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Technisches Umfeld
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinhaltung des Detektionsfläche und
des Objekterfassungsbereiches einer Vorrichtung zur Kontrolle oder
Messung von Parametern an produktions- oder verfahrenstechnischen
Vorrichtungen mit den im gattungsbildenden Teil des Anspruches 1
genannten Merkmalen.
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Stand der Technik
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Im
Rahmen der Automatisierung produktions- und verfahrenstechnischer
Abläufe
werden die dort eingesetzten Maschinen, beispielsweise in der Automatisierungstechnik,
der Automobiltechnik oder dem allgemeinen Maschinenbau mittels unterschiedlicher
Messinstrumente hinsichtlich des ungestörten Ablaufs durch die Messung
hierfür
relevanter Parameter überwacht.
Dies geschieht oftmals mit Hilfe von Sensoren, die beispielsweise
Längen-,
Drehzahl- oder Winkeldaten durch Aussendung und Empfang von Messstrahlen
abtasten. Diese Sensoren können
optische oder kapazitive Sensoren sein, wobei die Messstrahlen der
optischen Sensoren dabei sowohl im sichtbaren Bereich als auch im
Infrarotbereich, beispielsweise zur Temperaturmessung, liegen können.
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Da
die betrieblichen Rahmenbedingungen bei den in Rede stehenden Produktions-
und Verfahrenabläufen
oftmals dadurch gekennzeichnet sind, dass nachteilige Umwelteinflüsse in Form
von Staubpartikeln, Aerosolen und dergleichen im Bereich der verwendeten
Maschinen vorhanden sind, beeinträchtigen derartige Rahmenbedingungen
naturgemäß die Einsatzfähigkeit
bzw. die Messgenauigkeit der verwendeten Sensoren.
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Ein
wesentliches Problem ist hierbei, dass sich bei widrigen Umgebungsbedingungen
die Detektionsgrenzfläche
beispielsweise in Form eines Abschirmfensters der verwendeten optischen
oder kapazitiven Messeinrichtung mitunter innerhalb kürzester
Zeit mit Schmutzpartikeln zusetzt, so dass eine Überwachung oftmals nicht mehr
gegeben ist.
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Dieses
Problem erfordert relativ kurze Reinigungsintervalle für die Detektionsgrenzfläche, was oftmals
mit Stillstandszeiten für
die gesamte produktions- oder
verfahrenstechnische Anlage oder Teilbereiche derselben verbunden
ist. Das geschilderte Problem tritt auch dann auf, wenn die Sensoren selbst
bei widrigen Einsatzbedingungen, beispielsweise durch Gehäuse bis
hin zur Schutzklasse IP 67 bis IP 69, geschützt sind.
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Natürlich gibt
es Bestrebungen, gewisse Verschmutzungen der Detektionsgrenzfläche durch
unterschiedliche Massnahmen wie elektronische Regelungs- und Filtertechniken,
wie beispielsweise eine Intensitätsregelung,
eine Modulation zur Fremdlichtunterdrückung oder andere Kompensationstechniken
sowie durch eine spezielle Auswahl von optischen Bauelementen wie
Filter- und Linsensystemen zur Optimierung der Einsatztauglichkeit
zu mindern.
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Darüber hinaus
sind aus dem Stand der Technik Vorrichtungen bekannt geworden, bei
denen im Bereich der Detektionsgrenzfläche mittels druckluftbeaufschlagter
Ausblasdüsen
ein Luftvorhang erzeugt wird, welcher dazu dienen soll, die in der
Umgebungsluft vorhandenen Schmutzpartikel, homogene oder inhomogene
Flüssigkeiten,
gasförmige
Stoffe oder deren Gemische, z. B. Rauch, Nebeldämpfe, Aerosole sowie eventuell
vorkommende Teile aus dem Fertigungsprozess selbst wie z. B. Mehl,
Gummipartikel oder Farbspritzer von der Detektionsgrenzfläche und
dem Objekterfassungsbereich fernzuhalten. Nebeneffekt derartiger
Druckluftausblasung soll darüber
hinaus gegebenenfalls sein, die Temperaturverhältnisse an der Messvorrichtung
bzw. im Strahlengang gleichmäßig konstant
zu halten, da beispielsweise heiße Gasschichten auf Grund ortsabhängiger Brechzahlen
den Strahlengang des Messstrahles verändern.
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Die
aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen arbeiten zumeist damit,
dass ein Gehäuse, welches
zumindest ein Loch oder ein Fenster für den vom Sensor ausgesendeten
Messstrahl aufweisen, Verwendung finden. Diese Gehäuse haben
durchaus eine verschmutzungshemmende Wirkung.
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In
der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass nunmehr das im Gehäuse selbst
vorhandene Fenster durch anhaftende Verschmutzungen undurchsichtig wird.
Darüber
hinaus ergibt sich das Problem, dass durch ein mit einem durchsichtigen
Medium versehenes Fenster eine Verschlechterung der Linearität des Sensors
auftreten kann. Auf Grund dessen wird gelegentlich auf die Auskleidung
des Fensters verzichtet, was wiederum das Problem mit sich bringt,
dass unerwünschte
Schmutzpartikel in das Gehäuse
eindringen und dann einen lichtundurchlässigen Belag direkt auf dem
Sensorfenster bilden. Ein derartiger Vorgang findet statt, weil
die Sperrluft die dynamische Bewegung der Schmutzstoffe nicht ausreichend
abwehrend beeinflusst.
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Diesem
Phänomen
ist auch durch eine Erhöhung
der Sperrluftmenge vor dem Sensorfenster nicht zwangsläufig zu
beseitigen, da eine Erhöhung der
Sperrluftmenge in der Regel zu einer turbulenten Strömung führt, die
auf Grund von Querbewegungen zur Hauptströmungsrichtung (chaotische Wirbel, Venturieffekt)
sogar zusätzliche
Schmutzpartikel ansaugen kann.
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Darüber hinaus
kann naturgemäß ein besonders
starker Luftstrom, der auf das Messobjekt gerichtet ist, sich derart
negativ auswirken, dass eine Erkennung oder Messung unmöglich oder
fehlerbehaftet ist, da das zu messende Objekt weggeblasen oder deformiert
wird.
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Im übrigen ist
eine Erhöhung
des Druckluftdurchsatzes auch unter energetischen und somit wirtschaftlichen
Gesichtspunkten nachteilig, da beispielsweise bei einem Druckluftverbrauch
von 240 Litern pro Minute für
einen Dauereinsatz von 24 Stunden am Tag jährliche Kosten von ca. EUR
2.500,00 anfallen.
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Somit
ist festzuhalten, dass alle aus dem Stand der Technik zur Reinhaltung
von optischen oder kapazitiven Vorrichtungen bekannten Lösungen aus
unterschiedlichen Gründen
mängelbehaftet
sind, so dass der automatische Betrieb von produktions- oder verfahrenstechnischen
Anlagen nicht unwesentlich eingeschränkt ist.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend von dem aus dem
Stand der Technik bekannten Nachteilen eine Vorrichtung bereitzustellen,
die ddie Detektionsgrenzfläche
und gegebenenfalls den Objekterfassungsbereich vor Verschmutzungen
aller Art in Form von Feststoffen, Flüssigkeiten und gasförmigen Stoffen
schützt
und somit die Nutzbarkeit der sensorgestützten Messvorrichtungen bei
schmutzigen Umweltbedingungen verbessert, wobei gleichzeitig der
Messvorgang des Sensors durch die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht oder nur
unwesentlich beeinträchtigt
wird.
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Darüber hinaus
soll die Vorrichtung hinsichtlich ihrer Bauabmaße, ihrer Herstellung und ihrer
Lebensdauer sowie unter energetischen Gesichtspunkten augenblicklichen
und zukünftigen
Anforderungen genügen.
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Lösung der Aufgabe
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Die
Lösung
der gestellten Aufgabe ergibt sich unter Zusammenschau mit den gattungsbildenden
Merkmalen des Anspruches 1 durch die im kennzeichnenden Teil offenbarte
technische Lehre.
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Erfindungswesentlich
für die
gattungsgemäße Vorrichtung
zur Reinhaltung der Detektionsgrenzfläche und des Objekterfassungsbereiches
einer Messvorrichtung zur Kontrolle oder Messung von Parametern
an produktions- oder verfahrenstechnischen Vorrichtungen mit mindestens
einer im Seitenbereich der Detektionsgrenzfläche angeordneten Ausblasdüse für ein unter
Umgebungsüberdruck
stehendes fluidisches Medium ist es dabei, dass im Bereich vor der
Detektionsgrenzfläche
eine plattenförmige
Luftleitvorrichtung mit einer Durchbrechung im Bereich der von der
Messvorrichtung emittierten Strahlen angeordnet ist, wobei mindestens
an der der Detektionsgrenzfläche
zugewandten Flachseite der Luftleitvorrichtung mindestens eine Düsenanordnung mit
hintereinander gestaffelt angeordneten Ausblasdüsen für fluidische Medien dergestalt
angeordnet ist, dass die Medien die Flachseite der Luftleitvorrichtung
mindestens im Bereich der Durchbrechung überstreichen und dass das aus
der in Ausblasrichtung vorne liegenden Ausblasdüse austretende fluidische Medium
eine höhere
Austrittsgeschwindigkeit aufweist als das aus der hinteren Ausblasdüse austretende
Medium.
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Durch
die genannte Merkmalskombination wird im Bereich vor dem Sensorfenster
ein abgeschirmter Luftraum erzeugt, in den nur noch wenige Schmutzpartikel
eindringen können,
wobei diese aus dem Raum zwischen Sensorfenster und darauf gerichteter
Flachseite der Luftleitvorrichtung durch die dort angeordnete Ausblasdüse aus dem
abgeschirmten Raum herausgeschoben werden.
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Gleichzeitig
werden durch die Düsenanordnung
mit hintereinander gestaffelten Ausblasdüsen mit unterschiedlicher Ausblasgeschwindigkeit
Strömungsverhältnisse
geschaffen, die sowohl ein Eindringen oder Hineinziehen von Schmutzpartikeln
in den abgeschirmten Raum signifikant mindern als auch ein effektives
Ausblasen eingedrungener Schmutzpartikel ermöglichen.
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Besondere
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich
zusammen mit der im Anspruch 1 offenbarten technischen Lehre zusätzlich aus
den auf den Hauptanspruch rückbezogenen
Unteransprüchen.
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Um
die Effektivität
der erfindungsgemässen Vorrichtung
zusätzlich
zu steigern, kann auch an der der Detektionsgrenzfläche abgewandten
Flachseite der Luftleitvorrichtung eine Ausblasdüse für fluidisches Medium dergestalt
angeordnet werden, dass das Medium die äussere Flachseite der Luftleitvorrichtung
mindestens im Bereich der Durchbrechung überstreicht
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Die
an der der Detektionsgrenzfläche
abgewandten äußeren Flachseite
der Luftleitvorrichtung angeordnete Ausblasdüse dient der Bereitstellung
eines Massenstromes des fluidischen Mediums, welches ein Zusetzen
der Durchbrechung innerhalb der Luftleitvorrichtung zusätzlich erschwert.
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Bei
einem entsprechenden Flächenverhältnis der
Fläche
der Luftleitvorrichtung zur Fläche
der darin angeordneten Durchbrechung liegen die Störfaktoren
in Form von Turbulenzen oder Wirbelschleppen ausreichend weit vom
Nutzbereich respektive von der Detektionsgrenzfläche entfernt.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, auch an der der Detektionsgrenzfläche abgewandten
Flachseite der Luftleitvorrichtung eine Düsenanordnung mit hintereinander
gestaffelt angeordneten Ausblasdüsen
für fluidische
Medien dergestalt anzuordnen, dass die Medien die äussere Flachseite der
Luftleitvorrichtung mindestens im Bereich der Durchbrechung überstreichen
und dass das aus der in Ausblasrichtung vorne liegenden Ausblasdüse austretende
fluidische Medium eine höhere
Austrittsgeschwindigkeit aufweist als das aus der hinteren Ausblasdüse austretende
Medium.
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Durch
die geschilderte zusätzliche
gestaffelte Düsenanordnung
werden somit aufgrund der damit geschaffenen Stömungsverhältnisse zu einen unerwünschte Schmutzpartikel
im Bereich der Objekterfassung des Strahlenganges abgeschirmt und darüber hinaus
eingedrungene Schmutzpartikel seitlich abgeführt.
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Die
Zweiteilung des Massenstroms des fluidischen Mediums auf zwei Düsen mit
unterschiedlicher Austrittsgeschwindigkeit der Medien einerseits und
auf beide Flachseiten der Luftleitvorrichtung andererseits führt darüber hinaus
dazu, dass, wie dies eingehende Versuche gezeigt haben, trotz einer grösseren Anzahl
von Düsen
der Gesamtmassenstrom des benötigten
Mediums ganz wesentlich reduziert werden kann, was wiederum unter
wirtschaftlichen Gesichtspunkten enorm vorteilhaft ist.
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Insbesondere
hat es sich auch als zweckmäßig erwiesen,
bei Verwendung von unter Druck stehendem Gas wie beispielsweise
Druckluft oder Kohlendioxid als fluidischem Medium mindestens das aus
der vorderen Ausblasdüse
der dem Abschirmfenster zugewandten Flachseite austretende unter Druck
stehende Gas vorzureinigen.
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Zusätzlich kann
natürlich
auch das aus der hinteren Düse
austretende Medium gereinigt sein. Durch diese Maßnahme wird
vor der Detektionsgrenzfläche
ein partieller Reinraum erzeugt, in dem die Anzahl gasgetragener
Teilchen, die in den Raum eingebracht werden, so gering wie möglich gehalten ist.
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Bei
Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist der Luftdurchsatz der Ausblasdüsen so gering, dass unter wirtschaftlichen
Gesichtspunkten die zusätzliche
Reinigung des unter Druck stehenden Gases gegenüber den verlängerten
Standzeiten der mit der Vorrichtung versehenen Anlagen vernachlässigbar
ist.
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Sofern
genügend
gereinigtes wie zum Beispiel Druckluft zur Verfügung steht, ist es natürlich auch
denkbar, für
die weiteren an der äußeren Flachseite
der Luftleitvorrichtung angeordneten Ausblasdüsen gereinigte Druckluft als
Ausblasmedium zu verwenden.
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Um
die unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten
effektiv realisieren zu können,
sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, die vordere(n)
Ausblasdüse(n)
als Flachstrahldüse(n) auszubilden.
Die hintere(n) Ausblasdüse(n)
mit dem niedrigeren Austrittsgeschwindigkeitsniveau des Gases werden
demgegenüber
als Diffusordüse(n)
gestaltet.
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Als
besonders effizient hat es sich darüber hinaus erwiesen, wenn die
Luftleitvorrichtung mit ihren Flachseiten parallel zur Oberfläche der
Detektionsgrenzfläche
ausgerichtet ist. Allerdings kann unter betrieblichen Erfordernissen
hinsichtlich der Bauanordnung die Luftleitvorrichtung auch in einem
spitzen Winkel im Bereich von 0,1 bis 30° zur Oberfläche der Detektionsgrenzfläche ausgerichtet
sein.
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Insbesondere
bei einer größeren Detektionsgrenzfläche der
Messvorrichtung und einer sich daraus ergebenden größeren Luftleitvorrichtung
kann es zweckmäßig sein,
zwei oder mehr Ausblasdüsen
an jeder Flachseite der Luftleitvorrichtung anzuordnen.
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Um
den oben beschriebenen partiellen Reinraum zusätzlich gegenüber Schmutzpartikeln
abzuschirmen, kann eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes
darin bestehen, dass an mindestens einer seitlichen Begrenzungskante
der Luftleitvorrichtung ein im Wesentlichen senkrecht zur Plattenebene
angeordnetes Abschirmelement angeordnet ist. Ein derartiges Abschirmelement
kann natürlich
auch an allen drei Seiten der Luftleitvorrichtung vorgesehen werden,
wobei die freie vierte Seite in Ausblasrichtung der Ausblasdüsen liegt.
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Insbesondere
bei Umgebungsbedingungen mit starken Verunreinigungen hat es sich
darüber
hinaus als zweckmäßig erwiesen,
wenn mehrere parallel beabstandete Luftleitvorrichtungen gestaffelt
vor dem Abschirmfenster angeordnet sind.
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Somit
ist festzuhalten, dass mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Reinhaltung der Detektionsgrenzfläche einer Messvorrichtung eine Verschmutzungsabschirmung
der Detektionsgrenzfläche
herbeigeführt
werden kann, wobei vorteilhafter Weise die Verschmutzungsabschirmung
mittels vorhandener Luftdruckversorgungsgeräte oder Kohlendioxidquellen
erfolgt, die gegebenenfalls mittels einer zusätzlichen Filteranlage gereinigtes
Gas zur Versorgung der zur Vorrichtung gehörenden Ausblasdüsen bereitstellen.
Dabei wird der im Bereich der Durchbrechung in der Luftleitvorrichtung
vorhandene Schmutz durch den mittels der Ausblasdüsen bereitgestellten
gerichteten Luftstrom erfasst und mitgerissen. Die gereinigte Druckluft
dient in Verbindung mit der speziellen Düsenanordnung zur Vermeidung
einer Sogkontamination des Gasstrahls mit Verschmutzungen aus der
Umgebung.
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Natürlich ist
es denkbar, die erfindungsgemäße Vorrichtung
sowohl im Dauerbetrieb als auch unter Gesichtspunkten der Lufteinsparung
in getakteten Zeitabständen
zu betreiben.
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Figurenbeschreibung
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Im
Folgenden werden drei Ausführungsbeispiele
des Gegenstandes der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert:
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Es
zeigt:
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1 die
schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausgestaltungsvariante
mit einer Düsenanordnung,
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2 die
schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausgestaltungsvariante
mit insgesamt drei Ausblasdüsen
und
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3 die
schematische Schnittdarstellung einer dritten Ausgestaltungsvariante
mit doppelter Düsenanordnung.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
dient zur Sicherung der Betriebsfähigkeit einer in den Zeichnungen
insgesamt mit 1 gekennzeichneten Messvorrichtung. Die Messvorrichtung 1 besteht
aus handelsüblichen
Komponenten, auf die im Zusammenhang mit der Erfindung nicht näher eingegangen
werden muss.
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Bestandteil
der Messvorrichtung 1 ist ein optischer oder kapazitiver
Messsensor, der mittels eines Messstrahles Parameter von hier nicht
näher dargestellten
produktions- oder verfahrenstechnischen Vorrichtungen misst. Die
Parameter dienen zur Überwachung
und Regelung der genannten Anlagen und sind für den ungestörten Betriebsablauf von
großer
Bedeutung, da falsch ermittelte Daten zu Qualitätseinbußen der mit den Anlagen hergestellten Produkte
und gar zu einem Betriebsstillstand führen können.
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Die
Messvorrichtung 1 ist oftmals in einem separaten Gehäuse untergebracht
und an ihrer der produktions- oder verfahrenstechnischen Anlage
zugewandten Vorderfront mit einer sogenannten Detektionsgrenzfläche 2 ausgestattet,
die beispielsweise bei optischen Messvorrichtungen als durchsichtiges Fenster
ausgestaltet sein kann, durch welches der Messstrahl 6 vom
Sensor in Richtung auf die zu überwachende
Vorrichtung strahlt. Im Bereich vor der Detektionsgrenzfläche 2 befindet
sich der in den Zeichnungen schematisch dargestellte Objekterfassungsbereich 3,
welcher ebenso wie die Detektionsgrenzfläche 2 durch die erfindungsgemäße Vorrichtung von
allen Arten von Verschmutzungspartikeln, wie Rauch, Nebeldämpfen, Aerosolen
sowie eventuell in den Bereich eindringenden Teilen aus dem Fertigungsprozess
selbst wie Mehl, Gummipartikel oder Farbspritzer freigehalten werden
soll.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
besteht im Wesentlichen aus einer vor der Detektionsgrenzfläche 2 parallel
beabstandet angeordneten plattenförmigen Luftleitvorrichtung 4 sowie
einer seitlich der Detektionsgrenzfläche 2 und der Luftleitvorrichtung 4 angeordneten,
allgemein mit 7 bezeichneten Düsenanordnung. Die Luftleitvorrichtung 4 kann
beispielsweise aus einem Luftleitblech aus Metall oder Kunststoff
bestehen und besitzt im Bereich des Messstrahles 6 eine
Durchbrechung 5, die je nach Erfordernis als runde oder
längliche Öffnung ausgestaltet
sein kann. Die seitlich der Luftleitvorrichtung 4 befindliche Düsenanordnung 7 besteht
im dargestellten Ausführungsbeispiel
der 1 aus zwei beabstandet in Ausblasrichtung D hintereinander
angeordneten Ausblasdüsen 8 und 9.
Die Ausblasdüsen 8 und 9 sind
in einem Gehäuse 14 gemeinsam
so angeordnet, dass das aus der Ausblasdüse 9 austretende, unter
Umgebungsüberdruck
stehende fluidische Medium, beispielsweise ein Gas wie Druckluft
oder Kohlendioxyd, die vor der Ausblasdüse 9 befindliche Ausblasdüse 8 ringförmig umspült.
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Ein
erfindungswesentliches Merkmal der Düsenanordnung ist es, dass das
aus den Ausblasdüsen 8 und 9 austretende
fluidische Medium die Flachseite der Luftleitvorrichtung 4 sowie
die Außenseite der
Detektionsgrenzfläche 2 überstreicht.
Darüber
hinaus werden durch unterschiedliche Austrittsgeschwindigkeiten
V1 der Ausblasdüse 8 und V2 der Ausblasdüse 9 innerhalb der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
Strömungsverhältnisse
geschaffen, die zum einen verhindern, dass Schmutzpartikel durch nachteilige
Unterdruckverhältnisse
im Bereich vor der Detektionsgrenzfläche 2 in den Objekterfassungsbereich 3 hineingezogen
werden, darüber
hinaus ermöglichen
die Strömungsverhältnisse
ein leichtes Ausblasen vorhandener Schmutzpartikel aus dem Objekterfassungsbereich 3 in
Ausblasrichtung D.
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Zur
Erzielung der erforderlichen Strömungsverhältnisse
ist es erforderlich, dass in der gestaffelten Düsenanordnung 7 die
Ausblasgeschwindigkeit V1 der in Ausblasrichtung
D vorne liegenden Ausblasdüse 8 größer ist
als die Ausblasgeschwindigkeit V2 der hinter
der Ausblasdüse 8 angeordneten
Ausblasdüse 9.
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Die
unterschiedlichen Ausblasgeschwindigkeiten können beispielsweise dadurch
realisiert werden, dass die Ausblasdüse 8 als Flachstrahldüse ausgestaltet
wird, wohingegen die Ausblasdüse 9 als sogenannte
Diffusordüse
ausgebildet ist.
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Wie
aus der 1 ergänzend deutlich wird, werden
beide Ausblasdüsen 8 und 9 durch
eine gemeinsame Zuführöffnung 13 mit
dem erforderlichen fluidischen Medium beispielsweise in Form von Druckluft
oder Kohlendioxyd versorgt. Die Ausblasdüse 8 ist dabei über den
Zuführkanal 10 direkt
mit der Quelle für
das fluidische Medium verbunden, wohingegen die Ausblasdüse 9 mittels
eines Abzweigkanales 11 mit der Zuführöffnung 13 verbunden
ist, in der sich zur Herabsetzung der Ausblasgechwindigkeit V2 und zur Regelung derselben eine Drosselvorrichtung 12 befindet.
Die Drosselvorrichtung 12 kann beispielsweise als Drosselschraube
mit einem vorne befindlichen Kegel gestaltet sein, die durch Ein-
und Ausschrauben den Durchlassquerschnitt des Abzweigkanales 11 verkleinert
oder vergrößert.
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Um
die Gefahr einer Verschmutzung der Detektionsgrenzfläche 2 sowie
des Objekterfassungsbereiches 3 weiter herabzusetzen, sieht
eine vorteilhafte Ergänzung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
vor, dass fluidische Medium vor dem Eintritt in die Zuführöffnung 13 der
Düsenanordnung 7 vorzureinigen.
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Sofern
die Ausblasdüse 8 und
die Ausblasdüse 9 von
unterschiedlichen Druckgasquellen versorgt werden, kann natürlich je
nach Anwendungsfall auch nur eine der Ausblasdüsen 8 oder 9 mit
gereinigtem Druckgas versorgt werden; die in der 1 dargestellte
Ausgestaltungsvariante mit einer gemeinsamen Zuführöffnung 13 stellt jedoch
unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten und in Bezug auf die erhöhte Funktionalität der erfindungsgemäßen Vorrichtung
eine bessere Realisierung dar.
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Hinsichtlich
der Anordnung der Luftleitvorrichtung 4 ist festzuhalten,
dass die dargestellte Ausführungsvariante
mit paralleler Ausrichtung der Luftleitvorrichtung 4 zur
Detektionsgrenzfläche 2 ein Überstreichen
Letzterer erleichtert. Es ist jedoch auch denkbar, auf Grund bestimmter
Bauerfordernisse die Luftleitvorrichtung 4 winklig, beispielsweise
im Winkelbereich von 0,01 bis 30°,
anzuordnen, wobei zur Erzielung der erforderlichen Strömungsverhältnisse
im Objekterfassungsbereich 3 die Geschwindigkeiten V1 und V2 entsprechend
anzupassen sind.
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In
der 2 ist eine Ausgestaltungsvariante der Erfindung
dargestellt, bei der die Gefahr einer Verschmutzung der Detektionsgrenzfläche 2 sowie des
Objekterfassungsbereiches 3 nochmals durch ein spezielles
zusätzliches
Merkmal verbessert wird. Allgemein ist darauf hinzuweisen, dass
die Bezifferung der Bauteile in der 1 derjenigen
der 2 entspricht, da das zusätzliche Merkmal der Vorrichtung
gemäß 2 darin
besteht, an der der Detektionsgrenzfläche 2 abgewandten
Flachseite der Luftleitvorrichtung 4 eine weitere Ausblasdüse 8.2 anzuordnen;
ergibt sich somit eine Düsenanordnung 7 mit drei
Ausblasdüsen 8.1, 8.2 als
Flachstrahldüsen
und 9.1 als Diffusordüse.
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Zur
Verdeutlichung sind die bereits in der 1 dargestellten
Ausblasdüsen 8 und 9 mit
der Zusatzziffer 1 versehen, wohingegen die im Unterschied
zur 1 zusätzlich
an der Außenseite
der Luftleitvorrichtung 4 angeordnete weitere Ausblasdüse 8 mit
dem Zusatz 2 versehen ist. Durch die genannten Zusätze ergeben
sich jeweils für
die Ausblasgeschwindigkeiten der einzelnen Düsen entsprechende Nachstellziffern .1 und .2.
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Hinsichtlich
der Ausblasgeschwindigkeiten ist festzuhalten, dass die Ausblasgeschwindigkeit V1.2 der Ausblasdüse 8.2 derjenigen
der Ausblasgeschwindigkeit V1.1 der Ausblasdüse 8.1 entspricht,
da beide über
den Zuführkanal
direkt mit der Zuführöffnung 13 verbunden
sind, welche wiederum mit einer geeigneten Druckgasquelle gekoppelt
ist.
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Durch
die in der 2 dargestellte Ausgestaltungsvariante
wird insbesondere bei einem vergrößerten Objektiverfassungsbereich 3,
der nicht unwesentlich durch die Durchbrechung 5 der Luftleitvorrichtung 4 hindurch
reicht, sichergestellt, dass sich vorhandene Schmutzpartikel auch
nicht von außen
in die Durchbrechung 5 der Luftleitvorrichtung 4 festsetzen
können,
so dass der Durchgang des Messstrahles 6 behindert wird.
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Zur
nochmaligen weiteren Verbesserung der Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung
lässt sich
diese entsprechend der Ausgestaltungsvariante der 3 ausbilden.
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Wie
aus dieser Zeichnung deutlich wird, besteht die gesamte Vorrichtung
aus zwei Luftleitvorrichtungen 4.1 und 4.2 sowie
doppelten Düsenanordnungen 7.1 und 7.2.
Die Luftleitvorrichtung 4.1 sowie die Düsenanordnung 7.1 entspricht
dabei derjenigen Darstellung in den 1 und 2.
Zusätzlich
weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
der 3 eine weitere zusätzliche Ausblasdüse 9.2 auf,
die in Ausblasrichtung D2 gestaffelt hinter
der Ausblasdüse 8.2 der
Düsenanordnung 7.2 angeordnet
ist.
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Durch
beide Düsenanordnungen 7.1 und 7.2 werden
durch die unterschiedlichen Geschwindigkeitsniveaus der Ausblasdüsen gleiche
Strömungsverhältnisse
an beiden Seiten der Luftleitvorrichtung 4.1 geschaffen,
welche eine Verschmutzung des Objekterfassungsbereiches 3 sowie
der Detektionsgrenzfläche 2 der
Messvorrichtung 6 verhindern.
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Wie
aus der 3 deutlich wird, ist die Ausblasdüse 9.2,
welche vorteilhafterweise ebenso wie die Ausblasdüse 9.1 als
Diffusordüse
gestaltet ist, über
einen Abzweigkanal 11.2 mit dem Zuführkanal 10.2 für die Ausblasdüse 8.2 verbunden.
Zur Einstellung der Ausblasgeschwindigkeit V2.2 der
Ausblasdüse 9.2 ist
analog zu den Vorrichtungen der 1 und 2 innerhalb
des Abzweigkanales 11.2 eine Drosselvorrichtung 13.2 eingebaut,
die analog der bereits in den 1 und 2 besprochenen
Drosselvorrichtungen 12 aufgebaut ist und funktioniert.
Die beiden Düsenanordnungen 7.1 und 7.2 sind
im dargestellten Ausführungsbeispiel
mit getrennten Zuführöffnungen 13.1 und 13.2 verbunden.
Selbstverständlich
ist denkbar, die Zuführöffnungen 13.1 und 13.2 außerhalb
des Gehäuses 14 zusammenzuführen und
von einer gemeinsamen Druckgasquelle zu versorgen.
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Wie
eingangs bereits geschildert, sind die Düsenanordnungen insgesamt so
ausgestaltet, dass die Ausblasströme der Ausblasdüsen 9, 9.1 und 9.2 die
Ausblasdüsen 8, 8.1 und 8.2 rotationssymmetrisch
umstreichen. Zur zusätzlichen
Abschirmung des Objekterfassungsbereiches 3 und der Düsenanordnungen 7, 7.1.
und 7.2 ist, wie dies aus den 1 bis 3 deutlich
wird, die Düsenanordnungen
nach hinten in Richtung der Zuführöffnungen 13 durch
das Gehäuse 14 geschlossen.
Somit bildet das Gehäuse 14 ein
Abschirmelement, welches eine Verschmutzung des Objekterfassungsbereiches 3 sowie
der Detektionsgrenzfläche 2 zusätzlich verhindert,
wobei das Gehäuse 14 so
ausgebildet ist, dass auch dessen Seitenwände als seitliche Abschirmelemente
ein Eindringen von Schmutzelementen verhindern. Der Objekterfassungsbereich 3 sowie
die Detektionsgrenzfläche 2 sind
somit von drei Seiten geschützt, wobei
lediglich die vierte Seite offen ist, da hier die Ausblasrichtung
der Düsenanordnungen
liegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Messvorrichtung
- 2
- Detektionsgrenzfläche
- 3
- Objekterfassungsbereich
- 4
- Luftleitvorrichtung
- 5
- Durchbrechung
- 6
- Messstrahl
- 7
- Düsenanordnung
- 8
- Ausblasdüse (Flachstrahldüse)
- 9
- Ausblasdüse (Diffusordüse)
- 10
- Zuführkanal
- 11
- Abzweigkanal
- 12
- Drosselvorrichtung
- 13
- Zufuhröffnung
- 14
- Gehäuse
- D
- Ausblasrichtung
- V1
- Austrittsgeschwindigkeit
Ausblasdüse 8
- V2
- Austrittsgeschwindigkeit
Ausblasdüse 9
