CH513398A - Procédé et dispositif de mesure de l'opacité d'un gaz, notamment du gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne - Google Patents
Procédé et dispositif de mesure de l'opacité d'un gaz, notamment du gaz d'échappement d'un moteur à combustion interneInfo
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Description
Procédé et dispositif de mesure de l'opacité d'un gaz, notamment du gaz d'échappement
d'un moteur à combustion interne
La présente invention se rapporte à un procédé et à un appareil de mesure de l'opacité d'un gaz et notamment des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne tels que par exemple des moteurs Diesel.
Dans ce domaines il existe plusieurs dispositifs basés généralement sur deux types de procédés différents, dont l'un consiste à prélever avec une seringue une quantité fixe du gaz à examiner et à faire passer le gaz prélevé à travers des disques de papier ou de tissu filtrant spécial; les substances solides entraînées par les gaz se déposent alors sur les disques qui sont soit pesés, soit comparés avec des disques de degré de noircisse ment étalonné (considérés comme exprimant des degrés d'opacité).
Selon le second type de procédés, la transparence des gaz contenant des substances solides est évaluée en mesurant, à l'aide de moyens photosensibles, la diminution d'intensité de la lumière émise par une source et traversant les gaz. La source de lumière et les moyens photosensibles sont disposés aux extrémités opposées du faisceau lumineux. Un des inconvénients de l'appareil utilisé pour la mise en oeuvre de ce second type de méthode réside dans la nécessité de nettoyer fréquemment les verres transparents, séparant la source de lumière et le photomètre (moyens photosensibles) du courant gazeux, de manière à obtenir des mesures valables, les dispositifs de nettoyage proposés étant compliqués.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités. Elle comprend un procédé de mesure de l'opacité d'un gaz, notamment du gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'on fait passer le gaz dans un tube de Venturi, on émet et dirige un faisceau lumineux à travers des orifices sensiblement opposés diamétrale ment dans la partie étranglée du tube de Venturi et disposés suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la veine gazeuse; on mesure, à distance du tube de Venturi, l'intensité de la lumière ayant traversé la veine gazeuse et l'on compare les intensités du faisceau lumineux avant et après sa traversée de la veine gazeuse.
L'invention comprend également un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé caractérisé en ce qu'il comprend un tube de Venturi muni d'orifices opposés, disposés sensiblement aux extrémités d'un diamètre d'étranglement du tube de Venturi; des moyens pour faire passer à travers le tube de Venturi le gaz dont on veut mesurer l'opacité; un générateur pour émettre et envoyer un faisceau lumineux à travers les deux orifices et la veine gazeuse; des moyens de mesure de l'intensité du faisceau lumineux, ayant traversé la veine gazeuse; ledit générateur et lesdits moyens de mesure étant disposés en dehors du tube Venturi; et des moyens pour empécher le contact du gaz avec le générateur du faisceau lumineux et/ou les moyens de mesure de l'intensité du faisceau lumineux.
Si le faisceau lumineux est produit par une source lumineuse à débit standardisé, on peut lire directement l'intensité du faisceau lumineux ayant traversé le tube
Venturi et, si l'appareil a été correctement calibré, l'opacité déterminée à partir de la valeur de l'intensité.
Que le faisceau lumineux soit ou non produit par une source à débit standardisé, on peut dévier une partie du faisceau lumineux, avant de la faire traverser par le tube Venturi, par exemple au moyen d'un miroir semiréfléchissant et on peut mesurer l'intensité de la partie déviée par des moyens de mesure d'intensité, par exemple des moyens photosensibles, de préférence une cellule photoélectrique. La partie non réfléchie du rayon lumineux passe alors à travers le tube Venturi, après quoi son intensité est mesurée. Ici aussi cette mesure peut être effectuée par des moyens photosensibles, de préférence une cellule photo électrique.
Selon une forme de réalisation de l'invention, dès que le faisceau lumineux a traversé le tube Venturi, on mesure son intensité, tandis que, suivant une autre forme de réalisation, le faisceau lumineux traverse le tube Venturi, est réfléchi vers le tube Venturi qu'il traverse une seconde fois, généralement suivant le même chemin et est dévié avant d'savoir son intensité mesurée.
Dans ce dernier cas, il est intéressant d'utiliser, pour dévier le faisceau lumineux réfléchi, le miroir semi-réfléchissant utilisé pour dévier initialement une partie du faisceau lumineux initial.
Dans le cas où l'on effectue deux mesures d?inten- sité (avec soit un simple, soit un double passage du faisceau lumineux à travers le gaz dans le tube Venturi), la première mesure peut être considérée comme une référence à laquelle. on peut comparer la seconde mesure.
Généralement le faisceau lumineux est produit par une ampoule, est concentré par un condensateur et on en sélectionne une largeur mieux appropriée au moyen d'un diaphragme d'ouverture réglable. De préférence, après son passage à travers le diaphragme, on fait passer le faisceau lumineux à travers un filtre optique interférentiel.
Lorsqu'on emploie la méthode du double trajet optique, il est particulièrement approprié de disposer le miroir semi-réfléchissant avec une inclinaision de 45" par rapport au faisceau initial, et par là-même, par rapport au faisceau réfléchi à travers le tube Venturi. Dans ce cas, il est approprié de placer les moyens photosensibles de référence et les moyens photosensibles de mesure de l'intensité du faisceau réfléchi dans des positions respectives diamétralement opposées.
Lorsqu'on examine l'opacité de fluides contenant des particules solides et des particules à l'état vaporisé, les premières tendent à salir et les secondes à se déposer sur les surfaces en contact avec les fluides, ce qui constitue un sérieux inconvénient, du fait des arrangements complexes rendus nécessaires pour maintenir propres les surfaces. Cependant, dans l'appareil selon l'invention, l'étranglement Venturi crée une zone de pression réduite dle sorte que l'on peut prévoir des orifices sur les côtés du Venturi par lesquels l'air extérieur est aspiré et que les gaz soumis à la mesure n'entrent pas en contact avec les surfaces de l'équipement optique.
Afin de mieux comprendre l'invention on exposera ci-après, à titre d'exemple, une mise en oleuvre particulière du procédé revendiqué, en se référant au dessin annexé qui représente une coupe schématique d'une forme d'exécution de l'appareil que comprend également l'invention.
L'appareil comprend deux parties, à savoir un système optique (a) et le tube Venturi (b).
En se référant d'abord au système optique a, la lumière est produite par une ampoule 7, condensée par un condensateur (non représenté) et mise en forme de faisceau lumineux au moyen d'un diaphragme 9 à ouverture réglable.
Le faisceau passe dans un filtre optique interférentiel 10, est partiellement dévié (à environ 50 /o), par un miroir semi-réfléchissant 3, sur une cellule photoélec- trique disposée dans le réceptacle 12. La partie non déviée du faisceau traverse la veine de gaz d'échappement passant par le tube Venturi b et atteint le miroir parabolique I qui la réfléchit sur le miroir semi-réfléchissant 3, d'où elle est partiellement déviée sur la cellule photoélectrique disposée dans le réceptacle 4.
Après mise à zéro et calibrage, la mesure des fumées (si l'essai porte sur un gaz d'échappement) est effectuée en comparant les signaux des deux cellules placées dans les réceptacles 12 et 4; l'absorption de lumière correspond, par conséquent, dans ce cas à un double trajet optique à travers les gaz d'échappement.
On connaît dans la technique de nombreux. moyens de multiplier le trajet optique qui, dans le cas particulier, est un trajet double.
Les miroirs semi-réfléchissant et parabolique sont protégés, pour le cas où l'instrument serait utilisé de façon incorrecte, par deux verres qui ont été traités chimiquement, de manière à réduire les effets de réflexion.
La mise à zéro s'effectue avec un groupe de lentilles polarisantes disposées dans; le réceptacle 11 et le calibrage est effectué par insertion de filtres optiques standard sur le parcours du faisceau lumineux, à travers une rainure disposée en aval du verre de protection du miroir semi-réfléchissant.
L'espace à travers lequel on fait passer les gaz, comprend un tube en forme de Venturi de manière à créer, dans la zone à travers laquelle passe le faisceau lumineux, une dépression par rapport à la pression exté rieure, cette dépression engendrant un appel d'air à travers les orifices 13 dans les espacements 14 de tubes contigus aux orifices du tube Venturi, empêchant ainsi l'encrassement des verres. La longueur des espacements 14 est réglée de manière à répondre en même temps aux exigences suivantes:
- maintenir les cellules photoélectriques à une température compatible avec leur utilisation correcte et,
- empêcher la formation de buée sur les verres.
Le système, lorsqu'il est convenablement renforcé, peut être monté sur la tuyauterie d'échappement d'un moteur, soit au banc, soit sur un véhicule.
L'appareil est généralement relié à la tubulure d'échappement au moyen d'un joint résistant aux vibrations et on prévoit d'habitude une station de mesure permettant d'effectuer en même temps la lecture et l'enregistrement de la différence des signaux des deux cellules photoélectriques, en dehors des opérations normales de mise à zéro et de calibrage.
L'appareil peut être conçu de manière:
- que les verres restent propres pendant de longues périodes de fonctionnement (par exemple plus de 4 heures de fonctionnement continu avec de fréquentes accélérations et décélérations);
- qu'il n'y ait pas besoin d'un système mécanique de nettoyage des verres et que sans ventilateur il soit possible de maintenir un flux d'air protecteur de 1 à 40/0 du flux des gaz d'échappement (selon le type de moteur);
- que les cellules photosensibles soient dans une zone, où la température est suffisamment basse, pour permettre leur fonctionnement correct;
- qu'il n'y ait pas de risque de condensation de vapeur d'eau sur les verres aux alentours de -5 C ou à des températures supérieures;
- que l'alimentation de la lampe soit stabilisée de manière à obtenir une brillance et un spectre constants;
;
- qu'il soit possible d'interposer sur le trajet optique des filtres interférentiels;
- que le calibrage et la mise à zéro soient particulièrement simples, et
- que le système électrique ait comme source la batterie du véhicule dont les gaz d'échappement sont soumis à l'essai.
REVENTICATION I
Procédé de mesure de l'opacité d'un gaz, notamment du gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'on fait passer le gaz dans un tube de Venturi, on émet et dirige un faisceau lumineux à travers des orifices sensiblement opposés diame-
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
Claims (1)
- **ATTENTION** debut du champ CLMS peut contenir fin de DESC **. chemin et est dévié avant d'savoir son intensité mesurée.Dans ce dernier cas, il est intéressant d'utiliser, pour dévier le faisceau lumineux réfléchi, le miroir semi-réfléchissant utilisé pour dévier initialement une partie du faisceau lumineux initial.Dans le cas où l'on effectue deux mesures d?inten- sité (avec soit un simple, soit un double passage du faisceau lumineux à travers le gaz dans le tube Venturi), la première mesure peut être considérée comme une référence à laquelle. on peut comparer la seconde mesure.Généralement le faisceau lumineux est produit par une ampoule, est concentré par un condensateur et on en sélectionne une largeur mieux appropriée au moyen d'un diaphragme d'ouverture réglable. De préférence, après son passage à travers le diaphragme, on fait passer le faisceau lumineux à travers un filtre optique interférentiel.Lorsqu'on emploie la méthode du double trajet optique, il est particulièrement approprié de disposer le miroir semi-réfléchissant avec une inclinaision de 45" par rapport au faisceau initial, et par là-même, par rapport au faisceau réfléchi à travers le tube Venturi. Dans ce cas, il est approprié de placer les moyens photosensibles de référence et les moyens photosensibles de mesure de l'intensité du faisceau réfléchi dans des positions respectives diamétralement opposées.Lorsqu'on examine l'opacité de fluides contenant des particules solides et des particules à l'état vaporisé, les premières tendent à salir et les secondes à se déposer sur les surfaces en contact avec les fluides, ce qui constitue un sérieux inconvénient, du fait des arrangements complexes rendus nécessaires pour maintenir propres les surfaces. Cependant, dans l'appareil selon l'invention, l'étranglement Venturi crée une zone de pression réduite dle sorte que l'on peut prévoir des orifices sur les côtés du Venturi par lesquels l'air extérieur est aspiré et que les gaz soumis à la mesure n'entrent pas en contact avec les surfaces de l'équipement optique.Afin de mieux comprendre l'invention on exposera ci-après, à titre d'exemple, une mise en oleuvre particulière du procédé revendiqué, en se référant au dessin annexé qui représente une coupe schématique d'une forme d'exécution de l'appareil que comprend également l'invention.L'appareil comprend deux parties, à savoir un système optique (a) et le tube Venturi (b).En se référant d'abord au système optique a, la lumière est produite par une ampoule 7, condensée par un condensateur (non représenté) et mise en forme de faisceau lumineux au moyen d'un diaphragme 9 à ouverture réglable.Le faisceau passe dans un filtre optique interférentiel 10, est partiellement dévié (à environ 50 /o), par un miroir semi-réfléchissant 3, sur une cellule photoélec- trique disposée dans le réceptacle 12. La partie non déviée du faisceau traverse la veine de gaz d'échappement passant par le tube Venturi b et atteint le miroir parabolique I qui la réfléchit sur le miroir semi-réfléchissant 3, d'où elle est partiellement déviée sur la cellule photoélectrique disposée dans le réceptacle 4.Après mise à zéro et calibrage, la mesure des fumées (si l'essai porte sur un gaz d'échappement) est effectuée en comparant les signaux des deux cellules placées dans les réceptacles 12 et 4; l'absorption de lumière correspond, par conséquent, dans ce cas à un double trajet optique à travers les gaz d'échappement.On connaît dans la technique de nombreux. moyens de multiplier le trajet optique qui, dans le cas particulier, est un trajet double.Les miroirs semi-réfléchissant et parabolique sont protégés, pour le cas où l'instrument serait utilisé de façon incorrecte, par deux verres qui ont été traités chimiquement, de manière à réduire les effets de réflexion.La mise à zéro s'effectue avec un groupe de lentilles polarisantes disposées dans; le réceptacle 11 et le calibrage est effectué par insertion de filtres optiques standard sur le parcours du faisceau lumineux, à travers une rainure disposée en aval du verre de protection du miroir semi-réfléchissant.L'espace à travers lequel on fait passer les gaz, comprend un tube en forme de Venturi de manière à créer, dans la zone à travers laquelle passe le faisceau lumineux, une dépression par rapport à la pression exté rieure, cette dépression engendrant un appel d'air à travers les orifices 13 dans les espacements 14 de tubes contigus aux orifices du tube Venturi, empêchant ainsi l'encrassement des verres. La longueur des espacements 14 est réglée de manière à répondre en même temps aux exigences suivantes: - maintenir les cellules photoélectriques à une température compatible avec leur utilisation correcte et, - empêcher la formation de buée sur les verres.Le système, lorsqu'il est convenablement renforcé, peut être monté sur la tuyauterie d'échappement d'un moteur, soit au banc, soit sur un véhicule.L'appareil est généralement relié à la tubulure d'échappement au moyen d'un joint résistant aux vibrations et on prévoit d'habitude une station de mesure permettant d'effectuer en même temps la lecture et l'enregistrement de la différence des signaux des deux cellules photoélectriques, en dehors des opérations normales de mise à zéro et de calibrage.L'appareil peut être conçu de manière: - que les verres restent propres pendant de longues périodes de fonctionnement (par exemple plus de 4 heures de fonctionnement continu avec de fréquentes accélérations et décélérations); - qu'il n'y ait pas besoin d'un système mécanique de nettoyage des verres et que sans ventilateur il soit possible de maintenir un flux d'air protecteur de 1 à 40/0 du flux des gaz d'échappement (selon le type de moteur); - que les cellules photosensibles soient dans une zone, où la température est suffisamment basse, pour permettre leur fonctionnement correct; - qu'il n'y ait pas de risque de condensation de vapeur d'eau sur les verres aux alentours de -5 C ou à des températures supérieures; - que l'alimentation de la lampe soit stabilisée de manière à obtenir une brillance et un spectre constants;; - qu'il soit possible d'interposer sur le trajet optique des filtres interférentiels; - que le calibrage et la mise à zéro soient particulièrement simples, et - que le système électrique ait comme source la batterie du véhicule dont les gaz d'échappement sont soumis à l'essai.REVENTICATION I Procédé de mesure de l'opacité d'un gaz, notamment du gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'on fait passer le gaz dans un tube de Venturi, on émet et dirige un faisceau lumineux à travers des orifices sensiblement opposés diame-tralement dans la partie étranglée du tube de Venturi et disposés suivant une direction sensiblement perpendiculaire à la veine gazeuse; on mesure, à distance du tube de Venturi, l'intensité de la lumière ayant traversé la veine gazeuse et l'on compare les intensités du faisceau lumineux avant et après sa traversée de la veine gazeuse.SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce que, avant de faire passer le faisceau lumineux à travers le tube de Venturi, on en dévie une partie dont on mesure l'intensité.2. Procédé suivant la revendication I ou la sous-revendication 1, caractérisé en ce que le faisceau lumineux subit un filtrage optique avant d'être dévié.3. Procédé suivant la revendication I ou une des sous-revendications précédentes, caractérisé en ce que, après sa traversée du tube de Venturi, on fait repasser le faisceau lumineux à travers la veine gazeuse, on le dévie et on mesure l'intensité du faisceau dévié.4. Procédé suivant la revendication I et les sous-rec vendications 1 et 3, caractérisé en ce que l'on fait dévier la lumière sortant du tube de Venturi en utilisant les mêmes moyens de déviation que ceux utilisés pour dévier une partie du faisceau lumineux incident avant son entrée dans le tube de Venturi.REVENDICATION II Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I caractérisé en ce qu'il comprend un tube de Venturi muni d'orifices opposés, disposés sensiblement aux extrémités d'un diamètre d'étranglement du tube de Venturi; des moyens pour faire passer à travers le tube de Venturi le gaz dont on veut mesurer l'opacité; un générateur pour émettre et envoyer un faisceau lumineux à travers les deux orifices et la veine gazeuse; des moyens de mesure de l'intensité du faisceau lumineux, ayant traversé la veine gazeuse; ledit générateur et lesdits moyens de mesure étant disposés en dehors du tube de Venturi; et des moyens pour empêcher le contact du gaz avec le générateur du fais ceau lumineux et/ou les moyens de mesure de l'intensité du faisceau lumineux.SOUS-REVENDICATIONS 5. Appareil suivant la revendication II, caractérisé en ce que le générateur du faisceau lumineux est une source lumineuse d'intensité et de composition spectrale constantes.6. Appareil suivant la revendication II ou la sous revendication 5, caractérisé en ce que le générateur du faisceau lumineux comprend une ampoule électrique, un condensateur et un diaphragme à ouverture réglable.7. Appareil suivant la revendication II ou la sousrevendication 6, caractérisé par un filtre optique interne' rentiel, disposé entre le générateur du faisceau lumineux et le tube de Venturi.8. Appareil suivant la revendication II et la sous-revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour dévier une partie du faisceau lumineux et des moyens pour mesurer l'intensité de cette partie déviée du faisceau lumineux.9. Appareil suivant la revendication II, caractérisé en ce que les moyens de mesure de l'intensité du faisceau lumineux émergeant du Venturi sont disposés du côté du tube de Venturi, opposé au génerateur de faisceau lumineux.10. Appareil suivant la revendication II, caractérisé en ce qu'il comprend un miroir réfléchissant placé du côté du tube de Venturi, opposé au générateur du faisceau lumineux; des moyens de déviation du faisceau lumineux, ces moyens de déviation et les moyens de mesure de l'intensité lumineuse étant disposés du même côté du tube de Venturi que le générateur du faisceau lumineux, de manière que le faisceau lumineux total ou partiel traverse deux fois la veine gazeuse avant la mesure de son intensité.11. Appareil suivant la revendication II ou la sousrevendication 10, caractérisé en ce que les moyens de déviation de la partie du faisceau lumineux, ayant traversé la veine gazeuse, sont les mêmes que ceux qui ont servi à dévier l'autre partie du faisceau avant son introduction dans le tube de Venturi.12. Appareil suivant la revendication II ou la sousrevendication 11, caractérisé en ce que les moyens de déviation du faisceau lumineux sont constitués par des miroirs semi-réfléchissants.13. Appareil suivant la revendication II et la sou revendication 12, caractérisé en ce que les moyens de mesure de l'intensité lumineuse sont constitués par des moyens photosensibles.14. Appareil suivant la revendication II et la sous revendication 13, caractérisé en ce que ces moyens photosensibles sont constitués par des cellules phoboélectri- ques.15. Appareil suivant la revendication II, caractérisé en ce que chaque orifice du tube de Venturi est prolongé par un conduit aligné avec la ligne suivie par le faisceau lumineux traversant le tube de Venturi, chaque conduit étant fermé, à son extrémité éloignée du tube de Venturi, par une plaque de verre disposée perpendiculairement à la ligne suivie par le faisceau lumineux, et chaque conduit étant muni d'orifices pour le passage de l'air vers le tube de Venturi à travers ce conduit, ceb ensemble de moyens servant à empêcher le contact du gaz avec le générateur du faisceau lumineux et/ou les moyens de mesure de l'intensité lumineuse.
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| FR3005738A1 (fr) * | 2013-05-14 | 2014-11-21 | Capelec | Opacimetre pour la detection des faibles niveaux de polluants dans un gaz d'echappement |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |