäbe lediglich auf die erforderliche Länge gebracht werden müssen. Zum anderen lassen sich die Rundstäbe einfach montieren. Darüber hinaus ist nach bekannten aerodynamischen Gesetzen die theoretische Berechnung einer Abscheidung von Tröpfchen an Rundstäben möglich, und da Rundstäbe (ohne Längsnut oder Längsschlitz) einen geringeren Strömungswiderstand als geschlitzte Stäbe aufweisen, ist im Betrieb eine höhere Drehgeschwindigkeit anwendbar.

Die theoretische Berechenbarkeit der Tröpfchenabscheidung an der Auffangeinrichtung ist für die Interpretation der Meßdaten von erheblicher Bedeutung. Die Größe der Wassertröpfchen, die gerade noch abgeschieden werden, ohne daß sie den Stromlinien um die Rundstäbe herum folgen können, ist eine Funktion der Geschwindigkeit. Wenn diese Zusammenhänge theoretisch berechnet sind, kann die Mindestgeschwindigkeit ermittelt werden, die die Auffangeinrichtung haben muß, damit Tröpfchen einer bestimmten Mindestgröße gerade noch abgeschieden werden. Versuche haben gezeigt, daß an ungeschlitzten Rundstäben mindestens genausoviel Wasser abgeschieden wird wie an geschlitzten Stäben, da die Luft an den Schlitzen offenbar in unkontrollierbarer Weise verwirbelt wird.

Damit die Strömungsbeeinflussung eines Rundstabes möglichst geringfügig auf die Strömung am benachbarten Rundstab einwirkt, sind gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Rundstäbe in einem Abstand voneinander anzuordnen, der mindestens dem zweifachen, etwa dem dreifachen Durchmesser der Stäbe entspricht. Wenn die Stäbe zu dicht nebeneinander angeordnet werden, ist die theoretische Berechenbarkeit der Abscheidung nicht mehr gewährleistet, und die Auffangeinrichtung wirkt dann insgesamt als erhebliches Strömungshindernis, das zu abscheidemindernden Effekten durch Verwirbelung führt.

Um die Gefahr der Verdunstung des in einer Sammelrinne aufgefangenen Wassers zu mindern, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Sammelrinne allseitig geschlossen. Hierzu kann die Rinne aus einem entsprechend geformten Körper, vorzugsweise aus Teflon (eingetragenes Warenzeichen) herausgefräst werden, wobei die Seitenwände stehen bleiben; die herausgefräste Rinne wird mit einem Deckel verschlossen, in welchem kreisrunde Öffnungen zur Durchführung der Rundstäbe vorgesehen sind.

Da, wie Versuche gezeigt haben, die an den Rundstäben abgeschiedene Flüssigkeit in Form eines dünnen Wasserfilms an den Stäben in Richtung Sammelrinne entlangkriecht, brauchen diese Öffnungen nur geringfügig größer zu sein als die Durchmesser der Rundstäbe.

Bei höheren Drehgeschwindigkeiten erhält die strömende Luft eine Komponente in Richtung des Rotationskreisradius nach außen. Dadurch wird die Relativgeschwindigkeit zwischen Auffangeinrichtung und Luft beeinflußt. Um dies zu verhindern, ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Auffangeinrichtung auf dem Rotorarm schwenkbar angeordnet, so daß die Stäbe unter einem entsprechenden Winkel gegen den Radius des Rotationskreises eingestellt sind.

Da erfahrungsgemäß eine Abscheidung von Nebelwasser nur in Nebeln mit Sichtweiten unter 400 m effektiv ist, wird, um Verunreinigungen vorzugsweise durch abgeschiedene Aerosolpartikel zu vermeiden, der Antriebsmotor der Auffangeinrichtung durch einen Sichtweitenmesser erst dann eingeschaltet, wenn die Sichtweite aufgrund von Nebel unter 400 m abgesunken ist und der Antriebsmotor der Auffangeinrichtung wird wieder ausgeschaltet, sobald die Sichtweite über 400 m angestiegen ist. Da die Auffangeinrichtung des Meßgeräts eine rotierende Bewegung ausführt, können aufgrund der speziellen Ausbildung und Anordnung der Rundstäbe die durch die Rotation hervorgerufenen Zentrifugalkräfte ausgenutzt und zur Sammlung des Nebelwassers ausgenutzt werden.

Der Flüssigwassergehalt (FWG oder LWC) von Nebel kann nach folgender Formel berechnet werden:

wobei mit ν die Geschwindigkeit der Auffangeinrichtung, mit F _eff die effektive Sammelfläche, mit Δ t die Sammelzeit und mit M die gesammelte, aufgefangene Wassermenge bezeichnet sind. Das aufgefangene, gesammelte Nebelwasser kann dann mittels bekannter Verfahren auf seine Inhaltsstoffe hin analysiert werden.

Die Tröpfchengröße von Nebel kann mit dieser Methode noch nicht bestimmt werden. Da jedoch die Tröpfchengröße ein wichtiger Parameter für die Abscheidung an natürlichen Oberfläche, wie beispielsweise von Bäumen, Ästen, Blättern, Nadeln u. ä. ist, ist die Kenntnis der Tröpfchengröße von besonderem Interesse.

Es ist bekannt, daß die Sichtweite im Nebel eine Funktion der Tröpfchengröße und des Flüssigwassergehalts ist. Wenn somit der Flüssigwassergehalt (FWG oder LWC) und die Sichtweite (V _N ) gleichzeitig ermittelt werden, kann hieraus die Tröpfchengröße ermittelt werden. Hierbei ist der Zusammenhang zwischen der Sichtweite V _N und dem Flüssigwassergehalt FWG oder LWC durch die nachstehend wiedergegebene Trabertsche Formel gegeben:

wobei mit r _eff die effektive Tröpfchengröße in µm und mit V _N die Sichtweite in m bezeichnet sind. Der Zusammenhang zwischen Flüssigwassergehalt (FWG oder LWC), der Sichtweite und dem Tröpfchenradius ist in der anliegenden Fig. 4 besonders deutlich veranschaulicht, auf welche später noch näher eingegangen wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ragen die Enden der horizontal angeordneten Rundstäbe in Ausnehmungen einer Sammelrinne hinein, deren Außenwandung bezüglich der Vertikalen einen sich nach unten öffnenden, spitzen Neigungswinkel aufweist; aufgrund dieser Neigung ist die Weiterleitung des als dünner Wasserfilm an den Rundstäben aufgefangenen Wassers zu einem Sammelbehälter gewährleistet. Ohne diese Neigung der am Ende der Rundstäbe vorgesehenen Sammelrinne bestünde die Gefahr, daß das in der Rinne gesammelte Wasser aufgrund der verhältnismäßig hohen Zentrifugalkräfte irgendwo unkontrolliert abgeleitet wird und entweicht.

Zur Analyse und Bestimmung des Nebelwassers genügen im allgemeinen Mengen von 10 bis 50 ml. Zur Untersuchung der zeitlichen Abhängigkeit der charakteristischen Kennwerte von Nebel ist es daher notwendig, Wasserproben über den gesamten zeitlichen Verlauf des Nebels von dessen Beginn bis zum Ende hin in regelmäßigen Abständen zu entnehmen. Da jedoch Nebel häufig während der Nacht auftreten, sollte für die Bestimmung der zeitlichen Abhängigkeit der charakteristischen Kennwerte von Nebeln vorzugsweise ein automatischer Betrieb vorgesehen sein.

Hierzu ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßgeräts ein der Sammelrinne nachgeordneter Sammelbehälter so geformt, daß das aufgefangene und gesammelte Wasser durch die aufgrund der Rotation auftretenden Zentrifugalkräfte in ihm festgehalten wird, bis der Antrieb zum Stillstand gekommen ist. Da sich die Wasseroberfläche des gesammelten Wassers in dem Behälter aufgrund der Zentrifugalkräfte etwa senkrecht zum Boden des Behälters einstellt, ist im Boden des Sammelbehälters auf der näher bei der Rotationsachse liegenden Seite eine Auslauföffnung ausgebildet. Das aufgefangene und gesammelte Wasser kann somit erst dann aus dem Sammelbehälter ablaufen, wenn der Impaktor stillsteht.

Um sicher zu sein, daß der Antrieb abgeschaltet wird, sobald eine ausreichende Wassermenge aufgefangen und gesammelt ist, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Sammelbehälter am oberen Ende schwenkbar gehaltert, und durch eine entsprechende Gegenkraft wird die durch die Zentrifugalkraft hervorgerufene Auslenkung des Sammelbehälters einstellbar so reguliert, daß die Größe dieser Auslenkung eine Funktion der Füllung des Sammelbehälters mit Flüssigkeit ist. Sobald diese Auslenkung erreicht ist, wird dann beispielsweise mechanisch oder lichtelektrisch ein Schalter betätigt und der Antrieb abgeschaltet.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Antrieb, nachdem die gewünschte Füllmenge erreicht ist, dadurch abgeschaltet, daß am oberen Ende der Außenwand des starr aufgehängten Sammelbehälters ein in seiner Längsrichtung einstellbares Überlaufrohr angeordnet ist, das von der Rotorachse wegweisend ausgerichtet ist. In dem Sammelbehälter ist dann eine ausreichende Wassermenge angesammelt, wenn die Wasseroberfläche der durch die Zentrifugalkraft an die Außenwand gedrückten Wassermenge das innere Ende des Überlaufrohrs erreicht, überschüssiges Wasser aufgrund der Zentrifugalkraft durch das Überlaufrohr nach außen geschleudert wird und dort beispielsweise einen Wassersensor befeuchtet, durch den dann der Antriebsmotor abgeschaltet wird.

Um jede Wasserprobe in ein eigenes Probengefäß abfüllen zu können, sind mehrere derartiger Probengefäße entlang des Umfangs eines zur Rotorachse konzentrischen Kreises angeordnet. Hierbei ist der Durchmesser dieses Kreises vorzugsweise gleich oder kleiner als der Kreis, entlang dessen Umfang sich die Auslauföffnung des Sammelbehälters bewegt. In diesem Fall mündet dann gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Auslauföffnung des Sammelbehälters in ein radial angebrachtes und von dem Antriebsmotor betätigtes Sammelrohr, das zur Rotorachse hin leicht geneigt ist. Das freie Ende des Sammelrohrs kann dann beispielsweise in einer die Rotorachse konzentrisch umgebenden Rinne enden, deren Durchmesser durch den Kreis festgelegt ist, entlang dessen Umfang die Anzahl Probensammelgefäße angeordnet sind. Diese in Draufsicht kreisförmige Rinne kann obendrein leicht geneigt angeordnet sein und weist an ihrer tiefsten Stelle eine Öffnung auf, die immer über einem der Probensammelgefäße angeordnet ist. Nach jeder Füllung werden dann entweder die Probensammelgefäße oder aber die kreisförmige Rinne sukzessiv um einen Abschnitt weitergedreht, der dem mittleren Abstand zwischen benachbarten, kreisförmig angeordneten Probensammelgefäßen entspricht.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch einen Teil einer Schnittansicht durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Auffangeinrichtung mit zugeordnetem Sammelbehälter und Probengefäß;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines der in der bevorzugten Ausführungsform der Fig. 1 verwendeten Rundstäbe;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Abwandlung des in Fig. 1 vorgesehenen Sammelbehälters;

Fig. 4 eine Kurvendarstellung, aus welcher der Zusammenhang zwischen Flüssigwassergehalt, Sichtweite und Tröpfchenradius zu ersehen ist, und

Fig. 5 eine Kurvendarstellung, in welcher die Abhängigkeit der Abscheidegeschwindigkeit des erfindungsgemäßen Meßgeräts von der Drehgeschwindigkeit einer Auffangeinrichtung wiedergegeben ist.

In der in Fig. 1 wiedergegebenen schematischen Schnittansicht weist eine Auffangeinrichtung 1 vorzugsweise eine Anordnung aus mehreren parallel zueinander und übereinander angeordneten Rundstäben 10 auf, die vorzugsweise aus Teflon (eingetragenes Warenzeichen) bestehen. Die Rundstäbe 10 sind an ihren einer Rotationsachse RA zugewandten Enden in einem vorgegebenen Abstand voneinander festgelegt, der vorzugsweise mindestens etwa doppelt so groß ist wie deren Durchmesser, und auf die beispielsweise in Fig. 1 links angedeutete Weise gehaltert. Die anderen, der Rotationsachse RA abgewandten Enden 10 a der Rundstäbe 10 sind in nicht näher bezeichneten Vertiefungen oder Aussparungen einer Außenwandung 12 a einer Sammelrinne 12 in der in Fig. 1 wiedergegebenen Weise gehaltert. In Fig. 2 sind zusätzlich noch einige nicht näher bezeichnete Strömungslinien dargestellt, entlang welchen beispielsweise Nebel einem Rundstab ausweicht bzw. ein bestimmter Nebelanteil in Form von nicht näher bezeichneten Wassertröpfchen auf den Rundstab 10 auftrifft.

Die Rundstäbe 10 sind horizontal angeordnet, damit das an den Rundstäben 10 angeschiedene Nebelwasser in Form eines dünnen Wasserfilms bei einer Rotation der Auffangeinrichtung 1 durch die dadurch hervorgerufenen Zentrifugalkräfte nach außen und durch Öffnungen 11 a in einer die Sammelrinne 12 abschließenden Abdeckplatte 11 geleitet wird. Die einzelnen Rundstäbe 10 münden in die Sammelrinne 12, deren Innenseite ihrer Außenwandung 12 a gegen die Vertikale um einen kleinen, sich in Fig. 1 nach unten öffnenden Winkel α geneigt ist, welcher im rechten oberen Teile der Fig. 1 eingetragen ist. Aufgrund dieser Neigung wird das in der Sammelrinne 12 gesammelte Wasser über ein an deren unteren Ende angeordnetes Auslaufrohr 12 b in einen darunter angeordneten Sammelbehälter 20 geleitet.

Um einen automatischen Betrieb bei dem Meßgerät zu ermöglichen, ist der Sammelbehälter 20 so ausgebildet, daß das Wasser aufgrund der bei der Rotation auftretenden Zentrifugalkräfte in ihm so lange zurückgehalten wird, bis der Antrieb zum Stillstand gekommen ist. Da aufgrund der Zentrifugalkräfte die in dem Behälter 20 gesammelte Wassermenge nach außen gedrückt wird, erstreckt sich die Wasseroberfläche FO etwa senkrecht zu dem Behälterboden, solange sich die Auffangeinrichtung 1 in Drehung befindet. Damit das in dem Behälter 20 gesammelte Wasser erst bei Stillstand des Antriebs aus dem Behälter 20 austritt, ist auf der der Rotorachse RA näher liegenden Seite des Sammelbehälters 20 eine Auslauföffnung 21 vorgesehen.

Damit der Antrieb der Auffangeinrichtung 1 abgeschaltet werden kann, sobald eine ausreichende Wassermenge in dem Behälter 20 gesammelt ist, ist dieser (20) an seinem oberen Rand schwenkbar gehaltert. Ferner ist durch eine Gegenkraft, die beispielsweise durch eine schematisch dargestellte Blattfeder 24 u. ä. ausgeübt wird, die durch die Zentrifugalkräfte hervorgerufene Auslenkung des Sammelbehälters 20 einstellbar und so regulierbar, daß durch die Auslenkung des Behälters als Funktion der Füllung in Form der benötigten Wassermenge ein Schalter betätigt wird, über welchen der Antriebsmotor der Auffangeinrichtung 1 abgeschaltet wird. Hierbei kann die Betätigung des Schalters mechanisch oder beispielsweise auch lichtelektrisch erfolgen.

Bei einer anderen Ausführungsform ist der Sammelbehälter 20 fest angebracht, und in seiner Außenwand ist, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, ein Überlaufrohr 23 vorgesehen, das von der Rotorachse RA wegweisend ausgerichtet ist. Sobald dann in dem Behälter 20 eine solche Wassermenge gesammelt ist, daß die aufgrund der Zentrifugalkräfte zum Boden des Behälters 20 etwa senkrecht verlaufende Wasseroberfläche FO das ins Innere des Behälters 20 vorstehende Ende des Überlaufrohrs 23 erreicht, wird überschüssiges Wasser durch dieses Rohr 23 aufgrund der Zentrilfugalkräfte nach außen weggeschleudert. Hierdurch kann dann beispielsweise ein nicht näher dargestellter Wassersensor befeuchtet werden, der beispielsweise über ein Relais den Antriebsmotor der Auffangeinrichtung 1 abschaltet.

Eine bestimmte Wassermenge kann in dem Behälter 20 nach Fig. 3 dadurch eingestellt werden, daß das Überlaufrohr 23 in der Außenwand des Behälters 20 verschiebbar untergebracht ist, indem beispielsweise ein (nicht näher dargestelltes) Außengewinde auf dem Überlaufrohr in ein entsprechendes Gewinde in der Behälteraußenwand entsprechend weit hineingedreht werden kann. Auf diese Weise ist dann durch die Lage des ins Behälterinnere vorstehende Endes des Überlaufrohrs 23 die Lage der Wasseroberfläche FO und damit die gewünschte Wassermenge in dem Behälter 20 in etwa festgelegt.

Um jede Wasserprobe in ein eigenes Probengefäß abfüllen zu können, sind gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung mehrere derartiger Probengefäße 30 beispielsweise entlang des Umfangs einer zur Rotationsachse RA konzentrischen kreisförmigen Platte angeordnet, deren Durchmesser vorzugsweise kleiner als derjenige eines Kreises ist, entlang dessen Umfang die Auslauföffnung 21 des Sammelbehälters 20 (Fig. 1) bewegt wird. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform mündet die Auslauföffnung 21 in ein schematisch dargestelltes Sammelrohr 40, welches beispielsweise mit einem nicht näher dargestellten, in radialer Richtung verlaufenden Arm verbunden und zur Rotorachse RA hin leicht geneigt ausgerichtet ist.

Wie ebenfalls in Fig. 1 schematisch dargestellt, endet das Sammelrohr 40 beispielsweise in einer die Rotationsachse RA konzentrisch umgebenden, kreisförmigen Rinne 41, deren mittlerer Durchmesser durch den Kreis festgelegt ist, den das tiefer liegende freie Ende des Sammelrohrs 40 beschreibt. Die kreisförmige Rinne 41 ist vorzugsweise leicht geneigt angeordnet und weist dann an ihrem tiefsten Punkt eine Öffnung 41 a auf, welche sich, wie in Fig. 1 ebenfalls schematisch dargestellt ist, genau über einem der Probengefäße 30 befindet, von welchen eine Anzahl auf einer nicht näher dargestellten kreisförmigen Platte angeordnet sein kann.

Damit die jeweilige Füllung des Sammelbehälters 20 auch jeweils in einem anderen Probengefäß 30 aufgefangen wird, werden entweder die auf der nicht dargestellten, kreisförmigen Platte vorgesehenen Probengefäße 30 oder aber die kreisförmige Rinne 41 nach jeder Füllung schrittweise um einen Abschnitt weitergedreht, welcher dem Abstand der Einfüllstutzen von benachbarten, nebeneinander auf einer kreisförmigen Platte Platte angeordneten Probengefäßen 30 entspricht.

Der Zusammenhang zwischen dem Flüssigwassergehalt FWG bzw. LWC, der Sichtweite V _N und dem Tröpfchenradius ist in einer Kurvendarstellung der Fig. 4 veranschaulicht. In dieser Darstellung ist auf der Abszisse die Sichtweite V _N in m und auf der Ordinate der Flüssigwassergehalt LWC in g · m^-3 aufgetragen. Die eingezeichneten Kurven entsprechen der eingangs wiedergegebenen Tabertschen Formel, wobei die auf der rechten Seite der einzelnen Kurven angegebenen Zahlen 5 bis 20 den Tröpfchenradius in µm angeben. Die in Fig. 4 eingetragenen Punkte mit sie umschließenden Kreisen geben mit dem Meßgerät erhaltene Meßwerte aus verschiedenen Messungen während einer bestimmten Nebelsituation wieder.

Um den tatsächlichen Tröpfchenradius zu ermitteln, braucht lediglich noch die entsprechende "Radiuskurve" bestimmt zu werden, die zu dem jeweiligen Meßwert gehört. So beträgt beispielsweise bei einem Flüssigkeitsgehalt LWC von 0,2 g · m^-3 und einer Sichtweite von 200 m der Tröpfchenradius 15 µm. Auf diese Weise kann mittels des erfindungsgemäßen Meßgeräts mit dem ihm zugeordneten Sichtweitenmesser aus dem mittels der Auffangeinrichtung festgestellten Flüssigwassergehaltes und der jeweils herrschenden Sichtweite mit Hilfe der Tabertschen Formel der interessierende Tröpfchenradius ohne Schwierigkeit empirisch ermittelt werden.

In Fig. 5 ist die Abhängigkeit der Abscheidegeschwindigkeit des Meßgeräts von der Rotationsgeschwindigkeit der Auffangeinrichtung 1 dargestellt. Bei dieser Kurve ist auf der Abszisse die Drehgeschwindigkeit v in m · s^-1 und auf der Ordinate die pro Minute abgeschiedene Menge in mg/min dividiert durch den Flüssigwassergehalt LWC in g · m^-3 aufgetragen. Durch diese Division ist eine Normierung aller Meßwerte auf den gleichen Flüssigwassergehalt LWC erreicht, da die verschiedenen Meßwerte bei unterschiedlichen Nebelbedingungen gewonnen wurden; denn die einzelnen Meßpunkte wurden, wenn auch kurz nacheinander, zu verschiedenen Zeiten aufgenommen. Da natürliche Nebel immer gewissen Schwankungen unterliegen, würden dadurch die Meßwerte sehr stark schwanken. Um dies zu verhindern, ist auf einen konstanten Flüssigwassergehalt LWC normiert.

Aus der eingetragenen Kurve ist prinzipiell zu ersehen, daß in einem Drehgeschwindigkeitsbereich von 6 bis 15 m/s der Zusammenhang weitgehend linear ist. Dies bedeutet, daß der Abscheidegrad der Auffangeinrichtung in diesem Bereich nicht von der Drehgeschwindigkeit abhängt. (Dies ist durchaus nicht selbstverständlich, da der Abscheidegrad auch durch die Aerodynamik an den Stäben sehr stark beeinflußt wird.) Obwohl die Kurve von der Drehgeschwindigkeit 6 m/s bis zum Nullpunkt als Gerade verlängert ist, stellt dies nur eine Idealisierung dar, da nicht ausgeschlossen werden kann, daß die Abscheidung in den Bereichen zwischen 0 und 6 m/s sowie oberhalb einer Drehgeschwindigkeit von 15 m/s durchaus ungünstiger sein kann. Bezüglich dieser Bereiche liegen jedoch keine konkreten Meßergebnisse vor.

Claims (14)

1. Meßgerät zur Bestimmung des Flüssigwassergehalts im Nebel, mit einer Auffangeinrichtung mit Antrieb, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die mittels des Antriebs in Ro­ tation vesetzbare Auffangeinrichtung (1) eine Anordnung aus mehreren parallelen Rundstäben (10) aufweist.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundstäbe (10) aus Teflon (eingetragenes Warenzeichen) bestehen und horizontal übereinander angeordnet sind, und daß Enden (10 a) der Rundstäbe (10) in Ausnehmungen einer Sammelrinne (12) hineinragen, deren Außenwandung (12 a) auf der der Rinne (12) zugewandten Innenseite bezüglich der Vertikalen einen sich nach unten öffnenden, spitzen Neigungswinkel (a) aufweist.

3. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Rundstäbe (10) voneinander mindestens etwa doppelt so groß ist wie deren Durchmesser.

4. Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelrinne (12) allseitig geschlossen ist, und daß die Rundstäbe (10) durch Öffnungen (11 a) einer Abdeckplatte (11) hindurchgehen, deren Durchmesser nur geringfügig größer sind als die Durchmesser der Rundstäbe (10).

5. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangeinrichtung (1) drehbar auf dem Rotorarm angeordnet ist, und daß die Rundstäbe (10) einen von der Rotationsgeschwindigkeit abhängigen Winkel mit dem Radius des Rotationskreises bilden.

6. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelrinne (12) in einen schwenkbar gehalterten Sammelbehälter (20) mündet, in dessen Boden auf der näher bei der Rotationsachse (RA) liegenden Seite eine Auslauföffnung (21) vorgesehen ist, und daß eine durch Rotation und Zentrifugalkraft hervorgerufene Auslenkung des Sammelbehälters (20) einstellbar so regulierbar ist, daß die Größe der Auslenkung eine Funktion der Füllung des Sammelbehälters (20) mit Flüssigkeit ist.

7. Meßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter zum Abschalten des Antriebs bei entsprechender Auslenkung des Sammelbehälters (20) vorgesehen ist.

8. Meßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Rand des Sammelbehälters (20) ein in dessen Inneres vorstehendes Überlaufrohr (23) vorgesehen ist, das in Richtung seiner Längsachse verstellbar ist und dessen aus dem Behälter (20) nach außen vorstehendes Ende von der Rotationsachse (RA) wegweisend ausgerichtet ist.

9. Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Probengefäße (30) am Umfang eines Kreises angeordnet sind, durch dessen Mittelpunkt die Rotationsachse (RA) verläuft, und dessen Radius gleich oder kleiner als der Radius des Kreises ist, auf dessen Umfang sich eine Auslauföffnung (21) des Sammelbehälters (20) bewegt.

10. Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslauföffnung (21) des Sammelbehälters (20) in ein mit einem radial angebrachten und von dem Antriebsmotor betätigten Arm starr verbundenes Sammelrohr (40) mündet, das zur Rotationsachse (RA) hin leicht geneigt ausgerichtet ist, und daß die Probengefäße (30) am Umfang eines Kreises angeordnet sind, auf welchem das untere Ende des Sammelrohrs (40) verläuft.

11. Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Sammelrohrs (40) in eine zur Rotationsachse (RA) konzentrische, nach oben offene, kreisförmige Rinne (41) mündet, an deren tiefsten Punkt eine Öffnung (41 a) vorgesehen ist.

12. Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmige Rinne (41) nach einem Stillstand des Antriebmotors um einen dem Abstand der Probengefäße (30) entsprechenden Abschnitt weitergedreht wird.

13. Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Probengefäße (30) auf einer zur Rotationsachse (RA) konzentrischen, kreisförmigen Platte angeordnet sind, die nach jedem Stillstand des Antriebsmotors um einen dem Abstand der Probengefäße (30) entsprechenden Abschnitt schrittweise weiterbewegt wird.

14. Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß dem Meßgerät ein Sichtweitenmesser zugeordnet ist, der mit der Auffangein­ richtung (1) in der Weise zusammenwirkt, daß er deren An­ triebsmotor in Abhängigkeit von der Sichtweite ein- oder ausschaltet.