本發(fā)明涉及一種廢氣取樣系統(tǒng)，具有主輸送管路；主流通泵，樣品氣體通過所述主流通泵能夠被輸送至主輸送管路中；樣品氣體袋；樣品氣體取樣管路，所述主輸送管路與樣品氣體袋通過所述樣品氣體取樣管路能夠流體連通；流量控制件，所述流量控制件安置在所述樣品氣體取樣管路中；分析儀，所述分析儀能夠通過樣品氣體分析管路與所述樣品氣體袋相連。本發(fā)明還涉及一種運(yùn)行這種廢氣取樣系統(tǒng)的方法，其中，為了進(jìn)行樣品氣體的取樣而打開廢氣源；打開主流通泵，用于輸送樣品氣體通過主輸送管路；關(guān)閉在樣品氣體分析管路中的流量控制器或者開關(guān)閥；并且接下來為了分析廢氣而開啟樣品氣體分析管路中的流量控制器或者開關(guān)閥；開啟樣品氣體輸送件并且在分析儀中分析來自樣品氣體袋的樣品氣體。

這種類型的廢氣取樣系統(tǒng)以及相應(yīng)的用于這種廢氣取樣系統(tǒng)的方法是已知的，并且下述的法律規(guī)定也是已知的，根據(jù)該法律規(guī)定機(jī)動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)不允許超過確定的廢氣排放極值，該法律規(guī)定例如是針對(duì)歐洲空氣的ece條款r83或者針對(duì)美國(guó)空氣的聯(lián)邦管理法規(guī)nr.40。在這些法規(guī)中，除了排放極值絕大多數(shù)也規(guī)定了通過設(shè)備進(jìn)行的樣品取樣的形式，所述設(shè)備以可變的稀釋用于測(cè)量排放量。

這種設(shè)備例如是已知的cvs(等容積取樣)設(shè)備。在這種設(shè)備中，廢氣始終被混合許多的空氣，使得產(chǎn)生空氣廢氣混合物的盡可能恒定的總體積流量。通過該設(shè)備在袋子中提取的樣品接下來在分析儀中分析樣品的有害物質(zhì)含量。尤其測(cè)量二氧化碳、一氧化碳、碳?xì)浠衔锖偷趸锏暮俊?/p>

同樣在分析之后在樣品袋中殘留有剩余的樣品氣體。因此在新的運(yùn)行循環(huán)開始之前需要完全清空樣品袋。通常通過真空泵實(shí)現(xiàn)，該真空泵安置在獨(dú)立的排空管路中，該排空管路導(dǎo)引至排出口。

這種裝置例如在de19857955a1中已知。在這種裝置中，樣品袋位于壓力固定的容器中，該容器通過負(fù)壓輸送件可以被排空。在排空管路中以及在導(dǎo)引至樣品袋的主輸送管路中以及在導(dǎo)引至分析儀的管路中分別安置有閥門，通過閥門可以關(guān)閉或釋放管路。當(dāng)填充袋子時(shí)容器處于恒定的負(fù)壓中，由此避免在廢氣中的水蒸氣的冷凝。通過打開樣品袋的排氣閥，在成功測(cè)量之后通過負(fù)壓輸送件也完全地清空樣品袋。

為了降低空間和成本，作為負(fù)壓輸送件使用相對(duì)較小的具有較低輸送量的泵。其結(jié)果是，用于排空的時(shí)間和由此在兩個(gè)待測(cè)量的運(yùn)行周期之間的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。

因此本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種廢氣取樣系統(tǒng)以及相應(yīng)的方法，借此實(shí)現(xiàn)明顯更快的排空，而無需通過使用更大的泵產(chǎn)生更高的空間需求或更高的投資成本和運(yùn)行成本。

所述技術(shù)問題通過具有獨(dú)立權(quán)利要求1的技術(shù)特征的廢氣取樣系統(tǒng)以及具有獨(dú)立權(quán)利要求13的技術(shù)特征的用于運(yùn)行這種廢氣取樣系統(tǒng)的方法解決。

通過排空管路能夠在所述主流通泵和至少一個(gè)樣品氣體袋之間建立流體連接，并且在所述排空管路中安置有閥門，所述排空管路通過所述閥門能夠被關(guān)閉和釋放，由此實(shí)現(xiàn)了，主流通泵在排空袋子時(shí)被開啟。主流通泵具有與其它用于排空所使用的真空泵明顯更高的流通量，從而通過接入該排空管路明顯縮短了排空時(shí)間。

根據(jù)所述方法進(jìn)行廢氣取樣，方法是，在提取樣品氣體時(shí)并且在進(jìn)行廢氣分析時(shí)關(guān)閉在第一排空管路中的閥門，并且為了排空樣品氣體袋打開在第一排空管路中的閥門，同時(shí)開啟主流通泵。相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品袋的快速的排空。因?yàn)榇藭r(shí)通常主流通泵可能會(huì)運(yùn)行，用于在關(guān)閉廢氣源之后釋放之前的運(yùn)行周期的剩余廢氣的主輸送管路，所以也不會(huì)產(chǎn)生附加的運(yùn)行成本。相應(yīng)地，使用主流通泵用于排空主輸送管路和樣品袋。

相應(yīng)地，所述主流通泵在提取樣品氣體時(shí)、樣品氣體分析和排空樣品氣體袋時(shí)是開啟的。由此無需重新提高主流通泵的功率。

優(yōu)選地，所述排空管路在主流通泵的上游接入所述主輸送管路中。由此，用于主流通泵的連接管路的長(zhǎng)度可以被最小化，因此主輸送管路的區(qū)段也用于排空樣品袋。

在本發(fā)明的有利的實(shí)施方式中，所述排空管路在樣品氣體取樣管路的下游接入所述主輸送管路中。由此，在主輸送管路的用于測(cè)量的重要的區(qū)段中通過來自樣品袋的廢氣對(duì)主輸送管路不會(huì)產(chǎn)生負(fù)載。由此，在第二步驟中不會(huì)影響主輸送管路的沖洗作用。

在特別有利的實(shí)施方式中，所述排空管路在安置于主輸送管路中的流量控制器的下游接入所述主輸送管路中。在噴嘴和泵之間的區(qū)域中，可以通過泵產(chǎn)生在排空管路中通過主流通泵的用于排空的足夠的負(fù)壓。

特別優(yōu)選的是，所述流量控制器設(shè)計(jì)為文丘里噴嘴，文丘里噴嘴尤其超臨界地運(yùn)行，從而可以實(shí)現(xiàn)成比例的取樣。

優(yōu)選的是，在所述排空管路中安置有真空泵。以這種方式可以在排空管路中提高負(fù)壓并且由此降低排空時(shí)間。

在進(jìn)一步的有利的實(shí)施方式中，第一排空管路和第二排空管路能夠與至少一個(gè)樣品氣體袋流體連接，其中，在所述第二排空管路中安置有真空泵。相應(yīng)地平行于樣品氣體借助主通流泵從袋子向外的輸送、實(shí)現(xiàn)附加的排空，由此當(dāng)?shù)谝还苈逢P(guān)閉時(shí)袋子的清空被進(jìn)一步的加速或者可以以更高的可實(shí)現(xiàn)的負(fù)壓實(shí)現(xiàn)更佳的排空。

有利地，所述第二排空管路也在主流通泵的上游接入所述主輸送管路中。這降低了所需的管路長(zhǎng)度，支持了泵的氣體輸送并且可以實(shí)現(xiàn)所有包含廢氣的樣品的共同的排出，使得接下來如果存在附加的清潔，也不再需要使用廢氣清潔器件、如過濾器或催化器。

為了在取樣和廢氣分析時(shí)完全避免第二排空管路的通流，在所述第二排空管路中安置有閥門。

相應(yīng)有利地，在排空樣品氣體袋時(shí)開啟在第二排空管路中的真空泵，并且打開在第二排空管路中的閥門或者在管段中的閥門。由此，在第三步驟中確保第二排空管路的最大的穿流和由此確保樣品袋以最大的速度清空。

備選有利的是，所述第一排空管路和第二排空管路具有共同的管段，在所述管段中安置有閥門。相應(yīng)地，為了清空樣品袋僅使用一個(gè)閥門，替代在兩個(gè)排空管路中使用或切換兩個(gè)閥門，由此降低了制造成本和運(yùn)行成本。但是還始終可行的是，兩個(gè)管路共同地打開和關(guān)閉。

為了確保樣品氣體從樣品袋至分析儀的可能的輸送和在沒有分析時(shí)附加的樣品氣體分析管路的可能的關(guān)閉，在所述樣品氣體分析管路中安置有樣品氣體輸送件和流量控制器或者開關(guān)閥。

優(yōu)選地，所述主輸送管路具有具備過濾器的空氣進(jìn)口和廢氣進(jìn)口，所述廢氣進(jìn)口與廢氣源相連。通過設(shè)置主流通量可以在所希望的用于取樣的稀釋比例中使用樣品氣體。

由此提供廢氣取樣系統(tǒng)以及用于運(yùn)行這種廢氣取樣系統(tǒng)的方法，借此可以明顯降低與已知的實(shí)施方式相比的用于廢氣分析的周期，方法是，降低樣品袋的排空時(shí)間并且可以同時(shí)排空多個(gè)樣品袋。在此，可以盡可能地不變地保持制造成本和運(yùn)行成本。

按照本發(fā)明的廢氣取樣系統(tǒng)的實(shí)施例在附圖中以原理圖方式示出并且以下同樣如相關(guān)的用于控制的方法一樣闡述。

附圖以流程圖的方式示出按照本發(fā)明的廢氣取樣系統(tǒng)的原理圖。

按照本發(fā)明的廢氣取樣系統(tǒng)由空氣進(jìn)口10構(gòu)成，在空氣進(jìn)口上安置有空氣過濾器12。空氣到達(dá)空氣通道14，在空氣通道內(nèi)突伸有空氣取樣探測(cè)器15，在測(cè)量空氣樣品時(shí)通過空氣取樣探測(cè)器15持續(xù)地取樣?？諝馔ǖ?4通入混合區(qū)域16，在那里空氣與來自廢氣源17的廢氣均勻地混合，所述廢氣源與連接廢氣通道19的廢氣進(jìn)口21相連。混合區(qū)域16是主輸送管路18的第一區(qū)段，由空氣和廢氣構(gòu)成的樣品氣體流過主輸送管路18。在主輸送管路18內(nèi)安置有用于調(diào)節(jié)樣品氣體的器件20，例如用于設(shè)置樣品氣體的固定溫度的熱交換器。附加地，用于測(cè)量溫度和壓力的測(cè)量器件22直接安置在主流通泵24的前面，樣品氣體通過主流通泵24被輸送穿過主輸送管路18。

在主輸送管路18內(nèi)突伸有一個(gè)或多個(gè)取樣探測(cè)器26，樣品氣體的主要的樣品可以通過取樣探測(cè)器26取樣。主流通泵24確保在主輸送管路18內(nèi)的足夠的流通。壓力測(cè)量設(shè)備28直接安置在主流通泵24的前面，通過該壓力測(cè)量設(shè)備測(cè)量在主流通泵前面的壓力。當(dāng)使用在超臨界區(qū)域內(nèi)運(yùn)行的文丘里噴嘴作為在主輸送管路18內(nèi)的流量控制器30時(shí)，由此確保了，提供安置在主流通泵24前面的文丘里噴嘴的用于保證臨界運(yùn)行的足夠的壓力，文丘里噴嘴的流通根據(jù)流體力學(xué)的規(guī)則以音速實(shí)現(xiàn)并且由此以已知的方式用作流量控制器30。但是應(yīng)提示的是，所述設(shè)備也可以在亞臨界區(qū)域運(yùn)行。在主流通泵24的后面設(shè)有主輸送管路18的排出口32。

通過空氣取樣探測(cè)器15被取樣的空氣經(jīng)過空氣樣品管路34借助空氣輸送泵36被輸送到收集袋38中。為了可以持續(xù)且清潔地對(duì)該氣流取樣，在空氣樣品管路34中安置有與流量測(cè)量設(shè)備40相連的流量控制器42和附加的空氣過濾器43。

通過至少一個(gè)取樣探測(cè)器26，樣品氣體借助樣品氣體輸送泵44經(jīng)過樣品氣體取樣管路46輸送至一個(gè)或多個(gè)樣品氣體袋48中。在樣品氣體取樣管路46中，在樣品氣體輸送泵44的上游是流量控制件50，該流量控制件根據(jù)布置在樣品氣體輸送泵44下游的流量測(cè)量設(shè)備52的測(cè)量值進(jìn)行控制，用于在氣體取樣時(shí)相對(duì)于總流量持續(xù)地或成比例地保持流量并且確保在運(yùn)行循環(huán)的最后具有足夠的樣品量。流量控制件50和流量測(cè)量設(shè)備52可以由另外的文丘里噴嘴構(gòu)成，該文丘里噴嘴產(chǎn)生流通量，其相對(duì)于在主輸送通道中的流量是成比例的，因?yàn)樵趦蓚€(gè)文丘里噴嘴上的壓力和溫度是相等的。此外，用于分離固體顆粒的過濾器54位于樣品氣體取樣管路46內(nèi)。

此外，樣品氣體袋48通過樣品氣體分析管路56與一個(gè)或多個(gè)分析儀64相連，在樣品氣體分析管路56中安置有流量控制器或者開關(guān)閥58以及樣品氣體輸送件60和另外的流量測(cè)量設(shè)備62。在分析儀64中確定在廢氣中的有害物質(zhì)、尤其碳?xì)浠衔铩⒍趸?、一氧化碳和氮氧化物在廢氣中的比例。

因?yàn)闉榱朔治霾恍枰褂迷谡麄€(gè)樣品氣體袋48中存儲(chǔ)的樣品氣體的量，所以樣品氣體必須在進(jìn)行廢氣分析之后在下一次測(cè)量之前完全被清空。通常，樣品氣體袋48首先被清空并且隨后被再一次清洗，方法是，通過沖洗氣體管路81借助風(fēng)扇82在過濾器12的下游引導(dǎo)沖洗氣體進(jìn)入樣品氣體袋48中并且隨后排空沖洗氣體。在沖洗氣體管路81中，為了打開和關(guān)閉沖洗氣體管路81而安置有開關(guān)閥84。

按照本發(fā)明，廢氣取樣系統(tǒng)為了排空樣品氣體袋48具有第一排空管路66，該排空管路在主流通泵24的上游并且在樣品氣體袋48的取樣探測(cè)器26的下游接入主輸送管路18，使得在樣品氣體袋48和主流通泵24之間建立流體連接。該流體連接可以通過安置在第一排空管路66中的閥門68關(guān)閉或打開。

所示的廢氣取樣系統(tǒng)還具有第一排空管路66以外的另外的第二排空管路70，在第二排空管路中同樣安置有閥門72，使得第二排空管路70通過該閥門72同樣可以被關(guān)閉或釋放。在第二排空管路70中附加地設(shè)有真空泵74，通過該真空泵可以產(chǎn)生附加的用于清空樣品氣體袋48的負(fù)壓，但是該真空泵相比主流通泵24具有明顯更低的最大流通量。在附圖中用實(shí)線示出，第二排空管路70同樣在主流通泵24的前面接入主輸送管路18。該系統(tǒng)帶來的優(yōu)點(diǎn)是，所有的廢氣通過僅一個(gè)排出口向外輸送。但是還可行的是，如通過虛線示出的，第二排空管路70導(dǎo)向獨(dú)立的排出口76。

同樣可設(shè)想，兩個(gè)排空管路66、70具有共同的管段78，該管段78分為在繼續(xù)的流程中的第一排空管路66和第二排空管路70。在該管段78中隨之安置有一個(gè)閥門80，該閥門替代閥門72，從而或者兩個(gè)排空管路66、70一同被釋放或者關(guān)閉，或者備選地兩個(gè)管路66、70通過閥門80被關(guān)閉并且在打開第二排空管路70時(shí)通過閥門68可以關(guān)閉第一排空管路66。

廢氣取樣系統(tǒng)如此運(yùn)行，使得檢測(cè)循環(huán)通過啟動(dòng)廢氣源17開始。在該時(shí)間點(diǎn)上，主流通泵24輸送樣品經(jīng)過主輸送通道18。通過空氣取樣探測(cè)器15從空氣通道14使樣品氣體流經(jīng)過空氣樣品管路34借助空氣輸送泵36輸送至收集袋38。同時(shí)，由廢氣和空氣構(gòu)成的樣品氣體通過一個(gè)或多個(gè)取樣探測(cè)器26借助樣品氣體輸送泵44經(jīng)過樣品氣體取樣管路46被輸送至一個(gè)或多個(gè)樣品氣體袋48中。這種取樣、即提取的樣品氣體流通過使用臨界的文丘里噴嘴30、50相對(duì)于總流量成比例地實(shí)現(xiàn)。在第一排空管路66中的閥門68、在第二排空管路70中的閥門72以及在樣品氣體分析管路56中的流量控制器或開關(guān)閥58此時(shí)關(guān)閉，從而沒有氣體能從樣品氣體袋48中泄漏。相應(yīng)地，真空泵74和樣品氣體輸送件60也停止運(yùn)行。

隨著檢測(cè)循環(huán)的結(jié)束，樣品氣體輸送泵44停機(jī)。附加地在該第二步驟中啟動(dòng)樣品氣體輸送件60并且打開開關(guān)閥58，使得樣品氣體從樣品氣體袋48經(jīng)過樣品氣體分析管路56被輸送至分析儀64。當(dāng)該過程進(jìn)行時(shí)，主流通泵24繼續(xù)運(yùn)行，以便吸走在主輸送管路18中存在的剩余廢氣。

在所有分析實(shí)施之后，接下來必須在第三步驟中完全清空樣品氣體袋48。為此，打開兩個(gè)閥門68、72并且開啟真空泵74，從而通過兩個(gè)排空管路66、70將在樣品氣體袋48中存在的剩余樣品氣體回流到主輸送管路18。在此，在第二排空管路70中通過真空泵74，并且在第一排空管路66中通過繼續(xù)運(yùn)行的主流通泵24產(chǎn)生所需的壓力降。主流通泵24此時(shí)雖然使空氣通過空氣過濾器12進(jìn)入主輸送管路18，但是尤其通過在空氣過濾器和主流通泵之間的以及在排空管路66、70的進(jìn)口前面在主輸送管路18中安置的文丘里噴嘴50也產(chǎn)生針對(duì)排空管路66足夠的壓力降，尤其因?yàn)橹髁魍ū?4的輸送率是所使用的真空泵的數(shù)倍。在排空之后，樣品氣體袋48通常再一次通過管路81被沖洗并且隨后再次被排空。當(dāng)然，收集袋38同樣也可以與主輸送管路18相連并且以相同的方式如同樣品氣體袋48被排空。為此，可以或者設(shè)置直接導(dǎo)入主輸送管路18的獨(dú)立的具有相應(yīng)閥門的管路，或者使收集袋38與排空管路66、70、78中的一個(gè)或兩個(gè)流體相連。

由此，通過該系統(tǒng)和相應(yīng)的方法實(shí)現(xiàn)用于清空樣品氣體袋的明顯較短的排空時(shí)間，而無需附加的輸送件。由此，結(jié)構(gòu)改變最大可能地不會(huì)導(dǎo)致成本升高，尤其當(dāng)省去附加的真空泵時(shí)，必要時(shí)甚至可以減小成本。運(yùn)行成本與是否使用一個(gè)或兩個(gè)排空管路無關(guān)，因?yàn)橛糜谇蹇沾拥臅r(shí)間降低了并且由此真空泵僅需運(yùn)行較短的時(shí)間，所以運(yùn)行成本減小了。

應(yīng)明確的是，在獨(dú)立權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)可以僅需不同的改變。尤其在與所示的實(shí)施方式相比，必要時(shí)完全放棄第二排空管路。兩個(gè)排空管路也可以局部地合并，從而可以省去控制閥。與所示的實(shí)施例相比，同樣多個(gè)樣品氣體袋同時(shí)或相繼地被填充。明確地提示是，按照本發(fā)明的廢氣取樣系統(tǒng)和相應(yīng)的方法不局限于僅具有一個(gè)袋子的取樣。同樣，該設(shè)備配有多個(gè)樣品氣體袋和/或多個(gè)取樣探測(cè)器，它們隨之以已知的方式設(shè)有相應(yīng)數(shù)量的閥門和流量控制器。此外，所有在該設(shè)備上的必須被排空的樣品袋、尤其空氣收集袋可以通過這樣連接的排空管路被清空。