CN115176140A - 具有能更换的透明的覆盖元件颗粒传感器设备 - Google Patents

Abstract

提出了一种具有内部空间(36)的颗粒传感器设备(16)，该内部空间由壳体(40)和覆盖元件(34)界定，该覆盖元件覆盖壳体(40)的开口并且该覆盖元件具有中央透明区域(34.1)，在内部空间(36)中布置激光器(18)和探测设备(26)，颗粒传感器设备设置和布置为，用于使从激光器(18)入射的激光射束(10)穿过中央透明区域(34.1)聚焦到激光光斑(22)中，并且颗粒传感器设备设置和布置为用于使从激光光斑(22)发出的温度辐射穿过中央透明区域(34.1)传导到照亮探测设备(26)的温度辐射区域(29)中。颗粒传感器设备的特征在于，所述覆盖元件(34)能以气密覆盖内部空间(36)的方式且以能非破坏性松脱的方式与壳体(40)连接。

Description

具有能更换的透明的覆盖元件颗粒传感器设备

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的颗粒传感器设备。这样的颗粒传感器设备例如从WO18292433A1中已知。颗粒传感器设备使用在乘用车内燃机中以用于对颗粒过滤器的状态进行车载诊断。

背景技术

根据WO18292433A1，为了加热颗粒的总体使用纳秒高功率激光器，该纳秒高功率激光器在短的时间内(ns)实现非常高的光强度。这种运行发生在具有几平方厘米或几平方毫米的横截面的射束的经准直的(平行的)部分中。因而，利用唯一的激光脉冲可同时加热数千个烟灰颗粒，这无法允许对各个颗粒进行计数。高功率激光器不能小型化且价格昂贵。

已知的颗粒传感器设备具有内部空间，该内部空间由壳体和覆盖元件界定。覆盖元件覆盖壳体的开口并且具有透明区域。在内部空间中布置激光器、第一光学元件、第二光学元件和探测设备，其中，第一光学元件设置和布置为用于使从激光器入射的激光射束穿过透明区域聚焦到激光光斑中，其中，第二光学元件设置和布置为用于使从激光光斑发出的温度辐射穿过该透明区域传导到照亮探测设备的温度辐射斑中。

透明区域代表形成激光光斑所需的、至废气的光学通道。一方面，这种光学通道必须对废气是足够密封的，以保护传感器的光学路径免受会从废气管入侵的污染和损坏。另一方面，这种光学通道必须在传感器的整个使用寿命内是足够透明的。在此首先应满足三个要求：

在激光光斑中被加热的颗粒的温度辐射应衰减到它不再能与背景噪声区分开来的程度，该背景噪声例如由热传感器及其环境引起。加热的激光射束不得衰减到其强度不足以充分加热颗粒的程度。同时，光学通道必须保持实现将光聚焦到足够小的激光点上所需要的光学质量。可能(例如由于污染)在光学通道处发生反射的激光射束不得达到下述功率：所述功率超过在探测设备处仍可容忍的背景辐射水平。

关于密封性的要求例如通过覆盖元件的透明区域实现，该透明区域在某些表现形式中还承担透镜的、用于聚焦激光光线的光学功能。在传感器的使用寿命内，会在光学通道的透明区域上形成烟灰或灰烬的沉积。此外，透明区域的表面会受到与废气一起输送的化学物质的侵蚀，这会导致表面结构发生不希望的变化以及与之伴随的透明度的劣化。

发明内容

本发明与开头提到的现有技术的区别在于权利要求1的特征部分的特征。根据这些特征，覆盖元件能以气密覆盖所述内部空间的方式且以能非破坏性松脱的方式与所述壳体连接。

能非破坏性的松脱性允许清洁和/或更换实现光学通道的覆盖元件。该清洁或更换能够以规律的时间间隔或在通过自诊断功能探测到违反要求时进行。更换或清洁覆盖元件明显比替换(不能更换光学通道的)颗粒传感器设备更便宜。此外，本发明实现了由车间人员在车间内对光学通道进行替换和清洁，这相对于制造商或在专业车间中的查验进一步减小了花费。

根据本发明的颗粒传感器设备能用于车载监测柴油颗粒过滤器和汽油颗粒过滤器的状态。所述颗粒传感器设备具有短的响应时间并且在激活后几乎立即准备就绪。恰恰是在汽油车中，颗粒数的能测量性以及在启动车辆之后传感器的立即准备就绪是非常重要的，因为在汽油机中典型非常细的颗粒(质量小，数量多)的大部分是在冷启动期间产生的。

根据本发明的颗粒传感器设备实现了确定所发射的颗粒的质量(mg/m³或者说mg/mi)和数量浓度(颗粒/m³或颗粒/mi)。对粒度分布的测量也是可行的。然而，本发明还涉及仅求取所提及的测量参量之一的情况。同样地，可设想将根据本发明的颗粒传感器设备使用在其他场景和应用领域中，例如，便携式排放监测系统、用于检查的废气检查装置、室内空气质量的测量、燃烧设备的排放(住宅、工业)。

如果在本申请中提及烟灰颗粒和废气，这仅示例性地用于简化或说明。本发明通常总是涉及流体(尤其是测量气体)中的颗粒/气溶胶。

一个优选构型的特征在于，所述壳体具有传感器头，在所述传感器头中布置所述壳体的开口，并且所述传感器头具有第一法兰面，所述第一法兰面具有以闭合环围绕所述开口的边缘，其中，所述覆盖元件通过其形状和尺寸而设置为用于贴靠在所述第一法兰面上或贴靠在位于所述第一法兰面和所述覆盖元件之间的中间元件上。

通过这种构型，光学通道通过松脱法兰而被暴露，壳体利用该法兰连接到引导测量气体的体积、例如废气管上。覆盖元件能够在暴露状态下取出以进行更换或清洁。中间元件例如能够是密封件。

还优选的是，颗粒传感器设备具有对应法兰，所述对应法兰具有第二法兰面，所述第二法兰面设置为用于贴靠在所述覆盖元件上或贴靠在位于所述第一法兰面和所述第二法兰面之间的中间元件上。

通过这样的法兰连接部能够实现壳体到引导测量气体的体积上的气密连接，该气密连接能够被容易地打开并且又关闭。

这样的法兰连接部允许光学部件相对于测量气体/废气以及环境的严密地密封的封闭。以此防止了诸如烟灰颗粒的固体和会凝结在传感器的内部的湿气的进入。

利用法兰连接部还能够确保传感器头在对应法兰上机械上足够鲁棒的连接。

进一步优选的是，颗粒传感器设备具有至少一个夹紧器件，利用所述夹紧器件能产生将所述第二法兰面和所述第一法兰面相对彼此压靠的夹紧力。

另一优选构型的特征在于，传感器设备具有在两个端部开口的柱形保护管，所述保护管具有柱形轴线，所述柱形轴线与产生所述激光光斑的激光射束的中央束重合，并且所述保护管具有围绕所述激光光斑走向的侧表面。保护管(或者说具有内保护管和外保护管的保护管组件)分支出废气的代表性部分并且引导该部分以定向的流动通过激光光斑。通过保护管产生均匀地流过所述激光光斑，这提高了测量的可重复性。

还优选的是，保护管的面向传感器头的端部(即近端部)通过其形状和尺寸而设置为用于，贴靠在所述覆盖元件上或贴靠在位于所述覆盖元件和所述保护管的近端部之间的中间元件上。

通过这些特征产生简单的构造，因为法兰不仅用于气密夹紧式地紧固覆盖元件，而且还附加地用于紧固保护管。

进一步优选的是，所述覆盖元件具有由透明区域形成的中央区域，并且所述覆盖元件具有外围区域，所述外围区域以闭合环围绕所述中央区域。因此，中央区域用作光学通道，并且外围区域用于气密地紧固覆盖元件。

因此，覆盖元件是盘形的覆盖元件。该覆盖元件具有环绕的窄侧和两个彼此对置且由该窄侧分隔开的宽侧。宽侧不具有孔，使得覆盖元件在法兰关闭的情况下以气密方式将位于彼此对置的宽侧上的空间分隔开。

另一优选构型的特征在于，第一法兰面具有在所述第一法兰面的面法线的方向上从其伸出的边缘，并且所述覆盖元件通过其形状和尺寸而设置用于由所述边缘夹紧式地保持。在此，覆盖元件的外围区域夹入在两个法兰面之间。

还优选的是，所述外围区域具有至少一个从所述柱形轴线观察而径向向外指向的凸起，所述凸起的形状和尺寸与在伸出的边缘中的槽口互补，使得凸起和槽口一起形成抗扭转部。

进一步优选的是，覆盖元件由支架(Fassung)保持，所述支架具有外螺纹，所述外螺纹被旋入到所述壳体的内螺纹中。

通过这种解决方案，将覆盖元件的紧固与壳体在引导测量气体的部分上的紧固分开。这具有下述优点：光学通道的更换或清洁也能够在时间和空间上与在引导测量气体的部分上的壳体的拆卸/装配分开。因此，光学通道的更换或清洁也能够例如在不易受污染的空间中进行，而拆卸/装配也能够在更易受污染的车间环境中进行。

另一优选构型的特征在于，所述支架是杯形的，所述覆盖元件形成杯形支架的底部，所述外螺纹布置在所述杯形支架的背离底部的开口上，并且杯形支架的开口布置成比杯形支架的底部离所述壳体的开口更远。

通过这些特征，外螺纹更远离法兰地移动到壳体的深度中，这降低了对螺纹的耐温性和可能的密封器件(如密封环)的要求。该降低的原因是，壳体的温度随着与引导测量气体的管(例如为热废气管)的距离增加而降低。通过冷却筋能够有利于温度的降低。

还优选的是，覆盖元件是保护管的组成部分。在这种情况下能够更换保护管，以更换覆盖元件。这具有手工可操作性的优点，因为与覆盖元件的透明区域不同，保护管不是触摸敏感的，即对与触摸相关的污染不敏感。

进一步优选的是，覆盖元件的边缘在所述保护管中的环形槽中布置为使得所述覆盖元件被夹紧式地保持。

另一优选构型的特征在于，覆盖元件被形状锁合地保持在所述保护管的两个部分之间，所述两个部分在置入覆盖盘之后已经机械地彼此固定连接。

还优选的是，第二透明覆盖元件以与所述第一法兰面有一间距地布置在所述壳体中，其中，所述第二透明覆盖元件具有面向所述第一法兰面的第一侧和与所述第一侧对置的第二侧，并且将所述内部空间分隔成第一内部空间子区域和与所述第一内部空间子区域气密地分隔开的第二内部空间子区域。由此，保护布置在壳体中的光学部件(激光器，射束整形器件，探测设备，分束器)在更换和/或清洁第一覆盖元件时免受污染。

进一步优选的是，第二透明覆盖元件是平面平行的覆盖盘，并且第一透明覆盖元件的透明区域是会聚透镜。

另一优选构型的特征在于，第二透明覆盖元件是会聚透镜，并且第一透明覆盖元件的透明区域是平面平行的覆盖盘。

还优选的是，第二透明覆盖元件是会聚透镜并且第一覆盖元件的透明区域是会聚透镜。

进一步优选的是，第二透明覆盖元件是平面平行的覆盖盘，并且第一覆盖元件的透明区域是平面平行的覆盖盘。

另一优选构型的特征在于，该构型具有第一光学元件，所述第一光学元件设置和布置为用于使从所述激光器入射的激光射束通过所述中央透明区域聚焦到所述激光光斑中。

还优选的是，中央透明区域形成第一光学元件。

进一步优选的是，第一光学元件是凸透镜。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在以下说明书中更进一步地阐述。在此，不同附图中的相同的附图标记分别表示相同的元件或至少按照功能可比较的元件。分别以示意图的形式示出：

图1本发明中使用的基于激光诱导白炽的测量原理；

图2利用激光诱导白炽工作的颗粒数传感器的原理结构；

图3颗粒传感器设备的可能结构；

图4根据本发明的颗粒传感器设备的传感器头的剖视图；

图5透明的覆盖元件的夹紧式紧固的元件的细节图；

图6透明的覆盖元件利用螺纹在传感器头上的紧固；以及

图7图6中示出的解决方案的变型方案；

图8透明的覆盖元件集成到保护管组中；

图9将透明的覆盖元件紧固在保护管组件中的第一示例；以及

图10将透明的覆盖元件紧固在保护管组件中的第二示例。

具体实施方式

图1示出基于激光诱导白炽(LII)的测量原理。高强度的激光射束10射到颗粒12上。颗粒12尤其是烟灰颗粒。激光射束10的强度如此高，使得激光射束10的由颗粒12吸收的能量将颗粒12加热到几千摄氏度。作为加热的结果，颗粒12自发地并且基本上没有优先方向地明显地以温度辐射的形式发射辐射14，以下也称为LII辐射14。温度辐射(白炽或者说热电子发射，Glühemission)根据普朗克辐射定律产生。它用作测量信号并且由探测设备检测。温度辐射的光谱是相对宽带的并且取决于多种因素(诸如颗粒温度和颗粒材料)。在已经被加热到升华温度的烟灰颗粒中，光谱的最大值例如能够位于红色范围(波长约为650nm)内。因此，以温度辐射形式发射的LII辐射14的一部分也以与入射的激光射束10的方向相反的方向进行发射。

图2示意性地示出颗粒传感器设备16的原理结构。颗粒传感器设备16在这里具有激光器18，所述激光器的优选平行的激光射束10借助布置在激光器18的射束路径中的至少一个第一光学元件20聚焦到非常小的光斑22上。

完全能够是，对激光器18进行调制或者说接通和关断(占空比<100％)。然而优选地，激光器18是CW激光器。这能够实现成本有利的半导体激光元件(激光二极管)的使用，这使整个颗粒数传感器16变得更便宜并且极大地简化了激光器18的操控和测量信号的评估。但是不排除脉冲式激光器的使用。

第一光学元件20优选是第一透镜24，但也能够实现为反射器。只有在激光光斑22的体积中，激光射束10的强度才达到对于LII所需的高值。激光器18能够是激光二极管，该激光二极管能够作为连续波激光器(continuous wave Laser)或脉冲式地运行。优选，在较低功率(至50-500mW，部分地高达5000mW)时使用连续运行(CW)的激光，利用相应的光学元件(例如透镜)将所述连续运行的激光聚焦到非常小的激光光斑上。尽管激光二极管的激光功率相对较低，但通过聚焦能够充分提高功率密度以达到对于LII所需的温度。由于激光光斑的小尺寸，可以认为：在给定的时间点始终只有一个颗粒飞过激光光斑22(固有单颗粒探测)，如果以高达约10¹³/m³的颗粒浓度为基础。

激光光斑22的尺寸处于几μm的范围内、尤其是最高200μm的范围内，使得横穿激光光斑22的颗粒12被激励以发射能评估的辐射功率。在激光光斑22的直径为例如10μm的情况下，可以认为：如果以高达约10¹³/m³的颗粒浓度为基础，始终至多一个颗粒12位于激光光斑22中并且颗粒数传感器16的瞬时测量信号仅来自该至多一个颗粒12(固有单颗粒探测)。测量信号由探测设备26产生，该探测设备在颗粒数传感器16中布置为使得该探测设备探测由飞过第一光斑22的颗粒12发出的辐射14、尤其是温度辐射。为此，探测设备26优选具有至少一个对辐射14敏感的第一面26.1。探测设备26例如能够是灵敏光电二极管或硅光电倍增管(SiPM)或者说多像素光子计数器(MPPC)。

图3示出颗粒传感器设备16的部件的示意性布置，该颗粒传感器设备适合作为(在燃烧过程的废气作为测量气体32中的)烟灰颗粒数传感器使用。

颗粒传感器设备16具有第一部分16.1，该第一部分设置为用于暴露于测量气体32，并且它具有不暴露于测量气体32的第二部分16.2，该第二部分包含颗粒传感器设备16的光学部件。两个部分由对于测量气体32不可穿透的分隔壁16.3分隔开。分隔壁16.3例如是内燃机的废气管的一部分。在分隔壁16.3中，在激光射束10的射束路径中安装光学透明的覆盖元件34，该覆盖元件对于激光射束10和由激光光斑22发出的辐射14来说都是可穿透的。

颗粒数传感器16的第一部分16.1具有由外保护管28和内保护管30构成的保护管组件。这两个保护管28、30优选具有通常的柱体形状或棱柱形状。柱体形状的底面优选是圆形、椭圆形或多边形。柱体优选同轴地布置，其中，柱体的轴线横向于废气32的流动地取向。内保护管30在柱体的轴线的方向上突出超过外保护管28而伸入到流动的废气32中。在两个保护管28、30的背离流动的废气32的端部处，外保护管28突出超过内保护管30。优选地，外保护管28的净宽度比内保护管30的外直径大得多，使得在两个保护管28、30之间产生第一流动横截面。内保护管30的净宽度形成第二流动横截面。

这种几何形状导致，废气32通过第一流动横截面进入到两个保护管28、30的组件中，然后在保护管28、30的背离废气32的端部处改变其方向、进入到内保护管30中并且被流过的废气32从所述内保护管吸走。在此，在内保护管30中产生均匀的测量气体流动。保护管28、30的该布置连同剩余的颗粒传感器设备横向于废气流动地固定在废气管上或中。

颗粒传感器设备16的这样的第一部分16.1是优选实施例的组成部分。然而，其特征不是本发明关键性的特征。本发明关键性的特征是颗粒传感器设备16的第二部分16.2的组成部分。

颗粒传感器设备16的第二部分16.2具有带有会聚透镜19的激光器18、第一光学元件20、第二光学元件23、分束器25、滤光器27和探测设备26。第二光学元件23能够是透镜或反射器。第一光学元件20布置在激光射束10的射束路径中，使得它使从激光器18入射的激光射束10聚焦到激光光斑22中，并且第二光学元件23布置为使得它使从激光光斑22发出的辐射14聚焦到温度辐射光斑29中。分束器25在朝向第一光学元件20的方向上反射入射的激光射束并且对于温度辐射14来说是透明的。探测设备26具有对辐射14敏感的第一面26.1，该第一面布置在所聚焦的温度辐射14的射束路径中，使得它利用所聚焦的温度辐射14被照亮。

滤光器27在激光射束10的光谱范围内比在其余光谱范围内更不透明，并且以此有助于使探测设备的信号不会由于散射的激光射束10的影响而失真。

光学透明的覆盖元件34安装在保护管组件和光学部件(透镜，分束器，激光器，探测设备)之间并且将敏感的光学元件与有时热的、化学侵蚀性的和“脏的”测量气体32隔离。

作为对此的替代，第一透镜24也能够承担这种隔离并且因而将作为会聚透镜的和作为透明的覆盖元件的功能组合在一个光学构件中。可选的滤光器布置在探测设备26前方并且阻挡激光器18发射的波长范围。以此降低了到达探测设备26的不希望的散射光(例如激光器18在光学部件上的背反射)的量。如果探测设备26仅具有小的主动探测面，则能够设想在其前方使用第三透镜，这导致更好地捕获LII辐射14。

图4示出颗粒传感器设备16的、法兰连接到对于测量气体不可穿透的分隔壁16.3的部分。这个部分的图示示出颗粒传感器设备16的靠近废气的部分的结构细节。分隔壁16.3例如是内燃机的废气管17的一部分。然而，本发明不限于所示出的结构。图4是颗粒传感器设备16的中央轴线19所在的剖视图。在图4中示出的、颗粒传感器设备16的部分例如以中央轴线19为对称轴旋转对称。

颗粒传感器设备16具有内部空间36，该内部空间由壳体40和覆盖元件34界定。覆盖元件34覆盖壳体40的开口并且具有中央透明区域34.1。在内部空间36中尤其布置有颗粒传感器设备16的第二部分16.2的部件。

覆盖元件34以对测量气体32气密的方式覆盖内部空间36，并且能以能非破坏性松脱的方式与壳体40连接。壳体40具有传感器头42，在该传感器头中布置壳体40的开口。在传感器头42的端部上安装法兰的第一半部44，该第一半部具有第一法兰面。第一法兰面具有以闭合环围绕开口的边缘。覆盖元件34通过其形状和尺寸而设置为用于贴靠在第一法兰面上或贴靠在可选地位于第一法兰面和覆盖元件之间的中间元件上。可选的中间元件例如是密封件。

在所示出的构型中，颗粒传感器设备16具有对应法兰46。对应法兰46具有第二法兰面，该第二法兰面设置为用于贴靠在覆盖元件34上或贴靠在位于第一法兰面和第二法兰面之间的中间元件上。对应法兰46与壁16.3固定连接，例如通过焊接。

此外，颗粒传感器设备16具有至少一个夹紧器件48，该夹紧器件产生将第二法兰面和第一法兰面相对彼此压靠的夹紧力。夹紧器件48例如是卡圈，该卡圈利用一个或多个螺钉被拧紧并且该卡圈产生平行于中央轴线19指向的夹紧力。

颗粒传感器设备16的传感器头42与废气管连接，两个法兰半部在该废气管中彼此连接和固定。因此，覆盖元件34同时被夹入两个法兰半部之间。

如已经参考图3所阐述的，颗粒传感器设备16具有在两个端部开口的柱形保护管28、30构成的组件。保护管28、30具有柱形轴线，该柱形轴线优选与中央轴线19重合。这些轴线优选也与产生激光光斑22的激光射束的中央束重合。保护管具有围绕该激光光斑走向的侧表面。

保护管28、30的近端部优选与法兰连接部位于一个平面中。保护管28、30分支出测量气体32的代表性部分并且引导该测量气体以定向流动通过激光光斑22所在的空间区域。

为了传感器头42与测量气体32(该测量气体可以是燃烧过程的热废气)的可能高温度进行解耦，将冷却筋49布置在壳体40外部。替代或补充地，热解耦能够借助气隙50实现或加强。气隙50产生作为壳体40的净宽度的、横向于(指向激光光斑的)激光束方向的扩大部。

保护管28、30的面向传感器头42的端部通过其形状和尺寸而设置为用于贴靠在覆盖元件34上或贴靠在位于覆盖元件34和保护管28、30的近端部之间的中间元件上。密封件是这样的中间元件的一个实施例。

覆盖元件34具有中央区域，该中央区域由透明区域34.1形成。此外，覆盖元件34还具有外围区域34.2，该外围区域以闭合环围绕中央区域34.1。

第一法兰面具有在第一法兰面的面法线的方向上从该第一法兰面伸出的边缘52。覆盖元件34通过其形状和尺寸而设置为用于由边缘52沿径向夹紧式地保持。

覆盖元件34的透明区域实施为透镜并且紧固在外围区域34.2中。可选存在的透明的内部覆盖元件51在拆除覆盖元件34的情况下保护光学部件(激光器，透镜，分束器，探测设备)。在这种情况下，保护管组件与紧固在壁16.3上的对应法兰46固定连接。在借助夹紧设备48实现颗粒传感器设备16连接到引导测量气体32的体积的情况下，覆盖元件34的外围区域34.2被气密地夹入在法兰连接部的两个表面之间。为了便于初次装配和在更换覆盖元件34时的装配，覆盖元件34能够例如通过弹簧结构被卡入传感器的法兰中的凹槽中。因而，在装配时置入件不会脱落。

壳体40可选地具有透明的内部覆盖元件51，该透明的内部覆盖元件以与第一法兰面有一间距地布置在壳体40中。透明的内部覆盖元件51具有面向第一法兰面的第一侧51.1和与第一侧51.1对置的第二侧51.2，并且将内部空间36分成第一内部空间子区域和与第一内部空间子区域气密地分隔开的第二内部空间子区域。透明的内部覆盖元件51例如不能非破坏性松脱地安装并且能够选择性地使用在这里所提出的构型中的每一个中。

不能更换的固定安装的透明的内部覆盖元件51预防了在车间中更换覆盖元件34时异物侵入或在更换后无法再确保密封性的风险。这样的透明的内部覆盖元件51能够选择性地使用在根据本发明的颗粒传感器设备16的每个构型中。

图5示出透明的覆盖元件34的夹紧式紧固的元件的细节图。外围区域34.2具有至少一个从中央轴线19观察在径向上向外指向的凸起54，该凸起的形状和尺寸与在法兰的第一半部44的伸出的边缘54中的槽口互补，使得凸起和槽口一起形成抗扭转部。附加地，所述伸出的边缘54能够通过以下方式简化覆盖元件34的更换：通过将力施加到边缘54上能够更容易地使由于张紧而紧固的覆盖元件34松脱。

图6示出一个构型，其中，覆盖元件34由支架56保持，该支架具有外螺纹，该外螺纹被旋入壳体40的内螺纹58中。在这里，保护管组件也与废气管上的法兰固定连接。能更换的覆盖元件34通过其支架56被旋入到壳体中并且能够在打开夹紧设备48之后进行更换。

图7示出一个构型，该构型基于根据图6的构型并且在该构型中支架56是杯形的。覆盖元件34形成杯形支架56的底部，并且内螺纹58(并且因此还有外螺纹)布置在杯形支架的背离底部的开口上。杯形支架56的开口布置成比杯形支架56的底部离壳体40的开口或者说法兰的第一半部44更远。在这种构型中，螺纹更远离法兰地移动到壳体的后部中。作为有利的结果，对螺纹和可能的密封结构(例如密封环)的耐温要求显著放宽，因为在壳体的这个部分中温度已经通过排热和绝缘措施(冷却筋，气隙)而显著降低。覆盖元件的位置能够通过布置在杯形形状的底部中而保持在其更靠近法兰的安装方位中。在此有利的是，覆盖元件34或者说其透明区域构型为透镜。在这种情况下，由位置决定地获得透镜的高汇聚效率。

图8示出一个构型，其中，覆盖元件34是由保护管28、30构成的保护管组件的组成部分。保护管组件在装配时放置到两个法兰部分之间并且通过夹紧设备48被夹紧。覆盖元件在此被预装配在保护管组件中。为了更换覆盖元件34，更换保护管组件。在这种变型中，也能够通过夹紧设备使保护管在装配之前与传感器头连接，如在图4中示出的，以便于装配。

图9示出这样的布置的一个构型，其中，覆盖元件34的边缘布置在内保护管30中的环形槽中，使得覆盖元件34被夹紧式地保持在保护管30中。这种夹紧式的保持例如通过以下方式实现：将覆盖元件34形状锁合地保持在保护管30的两个部分之间，所述两个部分在置入覆盖元件34之后机械地彼此固定连接。

图10也示出这样的布置的一个构型，其中，覆盖元件34的边缘布置在内保护管30中的环形槽中，使得覆盖元件34被夹紧式地保持在保护管30中。这种夹紧式的保持例如通过以下方式实现：将覆盖元件34形状锁合地保持在保护管组件的两个板部分之间，所述两个板部分在置入所述覆盖元件34之后例如借助点焊而连接。

Claims (18)

1.一种具有内部空间(36)的颗粒传感器设备(16)，所述内部空间由壳体(40)和覆盖元件(34)界定，所述覆盖元件覆盖所述壳体(40)的开口并且所述覆盖元件具有中央透明区域(34.1)，其中，在所述内部空间(36)中布置激光器(18)和探测设备(26)，其中，所述颗粒传感器设备设置和布置为用于使从所述激光器(18)入射的激光射束(10)穿过所述中央透明区域(34.1)聚焦到激光光斑(22)中，其中，所述颗粒传感器设备设置和布置为用于使从所述激光光斑(22)发出的温度辐射穿过所述中央透明区域(34.1)传导到照亮所述探测设备(26)的温度辐射区域(29)中，其特征在于，所述覆盖元件(34)能以气密覆盖所述内部空间(36)的方式且以能非破坏性松脱的方式与所述壳体(40)连接。

2.根据权利要求1所述的颗粒传感器设备(16)，其特征在于，所述壳体(40)具有传感器头(42)，在所述传感器头中布置所述壳体(40)的开口，并且所述传感器头具有第一法兰面，所述第一法兰面具有以闭合环围绕所述开口的边缘，其中，所述覆盖元件(34)通过其形状和尺寸而设置为用于贴靠在所述第一法兰面上或贴靠在位于所述第一法兰面和所述覆盖元件(34)之间的中间元件上。

3.根据权利要求2所述的颗粒传感器设备(16)，其特征在于，所述颗粒传感器设备具有对应法兰(46)，所述对应法兰具有第二法兰面，所述第二法兰面设置为用于贴靠在所述覆盖元件(34)上或贴靠在位于所述第一法兰面和所述第二法兰面之间的中间元件上。

4.根据权利要求3所述的颗粒传感器设备(16)，其特征在于，所述颗粒传感器设备具有至少一个夹紧器件(48)，所述夹紧器件产生将所述第二法兰面和所述第一法兰面相对彼此压靠的夹紧力。

5.根据权利要求1所述的颗粒传感器设备(16)，其特征在于，所述颗粒传感器设备具有在两个端部开口的柱形保护管(28、30)，所述保护管具有柱形轴线，所述柱形轴线与产生所述激光光斑(22)的所述激光射束的中央束重合，并且所述保护管(28、30)具有围绕所述激光光斑(22)走向的侧表面。

6.根据权利要求5所述的颗粒传感器设备(16)，其特征在于，所述保护管(28、30)的面向所述传感器头(42)的端部通过其形状和尺寸而设置用于贴靠在所述覆盖元件(34)上或贴靠在位于所述覆盖元件(34)和所述保护管(28、30)的近端部之间的中间元件上。

7.根据权利要求1所述的颗粒传感器设备(16)，其特征在于，所述覆盖元件(34)具有中央透明区域(34.1)，并且所述覆盖元件(34)具有外围区域(34.2)，所述外围区域以闭合环围绕所述中央透明区域(34.1)。

8.根据权利要求7所述的颗粒传感器设备(16)，其特征在于，所述第一法兰面具有在所述第一法兰面的面法线的方向上从所述第一法兰面伸出的边缘，并且所述覆盖元件(34)通过其形状和尺寸而设置用于由所述边缘(52)夹紧式地保持。

9.根据权利要求5和8所述的颗粒传感器设备(16)，其特征在于，所述外围区域(34.2)具有至少一个从所述柱形轴线观察在径向上向外指向的凸起(54)，所述凸起的形状和尺寸与在所述伸出的边缘(52)中的槽口互补，使得凸起(54)和槽口一起形成抗扭转部。

10.根据权利要求1所述的颗粒传感器设备(16)，其特征在于，所述覆盖元件(34)由支架(56)保持，所述支架具有外螺纹，所述外螺纹被旋入到所述壳体(40)的内螺纹中。

11.根据权利要求10所述的颗粒传感器设备(16)，其特征在于，所述支架(56)是杯形的，所述覆盖元件(34)形成杯形支架(56)的底部，所述外螺纹布置在所述杯形支架(56)的背离所述底部的开口上，并且所述杯形支架(56)的开口布置成比所述杯形支架(56)的所述底部离所述壳体(40)的所述开口更远。

12.根据权利要求1所述的颗粒传感器设备(16)，其特征在于，所述覆盖元件(34)是所述保护管(28、30)的组成部分。

13.根据权利要求12所述的颗粒传感器设备(16)，其特征在于，所述覆盖元件(34)的边缘在所述保护管(28、30)中的环形槽中布置为使得所述覆盖元件(34)被夹紧式地保持。

14.根据权利要求12所述的颗粒传感器设备(16)，其特征在于，所述覆盖元件(34)被形状锁合地保持在所述保护管(28、30)的两个部分之间，所述两个部分在置入所述覆盖元件(34)之后机械地彼此固定连接。

15.根据前述权利要求中任一项所述的颗粒传感器设备(16)，其特征在于，第二透明光学元件(51)以与所述第一法兰面有一间距地布置在所述壳体(40)中，其中，所述第二透明光学元件(51)具有面向所述第一法兰面的第一侧(51.1)和与所述第一侧(51.1)对置的第二侧(51.2)，并且将所述内部空间(40)分隔成第一内部空间子区域和与所述第一内部空间子区域气密地分隔开的第二内部空间子区域。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的颗粒传感器设备，其特征在于，所述颗粒传感器设备具有第一光学元件，所述第一光学元件设置和布置用于使从所述激光器(18)入射的激光射束(10)通过所述中央透明区域(34.1)聚焦到所述激光光斑(22)中。

17.根据权利要求2所述的颗粒传感器设备，其特征在于，所述中央透明区域形成所述第一光学元件。

18.根据权利要求1至15中任一项所述的颗粒传感器，其特征在于，所述第一光学元件是凸透镜(24)。

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