Измеритель оптической плотности отработавших газов

 

Изобретение касается оптоэлектронного аналитического приборостроения и может быть использовано для определения оптической плотности отработавших газов. Целью изобретения является повышение точности и надежности измерений при длительных замерах за счет уменьшения загрязнения оптических поверхностей источника света и фотоприемника и их термостабилизации. Для этого камеры 4 выполнены в виде торов 21 с тангенциальными вводами 16 для подвода сжатого воздуха и с выходными соплами 22, которые образованы наружными поверхностями торов 21, повторяющими профиль их внутренних поверхностей. При этом торы 21 жестко прикреплены посредством спиральных газоотводящих коллекторов 5 к противоположным концам измерительного канала 3, а источник света 7 и фотоприемник расположены в перфорированных патрубках 19, сопряженных своей внутренней поверхностью с внутренней поверхностью торов 21. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G.01 N 21/53

ГОСУДАРСТВЕ1НЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ос ю

4 !

А г 2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4605457/25 (22) 14.11.88 (46) 23.08.91. Бюл. М 31 (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. А.Н.

Севченко (72) 6.6. Виленчиц, А.А, Ждановский, И.Н.

Зеленко, Д.В. Кирпичев и Д.С. Умрейко (53) 551.508(088.8) (56) Патент ФРГ

1Ф 3006046, кл. 6 01 и 21/53, 1981, Авторское свидетельство СССР

М 1203410, кл. G 01 N 21/53, 1986. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ОПТИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ (57) Изобретение касается оптоэлектронного аналитического приборостроения и может быть использовано для определения оптической плотности отработавших газов, ...5U „„1672314A1

Целью изобретения является повышение точности и надежности измерений при длительных замерах эа счет уменьшения загрязнения оптических поверхностей источника света и фотоприемника и их термостабилизации. Для этого камеры 4 выполнены в виде торов 21 с тангенциальными вводами 16 для подвода сжатого воздуха и с выходными соплами 22, которые образованы наружными поверхностями торов 21, повторяющими профиль их внутренних поверхностей. При этом торы 21 жестко прикреплены посредством спиральных газоотводящих коллекторов 5 к противоположным концам измерительного канала 3, з источник света 7 и фотоприемник расположены в перфорированных патрубках 19, сопряженных своей внутренней поверхностью с внутренней поверхностью торов 21.

1 з.п. ф-лы. 3 ил.

1672314

Изобретение относится к оптоэлектронному аналитическому приборостроению и может быть использовано для определения оптической плотности отработавших гаэов, 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, оно может использоваться для экспресс-контроля дымности дизельных двигателей транспортных средств с целью повышения их топливной и экологической эффективности, Цель изобретения — повышение точности и надежности измерений при длительных замерах за счет уменьшения загрязнения оптических поверхностей источника света и фотоприемника и их термостабилиээции, На фиг. 1 изображена схема кенструкции измерителя оптической плотности отработавших газов; на фиг. 2 — конструкции камеры, продольный разрез; на фиг. 3— разрез А — А на фиг, 2, Измеритель содержит патрубки ввода 1 и вывода 2 отработавших газов, последний иэ которых выполнен в виде конфуэора и диффузора, соединенных наименьшими сечениями, измерительный канал 3, камеры 4 со спиральными гаэоотводящими коллекторами 5, трубопроводы 6 для отсоса смеси продувочного воздуха, отработавшего газа и чистого атмосферного воздуха, источник 7 света, фотоприемник 8, источник 9 сжатого воздуха, трубопровод 10 с фильтром 11 для подачи воздуха к источнику 9 сжатого воздуха, трубопровод 12 для подачи продувочного воздуха в калорифер 13 и далее по трубопроводам 14 через тройники 15 и тангенциальные вводы 16 — в камеры 4, датчик

17 давления и регистрирующее устройство

18.

Камера 4 содержит корпус с перфори рованным патрубком 19 (фиг. 2), имеющим на боковой поверхности отверстия 20, причем внутренняя поверхность патрубка 19 выполнена в виде конуса, сопряженного в его суженной части полым тором 21. Внутренняя поверхность выходного сопла 22 образована наружной поверхностью тора 21, повторяющей профиль его внутренней поверхности. Открытый торец перфорированного патрубка 19 и входнои торец выходного сопла 22 размещены в одной плоскости с кольцевым зазором 23. К торцу корпуса камеры 4 жестко прикреплен спиральный газоогводящий коллектор 5, который в свою очередь закреплен на

55 измерительном канале 3 посредством втулки 24, Выход коллектора 5 соединен с трубопроводом б, а источник света 7 и фотоприемник 8 закреплены вдоль оси измерительного канала 3 при помощи крышки

25, неподвижно подсоединенной к торцу перфорированного патрубка 19.

Измерение плотности отработавших газов двигателя производится следующим образом.

Патрубок 1 ввода герметично соединяют приемной частью с источником отработавших газов, например с выхлопной трубой глушителя шума выхлопа двигателя. Включают источник 9 сжатого воздуха, который всасывает чистый воздух через фильтр 11, трубопровод 10 и подает его по трубопроводу 12 в калорифер 13. Отсюда подогретый до необходимой температуры продувочный воздух по трубопроводам 14 через тройники

15 и тангенциальные вводы 16 поступает в камеры 4. Управление работой источника 9 сжатого воздуха обеспечивается датчиком

17 давления, Продувочный воздух под избыточным давлением поступает в полые торы 21, закручивается вокруг оси каждого тора и перемещается, а затем через кольцевой зазор 23 поступает в выходное сопло 22. При движении струи воздуха по тороидальной поверхности сопла 22 вследствие действия центробежной силы на этой поверхности получается давление, ниже давления окружающей среды. При этом пристенная струя прилипает к выпускной тороидальной поверхности (эффект Коанда). В этом случае отрыв наблюдается при угле г;оворота струи воздуха примерно 240 C.

В приосевой области, расположенной между открытыми торцами перфорированного патрубка 19 и выходного сопла 22, образуется эона разрежения, в которую устремляется чистый атмосферный воздух, засасываемый через отвер=тия 20 патрубка

19 и по измерительному каналу 3. Воздушная смесь собирается спиральным гаэоотводящим коллектором 5 и подается по трубопроводу 6 внутрь патрубка вывода 2 там, где его сечение наименьшее. Затем включается источник 7 света и производится тарировка и установка указателя на "0" регистрирующего устройства 18.

После этого включают двигатель и отработавшие газы, проходя по патрубкам 1 и 2, заполняют также измерительный канал 3, откуда они поступают в зону разрежения, захватываются расширяющимся потоком продувочного воздуха от выходного сопла

22, не доходя до оптических поверхностей источника света 7 (фотоприемника 8) и уно1672314

50 сятся в обратном направлении через спиральный гаэоотводящий коллектор 5 и трубопровод 6 внутрь патрубка 2 вывода и далее в атмосферу, Одновременно навстречу потоку отработавшего газа через перфорированный патрубок 19 поступает в приосевую зону чистый атмосферный воздух, При этом происходит охлаждение источника 7 света и фотоприемника 8. Оба потока сталкиваются в области кольцевого зазора 23, захватываются расширяющимся потоком продувочного воздуха. в котором происходит концентрация мельчайших капелек масла, влаги и механических частичек (поступающих в тангенциальные вводы 16 совместно со сжатым воздухом от источника 9 сжатого воздуха), и в спутном потоке выносятся через коллектор 5 в трубопровод

Таким образом, качество продувочного сжатого воздуха не оказывает существенного влияния на работу устройства, так как в нем на пути прохождения лучей от источника 7 света к фотоприемнику 8 отсутствуют построения включения, могущие, кроме того, загрязнять оптические поверхности датчиков и вносить существенные поправки e процессе длительной работы, которые грудно учитывать в процессе обработки данных.

Поток света от источника 7 проходит через отработавшие газы и падает на фотоприемник 8. Последний воспринимает непоглощенную часть света. В зависимости от оптической плотности (дымности) отработавших газов изменяется погло цение потока света, а фотоприемник а реагирует на зти изменения и подает сигнал на регистрирующее устройство 18.

Дополнительный обогрев полого торг

21, осуществляемый сжагым воздухом, нагретым в калорифере 13, обеспечивает термостабилизацию оптических поверхностей источника 7 света и фотоприемника 8 за счет хорошей теплопроводности материала корпуса камеры 4 и высокого коэффициента теплоотдачи с единицы поверхности тора

21 особенно в зимнее время. Это позволяет предохранить оптические поверхности датчиков от резких перепадов температур, вызывающих образование микротрещин на этих поверхностях, и устранить запотевание оптики.

Расширение потока продувочного воздуха на выходе из сопла 22 до 240 (за счет эффекта Коанда) позволяет, используя плоский спиральный газоотводящий коллектор

5, быстро удалять отработавшую смесь газов и посторонние включения из зоны измерения, что способствует снижению инерционности, повышению точности и уменьшению габаритов устройства. Кроме того, конструкция устройства устраняет загрязнения датчиков при нестационарном режиме работы в момент включения или выключения двигателя, что значительно упростит процесс обслуживания, повысит надежность v. срок службы прибора.

Формула изобретения

1. Измеритель оптической плотности отработавших газов, содержащий размещенные на одной оси патрубка ввода и вывода отработавших газов, последний иэ которых выполнен в виде конфузора и диффузора, соединенных между собой наименьшими сечениями, перпендикулярно им расположенный измерительный канал. по концам которого в камерах, связанных с источником сжатого воздуха, установлены источник

ceera и фотоприемник, электрически соединенный с регис1рирующим устрой твом, о тл ич а ю щи и с я тем, что, с целью повышения очности 0 надежности измерений при длительных замерах, он снабжен спиральными газоотводящими коллекторами, а камеры выполнены в виде торов с тангенциальными вводами и выходными соплами, образованными наружными поверхi остями торов, а так> е закрыгых с одного торца перфорированных пэтрубков с кону,.ообразной внутренней поверхностью, сопояженной в ее суженной части с

RHутренней поверхностью в центре торов, при зч ом открытые рцы перфорированн х патрубков расположены с зазором в од си плоскос.и с входными торцами выходных сопл. которые через спиральные газоотводящие коллекторы связаны, с измерительным каналом, а источник света и фотоприемник разме цены в закрытых торцах. перфорированных патрубков.

2. Измеритель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что он снабже- калорифером, через который источник сжатого воздуха подсоединен к тангенциальным вводам камер, 1672314

1672314

Составитель С,Непомнящая

Редактор А.Шандор Техред М.Моргентал Корректор О.Ципле

Заказ 2834 Тираж 388 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский ком6 ™г1атент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101