DE2425877B2 - Trübungsmeßvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-OS 2154611 bekannt.

Die Messung der Trübung von Gasen, insbesondere von Abgasen aus Diesel-Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen hat den Zweck, trübende Bestandteile in den Abgasen zu ermitteln. Das Prinzip derartiger Trübungsmeßgeräte beruht darauf, daß sich die Beleuchtungsstärke einer am Ende einer Meßkammer angebrachten Fotozelle ändert, wenn das von einer Lichtquelle ausgesandte Licht statt durch reine Luft durch ein getrübtes Gas zu der Fotozelle geleitet wird. Dabei wird die Lichtabsorption in der Meßkammer nach dem Lambert-Beerschen Gesetz zur Trübungsmessung ausgenützt.

Das Lambert-Beersche Gesetz ist jedoch nur unter der Voraussetzung gültig, daß die Abgasdichte entlang der Meßstrecke in der Meßkammer konstant ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß die Meßkammer auch dann schnei] und homogen mit Abgas gefüllt werden kann, wenn eine Aufweitung des Querschnittes von der Abgaszuführleitung zu der Meßkammer erfolgt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Zwar sind bei der bekannten Meßeinrichtune nach der DE-OS 2154611 Leitbleche in der Meßkammer zur Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung des Abgasstromes über die Meßkamroer vorgesehen; bei dieser Anordnung ist aber eine flächenproportionale Aufweitung des Querschnitts von der Abgaszuführleitung zu der Meßkammer nicht vorgesehen.

Es ist außerdem bekannt, zur Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung des Abgasstromes über die Meilkammer am Eingang der Meßkammer Streubleehe quer zur Strömungsrichtung des Abgases anzuordnen. Bei Verwendung derartiger Streubleche entsteht aber ein Rückstau des Abgases, der sich ungünstig auf die Meßgenauigkeit des Trübungsmeßgerätes auswirken kann.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung den Aufbau einer Trübungsmeßvorrichtung,

Fig. 2 und 3 in schematischer Darstellung den Aufbau eines Adapterteils, und

Fig. 4 die prinzipielle Anordnung von Leitblechen in einem Adapterteil.

Die Trübungsmeßvorrichtung weist gemäß Fig. 1 zwei Kammern, eine Meßkammer 10 und eine Vergleichskammer 11 auf. Während des Meßvorgangs wird die Meßkammer 10 ständig von dem zu messenden Gas, das beispielsweise vom Auspuff einer Brennkraftmaschine zu dieser Meßkammer 10 geleitet werden kann, durchströmt.

Die Vergleichskammer 11 ist dagegen an eine Pumpe 12 angeschlossen, die ständig reine Luft in die

ji Vergleichskammer 11 fördert, wobei stets ein leichter Überdruck in dieser Vergleichskammer 11 aufrechterhalten wird. Die Meßkammer 10 weist außer der Eintrittsöffnung 13 und der Austrittsöffnung 14 für das Meßgas zwei öffnungen 15 und 16 auf. Über die Eintrittsöffnung 13 ist ein Adapterteil 40 geschoben, das einen beispielsweise runden Querschnitt einer weiter nicht dargestellten Abgaszuführleitung an den beispielsweise rechteckigen Querschnitt der Meßkammer 10 anpaßt, und dabei den Strömungsquer-

v, schnitt aufweitet. An dem Adapterteil 40 sind Leitbleche 41 angeordnet. Der genaue Aufbau des Übergangsstückes wird anhand der Fig. 2 bis 4 erläutert. Die öffnung 15 ist dabei als Lichteintrittsöffnung und die öffnung 16 als Lichtaustrittsöffnung der

w Meßkammer 10 bestimmt. Zweckmäßigerweise ist die Durchströmrichtung der Gase durch die Kammern 10, 11 so gewählt, daß sie mit der Rotationsrichtung der Scheiben 21,22 übereinstimmt. Außerdem hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Strömungsge-

Y-i schwindigkeit der Gase, insbesondere des Meßgases, der Rotationsgeschwindigkeit der Scheiben 21, 22 entspricht.

Die Vergleichskammer 11 ist prinzipiell gleich aufgebaut, auch sie weist außer den Lufteintritts- und

bo Austrittsöffnungen 17 und 18 sine Lichteintrittsöffnung 19 und eine Lichtaustritt söffnung 20 auf. Die Scheiben 21 und 22 sind vor d>:n öffnungen IS und 16 sowie 19 und 20 angebracht. Diese Scheiben 21 und 22 sitzen auf einer gemeinsamen Achse 23, die

t,5 von einem weiter nicht dargestellten Motor in Umdrehung versefzt wird. Zweckmäßig ist es, die Temperatur über die gesamte Länge der Meßkammer 10 annähernd sleich zu halten. Mit eirem über die Besamte

Länge der Meßkammer 10 angeordneten Widerstandsdraht, der in der Zeichnung weiter nicht dargestellt ist, kann die mittlere Temperatur des Meßgases exakt festgestellt werden. Durch dies.: Maßnahmen kann die Verschmutzungsgefahr der Scheiben 21 und 22 verringert und damit die Meßgenauigkeit erhöht werden.

Durch die Meßkammer 10 und die Vergleichskammer 11 fließt ein von einer Lichtquelle 25 ausgesandter Lichtriirom, der über Umlenkspiegel 26 und 27 zu der Meßkammer 10 und der Vergleichskammer 11 geleitet wird. In dem Strahlengang zwischen der Lichtquelle 25 und der Meßkammer 10 ist dabei ein Interferenzfilter 28 und ein Linsensystem 29 zur Bündelung des Lichtstrahles angeordnet. In dem Strahlengang zwischen der Lichtquelle 25 und der Vergleichskammer 11 Ist ein Polarisationsfilter 30 und ebenfalls ein Linsensystem 29 zur Bündelung des Lichtstromes angeordnet. Die Lichtquelle 25 ist dabei zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß sie Glühiicht einer bestimmten Farbtemperatur liefert. Außerdem ist es bei einer polycliromatischen Lichtquelle zweckmäßig, in den Weg der Lichtstrahlen ein Filter zu schalten, welches nur für Licht in einem sehr engen UV-Bereich durchlässig ist.

Die Scheibe 21 weist lichtundurchlässige Sektoren 31 und lichtdurchlässige Sektoren 32 auf. D e Aufteilung dieser Sektoren erfolgt dabei so, daß bei einem Iichtundurchlässigen Sektor 31 vor der Öffnung 15 ein lichtdurchlässiger Sektor 32 vor der öffnung 19 vorbeibewjgt wird. Die genaue Aufteilung der lichtdurchlässigen und der iichtundurchlässigen Sektoren der Scheibe 21 ist dabei so gewählt, daß bei Rotation der Scheibe 21 die Summe des durch die beiden Kammern 10 und 11 gelangenden Lichts konstant bleibt, wenn beide Kammern mit reiner Luft gefüllt sind.

Hinter der Austrittsöffnung 16 der Meßkammer 10 ist ein Sammellinsensystem 33 angeordnet, hinter dem eine Lochblende 34 zur Ausblendung von Streulicht vorgesehen ist. In gleicher Weise ist hinter der Öffnung 20 der Vergleichskammer 11 ein Sammellinsensystem 33 angeordnet, hinter dem ebenfalls eine Lochblende 34 angeordnet ist. Hinter den Lochblenden 34 sind Lichtleiter angeordnet, die zu der lichtempfindlichen Fläche eines Sensors 37 führen. Dieser Sensor 37 ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß seine Farbempfindlichkeit durch seine Eigenschaften oder durch Vorschalten entsprechender Farbfilter der Farbempfindlichkeit des menschlichen Auges angepaßt ist.

Die Wirkungsweise dieser Trübungsmeßvorrichtung ist folgende: Die Lichtquelle 25 sendet Licht aus, das durch die Sammellinsen 29 gebündelt wird und zu der Meßkammer 10 bzw. der Vergleichskammer 11 gelangt. Befindet sich, wie in der Zeichnung dargestellt, vor der Öffnung 15 der Meßkammer 10 ein lichtundurchlässiger Sektor 31 der Scheibe 21, so kann das Licht nicht durch die Meßkammer 10 hindurchdringen. Dagegen kann das über den Umlenkspiegel 27, das Polarisationsfilter 30 und das Sammellinsensystem 29 zur Vergleichskammer 11 gelangende Licht durch den Iichtundurchlässigen Sektor 32 der Scheibe 21 in die Vergleichskammer 11 eindringen und durch

die öffnung 20 und die Scheibe 22 austreten. Das aus der öffnung 20 austretende Licht wird über die Sammellinse 33 der Lochblende 34 und von dort über den Lichtleiter 36 auf die lichtempfindliche Fläche des Sensors 37 geleitet, der ein entsprechendes Ausgangssignal abgibt.

Werden nun die Scheiben 21 und 22 weitergedreht, so gelangt der lichtdurchlässige Sektor 32 der Scheibe 21 vor die öffnung 15 der Meßkammer 10, während der lichtundurchlässige Sektor 31 der Scheibe 21 vor die öffnung 19 der Vergleichskammer 11 gelangt. Damit kann das Licht nicht mehr durch die Vergleichskammer 11 dringen, wohl aber durch die Meßkammer 10. Auch hier wird das Licht über die Sammellinsen 29 und 33 sowie über die Lochblende 34 und den Lichtleiter 35 zur lichtempfindlichen Fläche des Sensors 37 geleitet.

Das Ausgangssignal des Sensors 37 wird dabei durch die Trübung des in der Meßkammer 10 befindliehen Gases und der dadurch bewirkten Verringerung des Lichstromes geringer sein als bei Druchtritt des Lichtes durch die Vergleichskammer 11. Aus dem Unterschied der Ausgangssignale des Sensors 37 bei Lichtdurchgang durch die Meßkammsr 10 bzw. die Vergleichskammer 11 kann ein Maß für die Trübung des Meß«ases abgeleitet werden.

In den Fig. 2, 3 und 4 ist das Adapterteil 40 dargestellt, das an seiner einen Stirnseite eine runde Eintrittsöffnung 42 und an seiner anderen Stirnseite eine rechteckige Austrittsöffnung 43 hat. Die runde Eintrittsöffnung 42 des Adapterteils 40 ist mit einem nicht dargestellten runden Entnahmeschlauch einer Gaszuführleitung verbunden, die beispielsweise in das Auspuffrohr eines Dieselmotors gesteckt wird. Die rechteckige Austrittsöffnung 43 des Adapterteils 40 ist auf die rechteckige Eintrittsöffnung 13 der Meßkammer 10 gesteckt. Das Adapterteil 40 ist mit Leitblechen 41 versehen, die eine flächenproportionale Aufteilung des Abgasstromes in Abgasteilströme bewirken. Die Leitbleche sind in zwei Teilen 44 und 45 des Adapterteils 40 gehalten. Durch die Aufteilung des Adapterteils 40 in die beiden Teile 44 und 45 ist eine leichte Herstellbarkeit gegeben.

Die Auf Ellung des Abgasstromes in Teilströme erfolgt so, daß bei einem gedachte.! Schnitt senkrecht zur Längsachse des Adapterteils 40 Flächenproportionalität gegeben ist. Die Leitbleche 41 können dabei als gerade Leitbleche (41 in Fig. 4) oder als geschwungene Leitbleche (46 in Fig. 2, 3) ausgeführt sein. In Fig. 4 ist dabei nur das Übergangsstück in einem Quadranten angedeutet.

Bei der Ausgestaltung des Adapterteils 40 ist es zweckmäßig, wenn an den beiden Übergangsstellen zu der Gaszuführleitung und der Meßkammer 10 ein glatter Überzug erfolgt und die stärkste Aufweitung des Querschnittes im Bereich des ersten Drittels vo: der runden Eintrittsöffnung 42 her erfolgt.

Das beschriebene Adapterteil 40 hat nochmals zusammengefaßt die Vorteile, daß eine schnelle Füllung der Meßkammer 10 mit Abgas erfolgt, daß die Füllung gleichmäßig ist und sich ein geringer Strömungswiderstand und damit ein vernachlässigbar kleiner Rückstau ereibi.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Trübung von Gasen, insbesondere von Dieselmotorabgasen, anhand des optischen Absorptionsvermögen? der Gase mit

a) einer Gaszuführleitung,

b) einer an die Gaszuführleitung angeschlossenen, von den Gasen durchströmten Kammer mit einer Ein- und einer Austrittsöffnung für einen Meßlichtstrahl,

c) zwei rotierenden transparenten Scheiben, von denen eine die Eintrittsöffnung und die andere die Austrittsöffnung gegen die Umgebung abschließt,

d) einem zwischen der Gaszuführleitung und der Kammer vorgesehenen Adapterteil zur Anpassung der unterschiedlichen Querschnitte der Gaszuführleitung und der Kammer, sowie

e) im Adapterteil angeordneten Leitblechen zur gleichmäßigen Verteilung der Gase in der Kammer,

dadurch gekennzeichnet, daß

f) die Leitbleche (41) in dem Adapterteil (40) unter Bildung von gegeneinander abgeschotteten und ihre Querschnittsflächen proportional zur Querschnittsfläche des Gesamtgasstroms ändernden Teilgasströmen angeordnet sind.

2.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Adapterteil (40) aus zwei Teilen (44, 45) besteht.