DE102007052400A1 - Sensor cooling device for e.g. monitoring purpose, has valve body and magnetic field sensors detecting chamber pressure after activation of pressure control valve, where one of sensors generating signal for triggering emergency function - Google Patents

Sensor cooling device for e.g. monitoring purpose, has valve body and magnetic field sensors detecting chamber pressure after activation of pressure control valve, where one of sensors generating signal for triggering emergency function Download PDF

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Abstract

The device has a valve body (51) and magnetic field sensors (73) detecting chamber pressure after activation of a pressure control valve. One of the sensors generates a warning signal when the pressure is higher than a threshold value, which is higher than an activation threshold value to release a flow path, and when pressure surge occurs. The other sensor generates a signal for triggering an emergency function in terms of a rapid pressure drop, when the pressure exceeds another threshold value, which is higher than a pressure threshold value.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kühlung eines zu Mess- oder Überwachungszwecken vorgesehenen Sensors, der gegen Beschädigung aufgrund am Einsatzort herrschender hoher Temperaturen (bis zu 400°C) geschützt werden muss, und mit den weiteren, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.The The invention relates to a device for cooling a Measuring or monitoring purposes provided sensor against damage due to the place of use prevailing high temperatures (up to 400 ° C) must be protected, and with the other, referred to in the preamble of claim 1, generic characteristics.

Ein Problem der Kühlung eines Sensors besteht z. B. bei einer fortlaufenden Überwachung der Qualität von Schweißnähten oder der Qualität von spritzgegossenen Kunststoffteilen, z. B. durch Erfassung einer von solchen überwachten Teilen verursachten Dämpfung eines elektrischen Schwingkreises, bei deren Abweichung von einem für gute Qualität charakteristischem Erfahrungswert auf Beschaffenheitsfehler geschlossen werden kann.One Problem of cooling a sensor is z. B. at a continuous monitoring of the quality of welds or the quality of injection-molded plastic parts, z. B. by detecting one of such monitored parts caused damping of an electrical resonant circuit, with their deviation from one for good quality characteristic experience on quality defects closed can be.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art ( DE 2004 027 747.8 ) ist der zu kühlende Sensor in einer von einem Gerätegehäuse begrenzten Aufnahmekammer angeordnet, innerhalb derer er einem Kühlluftstrom aussetzbar ist, der mittels eines vom Einsatzort entfernt angeordneten Gebläses in die Aufnahmekammer einleitbar ist, aus der der Kühlluftstrom über einen Abluftströmungspfad definierten Strömungswiderstandes wieder austritt und in der Regel an die Umgebung abgegeben wird; die Aufnahmekammer ist mit einer Öffnung versehen, welche luftdicht durch eine Keramikscheibe abgedeckt ist, durch die vom Beobachtungsobjekt ausgehende elektromagnetische Strahlung, die mittels des Sensors zur weiteren Auswertung erfassbar ist, hindurchtreten kann; im Sinne einer hohen Empfindlichkeit der Sensoreinrichtung ist hierbei eine möglichst geringe Dicke der Keramikscheibe erwünscht, damit ihre Strahlungsdurchlässigkeit hoch ist; andererseits darf die Scheibe nicht zu dünn sein, um der Gefahr eines Berstens bei ansteigendem Druck in der Aufnahmekammer vorzubeugen.In a known device of this type ( DE 2004 027 747.8 ), the sensor to be cooled is arranged in a housing housing bounded by a housing within which it can be exposed to a cooling air flow, which is introduced by means of a remote location of the blower in the receiving chamber, from which the cooling air flow through an exhaust air flow path defined flow outlet again and in usually delivered to the environment; the receiving chamber is provided with an opening which is airtightly covered by a ceramic disk, through which electromagnetic radiation emanating from the observation object, which can be detected by means of the sensor for further evaluation, can pass; in the sense of a high sensitivity of the sensor device in this case the smallest possible thickness of the ceramic disc is desired so that their radiation transmission is high; On the other hand, the disc must not be too thin to prevent the risk of bursting with increasing pressure in the receiving chamber.

Um gleichwohl mit relativ geringen Dicken der Keramikscheibe auszukommen, ist bei der bekannten Kühleinrichtung ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen, das bei Überschreiten eines – ersten – Druckschwellenwerte pS1 des in der Aufnahmekammer sich entwickelnden Druckes einen – zusätzlichen – Druckausgleichsströmungspfad freigibt, über den ein relativ rascher Abbau des Kammerdruckes erfolgen kann.In order nevertheless to manage with relatively small thicknesses of the ceramic disk, a pressure relief valve is provided in the known cooling device, which releases an - additional - pressure equalization flow path when exceeding a first pressure threshold values p S1 of the pressure developing in the receiving chamber, via which a relatively rapid degradation of the Chamber pressure can be done.

Diese Schutzmaßnahme(n) ist/sind jedoch in nicht zu seltenen Fällen, insbesondere dann, wenn der Kühlluftstrom von einem in einem Produktionsbetrieb vorhandenen Druckfuft-Versorgungsnetz abgezweigt wird, das, je nach Nutzung, erheblichen Druckstößen ausgesetzt sein kann, für einen hinreichenden Schutz der Keramikscheibe und damit des Sensorssystems insgesamt nicht ausreichend.These Protective measure (s) is / are, however, not too rare Cases, especially when the cooling air flow from a compressed air supply network present in a production plant is diverted, which, depending on the use, significant pressure surges may be exposed for adequate protection of the Ceramic disc and thus the sensor system is not sufficient.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art eine Sicherheitsfunktion zu implementieren, die auch dann, wenn das Druckbegrenzungsventil schon angesprochen hat, eine nachfolgende Drucküberwachung ermöglicht und im Bedarfsfall, z. B. dann, wenn die Druckanstiegsrate hoch ist, eine Notfunktion auslöst, die eine rasche Druckabsenkung in der Aufnahmekammer bewirkt.task The invention is therefore, in a device of the aforementioned To implement a security feature, even if the pressure relief valve has already addressed, a subsequent Pressure monitoring allows and, if necessary, z. B. when the pressure rise rate is high, an emergency function triggers a rapid pressure drop in the receiving chamber causes.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1, dem Grundgedanken nach, und in weiteren Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens durch die Merkmale der Unteransprüche gelöst.These The object is achieved by the characterizing features of the claim 1, the basic idea, and in further embodiments of the inventive concept solved by the features of the subclaims.

Hiernach ist der Aufnahmekammer ein eigenes, zusätzliches Druck-Sensorsystem zugeordnet, mittels dessen – mindestens nachdem Ansprechen des Druckbegrenzungsventils – der Zeitverlauf des Kammerdruckes erfassbar und ein Warnsignal auslösbar ist, sobald der Kammerdruck höher ist als ein zweiter Schwellenwert pS2, der seinerseits höher als der Ansprechschwellenwert pS1 ist, ab welchem das Druckbegrenzungsventil den ihm zugeordneten Ausgleichsströmungspfad freigibt. Ein Warnsignal wird auch ausgelöst, wenn ein Schwellenwert (dp/dt)s der Druckanstiegsrate überschritten wird, und dies auch schon dann, wenn nach einem Ansprechen des Druckbegrenzungsventils der zweite Schwellenwert pS2 des Kammerdruckes noch nicht überschritten ist, und es wird ein Signal zur Auslösung einer Notfunktion im Sinne eines raschen Druckabbaues generiert, wenn nach einem – vergleichsweise langsamen – Druckanstieg in der Aufnahmekammer ein dritter Druckschwellenwert pS3 des Kammerdruckes überschritten wird, der signifikant, z. B. um 50% höher ist als der Schwellenwert pS2, bei dessen Überschreiten das Warnsignal ausgelöst wird.Thereafter, the receiving chamber is assigned its own, additional pressure sensor system, by means of which - at least after the response of the pressure relief valve - the time course of the chamber pressure detectable and a warning signal is triggered when the chamber pressure is higher than a second threshold p S2 , which in turn is higher than that Threshold p S1 is from which the pressure relief valve releases its associated Ausgleichsströmungspfad. A warning signal is also triggered when a threshold value (dp / dt) s of the pressure rise rate is exceeded, and even then, if after a response of the pressure relief valve, the second threshold p S2 of the chamber pressure is not exceeded, and it is a signal for Triggering an emergency function in the sense of rapid pressure reduction generated when after a - comparatively slow - pressure rise in the receiving chamber, a third pressure threshold p S3 of the chamber pressure is exceeded, the significant, z. B. is 50% higher than the threshold value p S2 , when exceeded, the warning signal is triggered.

Bei dieser Auslegung der Kühleinrichtung und des primär zum Schutz der Keramikscheibe vorgesehenen „zusätzlichen" Sensorsystems, werden mit zunehmendem Druck in der Aufnahmekammer beim Überschreiten von Schwellenwerten dieses Druckes für eine zunehmende Berstgefahr der Keramikscheibe charakteristische Sensor-Ausgangssignale in Abhängigkeit von Schwellenwerten von pS2 und pS3 die höher sind als der Schwellenwert pS1, bei dem das Druckbegrenzungsventil anspricht, Signale ausgelöst, die auf eine zunehmende Gefahr hinweisen oder eine Maßnahme zur Beseitigung dieser Gefahr selbsttätig auslösen.With this design of the cooling device and the "additional" sensor system provided primarily for the protection of the ceramic disk, characteristic sensor output signals in response to threshold values of p S2 and p S3 higher than the threshold p S1 at which the pressure relief valve responds, triggers signals that indicate an increasing danger or automatically trigger a measure to eliminate this danger.

Druckschwellenwert pS1 oder pS2 bzw. pS3, bei dem die jeweilige Maßnahme ausgelöst wird, im erstgenannten Fall das Ansprechen des Druckbegrenzungsventils stattfindet, wird jeweils um gleichsam eine Stufe erniedrigt, Pressure threshold p S1 or p S2 or p S3 , in which the respective measure is triggered, in the former case, the response of Druckbegren valve is lowered by one level, as it were,

In bevorzugter Auslegung des Sensorsystemes gemäß Anspruch 2 wird das Auslösen des Warnsignals und/oder der Notfunktion auch dann bewirkt, wenn eine Auswertung des zeitlichen Verlaufs des Ausgangssignals des Drucksensors ergibt, dass die Druckzunahme dp/dt einen Schwellenwert (dp/dt)s überschreitet, d. h. Druckstöße auftreten, die, schon für sich allein gesehen, die Gefahr eines Berstens der Keramikscheibe begründen können.In a preferred embodiment of the sensor system according to claim 2, the triggering of the warning signal and / or the emergency function is also effected when an evaluation of the time course of the output signal of the pressure sensor shows that the pressure increase dp / dt exceeds a threshold value (dp / dt) s , ie pressure surges occur, which, taken in isolation, can cause the risk of bursting of the ceramic disc.

Bei der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung wird durch die vorgesehene Art der Überwachung und Auslösung von Sicherheitsmaßnahmen eine hohe Funktionssicherheit der Kühleinrichtung erreicht. Der dafür erforderliche Aufwand, im Wesentlichen die Installation eines Druck-Sensorsystems, das den in der Aufnahmekammer herrschenden Druck zu überwachen ermöglicht, ist vergleichsweise gering, da elektrisch auswertbare Signale liefernde Drucksensoren, die unter rauen Bedingungen sowohl hinsichtlich der Temperatur als auch der mechanischen Belastbarkeit einsetzbar sind, entsprechend der vielfältigen Bedarfslage in entsprechend vielfältigen Ausgestaltungen zur Verfügung stehen.at the cooling device according to the invention is by the intended type of monitoring and tripping of safety measures a high reliability reaches the cooling device. The required for it Effort, essentially installing a pressure sensor system, the to monitor the pressure prevailing in the receiving chamber pressure allows, is comparatively low, since electrically evaluable Signaling pressure sensors operating under harsh conditions both in terms of the temperature as well as the mechanical load capacity can be used are, according to the diverse needs in accordance various configurations are available.

Wenn die Installation eines Druckmesssystems innerhalb der Aufnahmekammer des System-Sensors, z. B. aus Platzgründen, nicht möglich oder zu aufwendig erscheint, ist es vorteilhaft, wenn der Drucksensor baulich in das Druckbegrenzungsventil integriert ist, was dann auf einfache Weise möglich ist, wenn das Druckbegrenzungsventil so konzipiert ist, dass sein Ventilkörper nach dem Ansprechen der Begrenzungsfunktion eine dem Druck an seinem Ausgangsanschluss proportionale oder mit diesem monoton ansteigende Auslenkung aus der Sperrstellung des Ventils erfährt; in diesem Fall ist der Drucksensor, wie gemäß Anspruch 3 vorgesehen, mittels eines Positionssensorsystems implementierbar, das die Position des Ventilkörpers erfasst.If the installation of a pressure measuring system inside the receiving chamber the system sensor, z. B. for reasons of space, not possible or appears too expensive, it is advantageous if the pressure sensor structurally integrated into the pressure relief valve, then what simple way is possible if the pressure relief valve is designed so that its valve body after the response the limiting function a the pressure at its output terminal proportional or with this monotonically increasing deflection from the Locked position of the valve experiences; in this case, the Pressure sensor as provided according to claim 3, can be implemented by means of a position sensor system that detects the position of the valve body detected.

Dies ist in bevorzugter Gestaltung gemäß Anspruch 4 dadurch realisierbar, dass mit dem Ventilkörper des Druckbegrenzungsventils ein Permanentmagnet bewegungsgekoppelt ist, dessen Position mittels eines Magnetfeldsensors mit guter Genauigkeit erfassbar ist.This is in a preferred embodiment according to claim 4 feasible in that with the valve body of the pressure relief valve a permanent magnet is coupled in motion whose position means a magnetic field sensor with good accuracy can be detected.

Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Ventilkörper des Druckbegrenzungsventils in einer Gehäusebohrung verschiebbar geführt ist, die zusammen mit axial ausgedehnten Einbuchtungen, z. B. Rillen des Ventilkörpers Durchtrittskanäle relativ kleinen Strömungsquerschnitts begrenzt, so dass der Luftstrom, der aus der Ventilkammer austreten kann, in messtechnisch günstiger Weise gedrosselt wird.in this connection it is particularly advantageous if the valve body of Pressure relief valve in a housing bore displaceable is guided, which together with axially extended indentations, z. B. grooves of the valve body passageways limited relatively small flow area, so that the air flow, which can escape from the valve chamber, in metrological Cheap way throttled.

Die gemäß Anspruch 6 vorgesehene Integration des Permanentmagneten in den Ventilkörper des Druckbegrenzungsventils ist gemäß den Merkmalen der Ansprüche 7 und 8 auf einfache Weise implementierbar.The According to claim 6 provided integration of the permanent magnet in the valve body of the pressure relief valve is according to the Features of claims 7 and 8 implemented in a simple manner.

Mittels einer Sensorik, wie durch die Merkmale des Anspruchs 9 umrissen, ist auf einfache Weise die Erzeugung von Signalen möglich, mittels derer die bedarfsgerechte Steuerung der Signalsfunktionen erfolgen kann, die unter den denkbaren Betriebsbedingungen ein Bersten der Keramikscheibe vermeiden und die Zuverlässigkeit der Kühleinrichtung gewährleisten.through a sensor as outlined by the features of claim 9, is the generation of signals possible in a simple manner, by means of which the needs-based control of the signal functions can occur, which burst under the conceivable operating conditions avoid the ceramic disc and the reliability of the Ensure cooling device.

Dies gilt sinngemäß auch für die durch die Merkmale der Ansprüche 10 und 11 angegebene Auslegung eines Magnetfeldsensors bzw. eines Drucksensors in der Sensor-Aufnahmekammer selbst.This applies mutatis mutandis to the by the features of claims 10 and 11 specified design of a magnetic field sensor or a pressure sensor in the sensor-receiving chamber itself.

Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Einzelheiten des bevorzugen Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen.Further Details of the cooling device according to the invention will be apparent from the following description of details of the preferred embodiment with reference to the drawings.

Es zeigenIt demonstrate

1 eine schematisch vereinfachte Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Sensor-Kühleinrichtung im Schnitt längs einer eine zentrale Achse des zu kühlenden Sensors und eines Steuerventilblocks enthaltenden Ebene, 1 a schematically simplified overall view of a sensor cooling device according to the invention in section along a plane containing a central axis of the sensor to be cooled and a control valve block,

2a eine schematisch vereinfachte Schnittdarstellung eines als Druckbegrenzungsventils eingesetzten „Über-Druckventils" mit Positions-überwachter Ventilkörper, dargestellt in der Sperrstellung des Ventils und 2a a schematically simplified sectional view of a pressure relief valve used as "over-pressure valve" with position-monitored valve body, shown in the blocking position of the valve and

2b das Ventil gemäß 2a in der Offen-Stellung. 2 B the valve according to 2a in the open position.

Zweck der in der 1 insgesamt mit 10 bezeichneten Kühleinrichtung ist es, einen lediglich schematisch dargestellten, in der 1 durch ein zylindrisches, insgesamt mit 11 bezeichnetes Gehäuse repräsentierten und von diesem aufgenommenem Sensor 12, der lediglich gestrichelt angedeutet ist, durch Luftkühlung auch in einem nicht näher dargestellten Arbeitsbereich einer Anlage oder einer Maschine einsetzen zu können, in dem hohe Umgebungs- oder Betriebstemperaturen auftreten, die – ohne Gegenmaßnahme – die Standzeit des Sensors drastisch erniedrigen oder schon nach kurzer Einsatzzeit eine Zerstörung des Sensors zur Folge haben würden.Purpose of in the 1 in total with 10 designated cooling device is one, shown only schematically, in the 1 by a cylindrical, in total with 11 designated housing and received by this sensor 12 , which is indicated by dashed lines, to be able to use by air cooling in a work area not shown a plant or machine in which high ambient or operating temperatures occur - drastically reduce the life of the sensor without countermeasure or after a short period of use would cause a destruction of the sensor.

Für den Sensor 12 sei eine übliche Gestaltung und Anordnung innerhalb des zylindrisch-rohrförmig gestalteten Gehäuses 11 vorausgesetzt, das, mit einem Außengewinde versehen, in eine ringförmige Montage-Platte 13 einschraubbar und in definierter Position festlegbar ist, z. B. durch Anziehen einer nicht dargestellten, flachen Kontermutter oder durch stoffschlüssige Fixierung mittels eines Haftklebers, wobei diese Montageplatte auch als Träger einer ringförmig gestalteten, lediglich schematisch dargestellten Elektronikplatine ausgenutzt sein kann, die Trägerin elektronischer Bauteile ist, die zur Sensor-Signalverarbeitung sowie zur elektrischen Versorgung des Sensors 12 vorgesehen sind.For the sensor 12 be a common design and arrangement within the cylindrical tube shaped housing 11 provided that, provided with an external thread, in an annular mounting plate 13 can be screwed and fixed in a defined position, z. B. by tightening a flat lock nut, not shown, or by material bonding by means of a pressure sensitive adhesive, this mounting plate can also be used as a carrier of a ring-shaped, only schematically illustrated electronic board, the wearer of electronic components, the sensor signal processing and electrical Supply of the sensor 12 are provided.

Die durch den Sensor 12 und sein Gehäuse 11 gebildete, insgesamt mit 16 bezeichnete Sensoreinheit ist auf dem überwiegenden Teil ihrer Länge von einem insgesamt zylindrisch topfförmigen Gehäuseteil 17 aufgenommen, das einen zylindrisch-rohrförmigen Mantel 18 hat und als Boden 19 eine für elektromagnetische Strahlung verlustarm durchlässige kreisrunde Keramikscheibe 21 hat, die entlang einer schmalen Ringfläche, die durch einen seinerseits schmalen, radial nach innen gebogenen Rand 22 des zylindrisch-rohrförmigen Mantelteils 17, in axialer Richtung gesehen, in definierter Position abgestützt und innerhalb dieses Randbereiches 22 druckdicht mit dem Gehäusemantel des topfförmigen Gehäuseteils fest verbunden ist, derart, dass die Befestigung einem Innendruck von einigen Bar, z. B. 4 Bar, standhält, natürlich unter der Voraussetzung, dass auch die Keramikscheibe selbst geeignet dimensioniert ist, dass sie diesem Innendruck standhält.The through the sensor 12 and his case 11 educated, with a total of 16 designated sensor unit is on the majority of its length of a total cylindrical cup-shaped housing part 17 taken, which has a cylindrical-tubular shell 18 has and as soil 19 a low loss electromagnetic electromagnetic radiation circular ceramic disk 21 has, along a narrow annular surface, by a narrow, radially inwardly curved edge 22 the cylindrical-tubular shell part 17 , Seen in the axial direction, supported in a defined position and within this edge region 22 pressure-tight manner with the housing shell of the cup-shaped housing part is firmly connected, such that the attachment to an internal pressure of some bar, z. B. 4 bar, with the proviso that, of course, the ceramic disk itself is dimensioned suitable that it can withstand this internal pressure.

Für das Gehäuse 11 und das zylindrisch topfförmige Gehäuseteil 17 des Gehäuses der Kühleinrichtung 10 sei eine bezüglich einer gemeinsamen zentralen Längsachse 23 koaxiale Anordnung und zylindrische Gestaltung des Gehäusemantels 18 vorausgesetzt, derart, dass diese Einheit mittels eines in der Art einer Überwurfmutter gestalteten, lediglich schematisch angedeuteten Befestigungsringes 24 druckdicht und mechanisch fest an einen ringförmigen, ebenfalls nur schematisch angedeuteten Anschlussstutzen 26 des Gehäuses 27 eines insgesamt mit 28 bezeichneten Steuerblocks anschließbar ist, über den die Versorgung mit Kühlluft und deren Zufuhr zu der zu kühlenden Sensoreinheit 16 sowie die Ausleitung der im Kühlbereich erwärmten Luft aus der Kühleinrichtung erfolgt.For the case 11 and the cylindrical pot-shaped housing part 17 the housing of the cooling device 10 be one with respect to a common central longitudinal axis 23 Coaxial arrangement and cylindrical design of the housing shell 18 provided, such that this unit by means of a designed in the manner of a union nut, only schematically indicated fastening ring 24 pressure tight and mechanically fixed to an annular, also indicated only schematically connecting piece 26 of the housing 27 a total with 28 designated control block is connected via the supply of cooling air and its supply to the sensor unit to be cooled 16 and the discharge of the heated air in the cooling area from the cooling device takes place.

Innerhalb dieses Steuerblocks 28, dessen Gehäuse, abgesehen von dem zylindrischen Anschlussstutzen 26, beliebig, insbesondere quaderförmig ausgebildet sein kann, ist ein Kühlluft-Anschlussraum 29, über den zur Sensorkühlung dienende „kalte" Zuluft der Sensoreinheit 16 zuführbar ist, durch eine Innenwand 31, die mehrere gegeneinander abgewinkelte oder gekrümmt aneinander anschließende Wandabschnitte umfassen kann, ein Abluft-Anschlussraum 32 luftdicht abgegrenzt, über den aus dem topfförmigen Gehäuseteil 17 der Kühleinrichtung 10 abströmende, aus diesem Bereich der Kühleinrichtung Wärme abführende – entsprechend erwärmte – Luft abströmen kann, die über einen diesbezüglichen Warmluft-Auslass 33 und eine an diesen angeschlossene Austritts-Leitung 34 der Kühleinrichtung 10 abgeleitet wird, wie durch den Stromrichtungspfeil 36 der 1 schematisch angedeutet.Within this control block 28 , whose housing, apart from the cylindrical connecting piece 26 , can be formed arbitrarily, in particular cuboid, is a cooling air connection space 29 , via the "cold" supply air of the sensor unit used for sensor cooling 16 can be fed through an inner wall 31 , which may comprise a plurality of mutually angled or curved adjoining wall sections, an exhaust connection space 32 airtight demarcated over the cup-shaped housing part 17 the cooling device 10 outgoing, from this area of the cooling device heat dissipating - correspondingly heated - air can flow, which has a related hot air outlet 33 and an outlet line connected to it 34 the cooling device 10 is derived, as by the current direction arrow 36 of the 1 indicated schematically.

Dieser Abluftstrom 36 und der durch einen Pfeil 37 veranschaulichte „kalte" Zuluftstrom können, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 durch einen gemeinsamen „Versorgungs"-Anschlussflansch 38 veranschaulicht, gleichsam koaxial geführt sein, müssen jedoch – beim dargestellten Ausführungsbeispiel – im Steuerblock 28 hermetisch gegeneinander separiert sein, um jeglichen Kurzschluss zwischen Zuluftstrom und Abluftstrom zu vermeiden.This exhaust air stream 36 and that by an arrow 37 illustrated "cold" supply air can, as in the embodiment according to 1 through a common "supply" connection flange 38 illustrated, as it were coaxially guided, but must - in the illustrated embodiment - in the control block 28 be hermetically separated from each other to avoid any short circuit between supply air and exhaust air flow.

Im Sinne einer einfachen Implementierung des zu einer wirksamen Wärmeabfuhr – Kühlung – geeigneten Gegenstromprinzips von kühlender Zuluft und wärmebeladener Abluft ist bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel gemäß 1 der Kühlluft-Zuführungsstrom 37 über ein Luftleitungsrohr 39 bis in unmittelbare Nähe des Bodens 21 des topfförmigen Gehäuseteils der Kühleinrichtung 10 geführt, derart, dass die den Boden des Gehäuseteils bildende Keramikplatte 21 gleichsam als Prallplatte wirkt, die den Kühlluftstrom zurücklenkt, damit er, das Gehäuse 11 des Sensors 12 umströmend, von diesem Wärme abführen kann und erst durch eine Durchlassöffnung 41, die entfernt von der Keramikplatte 21 angeordnet ist, in den Abluft-Anschlussraum 32 des Steuerblocks 28 übertreten kann, von wo aus die Ausleitung der die aufgenommene Wärme abführenden Kühlluftauslass über den Warmluftauslass 33 erfolgt.In the sense of a simple implementation of the countercurrent principle of cooling supply air and heat-laden exhaust air, which is suitable for effective heat removal - cooling, according to the exemplary embodiment chosen for explanation 1 the cooling air supply stream 37 via an air duct pipe 39 right up to the ground 21 the cup-shaped housing part of the cooling device 10 guided, such that the ceramic plate forming the bottom of the housing part 21 as it acts as a baffle plate, which deflects the cooling air flow back so that he, the housing 11 of the sensor 12 flowing around, can dissipate from this heat and only through a passage opening 41 that removed from the ceramic plate 21 is arranged in the exhaust connection space 32 of the control block 28 from where the discharge of the heat dissipated cooling air outlet via the hot air outlet 33 he follows.

Zur Steuerung der Kühlluft-Zufuhr in den die Sensoreinheit 16 enthaltenen Innenraum des zylindrisch-topfförmigen Gehäuseteils 17 der Kühleinrichtung ist als Funktions-Steuerventil 42 ein lediglich schematisch angedeutetes, elektrisch ansteuerbares 2/2-Wege-Ventil 42 vorgesehen. Das Funktions-Steuerventil 42 ist als impulsgesteuertes Ventil vorausgesetzt, das in der jeweils eingenommenen Schaltstellung, d. h. in seiner Sperrstellung I und seiner Durchflussstellung II jeweils stromlos verharrt und bei Auftreten eines elektrischen Steuerimpulses an seinem Steuereingang 43 jeweils in die andere Schaltstellung umgeschaltet wird und sodann in dieser stabil verharrt, bis ein nachfolgender Steuerimpuls erneut die Umschaltung des Ventils 42 in die alternative Schaltstellung auslöst.For controlling the cooling air supply into the sensor unit 16 contained interior of the cylindrical-cup-shaped housing part 17 the cooling device is as a function control valve 42 an only schematically indicated, electrically controllable 2/2-way valve 42 intended. The function control valve 42 is assumed as a pulse-controlled valve, which remains in the respective assumed switching position, ie in its blocking position I and its flow position II each without power and upon the occurrence of an electrical control pulse at its control input 43 is switched in each case in the other switching position and then remains stable in this until a subsequent control pulse again the switching of the valve 42 in the alternative switching position triggers.

Zur elektrischen Ansteuerung des Funktions-Steuerventils 42 ist eine nicht eigens dargestellte elektronische Steuereinheit vorgesehen, die nach Maßgabe der Ausgangssignale eines elektromechanischen oder elektronischen Temperaturfühlers 44 einen Ansteuerimpuls zur Umschaltung des Funktions-Steuerventils 42 jeweils dann erzeugt, wenn die erfasste Temperatur einen Temperaturschwellenwert Th von z. B. 40°C überschreitet, wodurch das Umschaltventil 42, falls es zuvor seine Sperrstellung I eingenommen hat, in seine Durchflussstellung II gelangt, und bei Auftreten eines weiteren Ansteuerimpulses wieder in seine Sperrstellung zurückgeschaltet wird, z. B. dann, wenn die mittels des Temperaturfühlers 44 erfasste Temperatur einen niedrigeren Schwellenwert Tl von z. B. 35°C unterschreitet. Durch diese einfache Art der Kühlluftstrom-Steuerung wird erreicht, dass die Umgebungstemperatur der Sensoreinheit 16 zwischen den genannten Schwellenwerten Th und Tl, d. h. innerhalb eines relativ kleinen Toleranzbereiches variiert.For electrical control of the function control valve 42 is a not specifically shown electronic control unit provided in accordance with the output signals of an electromechanical or electronic temperature sensor 44 a drive pulse for switching the function control valve 42 respectively generated when the detected temperature a temperature threshold T h of z. B. 40 ° C, whereby the switching valve 42 , if it has previously taken its blocking position I, enters its flow position II, and is switched back to its blocking position when another drive pulse occurs, z. B. when the means of the temperature sensor 44 detected temperature has a lower threshold T l of z. B. 35 ° C below. This simple type of cooling air flow control ensures that the ambient temperature of the sensor unit 16 between the mentioned threshold values T h and T l , ie varies within a relatively small tolerance range.

Das Funktions-Steuerventil 42 ist bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel innerhalb des Kaltluftanschlussraumes 29 angeordnet, der in der Durchfluss-Stellung II des Funktionssteuerventils 42 mit dem Luft-Spühlraum 35 der Kühleinrichtung 10 kommunizierend verbunden ist, der über die Durchlassöffnung 41 permanent mit dem Abluft-Anschlussraum 32 des Steuerblocks 28 kommunizierend verbunden ist.The function control valve 42 is in the embodiment chosen for explanation within the cold air connection space 29 arranged in the flow position II of the function control valve 42 with the air-sink 35 the cooling device 10 communicating connected via the passage opening 41 permanently with the exhaust connection space 32 of the control block 28 is communicatively connected.

Um sowohl die Sensoreinheit 16 als auch das Gehäuse 17 der Kühleinrichtung, insbesondere die aus Keramikmaterial, z. B. Al2O3 bestehende Kreisscheibe 21 als auch eine entsprechende keramische „Fenster"-Scheibe der Sensoreinheit 16 gegen Beschädigung zu schützen, die durch einen überhöhten Druckanstieg im Luft-Spühlraum 35 eintreten könnte, ist in dem mit diesem Raum in ständig kommunizierender Verbindung stehenden Kühlluft-Anschlussraum auch ein insgesamt mit 46 bezeichnetes, in der 1 lediglich durch das Ventilsymbol angedeutetes Druckbegrenzungsventil 46 vorgesehen, zu dessen mehr in die Einzelheiten gehender Erläuterung nunmehr auf die halbschematischen Darstellungen der 2a und 2b Bezug genommen wird.To both the sensor unit 16 as well as the case 17 the cooling device, in particular those made of ceramic material, for. B. Al 2 O 3 existing disc 21 as well as a corresponding ceramic "window" disc of the sensor unit 16 To protect against damage caused by excessive pressure increase in the air-sink 35 could occur is in the communicating with this space in constantly communicating connection cooling air connection space also a total with 46 designated, in the 1 only indicated by the valve symbol pressure relief valve 46 to its more detailed explanation now to the semi-schematic representations of 2a and 2 B Reference is made.

Für das Druckbegrenzungsventil 46 sei vorausgesetzt, dass es, solange der an einem Ventileingang 47 herrschende Druck pk, der im wesentlichen dem im Kühlluft-Anschlussraum 29 herrschenden Druck entspricht, niedriger ist als ein Schwellenwert pS1 (von z. B. 3 Bar), seine Sperrstellung (2a) einnimmt, in der der Eingang 47 des Druckbegrenzungsventils 46 gegen einen Entlastungsausgang 48 des Ventils abgesperrt ist, und, sobald der Druck am Ventileingang 47 den genannten Schwellenwert ps1 überschreitet, in eine offene „Durchflussstellung" gelangt, in welcher der Eingang 47 des Druckbegrenzungsventil 46 kommunizierend mit dem Druckentlastungsausgang 48 verbunden ist und „Kühl"-Luft in die Umgebung abgeblasen wird. Als Folge eines dadurch eintretenden Druckabfalls in dem Kühlluft-Anschlussraum 29 der Kühleinrichtung 10 gelangt das Druckbegrenzungsventil 46 wieder in seine sperrende „Grund"-Stellung, sobald der Druck, der in dem Kühl-Luftanschlussraum 29 herrscht, den Druck-Schwellenwert ps1 wieder unterschreitet, in praxi bei einem geringfügig niedrigeren Wert des Druckes, da in der Regel von einer nicht vernachlässigbaren Hysterese des Ansprechverhaltens des Ventils 46 auszugehen ist.For the pressure relief valve 46 Assuming that it is as long as the at a valve inlet 47 prevailing pressure p k , which is essentially in the cooling air connection space 29 is lower than a threshold p S1 (eg of 3 bar), its blocking position ( 2a ), in which the entrance 47 the pressure relief valve 46 against a relief output 48 the valve is shut off, and, as soon as the pressure at the valve inlet 47 exceeds said threshold value p s1 , enters an open "flow position", in which the input 47 the pressure relief valve 46 communicating with the pressure relief outlet 48 and "cooling" air is blown into the environment as a result of a pressure drop thereby entering the cooling air terminal compartment 29 the cooling device 10 the pressure relief valve arrives 46 once again in its blocking "ground" position, once the pressure in the cooling plenum 29 prevails below the threshold pressure P S1 again, in practice, at a slightly lower value of the pressure, since as a rule of a non-negligible hysteresis of the response of the valve 46 is to go out.

Zur Vereinfachung der Erläuterung sei davon ausgegangen, dass das System weitgehend hysteresefrei sei, was bei der Art der Implementierung dieser funktionellen Eigenschaften des Druckbegrenzungsventils 46 als eine realitätsnahe Annahme angesehen werden kann.To simplify the explanation, it is assumed that the system is largely hysteresis-free, which is the way in which these functional properties of the pressure-limiting valve are implemented 46 can be considered as a realistic assumption.

Das Druckbegrenzungsventil 46 ist als Sitzventil ausgebildet, dessen Ventilsitz 49, mit dem der insgesamt mit 51 bezeichnete Ventilkörper im sperrenden Zustand des Ventils 46 in dichtender Anlage gehalten ist, durch eine Ringrippe gebildet ist, die an der Innenseite des Bodens 52 eines insgesamt flach-topfförmig gestalteten Ventil-Gehäuseelements 53 angeordnet ist, das mit seinem zylindrischen Mantel 54 druckdicht an die Außenseite des dickwandigen Bodens 56 eines weiteren topfförmigen Gehäuseteils 57 größerer Tiefe druckdicht anschließt, das seinerseits durch einen der Grundform nach plattenförmigen Gehäusedeckel 58 abgeschlossen ist, der, z. B. durch Gewindeeingriff, mit dem vom Boden 56 entfernt angeordneten Endabschnitt des zylindrischen Mantels 59 des weiteren Gehäuseteils 57 lösbar-fest Fest verbunden ist.The pressure relief valve 46 is designed as a seat valve whose valve seat 49 with which the total with 51 designated valve body in the locked state of the valve 46 held in sealing contact, is formed by an annular rib, which is on the inside of the soil 52 a generally flat cup-shaped valve housing element 53 is arranged, with his cylindrical coat 54 pressure-tight to the outside of the thick-walled floor 56 another pot-shaped housing part 57 greater depth pressure-tight connects, in turn, by one of the basic shape according to plate-shaped housing cover 58 is completed, the, z. B. by threaded engagement with the ground 56 remote end portion of the cylindrical shell 59 the other housing part 57 releasably-firmly fixed.

Für die insoweit erläuterten Elemente des Druckbegrenzungsventils 46, nämlich die beiden Gehäuseelemente 53 und 57 einschließlich des Gehäusedeckels 58 und des Ventilkörpers 51 sei, abgesehen von der Anordnung des Druckentlastungsausganges 48 des Ventils 46, eine rotationssymmetrische Gestaltung bezüglich der zentralen Längsachse 61 des Druckbegrenzungsventils 46 insgesamt vorausgesetzt. Auch die beiden topfförmigen Gehäuseelemente 53 und 57 sind durch Gewindeeingriff aneinander befestigt und durch eine in der dargestellten Anordnung vorgesehene Ringdichtung 62 dicht aneinander angeschlossen.For the extent explained elements of the pressure relief valve 46 namely, the two housing elements 53 and 57 including the housing cover 58 and the valve body 51 was, except for the arrangement of the pressure relief output 48 of the valve 46 , a rotationally symmetrical design with respect to the central longitudinal axis 61 the pressure relief valve 46 all in all. Also the two pot-shaped housing elements 53 and 57 are secured together by threaded engagement and by a ring seal provided in the illustrated arrangement 62 tightly connected.

Der Ventilkörper 51 ist seiner äußeren Form nach als zylindrischer Kolben ausgebildet, der in einer Zentralbohrung 63 des dickwandigen Bodens 56 des Gehäuseteils 57 größerer Tiefe druckdicht verschiebbar ist, so dass der gehäusefest durch das flachere topfförmige Gehäuseteil 53 begrenzte in, bei sperrendem Ventil ringförmige Anschlussraum 64 des Druckbegrenzungsventils 46 in jeder der möglichen Stellungen des Ventilkörpers 51 druckdicht gegen den durch das tiefer gestaltete Gehäuseteil 57 begrenzten Gehäuseinnenraum 66 des Druck-Begrenzungsventils 46 abgegrenzt ist, der über eine Ausgleichsbohrung 67, die einen vergleichsweise großen Öffnungsquerschnitt hat und keinerlei Drosselwirkung entfaltet, mit der Umgebungsatmosphäre in ständig kommunizierender Verbindung gehalten ist.The valve body 51 is formed in its outer shape as a cylindrical piston, in a central bore 63 of thick-walled soil 56 of the housing part 57 greater depth pressure-tight, so that the housing fixed by the flatter cup-shaped housing part 53 limited in, with blocking valve annular connection space 64 the pressure relief valve 46 in each of the possible chen positions of the valve body 51 pressure-tight against the lower housing part 57 limited housing interior 66 of the pressure limiting valve 46 is delimited, the over a compensation hole 67 which has a comparatively large opening cross-section and does not develop any throttling action with which ambient atmosphere is kept in constant communication.

Der Ventilkörper 51 wird durch eine vorgespannte Ventilfeder 68, durch deren Vorspannung der Druck-Schwellenwert PS1 vorgegeben ist, bei dem das Druckbegrenzungsventil öffnet, d. h. der Ventilkörper 51 von der Sitz-Rippe 49 abhebt, in die in der 2a dargestellte – sperrende – Grundstellung gedrängt, die dem normalen „Kühlungsbetrieb" zugeordnet ist, in dessen Verlauf die Kühlluft-Temperatur, zwischen vorgegebenen Grenzwerten gehalten bleibt.The valve body 51 is powered by a preloaded valve spring 68 , is predetermined by the bias of the pressure threshold P S1 , in which the pressure relief valve opens, ie the valve body 51 from the seat rib 49 takes off in the in the 2a shown - blocking - basic position, which is associated with the normal "cooling mode", during which the cooling air temperature, maintained between predetermined limits.

Die Vorspannung der Ventilfeder 68 ist zweckmäßigerweise einstellbar, was im Prinzip auf einfache Weise dadurch realisierbar ist, dass der schraubbare kreisscheibenförmige Gehäusedeckel 58, an dem das ventilkörperferne Ende der Ventilfeder 68 abgestützt ist, in einem sich über eine Mindesttiefe erstreckenden Gewinde des die Ventilfeder umschließenden Gehäuseteils 57 schraubbar geführt ist und somit durch Drehen des Gehäusedeckels 58 unterschiedliche Vorspannungen der Ventilfeder 68 einstellbar sind.The bias of the valve spring 68 is suitably adjustable, which in principle can be realized in a simple manner, that the screw-shaped circular disk-shaped housing cover 58 , at which the valve body distal end of the valve spring 68 is supported, in a over a minimum depth extending thread of the valve spring enclosing the housing part 57 is screwed and thus by turning the housing cover 58 different preloads of the valve spring 68 are adjustable.

Überschreitet der Druck im Kühlluft-Zuführungssystem, d. h. der Druck, unter dem der Zuluftstrom 37 steht, den voreingestellten „hohen" Schwellenwert pS1, so hebt der Ventilkörper 51 von der Sitzrippe 49 ab, mit der Folge, dass über den Eingang 47 des Druckbegrenzungsventils 46 mindestens ein Teil 37' des Zuluftstroms in den ringförmigen Anschlussraum 64 des Druckbegrenzungsventils 46 einströmen und über dessen Druckentlastungsausgang 48 wieder austreten kann, wobei sich, je nach der Drosselwirkung des Druckentlastungsausgangs 48 und des an diesen angeschlossenen Leitungssystems innerhalb des Anschlussraumes 64 ein Druck ergeben kann, der den Ventilkörper 51 in einer vom Ventilsitz 49 abgehobenen Position hält, oder es wird sich zumindest ein periodisches Öffnen und Sperren des Druckbegrenzungsventils 46 ergeben, wobei die jeweils maximale Auslenkung des Ventilkörpers aus der Sperrstellung ein Maß für den Druck im Kühlluft-Zuführungssystem darstellt.Exceeds the pressure in the cooling air supply system, ie the pressure below which the supply air flow 37 stands, the preset "high" threshold p S1 , so lifts the valve body 51 from the seat rib 49 off, with the result that over the entrance 47 the pressure relief valve 46 at least one part 37 ' the supply air flow in the annular connection space 64 the pressure relief valve 46 inflow and via its pressure relief output 48 can emerge again, depending, depending on the throttle effect of the pressure relief output 48 and the connected to this line system within the terminal compartment 64 can give a pressure of the valve body 51 in one of the valve seat 49 holds off position, or it will be at least a periodic opening and locking of the pressure relief valve 46 result, wherein the respective maximum deflection of the valve body from the blocking position is a measure of the pressure in the cooling air supply system.

Um wenigstens einen weiteren Schwellenwert pS2 dieses Druckes und eine hiermit verknüpften Auslenkung des Ventilkörpers 51 erfassen zu können, ist in einer Sackbohrung 69 des Ventilkörpers 51, die von dessen dem Anschlussraum 64 abgewandter Seite her in den Ventilkörper eingebracht ist, in der aus den 2a und 2b ersichtlichen Anordnung ein Permanentmagnet 71 eingesetzt, dessen Feld in den Innenraum des Gehäuseteils 57, in dem die Ventilfeder 68 angeordnet ist, hineinwirkt. In diesem Innenraum ist ein als Positionssensor wirkender Magnetfeldsensor 73 (2b) gehäusefest angeordnet, der ab einer Mindestauslenkung des Ventilkörpers 51 im Sinne eines Abhebens vom Ventilsitz 49 ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das als Anzeige-Signal für diesen Funktionszustand und/oder als Warnsignal benutzbar ist.At least one further threshold value p S2 of this pressure and an associated deflection of the valve body 51 Being able to grasp is in a blind hole 69 of the valve body 51 that of its the connection room 64 side facing away is introduced into the valve body, in which from the 2a and 2 B apparent arrangement a permanent magnet 71 used, whose field in the interior of the housing part 57 in which the valve spring 68 is arranged, acts. In this interior is acting as a position sensor magnetic field sensor 73 ( 2 B ) fixed to the housing, from a minimum deflection of the valve body 51 in the sense of lifting off the valve seat 49 generates an electrical output signal that is usable as a display signal for this functional state and / or as a warning signal.

Bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel gemäß 2b ist ein weiterer Magnetfeldsensor 74 dieser Art vorhanden, der anspricht, wenn die Auslenkung des Ventilkörpers 51 gegenüber der Position, der das Ansprechen des ersten Magnetfeldsensors 73 entspricht, weiter zugenommen hat, was eine Situation erhöhter Gefahr für eine Beschädigung des Sensorsystems insgesamt signalisiert.In the embodiment chosen for explanation according to 2 B is another magnetic field sensor 74 of this type, which responds when the deflection of the valve body 51 opposite the position that the response of the first magnetic field sensor 73 corresponds, has further increased, which signals a situation of increased risk for damage to the sensor system as a whole.

Vom Ausgangssignal dieses Magnetfeldsensors 74, das ab Erreichen des höheren Druckschwellenwerte pS3 erzeugt wird, wird zweckmäßigerweise eine geeignete Schutzfunktion ausgelöst, sei es im Sinne einer Drosselung des Kühlluft-Zuführungsstromes oder im Sinne des Öffnens eines weiteren Strömungspfades, der eine Druckentlastung ermöglicht.From the output signal of this magnetic field sensor 74 , which is generated from reaching the higher pressure thresholds p S3 , a suitable protective function is suitably triggered, either in the sense of throttling the cooling air supply flow or in the sense of opening a further flow path, which allows a pressure relief.

In einer typischen Auslegung der „digitalen" Magnetfeldsensoren ist der Schwellenwert pS3, bei dem der weitere Sensor 74 anspricht, um 50% höher als der Druckschwellenwert pS2, bei dem der erste Magnetfeldsensor 73 anspricht.In a typical design of the "digital" magnetic field sensors, the threshold is p S3 at which the other sensor 74 responds 50% higher than the pressure threshold p S2 at which the first magnetic field sensor 73 responds.

Es versteht sich, dass die mittels der beiden Magnetfeldsensoren 73 und 74 gewinnbaren Informationen und Nutzsignale auch durch Auswerten von Signalen eines einzigen Sensors gewinnbar sind, der ein in eindeutiger Weise mit Auslenkungen des Ventilkörpers 51 korreliertes Ausgangssignal erzeugt.It is understood that the means of the two magnetic field sensors 73 and 74 obtainable information and useful signals can also be obtained by evaluating signals of a single sensor, which in a unique way with deflections of the valve body 51 generated correlated output signal.

Sofern der auf die Erfassung des Druckschwellenwertes pS2 ausgelegte Magnetfeldsensor 73 im gesamten Auslenkungsbereich des Ventilkörpers 51 ein mit dessen Auslenkungen monoton korreliertes Ausgangssignal ausreichend hohen Signalpegels liefert, kann dieses mittels einer nicht dargestellten elektronischen Auswerteeinheit auch einer zeitlichen Auswertung unterworfen werden, anhand derer Druckstöße erkennbar sind. Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal des Magnetfeldsensors 73 zeitlich differenziert und solchermaßen ein für die Änderungsrate des Druckes, der in dem ringförmigen Anschlussraum 64 herrscht, charakteristisches Ausgangssignal gewonnen. Überschreitet dieses einen Schwellenwert (dp/dt)/S, so ist es vorteilhaft, schon in diesem Fall, d. h. noch bevor der Druckschwellenwert PS2 erreicht ist, das Warnsignal zu lösen.If the magnetic field sensor designed for detecting the pressure threshold value p S2 73 in the entire deflection range of the valve body 51 a monotonically correlated with its deflections output signal provides sufficiently high signal level, this can also be subjected to a time evaluation by means of an electronic evaluation unit, not shown, on the basis of which pressure surges are recognizable. For this purpose, the output signal of the magnetic field sensor 73 differentiated in time and so on for the rate of change of the pressure in the annular terminal space 64 prevails, characteristic output signal obtained. If this exceeds a threshold value (dp / dt) / S, then it is advantageous already in this case, ie even before the pressure threshold value P S2 is reached to release the warning signal.

Das Überschreiten des Schwellenwertes der Druckänderungsrate wird zweckmäßigerweise auch dann schon zur Auslösung der Notfunktion benutzt, wenn zwar der Druckschwellenwert pS3 noch nicht erreicht ist, der Druckschwellenwert pS2 jedoch schon überschritten ist.Exceeding the threshold value of the pressure change rate is expediently also already used to trigger the emergency function, although the pressure threshold value p S3 has not yet been reached, but the pressure threshold value p S2 has already been exceeded.

Es versteht sich, dass auch der weitere Magnetfeldsensor 74 in dem Bereich, in dem sein Ausgangssignal hinreichend eindeutig mit der Position des Ventilkörpers 51 korreliert ist, auf analoge Weise zur Ermittlung der Druck-Änderungsrate genutzt und zur Auslösung von Warn- oder Notfunktions-Steuersignalen herangezogen werden kann.It is understood that the other magnetic field sensor 74 in the area where its output signal is sufficiently unambiguous with the position of the valve body 51 is correlated, used in an analogous manner to determine the pressure change rate and used to trigger warning or emergency function control signals.

Als weitere Möglichkeit ist – der Vollständigkeit halber – zu nennen, dass anstelle der beiden Magnetfeldsensoren 73 und 74 auch ein einziger – nicht dargestellter – Weggeber hinreichend hohen Weg-Auflösungsvermögens benutzt werden kann, dessen mit der Position des Ventilkolbens stetig variierendes Ausgangssignal sowohl zur Erfassung der Druckschwellenwerte pS2 und pS3 als auch zur Erfassung der Änderungsrate dp/dt des Druckes und auch zu deren Vergleich mit Schwellenwerten der Änderungsrate herangezogen werden kann, um die erwähnten Steuerungsfunktionen zu implementieren.Another possibility is - for the sake of completeness - to mention that instead of the two magnetic field sensors 73 and 74 Also, a single - not shown - Weggeber sufficiently high path resolution capability can be used, its continuously varying with the position of the valve piston output both for detecting the pressure thresholds p S2 and p S3 and for detecting the rate of change dp / dt of the pressure and also their comparison with change rate thresholds can be used to implement the mentioned control functions.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 2004027747 [0003] - DE 2004027747 [0003]

Claims (11)

Einrichtung (10) zur Kühlung eines zu Mess- oder Überwachungszwecken vorgesehenen Sensors (12), der gegen Beschädigung aufgrund am Einsatzort herrschender hoher Temperatur (bis zu 400°C) geschützt werden muss, mit einem gasdichten Gehäuse (11), das eine den Sensor enthaltende, Aufnahmekammer begrenzt, innerhalb derer der Sensor einem Kühlluftstrom aussetzbar ist, der mittels eines Gebläses in die Aufnahmekammer (35) einleitbar und über einen Abluft-Strömungspfad definierten Strömungswiderstand aus dieser ausleitbar ist, wobei die Aufnahmekammer mit einer durch eine Keramikscheibe (21) luftdicht abgedeckten Fensteröffnung versehen ist, durch die vom Beobachtungsobjekt ausgehende oder reflektierte Strahlung hindurchtreten und zum Sensor gelangen kann, und wobei – als Funktionselement einer ein Bersten der Keramikscheibe verhindernden Schutzeinrichtung – ein Druckbegrenzungsventil (46) vorgesehen ist, das bei Überschreiten eines ersten Druckschwellenwertes pS1 des in der Kammer herrschenden Druckes einen – zusätzlichen – Druckausgleichs-Strömungspfad freigibt, über den ein Abbau des Kammerdruckes erfolgen kann, gekennzeichnet durch die Merkmale, dass: (a) als zusätzliches Sensorsystem ein Druck-Sensorsystem (51, 73, 74) vorgesehen ist, mittels dessen – mindestens nach dem Ansprechen des Druckbegrenzungsventils – der zeitliche Verlauf des Kammer-druckes erfassbar und (b) ein Warnsignal auslösbar ist, wenn der Kammerdruck höher als ein zweiter Schwellenwert pS2, ist der seinerseits höher als der Ansprechschwellenwert pS1 ist, ab welchem das Druckbegrenzungsventil (46) den Ausgleichsströmungspfad freigibt oder/und wenn Druckstöße auftreten, bei denen ein Schwellenwert (dp/dt)S des Druckanstiegs überschritten wird, und (c) es wird ein Signal zur Auslösung einer Notfunktion im Sinne eines raschen Druckabbaues generiert, wenn ein dritter Schwellenwert ps3 überschritten wird, der signifikant, z. B. um 50% höher ist als der erste Druckschwellenwert ps2, bei dessen Überschreiten das Warnsignal ausgelöst wird.Facility ( 10 ) for cooling a sensor provided for measurement or monitoring purposes ( 12 ), which must be protected against damage due to the high temperature prevailing at the place of use (up to 400 ° C), with a gas-tight housing ( 11 ), which defines a receiving chamber containing the sensor, within which the sensor can be exposed to a flow of cooling air, which by means of a blower into the receiving chamber ( 35 ) can be introduced and deflected via an exhaust air flow path defined flow resistance, wherein the receiving chamber with a through a ceramic disc ( 21 ) airtightly covered window opening is provided, through which radiation emitted or reflected by the observation object can pass and reach the sensor, and wherein, as a functional element of a protective device which prevents the ceramic disc from bursting, a pressure relief valve (US Pat. 46 ), which, when a first pressure threshold p S1 of the pressure prevailing in the chamber is exceeded, releases an additional pressure compensation flow path via which the chamber pressure can be reduced, characterized by the features that: (a) as an additional sensor system Pressure sensor system ( 51 . 73 . 74 ) is provided, by means of which - at least after the response of the pressure limiting valve - the time profile of the chamber pressure detectable and (b) a warning signal is triggered when the chamber pressure is higher than a second threshold p S2 , which in turn is higher than the threshold threshold p S1 is, from which the pressure relief valve ( 46 ) releases the equalizing flow path, and / or when pressure surges occur exceeding a pressure increase threshold (dp / dt) S , and (c) generating an emergency function initiation signal for rapid decompression when a third threshold p s3 is exceeded, the significant, z. B. is 50% higher than the first pressure threshold p s2 , when exceeded, the warning signal is triggered. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslösen der Notfunktion erfolgt, wenn der Kammerdruck p größer ist als der Schwellenwert pS2, bei dem das Warnsignal ausgelöst wird, und die Druckanstiegsrate (dp/dt) einen Schwellenwert (dp/dt)N übersteigt.Cooling device according to claim 1, characterized in that a triggering of the emergency function takes place when the chamber pressure p is greater than the threshold value pS2 at which the warning signal is triggered, and the pressure increase rate (dp / dt) exceeds a threshold value (dp / dt) N , Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Druckbegrenzungsventil (46) dahingehend konzipiert ist, dass sein Ventilkörper (51) nach dem Ansprechen der Begrenzungsfunktion eine dem Druck an seinem Ausgangsanschluss proportionale oder mit diesem monoton ansteigende Auslenkung aus der Sperrstellung des Ventils erfährt, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor mittels eines Positionssensorsystems (73) implementiert ist, das die Position des Ventilkörpers des Druckbegrenzungsventils erfasst.Cooling device according to claim 1 or claim 2, wherein the pressure relief valve ( 46 ) is designed so that its valve body ( 51 ) experiences, after the response of the limiting function, a deflection proportional to the pressure at its output connection or with this monotonically rising deflection from the blocking position of the valve, characterized in that the pressure sensor by means of a position sensor system ( 73 ) is implemented, which detects the position of the valve body of the pressure relief valve. Kühleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Ventilkörper des Druckbegrenzungsventils ein Permanentmagnet (71) bewegungsgekoppelt ist, dessen Position mittels eines Magnetfeldsensors (73, 74) erfassbar ist.Cooling device according to claim 3, characterized in that with the valve body of the pressure relief valve, a permanent magnet ( 71 ) is positionally coupled, the position of which is determined by means of a magnetic field sensor ( 73 . 74 ) is detectable. Kühleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (51) des Druckbegrenzungsventils (46) in einer Gehäusebohrung (69) verschiebbar geführt ist, die zusammen mit axial ausgedehnten Einbuchtungen, z. B. Rillen des Ventilkörpers Durchtrittskanäle relativ kleinen Strömungsquerschnittes begrenzt, über die die Luft aus der Ventilkammer (64) ausströmen kann.Cooling device according to claim 4, characterized in that the valve body ( 51 ) of the pressure relief valve ( 46 ) in a housing bore ( 69 ) is displaceably guided, which together with axially extended indentations, z. B. grooves of the valve body passageways relatively small flow cross-section limits over which the air from the valve chamber ( 64 ) can flow out. Kühleinrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (71) in den Ventilkörper (51) des Druckbegrenzungsventils integriert ist.Cooling device according to claim 4 or claim 5, characterized in that the permanent magnet ( 71 ) in the valve body ( 51 ) of the pressure relief valve is integrated. Kühleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (71) als Stabmagnet ausgebildet ist, der in eine axiale Bohrung (69) des Ventilkörpers (51), die sich in Richtung der zentralen Achse (61) und der Bewegungsrichtung des Ventilkörpers erstreckt, eingesetzt ist. ist.Cooling device according to claim 6, characterized in that the permanent magnet ( 71 ) is formed as a bar magnet, which in an axial bore ( 69 ) of the valve body ( 51 ) extending in the direction of the central axis ( 61 ) and the direction of movement of the valve body, is used. is. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (51) die Grundform eines Topfes hat, dessen Bodenaußenseite als Dichtelement am Ventilsitz (49) des Druckbegrenzungsventils (46) abstützbar ist und dass der Permanentmagnet (71) an der dem Ventilsitz gegenüberliegenden Seite des Bodenbereichs des Ventilkörpers (51) angeordnet und über eine Druckfeder (68) am Gehäuse des Überdruckventils abgestützt ist.Cooling device according to one of claims 4 to 7, characterized in that the valve body ( 51 ) has the basic shape of a pot whose bottom outside as a sealing element on the valve seat ( 49 ) of the pressure relief valve ( 46 ) is supportable and that the permanent magnet ( 71 ) at the valve seat opposite side of the bottom portion of the valve body ( 51 ) and via a compression spring ( 68 ) is supported on the housing of the pressure relief valve. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem/den Druckschwellenwert(en) pS1 und/oder pS2 und/oder pS3 und vorzugsweise auch dem Schwellenwert (dps/dt)S der Druckänderungsrate je einzeln ein Sensor (73, 74) zugeordnet ist, der beim Überschreiten des jeweiligen Schwellenwertes eine definierte Änderung seines Ausgangssignalpegels erfährt.Cooling device according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the pressure threshold value (s) p S1 and / or p S2 and / or p S3 and preferably also the threshold value (dps / dt) S of the pressure change rate are each a sensor ( 73 . 74 ), which experiences a defined change in its output signal level when the respective threshold value is exceeded. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor als analoger Sensor ausgebildet ist, dessen Ausgangssignal mit der Position des Ventilkörpers (51) stetig variiert, und dass eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, die eine Auswertung des Sensor-Ausgangssignals in Einheiten des Abstandes des Ventilkörpers vom Ventilsitz sowie in Einheiten der Druckänderungsrate vermittelt.Cooling device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the magnetic field sensor is designed as an analog sensor whose output signal with the position of the valve body ( 51 ) is continuously varied, and that an evaluation unit is provided which is an evaluation of the sensor output signal in units of the distance of the Valve body mediated by the valve seat and in units of pressure change rate. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung des Druckes in der Sensor-Aufnahmekammer ein in der Kammer selbst angeordneter p-Sensor vorgesehen ist.Cooling device according to one of the claims 1 to 10, characterized in that for detecting the pressure in the sensor-receiving chamber arranged in the chamber itself P sensor is provided.
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