DE1698101B - Windrichtungs-Meßgerät - Google Patents

Description

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schmutz-

40 teile in einer atmosphärischen Windströmung, die über jene Quelle bläst, kontinuierlich an Sammelstationen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor- aufgefangen werden, die auf gegenüberliegenden Seiten

richtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur der Quelle angeordnet sind und auf einen herankom-

Messung der Luftverschmutzung, die von einer einzigen menden Wind aus einer, in einem vorbestimmten Win-

Quelle erzeugt wird. 45 kel zu einer Referenzlinie liegenden Richtung, der die

Der Überwachung von Luftverschmutzungen wird Sammelstationen und die Quelle passiert, ansprechen,

immer stärkere Beachtung geschenkt. Wegen der und daß der Unterschied der Beträge der Verunreini-

großen Bedeutung sind zur Bekämpfung der Luftver- gungen gemessen wird, die an den Stationen innerhalb

schmutzung viele Lösungen vorgeschlagen und eine eines vorgeschriebenen Zeitintervalls aufgefangen wer-

Reihe von Möglichkeiten realisiert worden. 50 den.

Bei der Suche nach den Verschmutzungsquellen gilt Dadurch, daß in einer Linie vor und hinter der in

die Aufmerksamkeit insbesondere der Industrie, Frage stehenden Quelle je ein Meßgerät angeordnet

namentlich großen Fabriken. In jedem Industriezweig ist, die nur dann angeschaltet werden, wenn der Wind

sind verschiedene Vorrichtungen geschaffen worden, parallel oder innerhalb eines bestimmten Winkel-

die auch laufend verbessert werden, mit deren Hilfe 55 bereiches zu dieser Linie weht, läßt sich aus der Diffe-

die bei den üblichen Produktionsverfahren anfallenden renz der Meßergebnisse sehr genau die von der über-

Abfallstoffe am Austritt in die Atmosphäre gehindert wachten Quelle hervorgerufene Verschmutzung ermit-

werden. Viele derartige Vorrichtungen, die ein ge- teln.

wisses Maß an Kontrolle ermöglichen, arbeiten recht Zur Durchführung dieses Verfahrens mittels minde-

zufriedenstellend. 60 stens einer Verschmutzungsmeßeinrichtung und züge·

Es sind auch bereits eine Reihe von Einrichtungen höriger Steuereinrichtung mit einem drehbaren Wind-

zur Messung des Ausmaßes der Luftverschmutzung richtungssensor der mit einer Schalteinrichtung zui

bekannt. Ein grundsätzliches Problem besteht jedoch Aktivierung der Meßeinrichtung verbunden ist, wenr

darin, das Ausmaß der Atmosphärenverschmutzung der Sensor innerhalb eines vorbestimmten Sektor

die durch eine Verschmutzungsquelle erzeugt wird, 65 seiner Drehung ausgerichtet ist, eignet sich besonder;

genau zu messen. Wird dieses Problem gelöst, dann eine Vorrichtung, bei der mindestens ein Paar der Ver

kann nicht nur die Verschmutzungsquelle selbst schnell schmutzungsmeßeinrichtungen und ihrer Steuersy

Befunden werden, sondern der Erfolg einer an der Ver- sterne so angeordnet ist, daß sich die Glieder de

Paares auf gegenüberliegenden Seiten der Verschrnutzungsquelle befinden, und bei 4er die gegenüberliegend angeordneten Steuersysteme ihre zugehörigen Meßeinrichtungen als Reaktion auf einen Wind aktivieren, der aus einem vorbestimmten Winkel zu einer Referenzlinie weht und die Steuereinrichtungen und die Quelle passiert.

Die mit den Meßvorrichtungsn verbundenen Steuersysteme gewährleisten, daß die Meßeinrichtungen nur dann eingeschaltet werden, wenn infolge einer entsprechenden Windrichtung die eine Meßeinrichtung den Verschmutzungsgrad der Luft vcr der überwachten Verschmutzungsquelle und die andere diesen selben Verschmutzungsgrad und zusätzlich den von der Quelle hervorgerufenen registriert. Dies ist immer dann der Fall, wenn der Wind parallel oder innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches zu der von dem Paar der Meßeinrichtungen gebildeten Linie weht.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines in dem erfindungsgemäßen System verwendeten Steuergerätes,

F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles des in F i g. 1 dargestellten Gerätes,

F i g. 3 eine schematische Darstellung einer elektrischen Schaltung, die sich für das in F i g. 1 dargestellte Gerät eignet, und

F i g. 4 eine schematische Darstellung des Betriebs des erfindungsgemäßen Gerätes.

F i g. 1 zeigt ein Steuergerät 10 mit einer Windfahne 12, einem Träger in Form einer Stange 14, die fest mit der Windfahne 12 verbunden ist, und einem Gehäuse 16. Die Stange 14 ist drehbar mit dem Gehäuse 16 dun*h Lager 13, 15 verbunden, die in F i g. 2 genauer dargestellt sind. Auf der Oberseite einer Platte 17, die innerhalb des Gehäuses 16 angeordnet ist, ist eine Scheibe 18 befestigt, ferner ist ein Schaltarm 20, der in unmittelbarer Verbindung mit einem Kontaktring 21 steht, fest an der Stange 14, jedoch elektrisch von ihr isoliert, angebracht. Auf der Platte 17 ist eine Libelle 19 angeordnet, welche der Einstellung der Platte in die horizontale Lage dient, so daß eine bessere Meßgenauigkeit erzielt wird. Der Schaltarm bewegt sich parallel mit der Windfahne 12 und zeigt immer in dieselbe Richtung wie deren Spitze 22. In bestimmten Positionen um den Umfang der Scheibe 18 herum sind mehrere Kontakte 24 angeordnet. Leitungen 26, 28 sind elektrisch mit Relais 30, 32 verbunden, die am Gehäuse 16 montiert sind. Mit dd; Relais 30,32 sind weitere Leitungen 34,36 verbunden, die durch eine Öffnung 38 im Gehäuse 16 zu Kopfstücken 40, 42 führen, die auf den Verunreinigungs-Meßinstrumenten 44, 46 sitzen. Als Träger für das Steuergerät 10 dient eine Plattform 48.

Im Betrieb dreht der Wind, der auf das Steuergerät 10 einwirkt, die Windfahne 12 so. daß ihre Spitze 22 in die Richtung zeigt, aus der der Wind kommt. Gleichzeitig mit der Bewegung der Windfahne 12 bewegt sich der Schaltarm 20 entlang dem Umfang der Scheibe 18, bis die Windfahne in die Windrichtung zeigt: Der Schaltarm 20 liegt dann auf einem der Kontakte 24. Von einer in F i g. 3 dargestellten Stromquelle wird dann ein Signal über den Schaltarm 20 zum Kontakt 24 übertragen. Liegt der betreffende Kontakt, auf dem der Schaltarm ruht, in einer Richtung auf der Scheibe, welche der gewünschten Windrichtung entspricht, so wird das elektrische Signal durch die entsprechenden Leitungen 34, 36 zu einem der Relais 30, 32 geführt, so daß eines der Meßinstrumente 44, 46 eingeschaltet wird. Ändert sich die Windrichtung danach, so stellt sich die Windfahne 12 neu ehi und bewegt den Schaltarm 20 auf einen anderen Kontakt 24, über den, wenn er sich nicht in der richtigen Lage befindet, kein Signal zu einem der Relais geführt wird, so daß die Meßinstrumente ausgeschaltet werden.

Die elektrische Schaltung der Vorrichtung nach Fig. 1 sei an Hand des Schaltbildes der Fig. 3 erläutert. Der Schaltarm 20 ist mit einem der Kontakte 24 ausgerichtet; die verschiedenen Kontakte 24 sind elektrisch an ein Schaltbrett 50 angeschlossen. An verschiedenen Stellen 52, 54 sind einige Kontakte kurzgeschlossen. Leitungen 26, 28 verbinden die kurzgeschlossenen Kontaktstücke mit Relaisanschlussen 31, 33 der Relais 30 bzw, 32. Eine Leitung 56 verbindet den Schaltann 20 elektrisch mit dem positiven Pol einer Stromquelle 58, während eine Leitung 60 den anderen Pol der Stromquelle 58 mit den Anschlüssen

ao 62,64 der Relais 30,32 verbindet. Der negative Pol der Stromquelle 58 ist über Leitungen 34, 36 mit den Instrumenten 44, 46 und über eine Leitung 70 mit den Relaisanschlüssen 66, 68 verbunden. Die Relaisanschlüsse 72, 74 sind über Leitungen 34, 36 mit den Inas strumtnicn 44, 46 verbunden. Die Relaisspulen 76, 78 der Relais 30, 32 liegen zwischen den Anschlüssen 31 und 66 bzw. 33 und 68. Jedes Relais hat einen Kontaktarm 80, 82.

In der gezeigten Lage führt der Schaltarm 20 das

elektrische Signal vom positiven Pol der Stromquelle 58 über den Kontakt 24 zu den kurzgeschlossenen Anschlüssen 54 am Schaltbrett 50 und von diesem über die Leitung 28 zum Anschluß 33 des Relais 32. Da der Anschluß 68 immer mit dem negativen Pol der Stromquelle 58 verbunden ist, wird die Spule 78 erregt und der Kontaktarm 82 so betätigt, daß er den Anschluß 74 berührt, wie es dargestellt ist. In dieser Lage verbindet der Kontaktarm die Anschlüsse 64 und 74 und schließt damit den positiven Pol der Stromquelle an das Ver-

schmutzungs-Meßinstrument 44 an, so daß nunmehr beide Batterieanschlüsse am Instrument liegen und dieses eingeschaltet ist.

Wenn der Schaltarm 20 sich in eine andere Lage, beispielsweise zum Kontakt 24', bewegt, dann wird

keines der Meßinstrumente 44, 46 eingeschaltet, da keines mit dem positiven Pol der Stromquelle 58 verbunden ist. Bewegt sich der Schaltarm 20 wiederum in eine Lage, in der er einen der Kortakte 24 des kurzgeschlossenen Segmentes 52 berührt, dann wird das Meßinstrument 26 über das Relais 32 eingeschaltet, indem der Kontaktarm 80 sich zum Kontakt 72 bewegt und so den positiven Pol der Stromquelle in der beschriebenen Weise an das Instrument 46 legt.

Es ist leicht einzusehen, daß ein Verschmutzungs-Meßinstrument in seiner Meßwirkung außerordentlich selektiv gemacht werden kann, wenn es mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung zusammenarbeitet, Wie ilie F i g. 1 und 2 veranschaulichen, kann da; Steuergerät zwei oder mehr Meßinstrumente gleich-

zeitig bedienen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft

wenn Luftverschmutzungen gemessen werden sollen die aus verschiedenen Richtungen stammen. F i g. ^L veranschaulicht dieses Prinzip.

Tn F i g. 4 sind Verschmutzungs-Meßinstrumente 84 86 auf einer Seite einer Industrie-Verschmutzungs· quelle 88 angeordnet, während auf der anderen Seite dieser Quelle Meßinstrumente 90, 92 angeordnet sind Jedes Paar Instrumente wird durch eine Steuereinrich-

(Γ

tung 94, 96 betrieben. Die Steuereinrichtungen sind so Eingangswiderstand in Verbindung mit dem Steuerausgelegt, daß sie die Instrumente 84 und 90 dann ein- gerät, so können die Schalter entfallen,
schalten, wenn der Wind aus der Windrichtung A Es kann ferner jedes Verschmutzungs-Meßgerät verkommt, wie dies durch die Pfeile und durch den in ge- wendet werden, das die Luftverschmutzung innerhalb strichelten Linien angedeuteten Winkel »A« veran- 5 einer vorbestimmten Zeit mißt und durch das Vorhanschaulicht ist. Der Unterschied zwischen der durch das densein bzw. NichtVorhandensein eines elektrischen Instrument 90 und der durch das Instrument 84 ge- Signals ein- bzw. ausgeschaltet werden kann,
messenen Luftverschmutzungsmenge ergibt eine ge- Zur Prüfung der Wirksamkeit der Erfindung wurden

naue Messung der Luftverschmutzung, welche der mehrere der vorgenannten Verschmutzungs-Meßin-Quelle 88 entstammt, da das Instrument 90 zunächst io Strumente in der Nähe einer Fabrik in New York die gleiche Luftverschmutzung aufnimmt, wie das In- 24 Stunden lang eingeschaltet. Gleichzeitig wurden strument 84, zusätzlich jedoch die von der Quelle 88 in einige andere dieser Instrumente, die zusammen mit die Luft entströmten Verunreinigungen. In gleicher dem erfindungsgemäßen Steuergerät betrieben wurden, Weise messen die Instrumente 92 und 86 zusammen die neben den erstgenannten Instrumenten in der in Luftverschmutzung, welche der Quelle 88 entstammt, 15 F i g. 4 dargestellten Weise aufgestellt. Die verwendewenn die Windrichtung entgegengesetzt ist, wie dies ten Steuergeräte hatten eine Windfahne, wie sie F i g. 1 die Pfeile für die Windrichtung B anzeigen, welche dem zeigt, die aus weißem Pinienholz bestand und etwa Winkel »B« zugeordnet ist. 45 cm lang war, wobei der Schwanzteil etwa 10 crn

Der Winkel »A« oder »j5« für die Windrichtung, hoch und der maximale Durchmesser etwa 3,5 cm beinnerhalb derer ein Steuergerät die Meßinstrumente 20 trug. Der Stab war etwa 55 cm lang und bestand aus einschaltet, Jcann in Übereinstimmung mit vielen Ein- nichtrostendem Stahl. Das Gehäuse bestand in erster flußgrößen, welche berücksichtigt werden müssen, über Linie aus Fiberglas, seine Abmessungen betrugen ungeeinen weiten Bereich verändert werden. Wenn bei- fähr: Breite 12,5 cm, Tiefe 20 cm, Höhe 28 cm. Es spielsweise eine große Fabrik die Verschmutzungs- waren 12 Messingkontakte vorgesehen, die etwa je 28 quelle ist und die Meßinstrumente ziemlich dicht auf as des Scheibenumfangs bedeckten. Eine Spannungsbeiden Seiten der Verschmutzungsquelle angeordnet quelle von HOV, die jedem Meßinstrument einen werden, dann ist ein kleiner Einschaltwinkel erforder- Strom von etwa 8 Amp. zuführte, war innerhalb des lieh. In der umgekehrten Situation muß der Winkel Gehäuses angeordnet. Innerhalb jedes Steuergerätes größer gewählt werden. waren elektromechanische Relais für 60 Hz, HO bis

Der Einschaltwinkel kann bei der erfmdungsge- 30 115 V und 25 Amp. montiert. Die Steuergeräte waren mäßen Vorrichtung sehr einfach verändert werden, in- so eingestellt, daß sie die Meßinstrumente nur dann dem lediglich mehr oder weniger Kontakte in der einschalteten, wenn der Wind aus Nordnordost wehte, F i g. 3 dargestellten Weise kurzgeschlossen werden. wobei die Abweichungsbereiche in der nachfolgenden Die Empfindlichkeit oder Selektivität des Gerätes kann Tabelle angeführt sind. Jedes Meßinstrument war mit noch vergrößert werden, wenn man die Anzahl der 35 einem Zeitsteuergerät für einen Bereich von 24 Stunden Kontakte am Umfang der Scheibe vergrößert. Verteilt ausgerüstet. Die nichtgesteuerten Meßinstrumente man 12 Kontakte gleichmäßig auf den Umfang, so ent- waren ständig während der 24 Stunden in Betrieb und spricht jeder Kontakt etwa einer Änderung der Wind- wurden einmal pro Tag abgelesen. Da die durch das richtung von 30°. Der Abstand zwischen den Kon- erfindungsgemäße Gerät gesteuerten Meßinstrumente takten 24 ist in den F i g. 1 und 2 der deutlicheren Dar- 40 nur bei einer bestimmten Windrichtung eingeschaltet Stellung halber übertrieben gezeigt; eine genügend ge- waren, verteilte sich die gleiche effektive Betriebszeil naue Steuerung läßt sich mit 12 Kontakten erreichen. von 24 Stunden etwa über 1 Monat,
wenn jeder Kontakt so breit ist, daß der Abstand Jedes Meßinstrument war mit einem Standard-

zwischen den Kontakten nur sehr klein ist. Natürlich Fiberglasfilter von 10 zu 15 cm und einem Luftflußlassen sich an Stelle der Kontakte auch andere Anord- 45 messer ausgestattet. Die Fiußmesser wurden innerhalb nungen verwenden, beispielsweise Schalter, die vor dem der 24stündigen Meßzeit periodisch abgelesen und di€ Unterbrechen einen Kontaktschluß herstellen. mittlere Durchflußmenge durch das Filter wurde er-

Die Erfindung kann in vielfacher Weise abgewandelt rechnet. Am Ende jeder Meßperiode wurde die irr werden, beispielsweise braucht die Windfahne 12 nicht Filter hängengebliebene Schmutzmenge gemessen unc die in Fig. 1 dargestellte Form zu haben, sondern 50 mathematisch durch die mittlere, durch das Filter hinkann aus irgendeinem Material bestehen, das genügend durch geströmte Luftmenge dividiert, so daß die rela leicht ist, so daß es vom Wind leicht verdreht wird, und tive Verschmuizungsmenge in Mikrogramm pro Kubikkann irgendeine geeignete Form haben, die sie für den meter Luft errechnet wurde. Die Abweichung diesei vorgesehenen Zweck geeignet macht. Beispielsweise Messung unter den verschiedenen Meßhistrumenter können mehrere Segel oder Fahnen, die von der Stange 55 innerhalb einer Periode von mehreren 24stündiger nach außen ragen und am Umfang der Stange ange- Meßintervallen gibt eine gute Anzeige der Verände ordnet sind, vorgesehen sein. rungen der Menge der Luftverunreinigungen über der

Die Ausbildung der Scheibe, des Schaltarmes und Betriebsbereich des Meßinstrumentes,
der Kontakte kann abgewandelt werden und beispiels- Die folgende Tabelle vergleicht die Veränderungei

weise durch handelsübliche Drehschalter mit mehreren 60 dieser Messung für Meßinstrumente, die durch das er Stellungen ersetzt werden. Auch brauchen nicht unbe- findungsgemäße Gerät gesteuert worden sind, und füi dingt Relais der beschriebenen Art verwendet zu wer- nichtgesteuerte Instrumente. Der Abweichungsfaktoi den; jeder steuerbare Schalter, wie Transistorschalter ist aus dem höchsten Meßwert (Mikrogramm prt oder andere Festkörperschalter können verwendet Kubikmeter) dividiert durch den niedrigsten Meßwer werden, die in entsprechender Weise arbeiten. Die 65 gebildet, der in jedem Meßinstrument während dei Schalter werden zweckmäßig so gewählt, daß möglichst Meßperioden erhalten wurde, während der Meßwinke keine Kontaktfunken auftreten. Verwendet man eine <ien Bereich der Windrichtungen angibt, innerhall ■elektrische Einrichtung mit einem genügend hohen dessen das Meßinstrument gearbeitet hat.

.-VS" 2799*

Tabelle

	Meßwinkel	Abweichungsfaktor
Meßinstrument
	nicht gesteuert	24stündige Messung
1	nicht gesteuert	18.8
2	60°	12,0
3	90°	1,3
4	180°	1,9
5	210°	4,4
6	7

Die Tabelle läßt deutlich erkennen, daß der kleinere Meßwinkel einen kleineren Abweichungsfaktor ergibt. Auf diese Weise kann die Menge der von einer einzigen Verschmutzungsquelle stammenden Verunreinigung leicht gemessen werden, wenn das erfindungsgemäße Steuergerät verwendet wird, da Verunreinigungen aus anderen Richtungen nicht mitgemessen werden. Solange die Verunreinigungsquelle selbst keine starken Abweichungen zeigt, sind auch Schwankungen dei

ίο Messung nicht zu erwarten. Eine verläßliche Messung der tatsächlichen Verunreinigungen, welche von einei einzigen Quelle stammen, wird erreicht, wenn man di« Meßwerte subtrahiert, welche von zwei in geeignete! Weise angeordneten Instrumenten geliefert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

209552/2

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Claims (2)

schmutzungsquelle installierten Reinigungsvorrichtung Patentansprüche: kann leieht und genau überwadit werden. Bekannte Geräte zur Messung des Verunreinigungs-

1. Verfahren zur Messung der Luftverschmut- grades messen diese Verunreinigung der Luft über zung, die von einer einzigen Quelle erzeugt wird, 5 lange Zeiträume ohne Rücksicht auf die Richtung, aus dadurch gekennzeichnet, daß die der die Verunreinigungen stammen. Wird also ein Schmutzteile in einer atmosphärischen Wind- Meßgerät neben einer Fabrik aufgestellt, so wird eine strömung, die über jene Quelle bläst, kontinuierlich Anzeige über die von der Fabrik erzeugte Veran Sammelstationen aufgefangen werden, die auf schmutzung nur dann erhalten, wenn der Wind in der gegenüberliegenden Seiten der Quelle angeordnet io richtigen Richtung steht, d. h. unmittelbar von der sind und auf einen herankommenden Wind aus Fabrik weg und auf das Meßgerät zu gerichtet ist. Das einer in einem vorbestimmten Winkel zu einer gleiche Meßgerät arbeitet weiter, wenn sich die Wind-Referenzlinie liegenden Richtung, der die Sammel- richtung ändert, und die am Ende der Meßperiode erstatiohen und die Quelle passiert, ansprechen, und haltenen Werte sind ebenso auf andere, nicht zu der daß der Unterschied der Beträge der Verunreini- 15 betreffenden Fabrik gehörige Quellen zurückzuführen, gungen gemessen wird, die an den Stationen inaer- Es kann beispielsweise nicht festgestellt werden, wiehalb eines vorgeschriebenen Zeitintervalls aufge- viel der gemessenen Verschmutzungsmenge von einer fangen werden. Fabrik stammt, welche mehrere Kilometer in der ent-

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gegengesetzten Richtung liegt und wieviel von der unnach Anspruch 1 mittels mindestens einer Ver- 20 mittelbar neben dem Meßgerät befindlichen Fabrik schmutzungsmeßeinrichtung und zugehöriger Steu- stammt.

ereinrichtung mit einem drehbaren Windrichtungs- Es ist auch schon eine Vorrichtung bekannt (USA.-

sensor. der mit einer Schalteinrichtung zur Akti- Patentschrift 2 699 679), bei der die Windrichtung er-

vierung der Meßeinrichtung verbunden ist, wenn faßt und berücksichtigt wird. Zu diesem Zweck ist die

der Sensor innerhalb eines vorbestimmten Sektors as drehbare Vorrichtung mit Windfahnen versehen, die

seiner Drehung ausgerichtet ist, dadurch gekenn- für eine der jeweiligen Windrichtung entsprechende

zeichnet, daß mindestens ein Paar der Verschmut- Ausrichtung der Vorrichtung sorgen. Auf diese Weise

Zungsmeßeinrichtungen (44; 84/90; 86/92) und lassen sich zwar richtungsabhängige Messungen durch-

ihrer Steuersysteme (20; 94/96) so angeordnet ist, führen, jedoch wird jeweils die gesamte Verunreinigung

daß sich die Glieder des Paares auf gegenüber- 3° der Luft gemessen, so daß kein Aufschluß darüber

hegenden Seiten der Verschmutzungsquelle (88) be- möglich ist, von welcher bzw. welchen Quellen diese

finden, und daß die gegenüberliegend angeordneten Verunreinigungen stammen, ebenfalls läßt sich keine

Steuersysteme (94/96) ihre zugehörigen Meßeinrich- Überwachung der von einer einzelnen Quelle verur-

tungen (84/90; 86/92) als Reaktion auf einen Wind sachten Luftverschmutzung durchführen,

aktivieren, der aus einem vorbestimmten Winkel zu 35 Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein

einer Referenzlinie weht und die Steuereinrichtun- Verfahren zu schaffen, das es gestattet, eine gezielte

gen (94/96) und die Quelle (88) passiert. Überwachung einer einzigen Luftverschmutzungsquelle

durchzuführen.