CN102861727A - 用于从传感器机身的端板清洁沉积物和增积物的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于从传感器机身的端板清洁沉积物和增积物的设备和方法，其中传感器机身（1）被实施为用于容纳测量设备，该测量设备用于确定一个或更多个物理和/或化学过程变量，其中传感器机身（1）被密封以防止液体的渗透。并且所述设备中设置擦拭器（3），该擦拭器具有擦拭刮片（4），用于清洁端板（2），其特征在于：擦拭器（3）被布置作为外围附加模块上的子组件，其中擦拭器（3）和外围附加模块的几何形状被实施为使得擦拭器（3）在回转过程中的旋转运动的情形下从休止位置移动到清洁位置，其中，在清洁位置中，擦拭刮片（4）的下边缘与端板（2）的上边缘齐平，从而擦拭器（3）通过擦拭刮片（4）和端板（2）的接触而清洁端板（2），并且然后擦拭器（2）返回至休止位置。

Description

用于从传感器机身的端板清洁沉积物和增积物的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于从传感器机身的端板清洁沉积物（deposit）和增积物（accretion）的设备和方法，其中将传感器机身实施为用于容纳测量设备，该测量设备用于确定一个或更多个物理和/或化学过程变量，其中传感器机身被密封以防止液体的渗透，并且其中设置有擦拭器，该擦拭器具有擦拭刮片，用于清洁端板。

背景技术

在本发明的意义下的传感器用于确认在特别是淡水和工业用水的液体中以及在气体中的过程变量。典型的过程变量的示例有浊度、固体含量以及淤泥水平。然而，实施例的形式可以与其他化学和物理过程变量有关。将在本文中提及的是确定硝酸盐含量、UV吸收、压力测量或特别是使用超声波的无接触填充水平测量。大量不同种类的适于确定相应过程变量的测量装置从恩德莱斯和豪瑟尔（Endress+Hauser）集团可获得。

通常，传感器布置在传感器机身中。许多提及的过程变量是光学地确定的。在这种情形下，具有一定波长的电磁波穿过在传感器机身中的光学窗口被接收。从DE4233218C2中已知一种用于浊度测量的设备，其中，补充设置有光源，该光源经由另一光学窗口与传感器机身相连接。

从EP1816462B1中已知一种布置，在该布置的情形下为光源和接收器仅提供一个窗口。

如果过程变量是非光学地确定的，则传感器经由膜或相应的适配层（adapting layer）接触介质。

由于在水介质或气体介质中的操作，特别是还在废水中的操作，在光学窗口或膜上出现结垢、污垢、沉积物和增积物，由此使测量结果不可靠或使测量不可能。从恩德莱斯和豪瑟尔集团的手册“Technicalinformation TurbiMax W CUS41/CUS41-W”（“技术信息TurbiMax WCUS41/CUS41-W”）中已知的是可以由安装在传感器机身的端板上的擦拭器清洁窗口。

这种擦拭器由在传感器机身中的马达驱动，其中借助传动轴传递运动。必须注意的是，长时间稳定地密封该传动轴穿过传感器机身的位置，从而没有介质能够渗透到传感器机身中。

擦拭器的运动由控制单元控制且交替以顺时针和逆时针方向发生。

为防止有缺陷的测量，在清洁结束后，必须使擦拭器返回到限定的休止位置，将该休止位置定位在离窗口足够远的位置。如果擦拭器太过接近测量设备，则测量会被擦拭器干扰和劣化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种确保可靠清洁传感器机身的端板的设备和方法。

该目的相对于本发明的设备通过以下特征而实现，包括将擦拭器布置为在传感器机身的外围附加模块上的子组件。擦拭器和外围附加模块的几何形状被实施为使得擦拭器在回转过程中的旋转运动的情形下从休止位置移动到清洁位置。在清洁位置中，擦拭刮片的下边缘与端板的上边缘齐平。以该方式，擦拭器通过擦拭刮片和端板的接触而清洁端板，且然后擦拭器返回至休止位置。

本发明的在外围附加模块上的擦拭器的布置具有如下优势：

-传动轴不需要穿过端板。因此，将非密封位置的危险最小化。

-在擦拭器的休止位置，擦拭器距端板的表面足够远，且由此远离测量设备。这意味着擦拭器不降低测量的质量。

-外围附加模块也可随后安装在任何传感器机身上。这意味着擦拭器是选择可改型的。可以根据客户需求而设置外围附加模块。不管是否应用擦拭器，传感器机身是一样的，从而能够保持小的生产成本。

在优选实施例中，擦拭器从擦拭器的休止位置与端板的表面正交地移动到清洁位置，并且擦拭器从清洁位置与端板的表面正交地返回至休止位置。

在有利的实施例中，光学测量设备设置在传感器机身中并且至少一个光学窗口位于端板中。确切地在光学测量装置的情形下，需要规律地清洁用来针对介质保护测量设备的光学窗口，从而使得能够正确测量。

光学测量设备定位在光学窗口下方，该光学测量设备能够具有一个或更多个光学组件，例如光学传感器。在实施例的优选形式中，每一个光学组件具有其自己的光学窗口。然而，利用用于所有光学组件的一个共有的光学窗口也是一种选择。

在本发明的意义下的光学传感器是用于确定浊度、淤泥水平或固体含量的传感器。然而，除了这些，其他光学传感器、诸如例如用于确定硝酸盐含量、UV吸收的传感器、特定的压力传感器或根据超声波原理工作的填充水平传感器也可以利用本发明的设备清洁。

光学组件的电磁波的波长通常在近红外的范围，例如在880nm。

存在如下形式的实施例，在该实施例的情形下非光学地确定过程变量，例如压力传感器。在该情形下，传感器经由膜或相应适配层接触介质。

可以手动地产生擦拭器的旋转运动；然而，优选地，应用马达作为驱动装置。以该方法，确保了在时间上的开始和停止点、速度、回转的数目以及运动方向能够被确切地设定和控制。马达的驱动力经由传动轴传递至擦拭器。此外，通过非刚性连接或以无轴方式——例如通过应用磁驱动——而发生力传输也是一种选择。

马达例如单向地、因此沿顺时针方向或沿逆时针方向移动擦拭器。通过擦拭器和外围附加模块的几何形状，在擦拭器仅沿一个方向旋转时也确切地清洁端板是一种选择。当然，马达可以在两个方向上转动并且也能够执行前后运动。

在有利的实施例中，第一检测元件位于擦拭器的底部的区域并且相应的第二检测元件位于外围附加模块的顶部的区域。这些检测元件使得能够确定擦拭器的位置和运动、特别是擦拭器的回转的数目。

有利地，设置了控制单元，利用该控制单元，可以确定和控制擦拭器的回转的数目、持续时间、运动方向和速度。因此，使用者能够确定应该多久、多快和或多久一次清洁端板。

在优选实施例中，擦拭器和外围附加模块的几何形状被实施为使得擦拭器在结束清洁后，自动或被强制返回至休止位置。如果擦拭器以该方式移动回到其休止位置，则一直确保擦拭器在测量期间位于足够远地远离测量设备的位置并且不干扰测量。

优选地，弹簧元件布置在外围附加模块的内部。该弹簧元件将擦拭器拉回至休止位置，或将擦拭器保持在休止位置。弹簧元件的存在有利地影响了测量的质量，因为由此擦拭器在测量阶段位于离开检测设备的遥远位置、被保持在该位置且不干扰测量。

端板关于传感器机身的纵向轴线正交地布置或以关于传感器机身的纵向轴线呈不等于90°的角度来布置。最后提及的实施例的形式是有利的，因为测量设备能够防震地并且较小污染敏感地安设在通常的管道中或其他位置处。

外围附加模块的几何形状以及其在传感器机身上的布置，特别是在外围附加模块的上边缘和端板的上边缘之间的高度差，即擦拭器的高度，优选地被实施为使得出现在擦拭器上的沉积物和增积物在清洁的情形下随着擦拭刮片在返回休止位置时移过该高度差而被刮除。在该情形下，端板的边缘实施为“锐利的”边缘，即端板的边缘呈直角或尖角，使得擦拭器已经从端板移除的污垢从擦拭刮片被刮除，且下一个清洁步骤以“干净”的擦拭刮片开始。

相对于本发明的方法，通过以下特征来实现本发明的目的，包括传感器机身被实施为用于容纳测量设备，该测量设备用于确定一个或更多个物理和/或化学过程变量。在该情形下，传感器机身被密封以防止液体的渗透。设置擦拭器，该擦拭器具有擦拭刮片，用于清洁端板，该擦拭器布置为在外围附加模块上的子组件。在回转过程中，擦拭器从休止位置移动到清洁位置。由此，通过擦拭刮片的接触而清洁端板。然后，擦拭器移动回到休止位置。

在实施例的形式中，通过擦拭器和外围附加模块的几何形状将擦拭器从休止位置引导至清洁位置，其中擦拭器移过由擦拭器和外围附加模块的几何形状限定的轨迹。擦拭器、即擦拭刮片清洁传感器机身的端板的表面并且然后向回扫过到达休止位置。

在替代实施例中，擦拭器仅通过轮轴（axle）、传动轴（shaft）等从休止位置移动到清洁位置，擦拭器即擦拭刮片清洁端板的表面，并且然后擦拭器向回扫过到达休止位置。

有利地，擦拭器在力的作用下自动返回至休止位置。如果擦拭器以这种方式回到其休止位置，则一直确保擦拭器在测量期间位于足够远地远离测量的位置并且不干扰测量。

擦拭器被保持在休止位置，并且驱动装置必须克服所述力从而将擦拭器从休止位置移动到清洁位置。

附图说明

下面基于附图更详细地描述本发明，其中：

图1是具有外围附加模块和在休止位置的擦拭器的传感器机身的透视图，

图2是具有外围附加模块和在中间位置的擦拭器的传感器机身的透视图，

图3是具有外围附加模块和在清洁位置的擦拭器的传感器机身的透视图，以及

图4是具有外围附加模块和在休止位置的擦拭器的传感器机身的剖视图。

在附图中，相同的特征提供有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了传感器机身1，该传感器1由端板2液密地封闭。端板2例如通过拧紧、粘合或互锁而与传感器机身1相连接。传感器1和端板2由例如不锈钢制造。依赖于应用，包括硬塑料、特别是PVC、POM或PPS GF40的实施例提供其他选择。传感器1和端板2优选地被设计成用于长时间置于液体中，特别是在废水中，或者在气体中。

传感器1通常具有直圆柱的形状；端板2被定位成与传感器机身的纵向轴线LA正交。然而，实施例的其他形式是可能的。例如，端板2可以布置成与传感器机身的纵向轴线LA呈不是90°的角。

在图1至图4中的实施例的形式示出了用于确定光学过程变量的测量设备。这可以包括例如浊度、淤泥水平或固体含量。然而，从根本上讲，本发明的设备还可以用于清洁具有用于非光学过程变量的测量布置的传感器机身的端板。

六个光学窗口5位于端板2上。位于该六个光学窗口5下方的光学测量设备6透过窗口5发送和接收电磁波，该电磁波通常具有近红外的波长。窗口5例如由蓝宝石玻璃制造。

在图1所示实施例的形式中，光学测量设备6由六个光学组件组成。每一个光学组件通过其自己的与介质接触的光学窗口来发送/接收。然而，让光学组件通过它们共享的窗口发射、分别接收也是一种选择。

在光学测量设备6的情形下，存在两个独立工作的传感器单元，各具有光源和两个光接收器。优选地，两个光接收器用于接收以相对于光源的光束方向呈90°或135°角的发散光。例如，在低浊度值处的浊度传感器的情形下，优选使用90°信道。在中间和高浊度值以及固体测量的情形下，优选地使用135°信道。其他形式的实施例具有更少的、有可能更多的光学组件。例如，如可能的情形，具有光源和具有90°或135°角的光接收器的传感器单元，也可以是一种选择。

外围附加模块7位于传感器机身1上。外围附加模块7通过拧紧附接、粘合、焊接等而与传感器机身1固定连接。值得注意的是，外围附加模块7也可以随后安装在传感器机身1上；在该情形下，外围附加模块7被夹紧在传感器机身上，例如借助于适配器夹持在传感器机身上并且如上所述固定在传感器机身上。外围附加模块7例如由诸如POM的合成材料制造。

擦拭器3布置在外围附加模块7上。擦拭器3例如由硬塑料或金属制造。擦拭刮片4在擦拭器3的底侧上。擦拭刮片4用于清洁端板2并且例如由合成材料、塑料、橡胶等生产。擦拭刮片4通过特别借助于粘结剂连接而接合至擦拭器3而固定。

如图1所示，在休止位置，擦拭器3的上边缘与端板2的上边缘齐平。

相应的检测元件10a和10b位于擦拭器3的底侧的区域，或位于外围附加模块7的上侧的区域。每次擦拭器3（相应为检测元件10a）在外围附加模块7（相应为检测元件10b）上经过，则检测一次回转。

图4示出在休止位置的传感器机身1的横截面。光学测量装置6位于窗口5下方。驱动装置9借助传动轴8而向擦拭器3传递力。该驱动装置可以是手动驱动装置；但通常使用马达。驱动装置是沿逆时针方向单向的。当然，可选形式的实施例提供了驱动装置9在顺时针方向上旋转。

驱动装置9的控制由控制单元12执行。控制单元12控制擦拭器3的回转数目、速度、运动方向和/或运动的持续时间。在该连接中，检测元件10a和10b递送与擦拭器3的位置和/或运动有关的信息。

弹簧元件11位于外围附加模块7中、驱动装置9上方和传动轴8周围。该弹簧元件11实现将擦拭器3拉回至或保持在休止位置。驱动装置9必须克服该回程力，从而将擦拭器移动离开休止位置。此外，弹簧元件11导致擦拭器3、即擦拭刮片4在其扫过端板2时在端板2上施加限定的压力。

该回程力也可以由除弹簧元件11之外的组件施加，例如由安装在擦拭器3和外围附加模块7上的磁性元件施加。

图1至图3示出从休止位置（图1）开始，通过中间位置（图2），到达清洁位置（图3）的清洁步骤。在清洁后，擦拭器3回扫至休止位置（图1）。

图2以侧视图示出具有外围附加模块7的传感器机身1。如果驱动装置9沿逆时针方向单向移动，则传动轴8导致擦拭器3执行相应的旋转运动。擦拭器3和外围附加模块7的几何形状确定擦拭器3在运动期间的轨迹、即螺旋路径：擦拭器3通过旋转运动移得离休止位置越远，则擦拭器沿传感器机身纵向轴线LA的方向向上升起越高。

在图2所示的中间位置中，擦拭器3的上边缘位于端板2的上边缘上方。如已提到的，这通过擦拭器3和外围附加模块7的具体实施例实现。相对照地，在休止位置中（图1），擦拭器3的上边缘与端板2的上边缘齐平。

在图3中的清洁位置中，擦拭器达到其最大高度。在该清洁位置中，擦拭刮片4的下边缘然后与端板2的上边缘齐平。

通过擦拭器3——相应为擦拭刮片4——在端板2上的连续、单向的运动，端板2被清洁。依赖于传感器的类型，一个或更多个窗口5、在给定情形下还有膜或例如阻抗匹配层的适配层位于端板上，该端板也被清洁。此外，使擦拭器3执行前后运动是一种选择。

在端板2上经过后，擦拭器3落回到在外围附加模块7上的休止位置。除了用来控制擦拭器3运动的驱动装置外，这还在弹簧元件11的辅助下发生，该弹簧元件11在其回程力的基础上，将擦拭器3拉回并且导致擦拭器3迅速返回其休止位置。

在跳过端板2的上边缘和外围附加模块7的上边缘之间的高度差时，将在擦拭器3上和擦拭刮片4上的沉积物和增积物刮落。在端板2上的锐利边缘支持这一点。

因此，完成了擦拭器3的一次回转。检测元件10a和10b检测回转的结束。控制单元1控制擦拭器3的回转的数目、清洁的持续时间、运动方向和/或速度。因此，例如，在固定的时间量之后，擦拭器3改变其运动方向也是一种选择。在图1至图4中所示的实施例中，这意味着从原先沿逆时针方向改变成现在沿顺时针方向。基于外围附加模块7和擦拭器3的几何形状，擦拭器3在反方向上移动直到其返回至休止位置，在该处这由检测元件10a和10b检测。

清洁步骤由至少一个回转组成；然而，可以根据期望设定为许多回转或设定为一定量的时间。

附图标记列表

1         传感器机身

2         端板

3         擦拭器

4         擦拭刮片

5         光学窗口

6         光学测量设备

7         外围附加模块

8         传动轴

9         驱动装置

10a，10b  检测元件

11        弹簧元件

12        控制单元

Claims (13)

1.一种用于从传感器机身（1）的端板（2）清洁沉积物和增积物的设备，

其中所述传感器机身（1）被实施为用于容纳测量设备，所述测量设备用于确定一个或更多个物理和/或化学过程变量，

其中所述传感器机身（1）被密封以防止液体的渗透，并且

其中，设置擦拭器（3），所述擦拭器（3）具有擦拭刮片（4），用于清洁所述端板（2），

所述设备的特征在于：

所述擦拭器（3）被布置作为外围附加模块（7）上的子组件，

其中所述擦拭器（3）和所述外围附加模块（7）的几何形状被实施为使得所述擦拭器（3）在回转过程中的旋转运动的情形下，从休止位置移动到清洁位置，

其中，在所述清洁位置，所述擦拭刮片（4）的下边缘与所述端板（2）的上边缘齐平，从而所述擦拭器（3）通过所述擦拭刮片（4）和所述端板（2）的接触而清洁所述端板（2），并且然后所述擦拭器（3）返回至所述休止位置。

2.根据权利要求1所述的设备，

其中所述擦拭器（3）从所述休止位置与所述端板（2）的表面正交地移动到所述清洁位置，并且所述擦拭器（3）从所述清洁位置与所述端板（2）的表面正交地返回至所述休止位置。

3.根据权利要求1或2所述的设备，

其中，设置光学测量设备（6）并且

其中至少一个光学窗口（5）布置在所述端板（2）上。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的设备，

其中，设置马达作为用于所述擦拭器（3）的旋转运动的驱动装置（9），

并且其中所述马达经由传动轴（8）将其驱动力传递至所述擦拭器（3）。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的设备，

其中所述马达单向地、因此沿顺时针方向上或沿逆时针方向移动所述擦拭器（3）。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的设备，

其中第一检测元件（10a）位于所述擦拭器（3）的底部的区域中并且相应的第二检测元件（10b）位于所述外围附加模块（7）的顶部的区域中，

所述第一和第二检测元件（10a、10b）被设置用于确定所述擦拭器（3）的位置和/或运动、特别是所述擦拭器（3）的回转的数目。

7.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的设备，

其中，设置控制单元（12），

所述控制单元（12）确定和/或控制所述擦拭器（3）的回转的数目、运动的持续时间、运动的方向和/或速度。

8.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的设备，

其中所述擦拭器（3）和所述外围附加模块（7）的几何形状被实施为使得所述擦拭器（3）在结束清洁后，自动返回至所述休止位置，或被强制返回至所述休止位置。

9.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的设备，

其中，弹簧元件（11）被布置在所述外围附加模块（7）中，使得所述弹簧元件（11）将所述擦拭器（3）拉回至所述休止位置，或将所述擦拭器（3）保持在所述休止位置。

10.根据在前述权利要求中的一项或更多项所述的设备，

其中所述端板（2）被布置成与所述传感器机身的纵向轴线（LA）正交或被布置成与所述传感器机身的纵向轴线（LA）呈不等于90°的角度。

11.根据在前述权利要求中的一项或更多项所述的设备，

其中所述外围附加模块（7）的几何形状以及所述外围附加模块（7）在所述传感器机身（1）上的布置——特别是所述外围附加模块（7）的上边缘和所述端板（2）的上边缘之间的高度差，即所述擦拭器（3）的高度——被实施为使得在清洁的情形下出现在所述擦拭器（3）上的沉积物和增积物随着所述擦拭刮片（4）在返回所述休止位置时移过所述高度差而被刮除。

12.清洁传感器机身（1）的端板的沉积物和增积物的方法，

其中所述传感器机身（1）被实施为用于容纳测量设备，所述测量设备用于确定一个或更多个物理和/或化学过程变量，

其中所述传感器机身（1）被密封以防止液体的渗透，并且

其中，设置擦拭器（3），所述擦拭器（3）设置有擦拭刮片（4），用于清洁所述端板（2），

所述方法的特征在于

被布置作为外围附加模块（7）上的子组件的所述擦拭器（3）在回转过程中从休止位置移动到清洁位置，

其中，通过所述擦拭刮片（4）的接触而清洁所述端板（2），并且然后所述擦拭器（3）被移动回到所述休止位置。

13.根据权利要求12所述的方法，

其中所述擦拭器（3）在力的作用下自动返回至所述休止位置和/或被保持在所述休止位置，

且其中驱动装置（9）必须克服所述力从而将所述擦拭器（3）从所述休止位置移动到所述清洁位置。

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