DE473241C

DE473241C - Device for the determination and control of the essential parameters in combustion processes

Info

Publication number: DE473241C
Application number: DEG67764D
Authority: DE
Original assignee: CARL MARTIN GRISAR DR
Current assignee: CARL MARTIN GRISAR DR
Priority date: 1926-07-21
Filing date: 1926-07-21
Publication date: 1929-04-13

Description

Vorrichtung zur Feststellung und Kontrolle der bei Verbrennungsvorgängen wesentlichen Größen Bei Verbrennungsvorgängen ist die Kenntnis der Luftüberschußzahl von wesentlicher Bedeutung. Bisher ist man darauf angewiesen, diese Größe unter Benutzung ziemlich verwickelter Formeln oder entsprechender graphischer Methoden aus der Analyse des Abgases zu ermitteln.Device for the detection and control of incineration processes The most important variables in combustion processes is the knowledge of the excess air ratio essential. So far, you have to rely on this size below Use of fairly intricate formulas or related graphical methods to be determined from the analysis of the exhaust gas.

Die Erfindung besteht nun in einer Vorrichtung, mittels deren es u. a. ermöglicht ist, auf Grund des mit Orsatapparaten o. dgl. gemessenen Kohlensäure- und Sauerstoffgehalts im Abgas ohne weiteres rein mechanisch, dabei aber vollkommen zuverlässig, den Luftüberschuß und den Gehalt des Abgases an unverbranntem Kohlenoxyd festzustellen.The invention consists in a device by means of which it u. a. is made possible due to the carbon dioxide measured with Orsatapparaten or the like. and oxygen content in the exhaust gas easily, purely mechanically, but completely reliable, the excess air and the amount of unburned carbon dioxide in the exhaust gas ascertain.

Die Erfindung baut sich auf Grundgleichungen auf, in deren Auswertung sich ein in Abb. r dargestelltes Diagramm der Abgase für verschiedene Brennstoffe gewinnen läßt, mit Hilfe dessen man beispielsweise den Luftfaktor und den Gehalt des Abgases an unverbranntem Kohlenoxyd dann zeichnerisch ermitteln kann, wenn die Volumenprozente Sauerstoff und Kohlensäure im Abgas festgestellt sind und der für die betreffende Brennstoffsorte in Betracht kommende Kohlensäurehöchstgehalt zugrunde gelegt wird. Auch wenn dieser nicht bekannt ist, kann,das Diagramm zur zeichnerischen Ermittlung des Luftfaktors dienen, vorausgesetzt, daß neben dem Sauerstoff- und Kohlensäuregehalt auch der Kohlenoxydgehalt des Abgases analytisch festgestellt ist.The invention is based on basic equations in their evaluation A diagram of the exhaust gases for various fuels is shown in Fig.r can gain, with the help of which, for example, the air factor and the content of the exhaust gas of unburned carbon oxide can then graphically determine if the Volume percent oxygen and carbonic acid in the exhaust gas are determined and the for the relevant fuel type is based on the maximum carbon dioxide content in question is placed. Even if this is not known, the diagram can be used for drawing purposes Determination of the air factor are used, provided that in addition to the oxygen and Carbon dioxide content also the carbon dioxide content of the exhaust gas is determined analytically is.

Zweck der Vorrichtung ist, :die rechnerische oder graphische Kontrolle von Verbrennungsvorgängen zu ersetzen und gegebenenfalls eine selbsttätige Regelung der Luftzuführung bei Verbrennungsvorgängen zu vermitteln, derart, daß der Luftfaktor unverändert bleibt.The purpose of the device is: arithmetical or graphic control of combustion processes and, if necessary, automatic control to convey the air supply during combustion processes, in such a way that the air factor remains unchanged.

Im folgenden bedeuten: CO und C02 die Volumenprozente des Kohlenoxyds bzw. der Kohlensäure im trokkenen Abgas; CO', den scheinbaren Kohlensäuregehaltim folgenden kurz Kohlensäure genannt -, d. h. denjenigen Prozentsatz des trockenen Abgases, der von Kalilauge absorbiert wird; 91 den Luftfaktor, d. i. das Verhältnis des theoretischen Sauerstoffminimums für vollkommene Verbrennung zur wirklich zugeführten Sauerstoffmenge; Es gelten dann folgende Beziehungen: (A) (79 K + Zoo) CO, -J- Zoo 02 + (79 K -}- 121) CO - - 4200, (B) [79 (K -h 2) 1,(+ 421 C02 -f- [2oo (K + 2)!x - 42 (K - 1)j 0, -h 42oo [(K -1- i) - #t (K -f z)1 = 0@ wobei K eine Konstante des Brennstoffs ist mit dem Wert: Aus (A) folgt noch insbesondere: Bezieht man C02 und 02, auf die beiden parallelen gleichgerichteten Achsen eines Linienkoordinatensystems (Fluchtlinientafel Abb. i), wobei die Gerade CO:; - 0; OZ = 0 senkrecht auf den Achsen steht, so '-stellt Gleichung (A) bei unveränderlichem K für jeden Wert CO = const. einen Punkt dar, der zwischen den beiden Achsen des Koordinatensystems liegt, und die Gesamtheit dieser Punkte bildet eine zu den Achsen parallele Gerade.In the following: CO and C02 are the percentages by volume of the carbon dioxide and the carbonic acid in the dry exhaust gas; CO ', the apparent carbonic acid content hereinafter referred to as carbonic acid - that is, that percentage of the dry exhaust gas that is absorbed by potassium hydroxide; 91 the air factor, ie the ratio of the theoretical oxygen minimum for complete combustion to the actually supplied amount of oxygen; The following relationships then apply: (A) (79 K + Zoo) CO, -J- Zoo 02 + (79 K -} - 121) CO - - 4200, (B) [79 (K -h 2) 1, ( + 421 C02 -f- [2oo (K + 2)! X - 42 (K - 1) j 0, -h 42oo [(K -1- i) - #t (K -fz) 1 = 0 @ where K a constant of the fuel is with the value: From (A) it follows in particular: If one relates C02 and 02, to the two parallel axes of a line coordinate system in the same direction (alignment table Fig. I), where the straight line CO :; - 0; OZ = 0 is perpendicular to the axes, then equation (A) with unchangeable K for each value CO = const. represents a point lying between the two axes of the coordinate system, and the entirety of these points forms a straight line parallel to the axes.

Jedem Wert von K entspricht demnach eine zu den Achsen parallele Gerade .(a1, Abb. i). Bei gegebenen C02 und 02 .ergibt sich der Punkt CO in dem Linienkoordinatensystem als Schnittpunkt der Geraden b1 (C02 - const. ; 02 = const.) mit der dem betreffenden Wert von K zugeordneten, zu der CO"- und 02 Achse parallelen Geraden a". Der Punkt CO = 0 insbesondere liegt stets auf der Geraden cl (CO= = max. ; 02 = 0).Each value of K corresponds to a straight line parallel to the axes (a1, Fig. I). Given C02 and 02, the point CO in the line coordinate system results as the intersection of the straight line b1 (C02 - const.; 02 = const.) With the straight line a assigned to the relevant value of K and parallel to the CO ”and 02 axes ". The point CO = 0 in particular always lies on the straight line cl (CO = = max.; 02 = 0).

Untersucht man den Einfluß einer Variation von K, so zeigt sich, daß dabei jeder C02 und OZ Achse parallelen Geraden a. bewegt, welche die C02 Achse an der Stelle CO---CO, schneidet, und daß alle diese Geraden durch den Punkt A gehen, dessen Gleichung lautet: 79 C02 +:200 02. - 4200.If one examines the influence of a variation of K, it turns out that a straight line parallel to each C02 and OZ axis. which moves the C02 axis intersects at the point CO --- CO, and that all these straight lines pass through point A, its equation is: 79 C02 +: 200 02. - 4200.

D a jedem K nach Gleichung (D) ein bestimmter Wert C02 "," entspricht, kann somit die Gerade e1 (C0=0), welche diePunkte C02 = 0 und A verbindet, als Skala der C02,."- oder K-Werte dienen, wenn die Einteilung der C02 Achse von dem Punkte 02 = 0 aus auf sie projiziert wird.D a a certain value C02 "," corresponds to every K according to equation (D), can thus use the straight line e1 (C0 = 0), which connects the points C02 = 0 and A, as a scale the C02,. "- or K values are used when dividing the C02 axis from the point 02 = 0 is projected off on it.

Die in den einzelnen Punkten der so entstandenen Skala auf der CO""",-Achse ei errichteten und parallel zu der C02 und 02-Achse verlaufenden Geraden d sind geometrische Orte für die CO-Punkte. Projiziert man die Schnittpunkte der Geraden b1 (C02 - const. und 02 - const.) mit den Geraden & vom Punkte A aus auf die nach unten verlängerte CO2-Achse, so kann man, wie oben ausgeführt, hier die CO-Werte ablesen.The straight lines d established in the individual points of the resulting scale on the CO """, axis ei and running parallel to the C02 and 02 axes are geometric locations for the CO points. If the points of intersection of the straight lines b1 (C02 - const. and 02 - const.) with the straight lines & from point A to the CO2 axis, which is extended downwards, so, as explained above, the CO values can be read off here.

Gleichung (B) stellt bei festem K für jeden Wert ,u - const. einen Punkt dar. Alle diese Punkte liegen, wie sich mit den einfachen Mitteln der analytischen Geometrie zeigen läßt, auf der Geraden 17', die durch den Punkt A geht und deren Koordinaten lauten: C02 =- 200; 02 = -'- 100.Equation (B) with a fixed K for each value, u - const. represents a point. As can be shown with the simple means of analytical geometry, all these points lie on the straight line 17 'which passes through the point A and whose coordinates are: C02 = - 200; 02 = -'- 1 00.

Da diese Koordinationen von K unabhängig sind, bleiben auch bei Variationen von K alle Punkte const. auf ihr. Es zeigt sich ferner, daß bei dieser Variation die Verbindungslinie eines Punktes A = const. mit dem Punkte CO= 0 sich um den Schnittpunkt hl der Geraden f ' mit der Geraden g1 (C02 = ioo; 02 = 0) dreht.Since these coordinations are independent of K, all points remain const even if K varies. on her. It also shows that with this variation the line connecting a point A = const. with the point CO = 0 around the intersection hl of the straight line f ' rotates with the straight line g1 (C02 = ioo; 02 = 0).

---Demnach kann die Gerade g1 (C02 - ioo; 02 = 0) als A-Achse dienen. Man erhält die gewünschte A-Skala auf der Geraden g1, indem man die Punkte 02 = f (u) der 02-Achse für ,u =---; 0,7; 0,8; 0,9; ...... von dem Punkte C02 = 0 aus auf die Gerade g' projiziert. In ganz entsprechender Weise läßt sich natürlich auf der Geraden g1 eine il-Skala herstellen, wie dies z. B. in Abb. i geschehen ist.--- Accordingly, the straight line g1 (C02 - ioo; 02 = 0) can serve as the A axis. The desired A-scale is obtained on the straight line g1 by adding the points 02 = f (u) of the 02-axis for, u = ---; 0.7; 0.8; 0.9; ...... projected from point C02 = 0 onto straight line g '. In a very corresponding manner, an il scale can of course be produced on the straight line g1, as is the case, for example, in FIG. B. happened in Fig. I.

Ist C02 = c,. und 02 = c2 sowie C02 max = c3 gegeben, so findet man nunmehr den nach Gleichung (B) zugehörigen Wert von ,ü oder il konstruktiv, indem man die Gerade C02 = cl; 02 - c2 mit der Geraden zum Schnitt bringt und diesen Schnittpunkt mit dem zu C02 max = c3 gehörigen Punkt CO - 0 (d. h. mit . der Stelle c3 der C02 mi,.,-Skala) verbindet. Diese Verbindungslinie schneidet auf der A"Skala (bzw. ii-Skala) den gesuchten Wert aus.If C02 = c ,. and O2 = c2 as well as C02 max = c3, the value of, ü or il associated with equation (B) can now be found constructively by taking the straight line C02 = cl; 02 - c2 intersects with the straight line and connects this point of intersection with the point CO - 0 belonging to C02 max = c3 (ie with the point c3 of the C02 mi,., - scale). This connecting line cuts the value you are looking for on the A "scale (or ii scale).

Die Linienzüge des auf diese Weise entstehenden Diagramms werden nun mit Hilfe der Vorrichtung gemäß der Erfindung durch ein System von Schiebern und Linealen mechanisch einstellbar wiedergegeben. In Abb. 2 ist im Grundriß ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Vorrichtung dargestellt.The lines of the diagram created in this way are now with the aid of the device according to the invention through a system of slides and Rulers reproduced mechanically adjustable. In Fig. 2 is an embodiment in plan such a device shown.

Auf der Grundplatte a als Träger sind zunächst die parallel zueinander verlaufenden C02 und OZ Skalen angeordnet, deren Nullpunkte in gleicher Höhe liegen. Es findet sich ferner auf der Grundplatte die Skala für die 71-Werte, welche in Richtung der Verbindungslinie der Punkte 02 - 0 und C02- ioo verläuft. Ferner findet sich auf der Grundplatte die CO-Skala, welche die Fortsetzung ,der CO .-Skala in das negative Gebiet bildet und die gleiche Einteilung wie diese aufweist.The C02 and OZ scales, which run parallel to one another and whose zero points are at the same height, are initially arranged on the base plate a as a carrier. There is also the scale for the 71 values on the base plate, which runs in the direction of the connecting line between points 02-0 and C02-ioo. Furthermore, the CO scale can be found on the base plate, which is the continuation of the CO . Scale in the negative area and has the same graduation as this.

Auf der Grundplatte ist eine zweite kleinere Platte b verschieblich gelagert, und zwar besitzt diese Platte b eine Schlitzführung i, welche auf zwei Stiften il läuft, welche in der Richtung der Geraden CO - 0; 02 - 21 verläuft. Dies ergibt sich aus der für den Punkt A geltenden Gleichung 79 C02 + 200 02 = 4200 für den Fall, daß 02 ein Maximum werden soll. Parallel zu der Führung i, il ist die C02 max Skala angeordnet, deren Einteilung, wie oben erläutert, dadurch bewirkt wird, daß die Skala der CO..-Achse von dem Punkte 02 - 0 aus auf die CO, Ma,-Achse projiziert wird. An der Platte b ist ein Arm c ,drehbar gelagert, dessen freies Ende über der 2i-Skala spielt und der außerdem .in einer Führung d geführt ist, welche in der Grundplatte a entsprechend der Geraden CO, =-aoo; 0,:= ioo verläuft. Im Schnittpunkt der Führung d mit der Führung i., il, also im Punkt A, ist an der Grundplatte bei m ein weiterer Arm e drehbar angebracht, dessen freies Ende über der CO-Skala spielt. Dieser Arm ist in einer Schlitzführung f der Platte b geführt, welche parallel zu der C02 und OZ Achse verläuft und durch den Drehpunkt k des Armes c .geht.A second, smaller plate b is displaceably mounted on the base plate, and that plate b has a slot guide i which runs on two pins il which, in the direction of the straight line CO - 0; 02 - 21 runs. This results from the equation 79 C02 + 200 02 = 4200 valid for point A for the case that 02 is to become a maximum. The C02 max scale is arranged parallel to the guide i, il, the division of which, as explained above, is brought about by the fact that the scale of the CO .. axis projects from the point 02-0 onto the CO, Ma, axis will. An arm c is rotatably mounted on the plate b, the free end of which plays over the 2i scale and which is also guided in a guide d which, in the base plate a, corresponds to the straight line CO, = -aoo; 0,: = ioo runs. At the intersection of the guide d with the guide i., Il, i.e. at point A, a further arm e is rotatably attached to the base plate at m, the free end of which plays above the CO scale. This arm is guided in a slot guide f of the plate b , which runs parallel to the C02 and OZ axes and goes through the pivot point k of the arm c.

Für den Fall, daß die C02 und 02 Achsen, wie dies durchaus möglich ist, nicht parallel zueinander verlaufen, müßte die Führung f stets so einsgestellt werden, daß sie in Richtung auf den Schnittpunkt der genannten Achsen zeigt.In the event that the C02 and 02 axes like this are entirely possible is not parallel to each other, the guide f would always have to be adjusted in this way that it points in the direction of the intersection of said axes.

Schließlich ist noch ein Schiebeglied oder Lineal g vorgesehen, welches der Verbindungslinie zwischen den Skalen 02 und C02 entspricht und drehbar auf dem Führungszapfen L und o mittels eines Schlitzes g1 geführt ist. Die Zapfen L und o sind die Führungszapfen, mit denen die Arme e und c in den Führungen f und d laufen. Die Arme c und c sind im übrigen mit die Führungszapfen l und o umgreifenden Schlitzen l1 und cl versehen. Um eine Längsverschiebung des Lineals g zu verhüten, ist es mit seinem freien Ende in einem -Schlitz h der Platte a geführt. Das Lineal g entspricht der Linie b1, der Arm e der Linie dl, der Arm c der Linie cl, der Schlitz f der Linie & und ,die Führung i, il der Linie e1 der Fluchtlinientafel gemäß Abb. i.Finally, a sliding member or ruler g is also provided, which corresponds to the connecting line between the scales 02 and C02 and is rotatably guided on the guide pins L and o by means of a slot g1. The pins L and o are the guide pins with which the arms e and c run in the guides f and d . The arms c and c are provided with the guide pins l and o encompassing slots l1 and cl. In order to prevent longitudinal displacement of the ruler g, it is guided with its free end in a slot h of the plate a. The ruler g corresponds to the line b1, the arm e to the line dl, the arm c to the line cl, the slot f to the line & and the guide i, il to the line e1 of the alignment table according to Fig. I.

Die Arbeitsweise mit der Vorrichtung ist folgende: Sind von den fünf Größen C02, 02, CO, ,u und C02 ma, drei bekannt, so lassen sich die beiden anderen aus der Ablesetafel entnehmen. Sind z. B. C02, 02 und C02 max gegeben, so liest man CO und ,u folgendermaßen: Das Lineal g wird so verschoben, daß es mit seinen Enden auf den den gegebenen Werten entsprechenden Skalenstrichen der C02 und OZ Achse steht. Ferner wird die Platte b so weit verschoben, daß der an ihr angebrachte Nullstrich auf den betreffenden Skalenstrich der C02 Max-Skala zeigt. Durch diese Einstellung ergibt sich eine zwangläufige Bewegung der Arme e und c in der Weise, daß sie sich so einstellen, daß der Schnittpunkt der Geraden b1 und all vom Punkt A auf die CO-Skala und der Schnittpunkt der Geraden b1 und,der Geraden iil von dem Schnittpunkt k der Geraden a1 mit der Geraden e1 aus auf die il-Skala projiziert wird. Das Umgekehrte ist naturgemäß ohne weiteres auch möglich. Die Bewegung des Lineals g bzw. der anderen einzustellenden Teile kann selbsttätig durch diejenigen Einrichtungen erfolgen, welche zum Feststellen oder Messen der gegebenen Größen dienen. Zahlenbeispiel zur Abgastafel Es sei .gegeben bzw. ermittelt: CO Zmax- 1g C02 = 1q. - i 02 Gesucht sind CO und ii.The method of operation with the device is as follows: If three of the five variables C02, 02, CO,, u and C02 ma, are known, the other two can be taken from the reading table. Are z. For example, given C02, 02 and C02 max, one reads CO and, u as follows: The ruler g is shifted so that its ends are on the scale lines of the C02 and OZ axis corresponding to the given values. Furthermore, the plate b is shifted so far that the zero line attached to it points to the relevant scale mark on the C02 Max scale. This setting results in an inevitable movement of the arms e and c in such a way that they adjust themselves in such a way that the intersection of the straight lines b1 and all from point A to the CO scale and the intersection of the straight lines b1 and, the straight line iil is projected from the point of intersection k of the straight line a1 with the straight line e1 onto the il scale. The reverse is naturally also possible without further ado. The movement of the ruler g or the other parts to be adjusted can take place automatically by those devices which are used to determine or measure the given values. Numerical example for the exhaust gas table Let it be given or determined: CO Zmax- 1g C02 = 1q. - i 02 We are looking for CO and ii.

Auf die beschriebene Weise findet man graphisch CO - 4,8 und ti -i,06 Rechnerisch findet man aus den Formeln (D), (A) und (B): In the manner described, one finds graphically CO - 4,8 and ti -i, 06. Mathematically, one finds from the formulas (D), (A) and (B):

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Device for exhaust gas control and the like for determining the content of unburned carbon oxide with rails movable in guides and around pivot points, which line scales attached to a board, characterized by a base plate (a) with a straight C02 scale and a straight OZ scale, which expediently run parallel to one another, the line connecting their zero points being perpendicular to both scales, one in the direction of the straight line C.0 == 0; 02 = 2i running guide (i, z "-), a CO scale, which forms the negative inclining part of the C02 scale, an arm (e) playing on this scale, whose pivot point (m) is at the intersection of the mentioned guide ( i, il-) with the line CO _-_ - Zoo; 02 - + ioo, a C02 ma "7 scale, which shows the projection of the CO, values from the zero point of the OZ axis onto a guide (i, i ') represents a parallel running straight line, a plate or the like that can be moved in the guide (i, il-) with a second guide (f), which is directed towards the actual or ideal intersection of the C02 and 02 axes, and a rail (g), the ends of which play above the C02 and 02 scale and which is guided with its intersection (L) with the rotatable arm (e) and together with this arm in the guide (f) provided on the plate (b) .

2. Device according to claim z for the simultaneous determination of the excess air, characterized by a --Zoo in the direction of the straight line CO; 02 - zoo running third guide (d) provided in the base plate (d), an arm rotatably mounted on the plate (b) at the intersection (k) of the first guide (i, i ') and the second guide (f) ( c), which is guided at its intersection (p) with the rail (g) and together with this in the third guide (d) and plays over an il scale, which runs in the direction of the straight line 02-0; C02 - ioo and on which from point C02 - 0 the values OZ = f (, u) plotted upwards on the 02 axis are projected.