Измеритель плотности отработавших газов Советский патент 1991 года по МПК G01N21/53 

Изобретение относится к оптоэлект- рон ному аналитическому приборостроению и может быть использовано для определения оптической плотности отработавших газов, а также в различных отраслях промышленности и народного хозяйства, где необходимо определять оптические характеристики (плотность, прозрачность, состав) рассеивающих сложных газовых сред: влагосодержащих, агрессивных, запыленных и им подобных, в частности для зкс- прессс-контроля дымности дизельных двигателей транспортных средств с целью повышения их топливной и экологической эффективности.

Цель изобретения - повышение точности и надежности измерений при длительных замерах.

На фиг.1 изображена схема конструкции измерителя плотности отработавших газов; на фиг.2 - конструкция камеры, продольный разрез, на фиг.З - сечение А-А на фиг.2.

Измеритель содержит размещенные по одной оси патрубки 1 и 2 ввода и вывода отработавших газов, перпендикулярно им расположенный измерительный канал 3 с камерами 4 по концам, источник 5 света и фотоприемник 6, установленные в камерах 4. источник 7 сжатого воздуха и трубопроводы 8 для подачи продувочного сжатого воздуха камерам 4, датчик 9 давления, трубопровод 10 с фильтром 11 для подачи воздуха к источнику 7 сжатого воздуха и регистрирующее устройство 12, соединенное с фотоприемником 6.

Камеры 4 выполнены в виде сэмовакуу- мирующихся вихревых труб с сопловыми вводами 13 сжатого воздуха, соединенными с трубопроводами 8. К торцу каждого соплового ввода сжатого воздуха прикреплена диафрагма 14 (фиг,2) с центральным отверстием 15, сопряженным с коническим всасывающим патрубком 16. Вихревая труба снабжена щелевым диффузором 17, расположенным со стороны, противоположной вводу 13 сжатого воздуха, причем наружная стенка 18 щелевого диффузора 17 имеет центральное отверстие 19, Стенка 18 посредством втулки 20 закреплена на измери- тельном канале 3. Ширина зазора 21 регулируется при помощи шпилек (не показаны). Источник 5 света и фотоприемник б закреплены вдоль оси измерительного канала 3 посредством идентичных крестообразных втулок 22 внутри всасывающих патрубков 16 на ребрах 23 с косыми срезами.

Измерение плотности отработавших газов двигателя производится следующим образом.

Входной патрубок 1 герметично соединяют приемной частью с выхлопной трубой глушителя шума выхлопа двигателя. Включают источник 7 сжатого воздуха, который всасывает чистый воздух через фильтр 11, трубопровод 10 и подает его по трубопрово0 дам 8 в камеры 4. Управление работой источника 7 сжатого воздуха обеспечивается датчиком 9 давления. Воздух подают через сопловые вводы 13. Внутри каждого соплового ввода 13 происходит формирование

5 вихревого потока воздуха, который распространяется вдоль вихревой трубы по спирали и выбрасывается в атмосферу через регулируемый зазор 21 щелевого диффузора 17. При этом вследствие возникновения

0 вихревого эффекта внутри вихревой трубы образуются две зоны: приосевая низкотемпературная зона пониженного давления и периферийная высокотемпературная зона высокого давления.

5В зависимости от начального давления

и температуры сжатого воздуха на входе соплового ввода 13 внутри камеры 4 устанавливается перепад температуры до 100°С, а степень разрежения - до 0,1 атм.

0 По измерительному каналу 3 и коническому всасывающему патрубку 16 чистый атмосферный воздух засасывается в приосевую зону камеры 4. Затем включается источник 5 света и производится тарировка и установ5 ка указателя на О регистрирующего устройства 12.

После этого включают двигатель и отработавшие газы, проходя по патрубкам 1 и 2, заполняют также измерительный канал 3,

0 откуда они поступают через центральное отверстие 19 наружной стенки 18 щелевого диффузора 17 в приосевую низкотемпературную зону пониженного давления камеры 4, приобретая при этом характер вихревого

5 движения, захватываются периферийным вихрем, не доходя до оптических поверхностей источника света (фотоприемника), и уносятся в обратном направлении через зазор 21 диффузора 17 в атмосферу. Одновре0 менно навстречу вихревому потоку отработавшего газа через всасывающий патрубок 16 и центральное отверстие 15 диафрагмы 14 поступает в приосевую зону камеры 4 чистый атмосферный воздух. При

5 этом происходит охлаждение источника 5 света и фотоприемника 6, закрепленных во всасывающих патрубках 16 посредством втулок 22. Оба потока сталкиваются в области соплового ввода 13, захватываются периферийным вихрем, в котором происходит

концентрация мельчайших капелек масла, влаги и механических частичек (поступающих в сопловой ввод 13 совместно со сжатым воздухом от источника 7 сжатого воздуха) и в спутном потоке выносятся че- рез зазор 21 в атмосферу. Таким образом, качество сжатого воздуха не оказывает существенного влияния на работу устройства, так как в нем нет пути прохождения лучей от источника 5 света к фотоприемнику б отсутствуют посторонние включения, могущие, кроме того загрязнять оптические поверхности д: гчиков и вносить существенные поправки в процессе длительной работы, которые трудно учитывать в процессе обработки данных.

Поток света от источника 5 света проходит через отработавшие газы и падает на фотоприемник 6. Последний воспринимает непоглощенную часть света. В зависимости от плотности (дымности) отработавших газов изменяется поглощение потока света, а фотоприемник б реагирует на эти изменения и подает сигнал на регистрирующее устройство 12.

Если необходимо локализовать выбросы отработавших газов, поступающие в атмосферу через зазор 21 диффузора 17, то можно ..спользовать с -тральный диффузор вместо щелевого диффузора 17 и соединить его выход с наименьшим сечением патрубка 2 вывода отработавших газов посредством трубопроводов (на фиг.1 не показаны).

Для карбюраторных двигателей в качестве источника сжатого воздуха можно использовать баллоны со сжатым газом.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность и надежность измерений при длительных замерах за счет усовершенствования аэродинамической защиты элементов оптической схемы.

Формула изобретения

Измеритель плотности отработавших газов, содержащий размещенные на одной оси патрубки ввода и вывода отработавших газов, перпендикулярно к ним расположенный измерительный канал, по концам которого в камерах, связанных с источником сжатого воздуха, установлены источник света и фотоприемник, электрически соединенный с регистрирующим устройством, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений при длительных замерах, камеры выполнены в виде самовакуумирующихся вихревых труб, содержащих с одной стороны диффузоры, которые центральными отверстиями связаны с измерительным каналом, а с другой стороны - жестко закрепленные на торцовых ди- афрагмах сопловых вводов труб, всасывающие патрубки, в которых размещены источник света и фотоприемник, при этом источник сжатого воздуха подсоединен к сопловым вводам труб.

Изобретение относится к оптоэлектрон- ному аналитическому приборостроению и может быть использовано для определения оптических характеристик рассеивающих сред, в частности отработавших газов дизельных двигателей транспортных средств. Цель изобретения - повышение точности и надежности измерений при длительных замерах. В устройстве использован эффект Ранка-Хилша для термостабилизации и аэродинамической защиты элементов оптической схемы от загрязнений. Для этого ис- точник 5 света и фотоприемник 6 располагают во всасывающих патрубках 16, неподвижно прикрепленных к диафрагмам самовакуумирующихся камер 4, которые прикреплены посредством диффузоров 7 к противоположным концам измерительного канала 3. 3 ил 12 (Л С о со ел о 00 N Фиг 1

15

фиг 2

А-А

23

ФигЗ