CN113049543A - 浊度传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浊度传感器(10)，其具有壳体(12)、用于样品介质的器皿(18)、照明装置(20)、光传感器(21)、干燥剂(50)和腔室系统(54)。所述腔室系统(54)具有：中央容纳空间(28)，器皿(18)设置在所述中央容纳空间中；与所述照明装置(20)邻接的照明腔(42)；至少一个与光传感器(21)邻接的传感器腔(44、46)；和其中设置干燥剂(50)的干燥腔(52)。在此，照明腔(42)、至少一个传感器腔(44、46)和干燥腔(52)分别与中央容纳空间(28)流体连接。腔室系统(54)在此构成为无源的无泵系统。

Description

浊度传感器

技术领域

本发明涉及一种浊度传感器，其具有壳体、用于样品介质的器皿、照明装置、光传感器、干燥剂和腔室系统。

背景技术

已知用于确定样品介质的浊度或浑浊度的浊度传感器。

样品介质为此用限定的光强度照明，根据测量构造，用光传感器测量透射的和/或反射的光。空气湿度具有对测量质量的明显影响，因为光路中的玻璃面可能会起雾，从而导致测量结果失真。为了保持光路中的空气湿度低，浊度传感器因此通常具有干燥回路。在此，空气在包含光路的腔室系统中借助于泵循环并且从干燥剂旁传导，该干燥剂从空气中除去水分，从而降低了湿度。

干燥回路然而需要宝贵的结构空间。此外，为了泵的运行需要能量。

发明内容

本发明的目的是，提供一种浊度传感器，其紧凑地构成并且可以节能地运行。

为了实现该目的提出如下浊度传感器，其具有壳体、用于样品介质的器皿、照明装置、光传感器、干燥剂和腔室系统。所述腔室系统包括：中央容纳空间，器皿设置在所述中央容纳空间中；与所述照明装置邻接的照明腔；至少一个与光传感器邻接的传感器腔；和其中设置干燥剂的干燥腔。照明腔、至少一个传感器腔和干燥腔在此分别与中央容纳空间流体连接进而经由中央容纳空间彼此流体连接。在此，腔室系统构成为无源的无泵系统，在所述无泵系统中在运行中仅无源地进行腔之间的空气交换，尤其通过对流进行。换言之，浊度传感器不具有用于将空气有源地在腔室系统中循环的装置，如泵。

在本发明的意义上，干燥剂是具有结合空气中的湿气或除去空气中的湿气的特性的材料。

已知的是，借助于这种无源空气干燥系统可以将腔室系统中的空气湿度保持足够低。在此令人惊讶的是，腔室系统的体积可以通过取消循环系统来减小为，使得仅干燥剂存在于腔室系统中有效地减小在整个腔室系统中的空气湿度，而不用将空气在腔室系统中有源地循环。以这种方式，浊度传感器可以特别紧凑地构造。此外，浊度传感器是特别节能的，因为无须使用任何能量以有源地使腔室系统中的空气循环。

尤其，腔室系统仅具有唯一的具有干燥剂的干燥腔。也就是说，干燥剂仅设置在腔室系统中的唯一一个部位处。

根据一个实施方式，照明腔、至少一个传感器腔和干燥腔分别经由自己的连接通道直接与中央容纳空间流体连接。由此，干燥腔经由容纳空间分别直接与照明腔和至少一个传感器腔连接，使得从照明腔和至少一个传感器腔至干燥腔的相应的连接路径分别是特别短的。以这种方式可以保证，干燥剂有效地保持整个光路中的空气湿度小或减小空气湿度。光路在此包括照明腔、至少一个传感器腔和中央容纳空间以及在其之间的相应的连接通道。

根据另一实施方式，干燥腔经由唯一的连接通道与中央容纳空间流体连接，由此腔室系统特别简单地构造并且浊度传感器可以特别低成本地制造。

在此，将干燥腔与中央容纳空间流体连接的连接通道可以形成至干燥腔的整体上唯一的流体连接。由此，腔室系统的体积是特别小的，使得借助于无源的空气干燥系统可以将腔室系统中的空气湿度可靠地保持在不明显损害浊度测量的水平上。

还可以提出，在中央容纳空间中构成环形的中间空间，所述中间空间环形地包围器皿，并且照明腔和至少一个传感器腔经由所述中间空间与干燥腔流体连接。环形的中间空间保证腔室系统中的湿度的特别均匀的分布，由此干燥剂从空气中特别有效地除去水分。

在一个实施方式中，中央容纳空间具有纵轴线，其中垂直于纵轴线的平面与中央容纳空间、照明腔、至少一个传感器腔和干燥腔相交。以这种方式，腔和容纳部设置在共同的平面中进而特别节省位置地设置。

在另一实施方式中，腔室系统具有带有第二光传感器的第二传感器腔，所述第二传感器腔与中央容纳空间流体连接。借助于第二光传感器可以改善浊度传感器的测量准确性。

尤其在此可以设有用于透射光测量的光传感器，其中穿过样品介质的光辐射的减弱被测量，同时设有另外的用于散射光测量的光传感器，其中散射光被测量，所述散射光从样品介质向侧面发出。

有利的是，所述腔，优选腔室系统的整个容积向外空气密封地封闭在壳体中，使得有效地禁止到腔室系统中或来自腔室系统中的空气交换。以这种方式保证，没有水分或几乎没有水分可以从浊度传感器之外经由空气进入腔室系统中。由此，降低了干燥剂必须吸收的水分的量，以便在腔室系统中提供具有低的空气湿度的气氛。由此，干燥剂可以就有特别长的使用寿命。此外，由此仅需要少量干燥剂，使得干燥腔进而浊度传感器可以特别紧凑地构造。

为了能够以少量耗费更换干燥剂，壳体可以具有至干燥腔的维护通道，所述维护通道构成用于更换干燥腔中的干燥剂。

在此，浊度传感器优选具有封闭元件，借助于所述封闭元件可将维护通道，尤其空气密封地封闭，以便可靠地避免腔室系统和浊度传感器的周围环境之间的空气交换。

还可以提出，浊度传感器具有温度传感器和/或空气湿度传感器，其邻接于干燥腔和/或至少部段地容纳在干燥腔中。以这种方式可以直接在干燥腔中可靠地确定并且监控温度和/或空气湿度，尤其为了确定干燥剂必须被更换的时间点。

附图说明

从随后的说明书中以及从附图中得出其他优点和特征。在所述附图中：

图1示出根据本发明的浊度传感器的立体图，所述浊度传感器具有在打开位置中的封闭元件；

图2示出图1中的浊度传感器的一个部段的立体剖面图；以及

图3示出图1中的浊度传感器的剖视图。

具体实施方式

在图1中示出具有壳体12和控制单元13的浊度传感器10。

浊度传感器10设置用于，借助于控制单元13确定样品介质的浊度值。

为此，浊度传感器10在壳体12内部具有测量装置14(参见图2)，所述测量装置具有用于测量构造的光学装置支架16和用于样品介质的器皿18的。

测量装置14与控制单元13以传递信号的方式连接。

器皿18是具有圆形横截面的柱形的玻璃器皿并且沿着轴线L延伸。

在此，器皿18在其内部具有柱形的空腔，在浊度测量期间在所述空腔中容纳样品介质或者样品介质穿过所述空腔传导。

原则上，器皿18由任意的透明材料形成。附加地或替选地，器皿18具有任意形状，尤其是任意横截面。

测量装置14还包括照明装置20以及第一光传感器21和第二光传感器22。

照明装置20具有用于提供对于浊度测量所需的辐射的光源24并且具有光学透镜26，辐射通过所述光学透镜传导至样品介质。

光源24在此是激光器，所述激光器具有在红外范围内，例如860nm的波长。

不言而喻，在一个替选的实施方式中，设有任意的适合于浊度测量的光源24。

光学装置支架16具有中央容纳空间28，在所述中央容纳空间中容纳器皿18，以及四个环绕的容纳空间31、32、33、34，所述环绕的容纳空间分别经由连接通道36、37、38、39与中央容纳空间28连接。

中央容纳空间28沿着轴线L延伸，所述轴线形成中央容纳空间28的纵轴线L，并且中央容纳空间垂直于纵轴线L具有横截面，所述横截面对于器皿18的横截面互补地构成(参见图3)。

器皿18在中央容纳空间28中同中心地设置，使得圆形的中间空间40在中央容纳空间28中形成，所述中间空间围绕轴线L沿环周方向完全地围绕器皿18延伸。

原则上，中央容纳空间28可以任意地构成并且器皿18设置在中央容纳空间28的任意部位处，其中然而优选形成环形的中间空间，所述环形的中间空间环形地包围器皿18。

照明装置20设置在第一容纳空间31中并且以光学透镜26邻接于照明腔42，所述照明腔经由第一连接通道36直接与中央容纳空间28流体连接。

照明腔42在此通过第一容纳空间31的设置在第一连接通道36和光学透镜26之间的区域形成。

在一个替选的实施方式中，照明腔42由任意邻接于光学透镜26的区域形成，所述区域设置在光学透镜26和器皿18之间，尤其是第一连接通道36的或中央容纳空间28的部段。

第一光传感器21设置在第二容纳空间32中并且邻接于第一传感器腔44，所述第一传感器腔经由第二连接通道37直接与中央容纳空间28流体连接。

第一传感器腔44在此通过第二容纳空间32的设置在第二连接通道37和第一光传感器21之间的区域限定。

在一个替选的实施方式中，第一传感器腔44通过任意的邻接于第一光传感器21的区域形成，所述区域设置在第一光传感器21和器皿18之间，尤其是第二连接通道37的或中央容纳空间28的部段。

第二光传感器22设置在第三容纳空间33中并且邻接于第二传感器腔46，所述第二传感器腔经由第三连接通道38直接与中央容纳空间28流体连接。

第二传感器腔46在此通过第三容纳空间33的设置在第三连接通道38和第二光传感器22之间的区域形成。

在一个替选的实施方式中，第二传感器腔46通过任意的邻接于第二光传感器22的区域限定，该区域设置在第二光传感器22和器皿18之间，尤其是第三连接通道38的或中央容纳空间28的部段。

照明腔42、传感器腔44、46和中央容纳空间28以及将中央容纳空间28与照明腔42和传感器腔44、46连接的连接通道36、37、38产生用于浊度测量的测量装置14的光路48。

照明装置20、光传感器21、22、器皿18以及将中央容纳空间28与照明腔42和传感器腔44、46连接的连接通道36、37、38位于垂直于纵轴线L延伸的平面中或与所述平面相交。

第二光传感器22与照明装置20相对置地设置，使得形成用于透射光测量的直的测量路段，所述测量路段从照明装置20穿过器皿18延伸至第二光传感器22。

第一光传感器21以90°的旋转角度围绕纵轴线L与照明装置20错开地设置，使得得到用于散射光测量的测量路段，所述测量路段从照明装置20穿过器皿18延伸至第一光传感器21，其中从器皿18至第一光传感器21的部段垂直于直的测量路段。

为了减小光路48中的空气湿度或保持低的空气湿度，测量装置14具有干燥剂50。

干燥剂50设置在第四容纳空间34中，所述第四容纳空间由此形成测量装置14的干燥腔52。

第四容纳空间34的体积在此大于干燥剂50。

此外，干燥剂50优选设置在容纳空间34中，使得所述干燥剂在多侧上露出进而干燥剂50的邻接于空气的表面是特别大的。

第四容纳空间34经由第四连接通道39直接与中央容纳空间28流体连接。

第四连接通道39在此是唯一的连接部，干燥腔52与光路48经由所述唯一的连接部流体连接。

原则上，干燥腔52可以经由附加的连接通道与光路48连接。

经由中间空间40，干燥腔52然而与照明腔42以及传感器腔44、46流体连接，使得不需要其他连接通道。

尤其，干燥腔52不需要是回路系统的部分，空气可以穿过该回路系统循环。

干燥腔52以90°的旋转角度围绕纵轴线L与照明装置20错开地与第一光传感器21相对置地设置。

此外，干燥腔52和第四连接通道39位于同一平面中，所述平面也与照明装置20、光传感器21、22、器皿18以及将中央容纳空间28与照明腔42和传感器腔44、46连接的连接通道36、37、38相交。

原则上，干燥腔52然而可以设置在光学装置支架16中的任意部位处并且以任意方式流体连接于光路48上。

干燥腔52与中央容纳空间28、照明腔42、传感器腔44、46以及连接通道36、37、38、39一起形成腔室系统54。

在此，腔室系统54的每个区域与腔室系统54的所有其他区域流体连接。也就是说，腔室系统54包括唯一的连续的容积。

腔室系统54可以用空气在大气压力下填充。尤其由此不需要用于运行的真空装置。

此外，腔室系统54构成为无源的干燥系统进而不构成为具有将空气在腔室系统54中有源循环的驱动的泵，其中泵的部件经由驱动器有源地运动。

腔室系统54优选是空气密封地向外封闭的系统。

为了保证腔室系统54的高密封性，测量装置14具有密封元件56，所述密封元件分别设置在光传感器21、22和光学装置支架16之间进而将传感器腔44、46向外密封。

与其类似地，照明腔42可以借助于密封元件56密封，例如借助于设置在光学透镜26和光学装置支架16之间的密封元件密封。

此外，壳体12具有维护通道58(参见图1)，所述维护通道是至干燥腔52的直接的通道并且经由所述通道可更换干燥剂50。

为了封闭维护通道58，浊度传感器10具有呈盖形式的封闭元件60，所述盖借助于工具如螺丝刀固定并且可以被移除。

不言而喻，封闭元件60在一个替选的实施方式中可以任意地构成，例如具有杠杆，借助于所述杠杆可以将封闭元件60以少量耗费无工具地移除。

干燥剂50例如是聚合物或基质。

优选地，干燥剂50构成为紧凑的块，所述块能特别简单地操作进而能以少量耗费替换，尤其不借助于工具替换。

优选地，维护通道58能借助于封闭元件60相对于环境空气密封地封闭，例如借助于相应地构成的密封装置封闭。

尤其，干燥腔52在此空气密封地连接于维护通道58，使得可靠地保证，没有空气可以从外部流入腔室系统54中。

浊度传感器10邻接于干燥腔52地具有温度传感器62和空气湿度传感器64，借助于所述温度传感器和空气湿度传感器可以测量干燥腔52中的温度和空气湿度。

温度传感器62和空气湿度传感器64与控制单元13以传输信号的方式连接。

附加地或替选地，浊度传感器10可以在任意部位处，尤其邻接于腔室系统54地具有一个或多个温度传感器62和/或一个或多个空气湿度传感器64，以便测量在腔室系统54中的温度和/或空气湿度。

浊度传感器10设置用于在连续的穿流法中的浊度测量并且为此具有介质接口66，所述介质接口具有入口68和出口70。

入口68在此与器皿18的介质输入端72(参见图3)连接而出口70与器皿18的介质输出端74连接，使得借助于入口68可以经由介质输入端72使样品介质连续地流入器皿18中并且经由介质输出端74在出口70处流出。

器皿18在此构成为管道部段，其中介质输入端72直接通入管道部段内部，使得样品介质直接传导到器皿18的柱形空腔中。

此外，介质输出端74直接邻接于管道部段内部，使得样品介质经由介质输出端74直接从器皿18的柱形空腔中导出。

原则上，浊度传感器10可以在一个替选的实施方式中设置用于任意的浊度测量法。

在浊度测量期间，由照明装置20照射器皿18中的样品介质并且由第二光传感器22检测透射光的份额，而第一光传感器21检测散射光的份额。

与由光源24发出的光流相关地，控制单元13借助于由光传感器21、22测量的光流确定器皿18中的样品介质的浊度值。

干燥剂50在此保证，器皿18、光学透镜26和光传感器21、22不由于空气湿度而起雾进而损害测量结果。

由于干燥腔52无源地连接于光路48，浊度传感器10是特别节能的，因为不必驱动用于空气循环的泵。

此外，浊度传感器10由于所述构造而是特别紧凑的。

本发明不局限于示出的实施方式。尤其，实施方式的各个特征可以任意地与其他实施方式的特征进行组合，尤其与相应的实施方式的其他特征无关。

例如，浊度传感器10可以在一个替选的实施方式中具有仅一个唯一的光传感器21、22。在此情况下，相应地能省去容纳空间、传感器腔和连接通道，由此光路48和腔室系统54相应更小地形成。

替选地，浊度传感器10可以在另一实施方式中具有多于两个光传感器21、22。

此外，在所有实施方式中，连接通道36、37、38、39是可选的。也就是说，在一个替选的实施方式中，照明腔42、第一传感器腔44、第二传感器腔46和/或干燥腔52直接邻接于中央容纳空间28。

Claims (10)

1.一种浊度传感器，具有壳体(12)、用于样品介质的器皿(18)、照明装置(20)、光传感器(21)、干燥剂(50)和腔室系统(54)，

其中所述腔室系统(54)具有：中央容纳空间(28)，所述器皿(18)设置在所述中央容纳空间中；照明腔(42)，所述照明装置(20)邻接于所述照明腔；至少一个传感器腔(44、46)，所述光传感器(21)邻接于所述传感器腔；和其中设置所述干燥剂(50)的干燥腔(52)，

其中所述照明腔(42)、所述至少一个传感器腔(44、46)和所述干燥腔(52)分别与所述中央容纳空间(28)流体连接，

其特征在于，

所述腔室系统(54)构成为无源的无泵系统。

2.根据权利要求1所述的浊度传感器，

其特征在于，

所述照明腔(42)、所述至少一个传感器腔(44、46)和所述干燥腔(52)分别经由自己的连接通道(36、37、38、39)直接与所述中央容纳空间(28)流体连接。

3.根据权利要求1或2所述的浊度传感器，

其特征在于，

所述干燥腔(52)经由唯一的连接通道(39)与所述中央容纳空间(28)流体连接。

4.根据权利要求3所述的浊度传感器，

其特征在于，

将所述干燥腔(52)与所述中央容纳空间(28)流体连接的所述连接通道(39)总体上形成至所述干燥腔(52)的唯一的流体连接。

5.根据上述权利要求中任一项所述的浊度传感器，

其特征在于，

在所述中央容纳空间(28)中构成有环形的中间空间(40)，所述中间空间环形地包围所述器皿(18)，并且经由所述中间空间将所述照明腔(42)和所述至少一个传感器腔(44，46)与所述干燥腔(52)流体连接。

6.根据上述权利要求中任一项所述的浊度传感器，

其特征在于，

所述中央容纳空间(28)具有纵轴线(L)，其中垂直于所述纵轴线(L)的平面与所述中央容纳空间(28)、所述照明腔(42)、所述至少一个传感腔(44、46)和所述干燥腔(52)相交。

7.根据上述权利要求中任一项所述的浊度传感器，

其特征在于，

所述腔室系统(54)具有第二传感器腔(46)，所述第二传感器腔具有第二光传感器(22)，所述第二传感器腔与所述中央容纳空间(28)流体连接。

8.根据上述权利要求中任一项所述的浊度传感器，

其特征在于，

所述腔(28、42、44、46、52)向外空气密封地封闭在所述壳体(12)中。

9.根据上述权利要求中任一项所述的浊度传感器，

其特征在于，

所述壳体(12)具有至所述干燥腔(52)的维护通道(58)，所述维护通道构成用于更换所述干燥腔(52)中的干燥剂(50)，并且所述浊度传感器(10)具有封闭元件(60)，借助于所述封闭元件能够尤其空气密封地封闭所述维护通道(58)。

10.根据上述权利要求中任一项所述的浊度传感器，

其特征在于，

所述浊度传感器(10)具有温度传感器(62)和/或空气湿度传感器(64)，所述温度传感器和/或空气湿度传感器邻接于所述干燥腔(52)和/或至少部段地容纳在所述干燥腔(52)中。

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