SE1051228A1 - Kontamineringssensor - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser en avgasreningsanordning för ureaunderstödd katalys av avgaser, innefattande en tank (51) för urealösning vilken lösning är avsedd att sprutas in i avgaserna. Speciellt avser uppfinningen en sensor (50) som är placerad i tanken eller ett tankrör och är anordnad att kontinuerligt avkänna förekomst av petroluemprodukt(er) i lösningen. Företrädesvis innefattar sensorn ett gummielement som har förmåga att svälla i kontakt med petroleumprodukt(er), varvid svällningen utnyttjas för att generera en signal.(Fig. 5a)

Description

10 Ingen av dessa anordningar enligt teknikens ståndpunkt beskriver direkt och kontinuerlig övervakning av förekomst av kontaminerande substanser i urealösningen.

Sammanfattning av uppfinningen I ljuset av de problem som föreligger vid den inledningsvis beskrivna tekniken har uppfinnarna utformat ett nytt detektionsförfarande och sensorer för detektion av organiska föroreningar, speciellt petroleumprodukter (såsom diesel och lösningsmedel) i ureatanken i ett SCR-system.

Syftet är således att tillhandahålla en effektiv och billig sensor för detektion av om urealösningen kontaminerats med t. ex. dieselbränsle, och som omedelbart larmar om så skulle vara fallet.

Detta syfte uppnås med en anordning enligt krav 1 genom att en sensor är anordnad att detektera förekomst av petroleumprodukter, såsom dieselbränsle, i en urealösning för användning i ett avgasreningssystem baserat på katalys.

Företrädesvis är sensorn av ett gummimaterial som har egenskapen att det sväller vid kontakt med petroleumprodukter, såsom dieselbränsle.

F öreträdesvis utnyttjas svällningen till att åstadkomma en mekanisk påverkan på en kontakt eller annat organ så att en strömkrets sluts eller bryts.

I en andra aspekt av uppfinningen tillhandahålles en metod för att detektera förekomst av föroreningar såsom petroleumprodukter i en urealösnng. Denna metod definieras i krav 14.

Uppfinningen kommer nu att belysas närmare i anslutning till de bifogade rítningarna i vilka F ig. la visar en utföringsform av en sensor enligt uppfinningen i ej svällt tillstånd; Fig. lb visar sensorn i Fig. la i svällt tillstånd där en kontakt sluts; F ig. 2a visar en annan utföringsform av en sensor enligt uppfinningen i ej svällt tillstånd; Fig. 2b visar sensorn i Fig. 2a i svällt tillstånd där en tråd bryts och en strömkrets därigenom bryts; Fig. 3 visar ytterligare en utföringsform av en sensor enligt uppfinningen; F ig. 4a visar ännu en utföringsform av en sensor enligt uppfinningen; Fig. 4b visar en variant av utföringsformen i Fig. 4a; Fig.5a visar en placering av en sensor; och Fig. 5b visar en annan placering av en sensor.

Detaljerad beskrivning av föredragna utfóringsformer Den grundläggande uppfinningstanken med föreliggande uppfinning är att detektera om petroleumprodukter kontaminerat urealösningen i en tank tillhörande ett SCR- system för katalytisk avgasrening.

Uppfinningen baseras på användningen av en sensor som känner av närvaro av petroleumprodukter, såsom dieselbränsle i små mängder.

I en föredragen utföringsform innefattar sensorn ett gummimaterial som har förmåga att svälla i kontakt med petroleumprodukter. Svällningen utnyttjas därvid i olika varianter på olika sätt för att generera en signal.

I en utföringsform tillhandahålles en sensor, allmänt betecknad 10, i form av ett kompositelement 12 där en gummiklots 13, eller liknande, som har åtminstone en plan yta förbundits på den plana ytan med en böjlig metallplatta 14, - plåt eller -folie.

Ett sådan sensorelement visas i Fig. la.

Metalldelen har två funktioner, dels fungerar den som en diffusionsspärr (att stoppa organiska ämnen att komma in den vägen) och dels kan den leda ström. Detta kan göras på två sätt dels genom en metallfolie som blir både spärrskikt och kan sluta en strömkrets, men även genom att lägga ett spärrskikt av till exempel polytetrafluoreten (Teflon®) och på den lägga en metallfolie (som då inte behöver täcka hela gummiytan) som kan sluta en krets.

När kompositelementet 12 av gummi/ metall bringas i kontakt med en petroleumprodukt som får gummit att svälla kommer metallplattan 14, som ju inte påverkas av petroleumprodukter, att hindra gummit 13 från att svälla på den sidan där plattan sitter, medan plattan kommer att svälla på motsatta sidan, vilket leder till en böjning av hela kompositelementet så som visas i Fig. lb (man kan jämföra med hur en bimetall reagerar vid värmning).

Svällning av gummi är typiskt 100 %. Det vill säga att det sker en stor avböjning av sensorelementet om det utsätts för olja. Avståndet skall var så stort så att man inte får oavsiktlig kontakt vid till exempel vibration.

Kompositelementet 12 är lämpligen fast inspänti en ände och frihängande i den andra änden (se Fig. la-b). Om man anordnar ett kontaktelement 16 av metall intill kompositelementets 12 metallplatta 14 kan dessa båda metallelement fås att komma i kontakt vid den böjning som sker vid svällning av gummit och därigenom kan en strömkrets fås att slutas, vilket genererar en elektrisk signal som kan användas för att varna för att en kontaminenng skett.

I en alternativ utföringsform kan gummielementet 13 användas som en engängssensor.

Därvid kopplas en tunn elektriskt ledande tråd 18 till kompositelementet 12, som är utformat på samma sätt som beskrivits i anslutning till Fig. 1, i den frihängande änden, så som visas i Fig. 2a. När gummit sväller på grund av att det kommit i kontakt med t. ex. dieselolja, böjs detsamma och tråden 18 sträcks därvid så att den brister, se Fig. 2b. Om en ström flyter genom träden bryts följaktligen kretsen när tråden brister och detta genererar en signal som kan användas som varning för att kontarninering inträffat.

En annan utföringsform av uppfinningen visas i Fig. 3.

Hår utformas sensorn som en gummisträng 20, d.v.s. ett relativt tunt och avlångt gummielement. Lämpliga dimensioner är 2-10 cm långt och en tvärsnittsdimension som uppgår till 1x5 mm, det vill säga att strängen företrädesvis är formad som ett band. Ett rektangulärt tvärsnitt är bäst då en stor yta är föredragen.

Gummisträngen är lärnpligtvis fixerad i en ände 22. Om sensorn är anordnad i en tank sitter den företrädesvis fast vid en vägg i tanken eller i dess botten. I den andra ände av gummisträngen 22 finns ett metallelement 24 anordnat vars funktion är att sluta en strömkrets, så som kommer att framgå av den följande beskrivningen.

I samma ände som metallelementet är en fjäder 26, företrädesvis en spiralfjäder, anordnad. Denna fjäder håller gummisträngen 20 i ett sträckt tillstånd och säkerställer att den förblir sträckt även då den sväller vid kontakt med t.eX. olja eller diesel.

Gummisträngen 20 är anordnad så att dess metallelement 24 befinner sig intill ett kontaktelement som innefattar två elektriskt ledande delar 28a, 28b på ett avstånd från varandra. En spänning ligger konstant över dessa kontaktelement. I mellanrummet 29 mellan kontaktelementen 28a, 28b löper fjädern 26. Metallelementet 24, exempelvis i form av en bricka eller en kula, som finns anordnat på gummisträngen 22 är något större än avståndet mellan kontaktelementen 28a, 28b vilket får till följd att när gummit sväller kommer fjädern 26 att dra strängen 22 och därmed även metallelementet 24 på strängen mot kontaktelementen 28a, 28b, och när gummit svällt tillräckligt, d.v.s. när strängen förlängts, kommer metallelementet 24 att bringas i kontakt med de bägge kontaktelementen 28a, 28b och en strömkrets sluts, varvid en signal genereras som kan används för varning att en kontaminering inträffat.

Det är möjligt att arrangera gummisträngen 20 och metallelementet 24 så att gummisträngen löper genom passagen 29. I detta fall sitter alltså metallelementet 24 inte på strängens 20 ände utan någonstans längs med gummisträngen. Det viktiga är att fjädern 26 håller strängen sträckt då strängen sväller och att avståndet mellan metallelementet 24 och kontaktelementen 28a, 28b är tillräcklig litet för att en omedelbar kontakt inträffar när en förorening kommer in i tanken.

I ytterligare en alternativ utföringsform, som illustreras i Fig. 4a-b, innefattar sensorn 40 en i tanken eller bränsleröret anordnad behållare 42 med åtminstone en öppning, företrädesvis en uppsättning öppningar 44, genom vilken vätskan i tanken eller under påfyllning av tanken kan komma in. Denna behållare innehåller en uppsättning gummielement, företrädesvis i form av kulor 46 med en diameter i intervallet 1-3 mm. Vidare finns anordnat ett kontaktorgan 48, 49 i form av en böjlig tunga 48 anordnad med ett gap G mellan sig och en kontaktyta 49, och som påverkas av gummielementen då dessa sväller så att en strömkrets sluts eller bryts varvid en signal genereras.

Behållaren kan vara utformad av ett perforerat material med ett flertal öppningar vars storlek kan variera inom vida gränser. Begränsningen sätts av kulornas storlek. Hålen får förstås inte vara större än kulorna.

En föredragen storlek på kulorna är 1-3 mm i diameter, och en maskstorlek på ett nät är företrädesvis 0,5-1,5 mm.

I en föredragen utföringsform är behållaren gjord av ett nätmaterial. Det kan vara av polymer, eller metall, men i så fall företrädesvis elektriskt isolerande på ytan.

I behållaren finns ett kontaktelement anordnat på ett sådant sätt att det kommer att mekaniskt påverkas av de svällande gummikulorna så att en strömkrets sluts och en signal genereras.

I den visade utföringsformen utgörs kontaktelementet av en fjädrande metalltunga 48 anordnad intill en vägg eller på botten av behållaren. I ett tillstånd där gummikulorna inte har svällt föreligger ett isolerande gap G mellan tungan och en kontakt 49, men när gummikulorna 46 sväller och tar mer utrymme i anspråk pressas tungan 48 mot kontakten 49.

I en annan utföringsform enligt Fig. 4b finns en tunn metallfolie anordnad på ett sådant sätt att den bryts när kulorna sväller. Om metallfolien är konfigurerad så att den i obrutet tillstånd leder ström men i brutet tillstånd hindrar ström att flyta, det vill säga att en strömkrets bryts, kan detta också utnyttjas för att generera en signal, analogt med ”trädvarianten” i Fig. lb Ett annat möjligt alternativ enligt Fig. 4b är att botten 48' utgör en ”dörr” som öppnas då kulorna sväller. Om en tunn metalltråd (ej visad) finns anordnad på ett liknande sätt som i Fig. 2b, kan tråden fås att brista och en strömkrets att brytas vilket kan generera en signal.

En sensorenhet 50 enligt de olika utföringsformerna som beskrivits ovan kan anordnas i en tank 51 för urealösning 52, så som visas i Fig. 5a. Därvid är den företrädesvis monterad på en vägg nära inloppet från tankröret 53 så att en förorenande vätska omedelbart kommer i kontakt med sensorn 50 och snabbt genererar en varningssignal.

Alternativt kan sensorenheten monteras i tankröret 53 sä som visas i Fig. 5b. Det är därvid tänkbart att man utformar tankröret med ett separat rör 54 eller rörsegment ivilket sensorn 50 monteras.

I dessa bägge utföringsformer kommer alltså sensorn i kontakt med vätska i princip endast vid påfyllning av tanken. Den skulle också kunna vara anordnad så att den hela tiden är nedsänkt i bränslet och kontinuerligt känna av vätskans sammansättning.

I ytterligare en utföringsform kan gummielementet vara anslutet till en resistansmätare vilken är anordnad att mäta en resistansförändring i gummit då det sväller i kontakt med petroluemprodukt(er).

Claims (15)

10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV:

1. Avgasreningsanordning för ureaunderstödd katalys av avgaser, innefattande en tank (51) för urealösning vilken lösning är avsedd att sprutas in i avgaserna, kännetecknad av en sensor (10; 20; 40; 50), placerad i tanken eller tankröret och anordnad att avkänna förekomst av petro1uemprodukt(er) i lösningen.

2. Anordning enligt krav 1, där sensorn innefattar ett gummielement (13) som har förmåga att svälla i kontakt med petroleumprodukt(er), varvid svällningen utnyttjas för att generera en signal.

3. Anordning enligt krav 2, där gummielementet är anordnat att vid svällning bringa två kontakter (14, 16; 24, 28a, 28b; 48, 49) i kontakt med varandra varvid en strömkrets sluts så att en signal genereras.

4. Anordning enligt krav 3, där gummielementet (13) är integrerat med en metallplatta (14) som är anordnad på en sida av gummielementet (13), varigenom metallplattan (14) böjs när gummit sväller, och där böjningen utnyttjas för att åstadkomma nämnda kontakt.

5. Anordning enligt krav 4, där metallplattan (14) är anordnad intill ett kontaktelement (16) vilka båda bringas i kontakt med varandra då metallplattan böjs.

6. Anordning enligt krav 2, där gummielementet är anordnat så att det vid svällning bringar en tråd (18) att brista varvid en strömkrets bryts och en signal genereras.

7. Anordning enligt krav 2 eller 3, där gummielementet är utformat som en avlång sträng (20) varvid svällning av gummit vid kontakt med petroleumprodukt(er) åstadkommer en längdförändring som används för att bringa två kontakter i kontakt med varandra så att en strömkrets sluts och en signal genereras. 10 15 20 25 30

8. Anordning enligt krav 7, där gummisträngen är fixt infäst i en ände och förspänd med en fjäder (26) i den andra änden, vilken fjäder löper genom en passage (29) i ett kontaktelement (28a, 28b) av metall, och där gummisträngen innefattar ett metallelement (24) som har en utsträckning som är större än passagens (29) vidd, varvid gummisträngen (20) vid svällning under fjäderns (26) inverkan bringar metallelementet (24) till kontakt med metallen i kontaktelementet (28a, 28b), vilket får en krets att slutas och en signal att genereras.

9. Anordning enligt krav 2, där sensorn innefattar en behållare (42) med åtminstone en öppning (44) genom vilken vätskan i tanken kan komma in, vilken behållare innehåller en uppsättning gummielement (46) och ett kontaktorgan (48) som kan påverkas av gummielementen (46) då dessa sväller så att en strömkrets sluts eller bryts varvid en signal genereras.

10. Anordning enligt krav 9, där behållaren (42) är utformad av ett nätmaterial.

l 1. Anordning enligt något av föregående krav, där gummit är tvärbundet eller icke tvärbundet elastomer exempelvis termoplastiska elastomerer, eten-propen-dien- monomer-gummi (EPDM), naturgummi, butadienbaserade elastomerer.

12. Anordning enligt något av föregående krav, där sensorn är anordnad att känna av förekomst av dieselbränsle eller olja i urealösningen.

13. Anordning enligt krav 2, där gummielementet är anslutet till en resistansmätare vilken är anordnad att mäta en resistansförändring i gummit då det sväller i kontakt med petroluemprodukt(er).

14. Metod för att detektera förekomst av petroleumprodukt(er) i en tank innehållande urealösning, viken tank ingår i en avgasreningsanordning för ureaunderstödd katalys av avgaser, där metoden innefattar att anordna en sensor för petroleumprodukt(er) i tanken; att med sensorn avkänna förekomst av petroluemprodukt(er) i lösningen; och 10 att generera en varningssignal då sensorn detekterar förekomst av petro1eumprodukt(er) i tanken.

15. Metod enligt krav 14, där sensorn innefattar ett gummielement som har förmåga att svälla i kontakt med petroleumprodukt(er), varvid svällningen utnyttjas för att generera en signal.