DE1032005B - Geraet zum Bestimmen des Staubgehalts in stroemenden Gasen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Bestimmen des Staubgehaltes in strömenden Gasen, insbesondere des Rußgehaltes in Abgasen von Dieselmaschinen.

Bei einem bekannten Gerät zur Bestimmung des Rußgehaltes in Abgasen von Dieselmaschinen ist eine Entnahmesonde zur Einführung in die Abgasleitung vorgesehen. An die Sonde schließt sich ein Filtergehäuse an, von dem eine Verbindungsleitung zu einer Pumpeinrichtung führt, die zwei miteinander verbundene Meßräume hat, die gewöhnlich etwa senkrecht untereinanderliegeni und um eine waagerechte Symmetrieachse schwenkbar sind. Vor Beginn des Meßvorganges ist der untenliegende Meßraum mit Wasser gefüllt. Dieses strömt nach Schwenken der Meßräume von dem nun obenliegenden Raum in den unteren und erzeugt dabei in dem oberen Raum einen Unterdruck. Dadurch wird über das Filter und die Verbindungsleitung Abgas in den oberen Meßraum gesaugt. Bei Änderung der Stellung der Meßräume zueinander werden durch ihre eigene Schwerkraft zwei; Doppelventile bewegt. Diese öffnen dabei einen Durchlaß für das Einströmen der Abgase in den obenliegenden Meßraum und einen Durchlaß für das Ausströmen der durch das einfließende Wasser verdrängten Gase aus dem untenliegenden Meßraum und schließen gleichzeitig entsprechende Durchlässe im unteren bzw. oberen Meßraum.

Der Anwendungsbereich des bekannten Gerätes ist durch den in den Meßräumen erzeugbaren Unterdruck begrenzt. Dieser ist in einzelnen Fallen, insbesondere für Messungen an in Fahrzeugen eingebauten Motoren, zu gering. Das bekannte Gerät ist außerdem für derartige Messungen nicht genügend leicht, handlich und unempfindlich gegen Erschütterungen.

Die Erfindung geht davon aus, ein handliches, leicht bedienbares und in seinem Aufbau einfacheres, keine Ventile aufweisendes Gerät zu schaffen, dessen Anwendung sowohl in einem Laboratorium als auch in einem fahrenden Fahrzeug in bequemer Weise möglich ist, und hat als wesentliches Ziel, ein sicheres Ansaugen der Abgase durch einen in allen Fällen ausreichenden Unterdruck zu erhalten.

Diese Forderungen werden von einem Gerät mit folgenden zum Teil bei dem bekannten Gerät vorhandenen Merkmalen erfüllt: Einer Entnahmesonde, die zur Einführung in die Abgasleitung bestimmt ist; einer Pumpe mit einem Kolben, der durch die Kraft einer Feder aus seiner inneren in seine äußere Totpunktlage bewegbar ist und während dieser Bewegung eine bestimmte, einem einzigen Meßvorgang dienende Abgasmenge durch eine Verbindungsleitung in den Pumpenraum saugt; einer willkürlich betätigbaren Auslösevorrichtung, um den Kolben aus einer Verriegelung zu lösen, die ihn in seiner inneren Totpunkt-Gerät zum Bestimmen des Staubgehalts
in strömenden Gasen

Anmelder:

Robert Bosch G.m.b.H.,
Stuttgart-W, Brei'tscheidstr. 4

DipL-Phys. Horst Bauer, Stuttgart,

Dipl.-Ing. Hermann Stoll, Bietigheim (Württ.),

Martin Link und Willi Gloß, Stuttgart,

sind als Erfinder genannt worden

lage zu halten bestrebt ist, und einem Filter, durch das die angesaugte Abgasmenge hindurchströmt und dessen Färbung ein Maß für den Staubgehalt (Rußgehalt) in den strömenden Gasen (Abgasen) ist.

Die Zeichnung stellt als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ein Gerät zum Bestimmen des Rußgehaltes in den Abgasen an Dieselmaschinen dar. Es zeigt

Fig. 1 das Gerät teilweise im Schnitt, wobei die Auslösevorrichtung in zwei Stellungen dargestellt ist,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform der Auslösevorrichtung im Schnitt.

Im Endabschnitt eines als Abgasleitung dienenden Auspuffrohres 1 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine liegt in axialer Richtung eine Entnahmesonde, die aus zwei konzentrisch ineinandergesteckten Rohrabschnitten 3 und 4 besteht, die an einem Ende verschlossen und durch Verschraubung aneinander befestigt sind. Der am anderen Ende des äußeren und kürzeren Rohrstückes 3, auf der der Strömungsrichtung abgewandten Seite der Sonde nach außen offene Zwischenraum 5 zwischen den beiden Rohrstücken steht mit dem Innenraum des an eine Verbindungsleitung 8 angeschlossenen inneren Rohrabschnittes 4 durch Bohrungen 6 in Verbindung. Die öffnung des Zwischenraumes 5 dient als Entnahmeöffnung 7. Am Rohrabschnitt 3 sind zwei im wesentlichen kreisförmige Federbügel 9 durch eine Schraube 10 über Kreuz befestigt. Am Rohrabschnitt 4 ist kurz vor dessen abgebogenem Ende ein Bund 12 vorgesehen, an dem durch Schrauben 14 zwei Federbügel 13 befestigt sind. Die Federbügel 9 und 13 dienen zur Halterung der Entnahmesonde im Auspuffrohr 1.

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Die Leitung 8 mündet in einen Deckel 16, der auf einer Kappe 17 mit Hilfe eines Schnellverschlusses befestigt ist, wie er beispielsweise für Flaschen verwendet wird. Dieser Verschluß hat zwei Hebel 18 und 19, die durch einen Niet 20 drehbar verbunden und. Jeder Hebel 18 ist an einen Bolzen 23 angeschraubt, der in ein Sackloch am Deckel 16 eingreift.

In der auf einer Zylinderbuchse 25 sitzenden Kappe schoben, die sich einerseits gegen die Mutter 70 und andererseits gegen die Hülse 41 abstützt. Nahe der Kappe 42 sind in der Wand der Zylinderbüchse 25 zwei Bohrungen 73 vorgesehen, aus denen Luft beim Verschieben des Kolbens 33 bis 36 ein- oder ausströmt und die bei entsprechenden Abmessungen als Drosselstellen wirken.

Die Zylinderbüchse 25 ist am Auspuffrohr 1 mit Hilfe einer Befestigungssehelk angebracht, deren

17 ist ein Stift 27 eingepreßt, an dem der Hebel 19 io einerseits das Gehäuse und andererseits das Auspuff-

gelagert ist. In das Innere des Deckels 16 ist eine etwa dreieckige Platte 28 eingedrückt, die als Abgasverteiler wirkt, um eine möglichst gleichmäßige Beaufschlagung einer Filterscheibe 30 zu erzielen, die zusammen mit einem DicE'tring31 zwischen der Kappe 17 und dem Deckel 16 eingespannt ist. In eine Ringnut des Deckels 16 ist ein Dichtring 32 eingelegt, der weicher ist als die Dichtscheibe 31 und von außen kommende Feuchtigkeit abhält.

rohr umspannende Klemmteile 75 durch einen Schraubenbolzen 76 mit Flügelschraube 77 zusammengehalten werden.

Die Bedienung und Arbeitsweise des beschriebenen Gerätes ist folgende:

Vor der Entnahme einer Probe der in Pfeilrichtung durch das Auspuffrohr strömenden Abgase wird zwischen Deckel 16 und Dichtring 31 eine neue Filterscheibe 30 eingelegt und dann der Kolben 32 bis 36

In der Zylinderbüchse 25 ist ein Kolben verschieb- 20 entgegen der Kraft der Feder 72 in die innere Totbar untergebracht, der aus zwei Scheiben 33 und 34 punktlage gebracht. Die Kugeln 45 rasten in dieser und

einem Dichtring 35 zusammengesetzt ist. Der Dichtring sitzt auf dem Außenumfang der Scheiben 33,34 und ist zwischen je einer Schulter dieser Scheiben eingespannt, * er liegt mit seiner äußeren Umfangsfläche an der Innenfläche der Zylinderbüchse 25 an. Ein Federring 36 verstärkt die Anpressung. Der Kolben 33 bis 36 sitzt auf einer Kolbenstange 37, die an ihrem Ende ein Gewinde 38 und eine Schulter 39 hat. Die Scheibe 33 liegt an der Schulter 39 an, und die Scheibe 34 ist auf das Gewinde 38 aufgeschraubt und drückt über den Dichtring 35 die Scheibe 33 gegen die Schulter 39. Die Kolbenstange 37 ist in einer Büchse 41 geführt, Stellung in die Ausnehmung 47 der Kolbenstange ein und werden durch die gleichzeitig unter der Wirkung der Federn 57 erfolgende axiale Bewegung des Ring-Schiebers 48 verriegelt.

Durch Druck auf den Gummiball 64 wird der Balg 50 mit Luft gefüllt, und der Ringschieber 48 bewegt sich entgegen der Kraft der Federn 57. Durch die Wirkung der Feder 72 auf die Kolbenstange 37 und durch die Form der Ringnut 47 werden die Kugeln 45 nach außen gedrückt, folgen der Erweiterung der Ringnut 49 im Ringschieber 48 und geben die Kolbenstange 37 frei. Der Kolben 33 bis 36 bewegt sich nun unter der Wirkung der Feder 72 zum äußersten Tot-

die in einer auf der Zylinderbüchse 25 aufgeschraubten 35 punkt, wobei die vom Kolben aus der Büchse 25 verKappe 42 eingeschraubt und durch eine Gegenmutter drängte Luft durch die Bohrungen 73 entweicht. Der

43 gesichert ist. Die Hülse 41 hat radiale Bohrungen 44, in denen Kugeln 45 liegen, die in eine Ringnut 47 an der Kolbenstange 37 eingreifen, sobald sich der Kolben 33 bis 36 in der inneren Totpunktstellung befindet (s. linke Seite der Fig. 1). Die Lage der Kugeln 45 in radialer Richtung ist bestimmt durch die Stellung eines auf der Büchse 41 gelagerten Ringschiebers 48. Zu diesem Zweck hat der Ringschieber 48 eine Ringnut 49, deren Grundfläche aus zwei Kreiszylinderabschnitten mit verschiedenen Durchmessern und kegeliger Übergangsfläche besteht. Ein Balg 50 wird mittels einer Mutter 51 und eines durch Schrauben 52 am Ringschieber 48 befestigten Ringes 53 gehalten.

Durchflußwiderstand der Bohrungen 73 bestimmt neben der Kraft der Feder 72 die Geschwindigkeit, mit der sich der Kolben bewegt.

Die Geschwindigkeit des Kolbens ist nun so eingestellt, daß bei dieser Bewegung des Kolbens innerhalb der Zylinderbüchse 25 ein in allen Fällen ausreichend starker Unterdruck gegenüber dem Abgasdruck im Auspuffrohr 1 entsteht, so daß mit Sicherheit durch die Entnahmeöffnung 7 über den Zwischenraum 5, die Bohrungen 6, den Rohrabschnitt 4, die Leitung 8 und den Deckel 16 Abgase durch die Filterscheibe 30 hindurch in den Pumpenarbeitsraum innerhalb der Zylinderbüchse 25 angesaugt werden. Beim

Federn 57, von denen nur eine dargestellt ist, stützen 50 Durchtritt durch die Öffnungen 29 zwischen der dreisich am Boden der Kappe 42 ab und sind bestrebt, eckigen Scheibe 28 und dem Deckel 16 wird der an-

des Balges 50 den Ring- kommende Absasstrom zerteilt, so daß

unter Zusammendrücken des Balges 50 den Ringschieber gegen eine Scheibe 58 zu schieben, welche die Zylinderbüchse 25 dicht abschließt und mit einer Schulter 59 an der Stirnseite der Büchse 25 anliegt.

Durch den Ringschieber 48 führt eine Bohrung 61 zum Balg 50. In die mit Gewinde versehene Bohrung ist ein Rohrstück 62 eingeschraubt, an das ein. Schlauch 63 angeschlossen ist. Dieser endet in einer Pumpeinrichtung in Gestalt eines Gummiballes 64. Das Rohrstück 62 geht durch eine Büchse 65 hindurch, die in eine Bohrung im Boden der Kappe 42 eingepreßt ist und außerhalb der Kappe eine Manschette 68 trägt, die das Rohrstück 62 umfaßt und zum Schutz gegen Eindringen von Schmutz in die 6g Kappe dient.

. Auf das freie Ende der Kolbenstange 37 ist ein Knauf 69 geschraubt, der mit einer Mutter 70 gesichert ist. Über den aus der Kappe 42 herausragenden Abschnitt der Kolbenstange 37 ist eine Feder 72 gekommende Abgasstrom zerteilt, so daß er den anschließenden Raum gleichmäßig ausfüllt und die in den Abgasen schwebenden Rußteilchen sich gleichmäßig auf der Filterscheibe 30 niederschlagen. Der Kolben 33 bis 36 saugt bei jeder Bewegung vom inneren zum äußeren Totpunkt, wo er jeweils an die Kappe 17 bzw. Scheibe 58 anschlägt, die gleiche Abgasmenge an.

In Fig. 2 ist eine mechanische Auslösevorrichtung dargestellt. Der hier mit 80 bezeichnete Kolbenschaft hat eine Ringnut 81, in die bei der gezeichneten inneren Totpunktstellung des Kolbenschaftes ein Stift 82 eingreift, der axial an einem Bolzen 83 sitzt und durch eine an einem Bund 84 des Bolzens 83 angreifende Feder 85 in Richtung zum Schaft 80 gedrückt wird. Der Bolzen 83 ist in einem Nippel 86 geführt, der in eine auf die Zylinderbüchse 25 aufgeschraubte Kappe 87 eingeschraubt ist und gegen den sich die Feder 85 abstützt. In den Bolzen 83 ist ein

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Halter 88 eingeschraubt, in dessen Querbohrung 89 eine Kugel 90 sitzt, an der das Drahtseil 91 eines Bowdenzuges befestigt ist, dessen Mantel sich an einer auf den Nippel 86 aufgeschraubten Hülse 92 abstützt. Durch Anziehen des Drahtseiles 91 wird der Stift 82 aus der Ringnut 81 herausgezogen, so daß, wie oben beschrieben, der unter Federwirkung stehende Kolbenschaft 80 sich bewegen kann und der an diesem befestigte Kolben bei seiner Bewegung vom inneren zum äußeren Totpunkt Abgas ansaugt.

Claims (11)

Patentansprüche

1. Gerät zum Bestimmen des Staubgehaltes in strömenden Gasen, insbesondere des Rußgehaltes in Abgasen von Dieselmaschinen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, zum Teil an sich bekannter Merkmale:

a) einer Entnahmesonde, die zur Einführung in die Abgasleitung bestimmt ist;

b) einer Pumpe mit einem Kolben, der durch die Kraft einer Feder aus seiner inneren in seine äußere Totpunktlage bewegbar ist und während dieser Bewegung eine bestimmte, einem einzigen Meßvorgang dienende Abgasmenge durch eine Verbindungsleitung in den Pumpenraum saugt;

c) einer willkürlich betätigbaren Auslösevorrichtung, um den Kolben aus einer Verriegelung zu lösen, die ihn in seiner inneren Totpunktlage zu halten bestrebt ist;

d) einem Filter, durch das die angesaugte Abgasmenge hindurchströmt und dessen Färbung ein Maß für den Staubgehalt (Rußgehalt) in den strömenden Gasen (Abgasen) ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmesonde axial in die Abgasleitung einsteckbar ist und zur Halterung in der Abgasleitung mindestens einen sich gegen die Innenfläche der Abgasleitung abstützenden Federbügel hat.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeöffnung (7) der Entnahmesonde auf der der Strömungsrichtung in der Abgasleitung abgewandten Seite der Entnahmesonde liegt.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmesonde aus zwei konzentrisch ineinandergesteckten, an einem Ende verschlossenen und aneinander befestigten Rohrabschnitten besteht, deren am anderen Ende des äußeren und kürzeren Rohrstückes offener Zwischenraum mit dem Innenraum des an die Verbindungsleitung angeschlossenen inneren Rohrabschnitts in Verbindung steht.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Pumpengehäuse abnehmbarer Teil, in den die Verbindungsleitung mündet, zum Festspannen der zwischen das Pumpengehäuse und dem abnehmbaren Teil einlegbaren Filterscheibe dient.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Mündung der Verbindungsleitung und der auswechselbaren Filterscheibe ein mit Öffnungen versehener scheibenförmiger, zur gleichmäßigen Verteilung des Rußgehaltes auf die Filterscheibe dienender Verteiler angeordnet ist.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung im Pumpengehäuse als Drosselstelle für die während des Saughubes durch den Kolben aus dem Gehäuse verdrängte Luft dient und der Durchflußwiderstand der Drosselstelle die Kolbengeschwindigkeit während des Saughubes bestimmt.

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die willkürlich betätigbare Auslösevorrichtung einen Schieber aufweist, der in seiner einen nur bei innerer Totpunktlage des Kolbens möglichen Endstellung ein Sperrglied im Eingriff mit einer an der Kolbenstange vorgesehenen Raste hält und in seiner anderen Endstellung das Sperrglied freigibt.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber durch einen aufblasbaren Balg entgegen einer Federkraft bewegbar ist, der an eine willkürlich betätigbare Luftpumpe angeschlossen ist.

10. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der inneren Totpunktlage des Kolbens in eine Ausnehmung an der Kolbenstange einrastender, federbelasteter Sperrstift willkürlich aus der Ausnehmung herausziehbar ist.

11. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenpumpe mit Hilfe einer Befestigungsschelle am Auspuffrohr der Dieselmaschine befestigbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 809 530/353' 6.