DE102006003734B3

DE102006003734B3 - Rußzahlermittlungsgerät und Verfahren zur Ermittlung einer Rußzahl

Info

Publication number: DE102006003734B3
Application number: DE102006003734A
Authority: DE
Inventors: Marcus Schumann; Markus Grobert; Patrik Schwörer
Original assignee: Testo SE and Co KGaA
Current assignee: Testo SE and Co KGaA
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2026-01-27
Also published as: US20100265508A1; US8395778B2; WO2007085460A1; DE102006003734C5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rußzahlermittlungsgerät mit einer Ansaugleitung (10) zum Ansaugen eines Ruß enthaltenden Gases durch ein in die Ansaugleitung (10) eingebrachtes Filterpapier (23), eine Transportvorrichtung (25), die dazu ausgebildet ist, einen an einer Ansaugposition (21) durch Ansaugen des Gases auf dem Filterpapier (23) erzeugten Rußfleck (24) durch Weitertransport des Filterpapiers (23) in eine Auswerteposition (22) zu transportieren, und eine drehbare Rußbildvergleichsskala (30) mit mehreren Rußbildvergleichsflächen (27), von denen jede einen vorgegebenen Grauwert sowie eine Öffnung (8) aufweist, wobei jede Öffnung (28) durch Drehen der Rußbildvergleichsskala (26) in die Auswerteposition (22) gebracht werden kann, so dass der Rußfleck (24) durch die Öffnung (28) hindurch sichtbar ist, sowie ein Verfahren zur Ermittlung einer Rußzahl.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rußzahlermittlungsgerät und ein Verfahren zum Ermitteln der Rußzahl. Derartige Rußzahlermittlungsgeräte werden verwendet, um die Rußzahl eines Gases zu bestimmen.
Dazu wird üblicherweise ein definiertes Gasvolumen durch ein Filterpapier hindurch angesaugt, so dass auf diesem ein Rußfleck zurückbleibt. Die Schwärzung des Filterpapiers im Bereich des Rußflecks hängt dabei insbesondere vom Rußgehalt des Gases ab. Anhand des Grauwertes des Rußflecks wird als Maß für den Rußgehalt des Gases eine sogenannte „Rußzahl" ermittelt.

Aus der DE 43 12 112 A1 ist ein Rußzahlermittlungsgerät bekannt, bei dem der Grauwert des Rußflecks durch eine optische Reflektionsmessung ermittelt wird. Dazu ist eine Lichtquelle vorgesehen, die den Lichtfleck beleuchtet. Ein Lichtdetektor bestimmt über eine Intensitätsmessung des vom Rußfleck reflektierten Lichtes die Rußkonzentration des betreffenden Gases.

Die Messtechnik eines solchen Rußzahlermittlungsgerätes ist jedoch sehr empfindlich, da es beispielsweise bei einer Verschmutzung der Lichtquelle und/oder des Lichtdetektors zu Fehlmessungen kommen kann, so dass eine häufige Kalibrierung des Geräts erforderlich ist. Des Weiteren sind Rußzahlermittlungsgeräte mit automatischer optischer Auswertung in der Regel sehr hochpreisig.

Eine weitere Möglichkeit, die Schwärzung des Rußflecks zu bestimmen, besteht nach der Verordnung über Kleinfeuerungsanlagen (Erste Bundesimmissionsschutzverordnung vom 13. Februar 1996, Anlage III, Abschnitt: "Anforderungen an die Durchführung der Messung im Betrieb") in einem Vergleich mit einer Grauwerttabelle. Üblicherweise wird hierzu das Filterpapier eine Öffnung auf. Durch Drehen oder Verschieben der Rußbildvergleichsskala können der Reihe nach die einzelnen Öffnungen in die Auswerteposition gebracht werden, so dass der Rußfleck durch die betreffende Öffnung hindurch sichtbar ist.

Die Rußbildvergleichsskala wird nun in eine Stellung gedreht oder verschoben, in der die beste Übereinstimmung zwischen dem Grauwert des Rußflecks und dem Grauwert der in der Auswerteposition befindlichen Rußbildvergleichsfläche gegeben ist.

Alternativ zu einem Drehen oder Verschieben der Rußbildvergleichsskala kann auch das Filterpapier in Bezug auf die Rußbildvergleichsskala gedreht und/oder verschoben werden.

Die AT 348 802 B und die DE 36 15 111 A1 beschreiben weitere Rußzahlermittlungsgeräte.

Entscheidend ist lediglich, dass der Rußfleck, dessen Rußzahl zu ermitteln ist, und jede der Rußbildvergleichsflächen derart zueinander positionierbar sind, dass ein Vergleich des Grauwertes des Rußflecks mit dem Grauwert jeweils einer der Rußbildvergleichsflächen durch augenscheinliche Betrachtung möglich ist.

Über die Stellung der Rußbildvergleichsskala in Bezug auf die Auswerteposition kann jetzt die zugeordnete Rußzahl ermittelt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. In den Figuren zeigen:
1a einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Rußzahlermittlungsgerät,
1b eine Draufsicht auf die Anzeigeeinheit des Rußzahlermittlungsgerätes gemäß 1a,
2a-c eine Draufsicht auf eine drehbare Rußbildvergleichsskala, unter der ein mit einem Rußfleck versehener Filterpapierstreifen durchgeführt ist,
3 eine Draufsicht auf eine drehbare Rußbildvergleichsskala gemäß den 2a-2c, unter der ein mit Rußflecken versehenes, kreisscheibenförmiges Filterpapier angeordnet ist,
4 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Rußzahlermittlungsgerätes, und
5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Rußzahlermittlungsgerätes.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
1a zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Rußzahlermittlungsgerät. Das Gerät weist eine vorzugswewise flexible Ansaugleitung 10 zum Ansaugen eines Gases mit einer Knickschutzfeder 15 auf. Abweichend von der vorliegenden Darstellung kann die Ansaugleitung auch vom Gerät abnehmbar ausgeführt sein.
Die Ansaugleitung 10 kann beispielsweise durch eine Messöffnung in eine Abgasleitung eingeführt werden. Das Ansaugen von Gas aus der Abgasleitung erfolgt mittels einer Ansaugvorrichtung 12, die an die Ansaugleitung 10 angeschlossen ist. Bei der Ansaugvorrichtung 12 kann es sich beispielsweise um eine elektrisch betriebene Kolben- oder Membranpumpe handeln. Einfachere Ausführungsformen eines Rußzahlermittlungsgerätes können auch eine handbetriebene Ansaugvorrichtung 12 aufweisen.
In die Ansaugleitung 10 ist ein Filterpapier 23 eingebracht, so dass das angesaugte Gas durch das Filterpapier 23 hindurchtreten muss. Enthält das angesaugte Gas Rußbestandteile, so entsteht in einem Bereich 21, an dem das Gas durch das Filterpapier 23 hindurchtritt, ein Rußfleck. Diese Stelle im Bereich der Ansaugleitung wird nachfolgend auch als Ansaugposition 21 bezeichnet.
Um zu erreichen, dass beim Ansaugen des Gases nur das zu messende Gas, jedoch keine Fremdluft angesaugt wird, ist eine Abdichtvorrichtung 11 vorgesehen. Die Abdichtvorrichtung 11 kann beispielsweise als Schraub- oder Klemmdichtung ausgebildet sein und wird vorzugsweise – veranlasst durch durch eine Elektronikeinheit 51 – elektromechanisch oder manuell mittels einer Schnellspannvorrichtung betätigt.
Das Einspannen des Filterpapiers 23 kann beispielsweise mittels zweier einander gegenüberliegender Flansche 11 erfolgen. Dabei wird das Filterpapier 23 zunächst zwischen die beiden Flansche 11 eingeführt. Anschließend werden die beiden Flansche 11 so aneinandergepresst, dass das zwischen ihnen befindliche Filterpapier 23 im wesentlichen gasdicht eingespannt ist.
Zur Erzeugung eines Rußflecks ist es erforderlich, dass eine definierte Menge des zu messenden Gases, im Fall der DIN 51402 beispielsweise 1,63 l_N ± 0,07 l_N, angesaugt wird (l_N := Normliter).
Bei einer elektrisch betriebenen Ansaugvorrichtung 12 lässt sich das angesaugte Volumen beispielsweise über eine vorgegebene Laufzeit der Ansaugvorrichtung 12 bestimmen. Ebenso ist es, insbesondere bei manuell betriebenen Ansaugvorrichtungen 12 wie z.B. einer Kolbenpumpe möglich, die Anzahl der Kolbenhübe zu zählen und aus dem Kolbenvolumen auf das insgesamt angesaugte Gasvolumen zu schließen. Ebenso kann das angesaugte Volumen unter Verwendung eines vorzugsweise kalorimetri schen Durchflussmessers 13 oder mittels einer Differenzdruckmessung, beispielsweise nach dem Venturi- oder Staudruckprinzip, eingestellt werden.
Je höher der Rußanteil des Gases ist, desto stärker ist die Schwärzung des Filterpapiers 23 im Bereich der Ansaugposition, d.h. desto dunkler ist der erzeugte Rußfleck. Zur Auswertung des Rußflecks wird dessen Schwärzungsgrad durch Gegenüberstellung mit einer Graustufenskala verglichen. Diese Graustufenskala wird nachfolgend als Rußbildvergleichsskala bezeichnet. Um den Rußfleck mit den Rußbildvergleichsflächen der Rußbildvergleichsskala vergleichen zu können, muss die Abdichtvorrichtung 11 zunächst entspannt werden, so dass der mit dem Rußfleck versehene Abschnitt des Filterpapiers 23 aus der Ansaugposition 21 befördert werden kann.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Filterpapier 23 streifenförmig ausgebildet und auf einer im Griff des Rußzahlermittlungsgerätes angeordneten Vorratsrolle 44 aufgewickelt. Von dort wird es über eine Papierführung 43, die durch einen geeignet geformten Abschnitt des Gehäuses 40 gebildet ist, sowie über eine Umlenkrolle 45 der Ansaugposition 21 zugeführt. Im weiteren Verlauf ist das Filterpapier 23 durch eine erste Öffnung 41 des Gehäuses 40 nach außen geführt und verläuft vorzugsweise parallel zu einem Abschnitt des Gehäuses 40 bis zu einer zweiten Öffnung 42 des Gehäuses 40, durch die es wieder in das Gehäuse 40 eintritt und von einer Transportvorrichtung 25 aufgewickelt wird.
Selbstverständlich kann das Filterpapier 23 bei anderen, nicht dargestellten Ausführungsformen eines Rußzahlermittlungsgerätes auch im Gehäuse 40 verbleiben. Dabei ist es jedoch erforderlich, zur Betrachtung des zu vermessenden Rußflecks eine Öffnung oder ein Fenster in dem Gehäuse 40 vorzusehen.
Das Gehäuses 40 weist eine drehbare oder verschiebbare Rußbildvergleichsskala 30 auf, unter der das Filterpapier 23 hindurchgeführt ist. Die drehbare oder verschiebbare Rußbildvergleichsskala 30 ist vorzugsweise an der Außenseite Gehäuses 40 angeordnet. Alternativ dazu kann sich die drehbare oder verschiebbare Rußbildvergleichsskala 30 jedoch auch im Innenraum des Gehäuses befinden.
Um den Grauwert des Rußflecks mit der Rußbildvergleichsskala 30 vergleichen zu können, muss der Rußfleck von der Ansaugposition 21 in eine Auswerteposition 22 transportiert werden.
2a zeigt eine Draufsicht auf die Rußbildvergleichsskala 30 und das unter ihr hindurchgeführte Filterpapier 23. Auf die Darstellung des Gehäuses 40 gemäß 1a wurde hierbei verzichtet.
Die Rußbildvergleichsskala 30 umfasst eine Anzahl von Rußbildvergleichsflächen 27, die jeweils einen unterschiedlichen Grauwert aufweisen. Die Rußbildvergleichsflächen 27 sind vorzugsweise kreisförmig ausgebildet und weisen einen Durchmesser von beispielsweise etwa 20 mm auf. In der Mitte jeder Rußbildvergleichsfläche 27 ist eine kreisförmige Öffnung 28 mit einem Durchmesser von z. B. 6 mm angeordnet.
Jeder Rußbildvergleichsfläche 27 ist eine „Rußzahl" zugeordnet, die mit dem Grauwert der betreffenden Rußbildvergleichsfläche 27 korrespondiert. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Rußbildvergleichsfläche mit dem geringsten Grauwert die Rußzahl 0, und der Rußbildvergleichsfläche mit dem höchsten Grauwert die Rußzahl 9 zugeordnet. Das Filterpapier 23, auf der sich ein Rußfleck 24 befindet, ist unter der Rußbildvergleichsskala 30 hindurchgeführt. Zum Vergleich des Grauwerts des Rußflecks 24 wird das Filterpapier 23 in einer Transportrichtung r weitertransportiert, so dass sich der Rußfleck 24 in einer Auswerteposition 22 befindet, wie dies in 2b dargestellt ist.
Die Auswerteposition 22 ist in Bezug auf das Gehäuse 40 des Rußzahlermittlungsgerätes festgelegt. Die Rußbildvergleichsflächen 27 sind derart auf der Rußbildvergleichsskala 30 angeordnet, dass ihre Öffnungen 28 durch eine entsprechende Drehung der Rußbildvergleichsskala 30 in die Auswerteposition 22 gebracht werden können, so dass ein in der Auswerteposition 22 befindlicher Rußfleck 24 durch die Öffnung 28 hindurch sichtbar ist und diese bei senkrechter Betrachtung vollständig verdeckt. Dies ermöglicht einen direkten Vergleich zwischen dem Grauwert des Rußflecks 24 und dem Grauwert der in der Auswerteposition 22 befindlichen Rußbildvergleichsfläche 27.
Zur Ermittlung der dem Rußfleck 24 zuzuordnenden Rußzahl wird die Rußbildvergleichsskala 30 durch eine Drehung an ihrem Griffstück 31 so weit gedreht, bis sich diejenige Rußbildvergleichsfläche 27, deren Grauwert am wenigstens vom Grauwert des Rußflecks 24 abweicht, in der Auswerteposition 22 befindet. Eine derartige Position ist in 2c dargestellt. Die dem Rußfleck 24 zugeordnete Rußzahl ist nun diejenige Rußzahl, die mit der in der Auswerteposition 22 befindlichen Rußbildvergleichsfläche 27 korrespondiert. Bei dem Beispiel gemäß 2c weist der Rußfleck 24 die Rußzahl 5 auf.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 2a bis 2c ist das Filterpapier 23 als Streifen ausgebildet. Prinzipiell sind jedoch beliebige andere Ausführungsformen möglich. Ein weiteres Ausführungsbeispiel hierzu ist in 3 gezeigt. Der Aufbau der Rußbildvergleichsskala 30 entspricht dem der 2a bis 2c. Das Filterpapier 23 ist jedoch nicht wie bei den 1a, 2a-2c streifen-, sondern als kreisscheibenförmiges Filterblatt ausgebildet und teilweise unterhalb der Rußbildvergleichsskala 30 in einer zu dieser parallelen Ebene angeordnet.
Durch eine Drehung des Filterpapiers 23 in einer Drehrichtung φ kann ein in einer Ansaugposition 21 erzeugter Rußfleck 24 in eine Auswerteposition 22 gebracht werden. Das weitere Vorgehen zur Ermittlung der Rußzahl dieses Rußflecks 24 erfolgt nun auf dieselbe Weise anhand von 2c beschrieben.
Wie erläutert, korrespondiert die für einen bestimmten Rußfleck 24 ermittelte Rußzahl mit der Stellung der Rußbildvergleichsskala 30 in Bezug auf das Gehäuse 40. Diese Stellung kann durch augenscheinlichen Vergleich oder durch geeignete Maßnahmen elektronisch ausgewertet und weiterverarbeitet werden.
In 1a ist hierzu eine Vorrichtung zur Ermittlung der Drehposition 33, im vorliegenden Beispiel ein Mehrfachumschalter, vorgesehen, auf deren Achse die Rußbildvergleichsskala 30 befestigt ist. Der Mehrfachumschalter 33 ist mittels einer Verbindungsleitung 55 mit einer Elektronikeinheit 51 verbunden. Diese umfasst einen Mikrokontroller 52 sowie weitere elektronische Bauteile 53. Die Elektronikeinheit 51 kann sowohl eine Steuerungselektronik, als auch eine Auswerteelektronik umfassen, je nachdem, welche Funktionen in einem bestimmten Rußzahlermittlungsgerät benötigt werden.
Nachdem der Anwender die Rußbildvergleichsskala 30 in die Position mit der besten Übereinstimmung der Grauwerte gebracht hat, kann er eine nicht dargestellte Eingabevorrichtung, beispielsweise eine Taste, betätigen, um die Elektronikeinheit 51 zu veranlassen, die Stellung des Mehrfachumschalters 33 und damit einhergehend die dem Rußfleck 24 zugeordnete Rußzahl zu ermitteln. Die Stellung des Schalters 33 und/oder die ermittelte Rußzahl können jetzt gespeichert, auf einer Anzeigeeinheit angezeigt oder auf beliebige andere Weise weiterverarbeitet werden.
Alternativ oder zusätzlich zu einer elektronischen Auswertung der Position des Mehrfachumschalters 33 besteht die Möglich keit, bei einer in der Position der besten Übereinstimmung der Grauwerte befindlichen Stellung der Rußbildvergleichsskala die Rußzahl des Rußflecks 24 durch einfaches Ablesen eines Rußzahlwertes ermitteln, der mit der Rußbildvergleichsfläche 27 der besten Grauwert-Übereinstimmung korrespondiert. Vorzugsweise ist hierzu neben jeder Rußbildvergleichsfläche 27 der Rußbildvergleichsskala 30 die entsprechende Rußzahl angegeben.
Anstelle eines Mehrfachumschalters können beliebige andere Drehgeber oder lineare Positionsgeber zur Ermittlung diskreter, kontinuierlicher oder quasi-konitinuierlicher Drehpositionen verwendet werden. Wird z.B. ein Potentiometer in Verbindung mit einer Rußbildvergleichsskala eingesetzt, die eine kontinuierliche Graustufenskala aufweist, so kann damit anstelle einer diskreten Rußzahl auch eine kontinuierliche Rußzahl ermittelt werden.
Optional kann zum Vergleich des Rußflecks mit der Rußbildvergleichsskala eine Hinterleuchtung des Filterpapiers im Bereich des auszuwertenden Rußflecks vorgesehen sein. Ebenso ist optional eine Vorrichtung zur Beheizung der Messstellen, an denen der Rußfleck erzeugt wird, vorgesehen.
Nach dem der Grauwert eines oder mehrerer Rußflecke bestimmt wurde, kann in einem optionalen Schritt eine Untersuchung des Rußflecks/der Rußflecke hinsichtlich des Vorhandenseins von Ölderivaten untersucht werden. Hierzu wird auf den Rußfleck ein geeignetes Lösungsmittel wie z.B. Aceton vorzugsweise als Tropen aufgebracht. Kommt es dabei zu einem Verlaufen in Verbindung mit bräunlicher Verfärbung des Filterpapiers, so ist dies ein Hinweis, dass in dem Ruß Ölderivate vorliegen.
Das Lösungsmittel zur Untersuchung im Hinblick auf Ölderivate kann manuell, beispielsweise mit einer Pipette, durch Betätigen eines Bedienelementes am Rußzahlermittlungsgerät oder automatisch durch eine Elektronikeinheit des Rußzahlermitt lungsgerät auf den Rußfleck und das Filterpapier aufgebracht werden.
Bei bestimmten Anwendungen, beispielsweise wenn eine Messung nach DIN 51402 Teil 1 erforderlich ist, müssen mehrere Rußflecken erzeugt, deren jeweilige Rußzahl bestimmt und daraus eine mittlere Rußzahl ermittelt werden, was ebenfalls durch die Elektronikeinheit 51 vorgenommen werden kann.
Alle von der Elektronikeinheit 51 erfassten bzw. ermittelten Daten können gespeichert oder auf beliebige andere Weise verarbeitet werden.
Insbesondere ist hierzu eine Datenschnittstelle 60 vorgesehen, die über eine Verbindungsleitung 57 an die Elektronikeinheit 51 angeschlossen ist. Als Datenschnittstelle 60 können beliebige Schnittstellen verwendet werden, bevorzugt sind jedoch serielle Schnittstellen, vorzugsweise Infrarot-Schnittstellen (z.B. IrDA) oder Funkverbindungen (z.B. Bluetooth). Über die Datenschnittstelle 60 können die relevanten Daten, insbesondere die ermittelten Rußzahlen, deren Mittelwerte, Datum, Uhrzeit, Seriennummer des Rußzahlermittlungsgerätes, beispielsweise an einen Drucker, einen Rechner wie z.B. einen PDA (Personal Data Assistance) oder an ein Rauchgasanalysegerät übertragen und dort abgespeichert, ausgedruckt, angezeigt oder anderweitig weiterverarbeitet werden.
Eine wesentliche Vereinfachung für den Anwender beim Betrieb des Gerätes ergibt sich dann, wenn der in der Ansaugposition 21 erzeugte Rußfleck zur Durchführung des Grauwertvergleichs korrekt an der Auswerteposition 22 positioniert wird. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass die Transportvorrichtung 25 das Filterpapier 23 um eine vorgegebene Strecke transportiert, die dem Abstand zwischen der Ansaugposition 21 und der Auswerteposition 22 – gemessen entlang des Papierwegs des Filterpapiers 23 – entspricht.
Die Überwachung der korrekten Transportstrecke kann beispielsweise mittels eines Messrades erfolgen, das an die Elektronikeinheit 51 angeschlossen ist und das durch den Transport des Filterpapiers 23 mitbewegt wird. Das Messrad kann beispielsweise in die in 1a dargestellte Umlenkrolle 45 integriert sein.
Die Transportvorrichtung 25 und das Messrad 45 sind dann vorzugsweise an die Elektronikeinheit 51 angeschlossen, so dass diese die Transportvorrichtung 25 abschaltet, sobald das Filterpapier 23 um die für die ordnungsgemäße Platzierung des zuletzt erzeugten Rußflecks an der Auswerteposition 22 erforderliche Länge des Filterpapierstreifens 23 weitertransportiert wurde. Um einen Schlupf zwischen dem Messrad und dem Filterpapierstreifen 23 zu vermeiden, kann dieser eine Perforation aufweisen, in die Zähne des Messrades eingreifen.
Zur elektronischen Versorgung des Rußzahlermittlungsgerätes ist die Verwendung einer oder mehrerer Batterien 70 oder Akkus 70 vorgesehen, die bevorzugt im Griffteil des Geräts untergebracht sind. Daneben kann auch ein vorzugsweise als Schaltnetzteil ausgebildetes Netzteil 71 vorgesehen sein, mit dem das Rußzahlermittlungsgerät extern versorgt und gegebenenfalls dessen Akkus 70 aufgeladen werden können.
Für einen ordnungsgemäßen Betrieb des Gerätes ist es erforderlich, dass im Bereich der Abdichtvorrichtung keine Fremdluft angesaugt wird. Hierzu kann beispielsweise der Durchflussmesser 13 oder ein nicht dargestellter Druckaufnehmer verwendet werden. Der Durchflussmesser 13 und/oder der Druckaufnehmer müssen hierzu zwischen der Ansaugposition 21 und der Ansaugvorrichtung 12 an die Ansaugleitung 10 angeschlossen sein.
Zur Überprüfung der Dichtigkeit wird das Ende der Ansaugleitung 10 gasdicht verschlossen, das Rußzahlermittlungsgerät in einen Testmodus versetzt und die Ansaugvorrichtung 12 akti viert. Kommt es im Bereich der Abdichtvorrichtung 11 zu einem Zustrom von Fremdluft, so kann dies mittels des Durchflussmessers 13 bzw. mittels des Druckaufnehmers von der Auswerte- und Steuerungselektronik 51 festgestellt werden.
Alle ermittelten Werte, insbesondere Rußzahlen, deren Mittelwerte, Datum, Uhrzeit, eine Seriennummer des Rußzahlermittlungsgerätes, Batterie- oder Akkustatus können auf der in 1a gezeigten Anzeigeeinheit 50, beispielsweise einem LC-Display, dargestellt werden.
1b zeigt eine Draufsicht auf eine solche Anzeigeeinheit 50. Darauf sind neben Datum und Uhrzeit die sich aus drei vorangehend bestimmte Rußzahlen "6", "6" und "5" (RZ1, RZ2, RZ3) sowie deren durch die Elektronikeinheit 51 gemäß 1b errechneter und auf eine Nachkommastelle gerundeter Mittelwert "5,7" (RZM) angezeigt.
Die Anzeigeeinheit 50 kann auch zur Anzeige von Betriebszuständen wie z.B. Ladezustand der Batterien/Akkus 70, zur Anzeige von Anweisungen wie z.B. eine Aufforderung zum Einstellen der Rußbildvergleichsskala oder zum Durchführen einer Dichtigkeitsmessung oder zur Anzeige weiterer Größen genutzt werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Rußzahlermittlungsgerät sind insbesondere die Form der Rußbildvergleichsskala 30, die Form, die Anordnung und die Anzahl der Rußbildvergleichsflächen 27, die Form und die Anordnung der Öffnungen 28 der Rußbildvergleichsflächen 27 sowie die Form des Filterpapiers 23 nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen und deren Abmessungen beschränkt, sondern können je nach Einsatzzweck und gegebenenfalls damit in Verbindung stehenden gesetzlichen Normen entsprechend angepasst werden.
4 zeigt ein Blockschaltbild eines bevorzugten Rußzahlermittlungsgerätes. An eine Elektronikeinheit 51 sind ein gangsseitig eine Vorrichtung 33 zur Ermittlung der Drehposition einer Rußbildvergleichsskala 30, eine Abdichtvorrichtung 11, eine Ansaugvorrichtung 12, ein Durchflussmesser 13, ein Messrad 45 sowie eine Eingabevorrichtung 54, ausgangsseitig eine Anzeigeeinheit 50, eine Ansaugvorrichtung 12, eine Datenschnittstelle 60 und eine Transportvorrichtung 25 angeschlossen. Die Spannungsversorgung der Elektronikeinheit 51 erfolgt über Akkus 70 bzw. Batterien 70 und/oder über ein Netzteil mit optionaler Ladefunktion für die Akkus 70.
Ausgehend von einem Rußzahlermittlungsgerät mit einem Blockschaltbild gemäß 4 wird nachfolgend ein erfindungsgemäßer Ablauf einer Rußzahlbestimmung stichpunktartig beschrieben:

1. Einschalten des Rußzahlermittlungsgerätes;
2. Bestimmen einer ersten Rußzahl für einen ersten Rußfleck;
3. Bestimmen einer zweiten Rußzahl für einen zweiten Rußfleck;
4. Bestimmen einer dritten Rußzahl für einen dritten Rußfleck;
5. Untersuchung des ersten Rußflecks im Hinblick auf das Vorhandensein eines Ölderivats;
6. Untersuchung des zweiten Rußflecks im Hinblick auf das Vorhandensein eines Ölderivats;
7. Untersuchung des dritten Rußflecks im Hinblick auf das Vorhandensein eines Ölderivats;
8. Bestimmen des Mittelwerts der ersten, der zweiten und der dritten Rußzahl;
9. Anzeigen der ersten, der zweiten, der dritten Rußzahl sowie des Mittelwerts sowie von Datum und Uhrzeit auf der Anzeigeeinheit 50;
10. Speichern der ersten, der zweiten, der dritten Rußzahl, des Mittelwerts, des Datum sowie Uhrzeit in der Elektronikeinheit 51;
11. Bereitstellen der ersten, der zweiten, der dritten Rußzahl, des Mittelwerts, des Datum sowie Uhrzeit an der Datenschnittstelle 60.

Die Reihenfolge der voranstehend genannte Schritte kann, soweit dies technisch sinnvoll ist, in beliebiger Reihenfolge vertauscht werden.
Der 2. Schritt (Bestimmen einer ersten Rußzahl) sowie in entsprechender Weise Schritte zum Bestimmen weiterer Rußzahlen wie z.B. die Schritte 2 und 3 können dabei jeweils insbesondere folgende Teilschritte aufweisen:

2.1. Schließen der Abdichtvorrichtung 11;
2.2. Durchführen einer Dichtigkeitsmessung;
2.3. Einschalten der Ansaugvorrichtung 12 zum Erzeugen eines Rußflecks 24;
2.4. Fortwährendes Ermitteln des angesaugten Volumens basierend auf dem Signal des Durchflussmessers 13, der Laufzeit der Ansaugvorrichtung 12 oder der Anzahl der Hübe eines Kolbens der Ansaugvorrichtung;
2.5. Abschalten der Ansaugvorrichtung 12, sobald das angesaugte Volumen einen vorgegebenen Wert erreicht hat;
2.6. Öffnen der Abdichtvorrichtung 11;
2.7. Weitertransportieren des Filterpapiers 23 durch Einschalten der Transportvorrichtung 25;
2.8. Fortwährendes Ermitteln der Transportstrecke des Filterpapiers 23 mittels des Messrades 45;
2.9. Abschalten der Transportvorrichtung 25, sobald die Transportstrecke des Filterpapiers 23 einen vorgegebenen Wert erreicht hat;
2.10. Manuelles Einstellen der Rußbildvergleichsskala 30, abhängig vom Grauwert des Rußflecks 24; und
2.11. Betätigen der Eingabevorrichtung 54, um die Auswertung der mit der Rußbildvergleichsskala 30 gekoppel ten Vorrichtung 33 zur Ermittlung der Drehposition einzuleiten.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Rußzahlermittlungsgerätes ist in 5 gezeigt. Das Rußzahlermittlungsgerät weist eine lineare, in Längsrichtung des Gehäuses 40 verlaufende Rußbildvergleichsskala 30 mit fünf Rußbildvergleichsflächen 27 auf. Die Anzahl der Rußbildvergleichsflächen 27 ist nur beispielhaft gewählt, sie kann grundsätzlich beliebig je nach Anwendungsbereich und zugrunde liegenden Vorschriften angepasst werden.
Unterhalb der Rußbildvergleichsskala 30 ist verläuft ein streifenförmiges Filterpapier 23 ebenfalls in Längsrichtung des Gehäuses 40.
Das Filterpapier 23 und die Rußbildvergleichsskala 30 sind gegeneinander verschiebbar. Vorzugsweise ist dabei entweder das Filterpapier 23 gegenüber dem Gehäuse 40 fest und die Rußbildvergleichsskala 30 gegenüber dem Gehäuse 40 verschiebbar oder umgekehrt die Rußbildvergleichsskala 30 gegenüber dem Gehäuse 40 fest und das Filterpapier 23 gegenüber dem Gehäuse 40 verschiebbar.
Zur elektronischen Weiterverarbeitung der ermittelten Daten können die Positionen der Rußbildvergleichsskala bzw. des Filterpapiers elektronisch ermittelt werden.
Die bereits anhand des Rußzahlermittlungsgerätes gemäß 1a sowie den anderen Figuren beschriebenen Ausgestaltungen können auch auf das Rußzahlermittlungsgerät gemäß 5 angewendet werden.
6 zeigt noch einen Ablaufplan für die Bedienung eines erfindungsgemäßen Rußzahlermittlungsgerätes.

10: Ansaugleitung
11: Abdichtvorrichtung
12: Ansaugvorrichtung
13: Durchflussmesser
15: Knickschutzfeder
21: Ansaugposition
22: Auswerteposition
23: Filterpapier
24: Rußfleck
25: Transportvorrichtung
27: Rußbildvergleichsfläche
28: Öffnung
30: Rußbildvergleichsskala
31: Griffstück
33: Vorrichtung zur Ermittlung der Drehposition
40: Gehäuse
41: erste Gehäuseöffnung
42: zweite Gehäuseöffnung
43: Papierführung
44: Vorratsrolle
45: Umlenkrolle/Messrad
46: Vorderseite des Gehäuses
50: Anzeigeeinheit
51: Elektronikeinheit
52: Mikrokontroller
53: Bauteile
54: Eingabevorrichtung
55: Verbindungsleitung
56: Verbindungsleitung
57: Verbindungsleitung
60: Datenschnittstelle
70: Akku/Batterie
71: Netzteil/Ladegerät
r: Papiertransportrichtung

Claims

Rußzahlermittlungsgerät mit folgenden Merkmalen: einer Ansaugleitung (10) zum Ansaugen eines potentiell Ruß enthaltenden Gases durch ein in die Ansaugleitung (10) eingebrachtes Filterpapier (23), einer manuell oder automatisch betätigbaren Transportvorrichtung (25), die dazu ausgebildet ist, einen an einer Ansaugposition (21) durch Ansaugen des Gases auf dem Filterpapier (23) erzeugten Rußfleck (24) durch Weitertransport des Filterpapiers (23) in eine Auswerteposition (22) zu transportieren, und einer Rußbildvergleichsskala (30) mit mehreren Rußbildvergleichsflächen (27), von denen jede einen vorgegebenen Grauwert sowie eine Öffnung (28) aufweist, wobei jede Öffnung (28) der Rußbildvergleichsskala (30) in Bezug auf den Rußfleck in eine Auswerteposition (22) positionierbar ist, so dass der Rußfleck (24) durch die Öffnung (28) hindurch sichtbar ist.
Rußzahlermittlungsgerät nach Anspruch 1, bei dem die Rußbildvergleichsskala (30) zur Ermittlung von deren Stellung in Bezug auf die Auswerteposition (22) mit einem Positionsgeber (33) gekoppelt ist.
Rußzahlermittlungsgerät nach Anspruch 2, bei dem der Positionsgeber (33) an eine Elektronikeinheit (51) angeschlossen ist.
Rußzahlermittlungsgerät nach Anspruch 3, bei dem die Elektronikeinheit (51) zur Ermittlung einer Rußzahl ausgebildet ist.
Rußzahlermittlungsgerät nach Anspruch 4, bei dem die Elektronikeinheit (51) zur Ermittlung einer mittleren Rußzahl aus mehreren Rußzahlen ausgebildet ist.
Rußzahlermittlungsgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5 mit einer Anzeigeeinheit (50), die an die Elektronikeinheit (51) angeschlossen ist.
Rußzahlermittlungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Rußbildvergleichsskala (30) drehbar oder verschiebbar ausgebildet ist.
Rußzahlermittlungsgerät nach Anspruch 7, das zur Verwendung eines streifenförmigen Filterpapiers (23) ausgebildet ist.
Rußzahlermittlungsgerät nach Anspruch 7 oder 8, das zur Aufnahme einer Filterpapiervorratsrolle (44) ausgebildet ist.
Rußzahlermittlungsgerät nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Transportvorrichtung (25) als Aufwickelvorrichtung ausgebildet ist.
Rußzahlermittlungsgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, das ein Messrad (45) zur Ermittlung einer Filterpapiertransportstrecke aufweist.
Rußzahlermittlungsgerät nach Anspruch 11, bei dem das Messrad (45) an eine Elektronikeinheit (51) angeschlossen ist.
Rußzahlermittlungsgerät nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das Messrad (45) Zähne aufweist, die in eine Perforation eines in das Rußzahlermittlungsgerät eingelegten streifenförmigen Filterpapiers (23) eingreifen.
Rußzahlermittlungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das zur Verwendung eines als Filterblatt (23) ausgestalteten Filterpapiers (23) ausgebildet ist.
Rußzahlermittlungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Ansaugvorrichtung (12) als elektrische Ansaugpumpe ausgebildet ist.
Rußzahlermittlungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Ansaugvorrichtung (12) an eine Elektronikeinheit (51) angeschlossen ist.
Rußzahlermittlungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Elektronikeinheit (51), an die eine Anzeigeeinheit (50) angeschlossen ist.
Rußzahlermittlungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Datenschnittstelle (60).
Rußzahlermittlungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Transportvorrichtung (25) abhängig von einem mechanisch mit dem Filterpapier (23) gekoppelten Drehgeber (45) steuerbar ist.
Verfahren zur Ermittlung der Rußzahl eines potenziell Ruß enthaltenden Gases mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Rußzahlermittlungsgerätes mit einer Ansaugleitung (10), einer Transportvorrichtung (25) und einer mehrere Rußbildvergleichsflächen (27) aufweisenden Rußbildvergleichsskala (30), – Positionieren eines Abschnitts eines Filterpapiers (23) in die in der Ansaugleitung (10) befindliche Ansaugposition (21), – Ansaugen eines vorgegebenen Volumens eines Gases mittels einer mit der Ansaugleitung (10) pneumatisch verbundenen Ansaugvorrichtung (12), so dass bei vorhandenem Ruß auf dem Abschnitt des Filterpapiers (23) ein Rußfleck (24) erzeugt wird, – Transportieren des Abschnitts des Filterpapiers (23) von der Ansaugposition (21) in eine Auswerteposition (22) unterhalb der Rußbildvergleichsskala (30) mittels der Transportvorrichtung (25), – Positionieren der Rußbildvergleichsskala (30) in eine Drehposition, in der sich diejenige Rußbildvergleichsfläche (27), deren Grauwert sich am wenigsten vom Grauwert des Rußflecks (24) unterscheidet, an der Auswerteposition (22) befindet, – Ermitteln der Rußzahl in Abhängigkeit von der Drehposition der Rußbildvergleichsskala (30) in Bezug auf die Auswerteposition (22).
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem das Positionieren der Rußbildvergleichsskala (30) durch Drehen und/oder Verschieben der Rußbildvergleichsskala (30) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, bei dem das Ermitteln der Rußzahl in Abhängigkeit von der Drehposition der Rußbildvergleichsskala (30) in Bezug auf die Auswerteposition (22) mittels eines Drehgebers (33) erfolgt, der mit der Rußbildvergleichsskala (30) gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, bei dem mehrere Rußzahlen nacheinander ermittelt werden und aus diesen eine mittlere Rußzahl bestimmt wird.