Nach gesetzlichen Vorschriften sind die Schadstoffemissionen von Feuerungs- anlagen und/oder Prozeßaniagen zu überwachen. Zur Ermittlung der Schadstoff- massenströme sind die Staubkonzentration, der Volumenstrom, D ruck und die Temperatur zu messen. Es sind Meßsonden zur Bestimmung des Massenstroms bekannt, bei denen nach dem triboelektrischen Meßprinzip die Ladungsübertragung von Staubpartikeln zum Sondenstab gemessen und hierdurch die Anzahl der Staubpartikel im Volumenstrom ermittelt wird. Bekannt sind ferner Volumenstrom- sonden zur Ermittlung der Geschwindigkeit bzw. der Menge des Abgases, bei denen die Druckdifferenz zwischen zwei Kammern gemessen wird, von denen die eine gegen die Strömungsrichtung gerichtet ist und einen Überdruck und die andere in Strömungsrichtung gerichtet ist und einen Unterdruck bzw. den Absolutdruck auf- weist. Ebenso sind Einrichtungen zur Temperaturmessung und des Absolutdruckes im Abgaskanal bekannt, so daß eine auf Normbedingungen umgerechnete Bestimmung der Staubkonzentration und des Massenstromes über den Staub- partikel- und Volumenstrom möglich ist. Um diese Staubkonzentration-Bestimmung durchführen zu können, sind somit vier verschiedene Geräte erforderlich, die über vier unterschiedliche Flanche oder kombiniert über einen Flansch am Abluftkanal, Abgaskanal oder Schornstein befestigt werden müssen. Außer dem hohen finan- ziellen Aufwand für die gerätetechnische Ausbildung und Montage treten auch oft statische Probleme auf.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit nur einer stabförmigen Meßsonde eine sichere und genaue kontinuierliche Messung der Staubkonzentration und des Volumenstromes von Gasen einschließlich Rauchgasen möglich ist.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Nach der Erfindung ist es möglich, die für die Messung von Staubkonzentration, Volumenstrom, Temperatur, Differenzdruck und Absolutdruck erforderlichen Parameter mit nur einer Meßsonde zu messen, die über nur eine mechanische Verbindung am Abluftkanal, Abgaskanal oder Schornstein montiert wird. Mittels der Meßsonde werden zeit- und ortsgleich die erforderlichen Parameter zur Bestimmung der Staubkonzentration und des Volumenstromes erfaßt. Das Meßsystem besteht nicht aus mehreren Sonden zur Bestimmung der Einzelparameter. Durch die besondere Sondenausbildung werden alle erforderlichen Parameter über nur eine stabförmige Sonde ermittelt. Neben dem geringen Montageaufwand sind dadurch geringste Wartungszeiten bei bei den bekannten Meßeinrichtungen bisher nicht erreichten Standzeiten und somit höchste Verfügbarkeit das Ergebnis. Kompen- sationssonden, z. B. um strömungstechnische Korrekturen zu erfassen oder für zusätziiche Nuiipunkts-Kompensation, sind nicht erforderlich. Die Staubbelastung wird mittels des triboelektrischen Meßprinzips gemessen. Die Sondenabmessungen werden entsprechend des Kanaldurchmessers dimensioniert. Sie sind meistens auf der Gegenseite des Abgaskanals ebenfalls gelagert. Als Ergebnis der Messungen wird die Staubkonzentration in mg/m3 bzw. mg/Nm3 angezeigt, wenn eine an sich bekannte Kalibrierung durchgeführt ist. Entsprechend den Anwendungsanforder- ungen kann die Meßsonde aus verschiedenen Materiaiien hergestellt werden. Der Temperaturfühler mißt zeitgleich ohne Verzögerung die Kerntemperatur im Abluft- kanal, Abgaskanal oder Schornstein, was eine Voraussetzung für eine exakte Umrechnung der Staubmeßwerte auf Normbedingungen ist. Entsprechend der Gastemperaturen können verschiedene Meßfühler eingesetzt werden. Durch Wahl entsprechender Materialien wie z. B. PTFE oder Keramik oder Kunststoff und Kunststoffharze kann die Meßsonde komplett gegen Erdpotential isoliert aufgebaut sein. Die Sonde selbst ist entsprechend der Gastemperatur aus verschiedenen Materialien gefertigt, wie Stahl 1. 457, Hasteloy u. a. Die Meßwerte der Meßsonde können in vorteilhafter Weise einem Emissions-Auswerterechner oder einer Mikroprozessor-Auswerteeinheit zugeführt und mit diesen Geräten auf Normbe- dingungen berechnet und klassiert werden. An den Druckausgängen der Kammern der Meßsonde kann ein Umschalthahn vorgesehen werden, der zur Spülung der Kammern und zur Bestimmung des Nullpunktes dient. Es kann auch eine

automatische Einheit vorgesehen sein, die zum Abgleich die Steuerung und Beströmung der Meßsonde übernimmt und ggf. die Meßsignate korrigiert. An einer Kammer oder an einem Seitenkanal der Meßsonde kann auch eine Einstellein- richtung zur symmetrischen Strömungs- und Druckeinstellung angeordnet sein.

Der durch die auftreffenden Staubpartikel erzeugte Lad ungsstrom ist in seiner Größe abhängig von verschiedenen Einfiußfaktoren wie Partikelmaterial und -grouse, Son- denlänge- und Oberfläche sowie F ! ießgeschwindigkeit und somit vom Volumenstrom.

Um dem System bzw. prinzipbedingten Einfluß der Strömungsabhängigkeit des Meßsignals auszuschalten, ist die Meßsonde nach dem tribostatischem Meßprinzip gleichzeitig so ausgebildet, daß sie die F ! ießgeschwindigkeit bzw. den Volumenstrom mit erfaßt. Dadurch ist rechnerisch die Abhängigkeit des Staubkonzentra tionssignals ideal kompensierbar, da am selben Meßort mit derselben Sonde gemessen wird.

Strömungseinfiüsse durch separate Einbauten von Staub- und Volumenstromsonden oder der Einbau von zusätzlichen Kompensationssonden am gleichen Meßort sind damit ausgeschaltet.

Die Erfindung wird nachstehend am Beispiel der in der Zeichnung schematisch dargestellten Meßsonde näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 die Meßsonde in einer schematischen Draufsicht.

Fig. 2 das Sondenrohr der Meßsonde nach Fig. 1 in einer Seitenansicht im Schnitt.

Die Vorrichtung 1 zur kontinuierlichen Messung der Staubkonzentration von Abgas besteht aus einer Meßsonde 2 und einer nicht näher dargestellten Meßwertauswerte- einrichtung, die z. B. als Mikroprozessor-Auswerteeinheit oder Emissions-Auswerte- rechner ausgebildet sein kann. Die Meßsonde 2 weist ein Sondenrohr 3 auf, an dem eine mechanische Montagevorrichtung 4 ausgebildet ist, mittels der die Meßsonde 2 nach Durchführen durch eine Durchbrechung 6 in der Wand 5 des Abgaskanals an der Wand 5 befestigt wird. Die Montagevorrichtung 4 kann z. B. ein Flansch oder eine Gewindemuffe sein.

Das Sondenrohr 3 ist im Querschnitt allgemein trapezförmig ausgebildet. Andere strömungstechnische Profile sind möglich. In dem Sondenrohr 3 ist eine Längswand 7 angeordnet, die zwei Kammern 8,9 ausbildet. In der Außenwand der Kammern 8, 9 sind im Bereich von den der Längswand 7 abgewandten Spitzen Durchbrechungen 11 entsprechend gültiger VDI-Richtlinien reihenförmig angeordnet. Die eine Kammer 8 ist im Einbauzustand der Messung entgegengesetzt zur Strömungsrichtung 25 des Abgases angeordnet und bildet eine Überdruckkammer. Die andere Kammer 9 ist in Strömungsrichtung 25 des Abgases angeordnet und bildet eine Unterdruckkammer, bzw. mißt den Absolutdruck. An einer Kammer 8,9 ist eine Einrichtung 29 zur symmetrischen Strömungs- und Druckeinstellung angeordnet. Der in den Abgaskanal ragende Endabschnitt des Sondenrohrs 3 ist verschlossen. Im Bereich des so ausgebildeten Sondenkopfes kann in einer Kammer 8,9 ein Temperaturfühler 15 angeordnet sein, dessen Meßfeitung 26 bis zu einer Durchbrechung 14 z. B. in der Wand der Kammer 9 außerhalb des Abgaskanals geführt ist. Die Meßleitung 26 ist durch die Durchbrechung 14 geführt und mit einem Temperaturmeßumformer 23 verbunden. Neben der Durchbrechung 14 befindet sich in der Wand der Kammer 9 eine weitere Durchbrechung 12 oder eine T-Stück Abzweigung, an die ein Absolutdruck-Meßumformer 24 angeschlossen.werden kann. In der außenseitigen Stirnfläche des Sondenrohrs 3 sind jeder Kammer 8,9 zugeordnet ein Rohrstutzen 16, 17 oder Bohrungen angeordnet, die jeweils eine Durchbrechung 13 zur Kammer 8 bzw. 9 bilden. An jedem Rohrstutzen 16, 17 ist eine Meßleitung 27 angeschlossen, die mit einem Differenzdruck-Meßumformer 21 verbunden ist. Es ist ferner am Sondenrohr 3 ein Anschlußstück 19 vorgesehen, das mittels einer Meßleitung 28 mit einem Verstärker 22 zur Messung des Staubpartikelladungsstromes verbunden ist.

Zwischen der Montagevorrichtung 4 und dem Sondenrohr 3 ist ein Isolator 20 angeordnet, der das Sondenrohr 3 umgibt. Die Rohrstutzen 16, 17 können auch mit einem Umschalthahn 18 verbunden sein. Der Verstärker 22,Differenzdruck- Meßumformer 21, Temperatur-Meßumformer 23 und Absolutdruck-Meßumformer 24 sind mit einer nicht näher dargestellten Meßwertauswerteeinrichtung verbunden. Die Meßsignale können auch mehreren Auswerteeinheiten zugeführt werden.

Die beschriebene Meßsonde 2 ist für die Staub- und Volumenstrommessung identisch. Die Länge des Sondenrohrs 3 ist nicht begrenzt sondern hängt nur vom Durchmesser des Abluftkanals, Abgaskanals oder Schornsteins ab. Ebenso kann der Querschnitt des Sondensrohrs 3 an den Querschnitt des Kanals angepaßt

werden, in den das Sondenrohr 3 eingeführt wird. Die Oberfiäche des Sondenrohrs 3 kann abhängig von dem zu messenden Gas unterschiedlich bearbeitet w orden sein.

Die Durchbrechungen 11,12 können entsprechend der VDI-Richtlinien oder ver- gleichbarer Richtlinien unterschiedliche Größen aufweisen.