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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messkammer für eine Messvorrichtung zum Messen einer Staubprobe, sowie ein Verfahren zur Panzerung einer Messkammer in einer solchen Messvorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Messvorrichtung mit einer derartigen Messkammer.
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In vielen industriellen Bereichen werden staubartige Substanzen über Rohrleitungen transportiert. Derlei staubartige Substanzen können beispielsweise Staubkohle, Zement, Mehl oder andere pulverartige Stoffe umfassen. Um die Eigenschaften dieser staubartigen Substanzen zu überwachen, kann eine Messtasche vorgesehen sein, in welcher sich eine Probe des Staubs ansammelt, die dann über einen geeigneten Messkopf beispielweise optisch vermessen werden kann, möglicherweise mit einer spektroskopischen Messung. Damit kann zum Beispiel eine Feuchtigkeit oder die Homogenität einer Stoffmischung überwacht werden. Falls der Messkopf nicht direkt mit dem zu messenden Staub in Kontakt treten darf, kann ein geeignetes Trennelement für die jeweilige Messmethode eingesetzt werden um den Messkopf vor dem Staub zu schützen. Beispielsweise kann das Trennelement für eine optische Messung ein Fenster, für eine dielektrische Messung einen Isolator, für eine Bestimmung der Permeabilitätszahl nichtmagnetische Materialien oder für eine Bestimmung einer akustische Impedanz eine entsprechend geeignete Membran aufweisen.
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Die Druckschrift [Siemens-AZ 201324063] offenbart eine messtaschenförmige Probenaufnahme bereitzustellen, welche es ermöglicht, die Eigenschaften einer Staubprobe genauer zu bestimmen. Die Probenaufnahme umfasst eine Versorgungseinrichtung zur Führung eines Fluids, mittels welchem die Probenaufnahme von Staub gereinigt werden kann.
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Bei diesem Reinigungsvorgang kann ein erosives Staub-Fluid-Gemisch entstehen, welches zu einer Beschädigung der Oberfläche der Probenaufnahme führen kann.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine robuste Messkammer für eine Messvorrichtung zur Messung einer Staubprobe zu schaffen. Ferner ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Panzerung einer Messkammer für eine derartige Messvorrichtung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.
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Die Erfindung schafft demnach eine Messkammer für eine Messvorrichtung zum berührungslosen Messen einer Staubprobe. Die Messkammer umfasst eine von einem Gehäuse umgebene Messtasche zum Aufnehmen der Staubprobe, und ein in das Gehäuse eingelassenes Trennelement, dessen erste Seite der Messtasche und dessen gegenüberliegende zweite Seite einer Messeinrichtung zugewandt ist. Die Messkammer umfasst ferner eine Versorgungseinrichtung zur Führung eines Fluids, mittels welchem die Messkammer von Staub reinigbar und/oder gezielt temperierbar ist. Weiterhin umfasst die Messtasche eine Panzerung, die auf der in das Innere der Messtasche weisenden Oberfläche des Gehäuses angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Messkammer ist somit mittels einer auf der Innenseite der Messtasche angebrachten Panzerung weitestgehend vor Teilchenerosion geschützt. Eine Zerstörung der inneren Oberfläche der Messtasche durch hocherosive Staub-Luftgemische, wie sie während des Reinigens der Messtasche entsteht, kann somit vermieden, oder zumindest signifikant reduziert werden.
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Ohne eine derartige Panzerung der inneren Oberfläche der Messtasche kann die Messtasche aufgrund Erosionsverschleißes beschädigt werden. Daher ist es erforderlich, dass die Messkammer einer solchen Messvorrichtung regelmäßig überprüft wird und gegebenenfalls ausgewechselt werden muss. Dies führt zu regelmäßigen Unterbrechungen des Betriebs und somit zu hohen Betriebskosten. Durch die erfindungsgemäße Panzerung der Messtasche kann der Verschleiß der Messkammer deutlich reduziert werden, so dass die Wartungsintervalle ausgedehnt werden können. Die Anzahl der Betriebsunterbrechungen sinkt somit, was zu sinkenden Betriebskosten führt. Weiterhin muss die Messkammer auch deutlich seltener erneuert werden, wodurch zusätzliche Kosten eingespart werden können.
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In einer möglichen Ausführungsform ist die Panzerung vollflächig auf der in das Innere der Messtasche weisenden Oberfläche des Gehäuses angeordnet. Insbesondere kann die Panzerung vollflächig auf den metallischen Bereichen der inneren Oberfläche des Gehäuses angeordnet sein.
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Durch ein solches vollflächiges Aufbringen einer Panzerung auf der inneren Oberfläche des Gehäuses kann die Messtasche vollständig vor Teilchenerosion geschützt werden.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messkammer ist die Panzerung teilflächig auf der in das Innere der Messtasche weisenden Oberfläche des Gehäuses angeordnet. Die Panzerung kann damit auf vorbestimmte Teilbereiche der inneren Oberfläche des Gehäuses der Messtasche beschränkt werden. Insbesondere können dabei besonders stark beanspruchte Teilbereiche der inneren Oberfläche der Messtasche mit einer Panzerung versehen werden.
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Durch diese lokal beschränkte Panzerung der inneren Oberfläche der Messtasche kann der Aufwand für das Aufbringen der Panzerung reduziert werden. Insbesondere ist es möglich, bei einer Messkammer, die bereits im Betrieb war, nur diejenigen Bereiche der Messtasche mit einer Panzerung zu versehen, die während des vorherigen Betriebs von Verschleiß durch Teilchenerosion betroffen waren. Hierdurch ist auch eine Reparatur einer bereits verwendeten Messkammer möglich.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist wobei die Panzerung der Oberfläche der Messtasche an Bereichen angeordnet ist, die während des Reinigens mit dem Fluid beaufschlagt werden.
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Auf diese Weise ist es möglich, die Panzerung der Messtasche nur auf die besonders von der Teilchenerosion beaufschlagten Bereiche zu beschränken und somit die Kosten für die Panzerung der Messtasche zu reduzieren.
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Bei einer möglichen Ausführungsform ist die Schichtdicke der Panzerung mindestens 20 µm dick. Insbesondere kann die Schichtdicke der Panzerung mindestens 40 µm betragen. In einer möglichen ausführungsform kann die Schichtdicke bis zu 500 µm betragen.
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Derartige Panzerungen gewährleisten einen zuverlässigen Schutz vor Teilchenerosion, ohne dabei übermäßig hohe Kosten für die Panzerung zu verursachen.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform umfasst die Panzerung mindestens eine der folgenden Verbindungen: Kobalt-Chrom-Basislegierungen (Stellite), Nickel-Basislegierungen, Kobalt-Basislegierungen, Legierungen mit hohem Chromkarbidanteil und/oder Legierungen mit einem hohen Wolframkarbidanteil. Ein hoher Chromkarbidanteil bzw. Wolframkarbidanteil heißt in diesem Zusammenhang ein Anteil von mindestens 10 Gewichts-Prozent.
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Derartige Verbindungen eignen sich besonders gut für eine Panzerung der inneren Oberfläche der Messkammer. Insbesondere ermöglichen solche Verbindungen eine Panzerung, die durch das Auftreffen eines Staub-Luft-Partikelstroms zusätzlich an Festigkeit gewinnen und somit die Panzerung unter mechanischer Beanspruchung noch weiter gesteigert werden kann.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform umfasst die Messkammer einen Grundkörper aus einem eisenhaltigen Werkstoff.
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Derartige Messkammern mit einem Grundkörper aus einem Eisenwerkstoff können mit konventionellen Fertigungsverfahren präzise und kostengünstig gefertigt werden. Insbesondere besteht dabei keine gesteigerte Anforderung an die Erosionsfestigkeit des Grundkörpers, da der Grundkörper der Messkammer erfindungsgemäß durch eine zusätzliche Panzerung vor Erosion geschützt ist.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform ist die Messkammer zeitweise verschließbar.
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Hierdurch ist es beispielsweise möglich, die Messkammer und insbesondere die Messtasche zeitweise von der Umgebung abzuschotten und so stabile Messbedingungen zu schaffen.
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Weiterhin schafft die Erfindung eine Messvorrichtung zum berührungslosen Messen einer Staubprobe, mit einer erfindungsgemäßen Messkammer.
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Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Panzerung einer Messkammer, insbesondere einer Messkammer für eine Messvorrichtung zum berührungslosen Messung einer Staubprobe. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bereitstellens eines Gehäuses mit einer Messtasche und des Aufbringens eines Beschichtungsmaterials auf die in das Innere der Messtasche weisenden Oberfläche des Gehäuses.
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Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Aufbringen des Beschichtungsmaterials mittels Rakeln, Sputtern oder Coldspray-Verfahren.
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Derartige Verfahren sind zum Aufbringen des Beschichtungsmaterials für eine Panzerung auf der inneren Oberfläche des Gehäuses der Messtasche gut geeignet.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt zum Verschweißen des aufgebrachten Beschichtungsmaterials.
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Hierdurch kann die Panzerung durch das aufgebrachte Beschichtungsmaterial zuverlässig auf der inneren Oberfläche des Gehäuses der Messtasche fixiert werden.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dem Schritt zum Aufbringen des Beschichtungsmaterials das Beschichtungsmaterial nur auf vorbestimmte Bereiche der Oberfläche auf der Innenseite der Messtasche aufgebracht.
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Hierdurch kann die Panzerung auf diese vorbestimmten Bereiche beschränkt werden. Insbesondere kann die Panzerung auf besonders stark beanspruchte Bereiche beschränkt werden. Dies ermöglicht ein besonders effizientes und kostengünstiges Beschichten der inneren Oberfläche des Gehäuses der Messtasche.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt zum Detektieren eines Verschleißes auf der Oberfläche des Gehäuses der Messtasche, wobei der Schritt zum Aufbringen des Beschichtungsmaterials das Beschichtungsmaterial nur an einem Bereich aufbringt, an dem ein Verschleiß detektiert worden ist. Insbesondere können nur solche Bereiche beschichtet werden, bei denen der detektierte Verschleiß einen vorbestimmten Schwellwert überschritten hat.
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Auf diese Weise ist es möglich, eine Messkammer, die bereits im Einsatz war, zu reparieren. Wird an einer solchen Messkammer ein Verschleiß detektiert, so kann durch Aufbringen eines Beschichtungsmaterials für die Panzerung an diesen Stellen der Materialverschluss durch den Verschleiß durch neues Beschichtungsmaterial ersetzt werden. Somit werden gleichzeitig Fehlstellen in der Messtasche ausgefüllt und dabei an diesen stark beanspruchten Stellen eine Panzerung in das Gehäuse der Messtasche eingebracht.
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Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen der unterschiedlichen Aspekte der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messkammer;
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2 eine schematische Schnittansicht durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messkammer;
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3 eine schematische Darstellung eines möglichen Verfahrens zur Panzerung einer Messkammer gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
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4 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines möglichen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer beispielhaften Messvorrichtung. Die Messvorrichtung umfasst eine Messkammer 1. Die Messkammer 1 wird in diesem Beispiel im Wesentlichen durch das Gehäuse 2, einem als Optik ausgeführten Trennelement 5, sowie zwei gegenüberliegende Gasanschlüsse 9 und 10 gebildet. Die Gasanschlüsse 9 und 10 könnten auch Anschlüsse für ein anderes Fluid sein. Das Gehäuse 2 kann beispielsweise rotationssymmetrisch, insbesondere zylinderförmig ausgebildet sein. Durch den Innenraum des Gehäuses 2 wird eine Messtasche 20 gebildet. Die Gasanschlüsse 9 und 10 bilden zusammen mit den Austrittsöffnungen 11 und 12 eine Versorgungseinrichtung. Zwischen dem Gehäuse 2 und der Versorgungseinrichtung können Dichtungen (hier nicht dargestellt) angeordnet sein, um die Versorgungseinrichtung gegen die Messtasche 20 und einen Außenraum abzudichten.
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Das als Optik ausgeführte Trennelement 5, welches beispielsweise als Scheibe, insbesondere als runde Scheibe ausgeführt sein kann, verfügt über eine erste Seite, welche der Messtasche 20 zugewandt ist, und eine zweite Seite, welche einer Messeinrichtung 3 zugewandt ist. Im vorliegenden Beispiel ist das Trennelement 5 in das Gehäuse 2 eingelassen, so dass die beiden Seiten bündig in das Gehäuse 2 übergehen. Hierdurch wird in diesem Fall ein unnötiges Verschmutzen verhindert. Es kann auch eine andere konkrete Ausgestaltung gewählt werden.
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Weiterhin befindet sich auf der zweiten Seite des Trennelements 5 eine Messeinrichtung 3 mit einem Kollimator 4. Hinter dem Trennelement 5 befindet sich ferner eine Lichtquelle 6, die Licht durch das Trennelement 5 hindurch in den vor dem Trennelement 5 befindlichen Raum ausstrahlt. Befinden sich dort Stoffpartikel, wird das ausgestrahlte Licht durch diese Stoffpartikel reflektiert, wobei das reflektierte Licht teilweise durch das Trennelement 5 hindurch zu dem Kollimator 4 gelangt.
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Im Betrieb der Messkammer 1 wird nun über die beiden im vorliegenden Fall gegenüberliegenden Gasanschlüsse 9 und 10 eine Pressluft in die Versorgungseinrichtung eingebracht, beispielsweise mit einem Druck von 6 bis 8 Bar. Diese Pressluft wird nun über die Austrittsöffnungen 11 und 12 in die Messtasche 20 geblasen und es wird dabei Staub weggeblasen, wie zum Beispiel Kohlestaub oder ähnliche Partikel, welcher sich an der ersten Seite des als Optik ausgeführten Trennelements 5 angesammelt hat. Die spezielle Form der Austrittsöffnungen 11 und 12 ermöglichen hier ein großflächiges, laminares Bestreichen der ersten Seite des Trennelements 5 mit dem Luftstrom, so dass Kratzer in der Optik durch verwirbelte Staubteilchen beziehungsweise Partikelteilchen vermieden werden.
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Da die Messtasche 20 prozesstechnisch bedingt eine hohe Temperatur von über 100 Grad Celsius aufweisen kann, kann im gezeigten Beispiel die Pressluft auch durch einen Temperierungskanal geblasen werden. Damit wird das Gehäuse 2 und damit das als Optik ausgeführte Trennelements 5, welches ja von dem Gehäuse 2 gehalten wird, gekühlt. Es könnte z.B. aber auch auf einer bestimmten Temperatur gehalten, also temperiert, werden. Damit kann auf der zweiten Seite des Trennelements 5 auch eine empfindlichere Sensorik als üblich angeordnet sein. Der Temperierungskanal ist hier Teil der Versorgungseinrichtung und als ringförmiger Kanal über eine oder mehrere Bohrungen mit dem Gasanschluss 9 oder 10 verbunden. In 1 ist diese Verbindung nicht zu erkennen, da sie nicht in der gezeigten Schnittebene liegt. Da die Messkammer 1 somit gekühlt wird und vor jeder Messung die erste Seite des als Optik ausgeführten Trennelements 5 von Staub befreit werden kann, ist ein genaues und insbesondere spektrometrisches Messen von Eigenschaften von Staub in der Messtasche 20 möglich.
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Während des Einbringens des Fluids, insbesondere der Pressluft, in die Messtasche 20 kann ein hocherosives Staub-Luft-Gemisch entstehen. Dieses Staub-Luft-Gemisch führt zu einem Verschleiß auf der inneren Oberfläche der Messtasche 20. Um diesem Verschleiß auf der inneren Oberfläche der Messtasche 20 vorzubeugen, ist die innere Oberfläche des Gehäuses 2, das die Messtasche 20 bildet, ganz oder teilweise mit einer Panzerung 21 versehen. Diese Panzerung 21 wird weiter unten noch näher erläutert.
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2 zeigt eine Schnittansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Messvorrichtung zur Messung einer Stabprobe, insbesondere von chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften von Stoffpartikeln. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Gehäuse 2 der Messkammer 1 durch ein Ende eines Rohres gebildet. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Rohr an seinem Ende über eine Länge L ausgewölbt, sodass sich insgesamt eine birnenähnliche Form wie in 2 ergibt. In dem ausgewölbten Rohrende des Rohres befindet eine Messeinrichtung 3 mit einem Kollimator 4 hinter einem Trennelement 5, insbesondere einem Schutzglas 5. Das Trennelement 5 ist vorzugsweise in dem für die Messung notwendigen Bereich transparent. Hinter dem Trennelement 5 befindet sich ferner eine Lichtquelle 6, die Licht durch das Trennelement 5 hindurch in den vor dem Trennelement 5 befindlichen Raum ausstrahlt. Befinden sich dort Stoffpartikel, wird das ausgestrahlte Licht durch diese Stoffpartikel reflektiert, wobei das reflektierte Licht teilweise durch das Trennelement 5 hindurch zu dem Kollimator 4 gelangt. Das durch den Kollimator 4 empfangene Licht wird durch den Kollimator 4 kollimiert und über einen Lichtwellenleiter 7 zu einer Analyseeinheit geleitet.
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Der Kollimator 4 bewirkt, dass der Durchmesser des Lichtbündels konstant ist. Somit wird egal bei welcher Höhe der Probe immer ein gleich großer Messfleck bestrahlt. Für das reflektierte Licht (das typischerweise in den Raum hinein abgestrahlt wird) gilt, dass diese Fläche betrachtet und alles aus dieser Fläche zur Sonde hin reflektierte Licht in die Glasfaser eingekoppelt wird. Hier fällt die eingekoppelte Intensität ca. mit 1/x^2 ab. Die Kollimation dient zur homogenen Beleuchtung bei egal welcher Probenhöhe.
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Bei dieser Analyseeinheit handelt es sich vorzugsweise um ein Spektrometer. Die in dem Gehäuse befindliche Messeinrichtung 3 wird über ein Kabel 8 über Steuerleitungen gesteuert und erhält über das Kabel 8 zusätzlich den Versorgungsstrom. Neben dem Lichtwellenleiter 7 und dem Steuerungs- bzw. Versorgungskabel 8 verlaufen bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel die Luftleitungen 9, 10 durch das Rohr 2. Die Luftleitungen 9, 10 können Pressluft zu Luftdüsen 11, 12, 13, 14 leiten. Die durch die Luftdüsen 11, 12, 13, 14 austretende Pressluft kann auch in diesem Ausführungsbeispiel zur Reinigung von Stoffpartikeln eingesetzt werden. Das Gehäuse 2 weist an seinem unteren Ende eine Öffnung 15 auf, die durch einen Schutz-Schließmechanismus geschlossen werden kann. Dieser Schutz-Schließmechanismus umfasst bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei verschließbare Platten 16, 17, die mittels Scharniergelenken 18, 19 verschwenkbar sind. Mittels eines mechanischen oder pneumatischen Schließmechanismus können die verschließbaren Platten 16, 17 geschwenkt werden, sodass die Öffnung 15 am Ende des Gehäuses 2 verschlossen wird und sich unmittelbar vor der Messeinrichtung 3 eine geschlossene Messtasche 20 bildet. Falls die Öffnung 15 verschlossen ist, kann die Messtasche 20 mittels Pressluft oder einem anderen Fluid, welche aus einer oder mehreren Düsen entweicht, von Stoffpartikeln gereinigt werden. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel dienen die Düsen 11, 13, 14 zur Reinigung der Messtasche 20 und die besonders geformte Düse 12 zur Reinigung des Trennelements 5 von Staubpartikeln. Die Art, Menge, Form sowie Gestaltung der Luftdüsen ist für jeden Anwendungsfall bzw. für jedes Schüttgut oder für jede Stoffpartikelart anpassbar.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform wird, analog zum dem Beispiel in 1, das durch die Düsen austretende Fluid durch den Körper der Messtasche 20 geführt und kühlt dabei die Messeinrichtung 3 zusätzlich zu ihrer Temperaturstabilisierung. Ferner kann zusätzlich ein Fluid auf separaten Kanälen oder Leitungen durch den Körper der Messtasche 20 geführt werden, wodurch die Messeinrichtung 3 zu ihrer Temperaturstabilisierung zusätzlich gekühlt wird.
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Die Messtasche 20 der Messkammer 1 ist vorzugsweise während eines Befüllvorgangs zum Befüllen eines Stoffpartikelspeichers mit Stoffpartikeln durch den Schließmechanismus zeitweise verschließbar. Während eines Befüllvorganges des Speichers wird durch den Schließmechanismus die Öffnung 15 vor der Messeinrichtung 3 geschlossen, sodass vor der Messeinrichtung 3 sich eine geschlossene Messtasche 20 bildet. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass während des Befüllvorgangs eine große Menge von Staub bzw. Stoffpartikeln in die geschlossene Messtasche 20 eindringt und ggf. die Messeinrichtung 3 in ihrer Funktionalität beeinträchtigen bzw. beschädigt. Sobald der Befüllvorgang abgeschlossen ist kann der Schließmechanismus wieder geöffnet werden. Die optische Messeinrichtung 3 nimmt anschließend spektroskopische Messungen von Stoffpartikeln vor.
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Wie bereits in Zusammenhang mit 1 erwähnt, kann während des Einblasens des Fluids in die Messtasche 20 kann ein hocherosives Staub-Luft-Gemisch entstehen. Dieses Staub-Luft-Gemisch führt zu einem Verschleiß auf der inneren Oberfläche des Gehäuses 2, das die Messtasche 20 bildet. Um diesem Verschleiß auf der inneren Oberfläche des Gehäuses 2 der Messtasche 20 vorzubeugen, ist die innere Oberfläche des Gehäuses 2 der Messkammer 20 auch in diesem Beispiel mit einer Panzerung 21 versehen.
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Die nachfolgende Beschreibung der Panzerung 21 kann sowohl auf das Ausführungsbeispiel von 1 als auch für das Ausführungsbeispiel aus 2 angewendet werden. Bei der Panzerung 21 handelt es sich beispielsweise um eine Beschichtung mit einem hocherosionsresistenten Material. Als Materialien für eine solche Beschichtung eignen sich insbesondere Kobalt-Chrom-Basislegierungen, wie zum Beispiele Stellite 6 oder Stellite 21. Weiterhin sind auch Nickel-Basislegierungen, Kobalt-Basislegierungen, Keramikverbindungen oder ähnliches geeignet. Ferner sind auch Legierungen mit hohem Chromkarbidanteil und/oder Legierungen mit einem hohen Wolframkarbidanteil als Materialien für eine Panzerung 21 geeignet. Insbesondere sollte der Chromkarbidanteil bzw. Wolframkarbidanteil mindestens 20 Gewichtsprozent betragen.
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In einer Ausführungsform kann die innere Oberfläche der Messtasche 20 vollflächig mit einer solchen Beschichtung zur Panzerung 21 versehen werden. Selbstverständlich sind bei einer solchen vollflächigen Beschichtung der der Messtasche 20 das Trennelement 5 und gegebenenfalls weitere Funktionsteile auszusparen. Vollflächig bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass das Gehäuse 2 der Messtasche 20 und gegebenenfalls auch die schwenkbaren Platten 16 und 17 mit einer solchen Panzerung 21 vollständig oder zumindest nahezu vollständig überzogen werden. Funktionsteile wie das transparente Trennelement 5 und Düsenöffnungen sind davon auszunehmen.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind nur vorbestimmte Teilbereiche der inneren Oberfläche des Gehäuses der Messtasche 20 mit einer Panzerung 21 versehen. Insbesondere kann die Panzerung 21 dabei auf Teilbereiche beschränkt werden, die besonders stark von einem Verschleiß betroffen sind. Beispielsweise kann es sich bei diesen vorbestimmten Bereichen um Bereiche handeln, bei denen das Staub-Luft-Gemisch während des Reinigungsvorgangs auf der Oberfläche der Messtasche 20 auftritt.
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Die Schichtdicke der Panzerung 21 auf der inneren Oberfläche des Gehäuses 2 der Messtasche 20 kann dabei mindestens 20 µm, vorzugsweise mindestens 40 µm betragen. Insbesondere ist eine Schichtdicke der Panzerung 21 bis zu 500 µm besonders geeignet.
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Für das Aufbringen der Panzerung 21 auf die innere Oberfläche des Gehäuses 2 der Messtasche 20 kann das Material beispielsweise mittels Coldspray-Verfahren aufgebracht werden. Bei diesem Verfahren wird das gewünschte Beschichtungsmaterial in Pulverform mit hoher Geschwindigkeit auf die innere Oberfläche des Gehäuses 2 der Messtasche 20 aufgebracht. Dabei kann sich das Material bereits mit der inneren Oberfläche des Gehäuses 2 der Messtasche 20 verbinden. Somit ist gegebenenfalls kein weiterer Arbeitsschritt zum Verbinden der Panzerung 21 mit der inneren Oberfläche des Gehäuses der Messtasche 20 erforderlich.
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Alternativ kann das Beschichtungsmaterial für die Panzerung 21 auch mittels eines geeigneten weiteren Verfahrens, wie beispielsweise Rakeln, Sputtern und einem weiteren geeigneten Verfahren aufgebracht werden.
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Zum Fixieren der so aufgebrachten Beschichtung für die Panzerung 21 kann, soweit erforderlich, die Beschichtung anschließend mit der inneren Oberfläche des Gehäuses 2 der Messtasche 20 verschweißt werden. Hierzu sind insbesondere Schweißverfahren wie Laserschweißen, Elektronenstrahlschweißen oder Plasmaschweißen geeignet.
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In einer Ausführungsform kann die Panzerung 21 auf der inneren Oberfläche des Gehäuses 2 der Messtasche 20 auch mittels Laser-Pulver-Auftragsschweißen aufgebracht werden.
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3 zeigt eine schematische Darstellung für das Aufbringen der Panzerung 21 mittels Laser-Pulver-Auftragsschweißen. Dabei wird mittels eines Pulverstrahls 31 gezielt Material auf einen vorbestimmten Punkt oder Bereich auf der Oberfläche 30 des Gehäuses 2 der Messtasche 20 aufgebracht. Das an diesem Punkt bzw. Bereich aufgebrachte Material wird dabei mittels eines Laserstrahls 32 gezielt erhitzt. Somit kann das aufgebrachte Material an dieser Stelle mit der inneren Oberfläche 30 der Messkammer verschmelzen. Auf diese Weise ist eine gezielte Strukturierung der Panzerung 21 auf der inneren Oberfläche des Gehäuses 2 der Messtasche 20 möglich.
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Insbesondere ist es durch diese gezielte Strukturierung möglich, nur vorbestimmte Bereiche auf der inneren Oberfläche des Gehäuses 2 der Messtasche 20 mit einer solchen Panzerung 21 zu versehen. Darüber hinaus ist es auch möglich, eine Messkammer 1, die bereits längere Zeit im Einsatz war und somit gegebenenfalls auch einen Verschleiß aufweist, zu reparieren und instand zu setzen. So kann beispielsweise der Verschleiß auf der inneren Oberfläche des Gehäuses 2 der Messtasche 20 gezielt detektiert werden. Anschließend kann eine aufgrund des Verschleißes entstandene Vertiefung auf der Oberfläche des Gehäuses 2 der Messtasche 20 durch Aufbringen der Panzerung 21 ausgefüllt werden. Hierzu sind insbesondere Verfahren wie Coldspray oder Laser-Pulver-Auftragsschweißen besonders geeignet. Auf diese Weise können Lücken von Vertiefungen auf der inneren Oberfläche der Messkammer 20 gezielt ausgeglichen werden und dabei gleichzeitig eine Panzerung 21 auf der Oberfläche des Gehäuses 2 der Messtasche 20 aufgebracht werden. Da die Panzerung 21 besonders resistent gegen Verschleiß aufgrund Teilchenerosion ist, wird durch das Ausgleichen des Verschleißes dabei gleichzeitig die Resistenz gegen weiteren Verschleiß aufgrund von Teilchenerosion vorgebeugt.
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Daher eignet sich die erfindungsgemäße Panzerung der Innenseite einer Messkammer 1 sowohl für eine primäre Panzerung bei der erstmaligen Fertigung der Messkammer 1, als auch für die Reparatur und Instandsetzung einer Messkammer 1, die nach längerer Betriebszeit einen Verschleiß aufweisen.
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Durch das Aufbringen der erfindungsgemäßen Panzerung 21 auf die innere Oberfläche des Gehäuses 2 der Messtasche 20 wird die Messkammer 1 in hohem Maße resistent gegen Verschleiß aufgrund von Teilchenerosion. Daher kann der Grundkörper des Gehäuses 2 der Messtasche 20, auf den die Panzerung 21 aufgebracht wird, aus einem Material hergestellt werden, an das keine besonders hohen Anforderungen gestellt werden. Insbesondere sind beispielsweise für den Grundkörper des Gehäuses 2 der Messtasche 20 Materialien aus Eisen bzw. eisenhaltigen Verbindungen möglich. Solche Materialien lassen sich mit konventionellen Fertigungsmethoden besonders einfach und präzise herstellen. Die erfindungsgemäße Panzerung mittels Aufbringen eines geeigneten Materials als Beschichtung ermöglicht dabei eine besonders resistente Panzerung der Innenseite des Gehäuses 2 der Messtasche 20, ohne dass dabei der Grundkörper der Messkammer 1 stark beansprucht wird. Im Gegensatz hierzu führen einsatzgehärtete Stähle nur zu einer relativ geringen gehärteten Randschichtdicke. Diese gehärtete Randschichtdicke ist darüber hinaus nur bedingt verschleißresistent gegenüber den Teilchenerosionen, wie sie während des Betriebs der erfindungsgemäßen Messkammer 1 auftreten. Alternative Materialien wie Nickel-Basislegierungen oder andere Hartmetalle sind darüber hinaus sehr teuer und schwer zu bearbeiten. Daher ermöglicht die erfindungsgemäße Panzerung des Gehäuses 2 der Messtasche 20 im Gegensatz zu konventionellen Schutzverfahren einen besonders resistenten, zuverlässigen und auch kostengünstigen Schutz der Messkammer 1.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Panzerung einer Messkammer 1 gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Dabei wird zunächst in Schritt S1 eine Messkammer 1 bereitgestellt. Auf die in das Innere des Gehäuses 2 der Messtasche 20 weisende Oberfläche der Messtasche 20 wird daraufhin in Schritt S2 ein Beschichtungsmaterial aufgebracht. Bei diesem Beschichtungsmaterial kann es sich um eines der bereits zuvor genannten Materialien die Panzerung 21 des Gehäuses 2 der Messtasche 20 handeln.
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Weiterhin kann das aufgebrachte Beschichtungsmaterial anschließend in Schritt S3 mit der inneren Oberfläche des Gehäuses 2 der Messtasche 20 verschweißt werden. Das Aufbringen und/oder Verschweißen des Beschichtungsmaterials für die Panzerung des Gehäuses 2 der Messtasche 20 kann dabei entweder vollflächig oder nur auf vorbestimmten Bereichen der inneren Oberfläche der Messkammer erfolgen.
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Zum Instandsetzen bzw. Reparieren einer Messkammer 1 mit einer Messtasche 20, die bereits zuvor während des Betriebs in den Teilbereichen einen Verschleiß durch Erosion aufweist, kann dabei zunächst der Verschleiß auf der Oberfläche des Gehäuses 2 der Messtasche 20 detektiert werden. Zur Detektion des Verschleißes sind hierzu beliebige konventionelle Verfahren möglich. Insbesondere sind hier zu optische Mess- bzw. Detektionsverfahren sehr gut geeignet. Anschließend kann auf den Bereichen, auf denen ein Verschleiß detektiert worden ist, das Beschichtungsmaterial aufgebracht werden. Falls erforderlich, kann das aufgebrachte Beschichtungsmaterial daraufhin mit dem Gehäuse 2 der Messtasche 20 verschweißt werden.
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Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Messkammer für eine Messvorrichtung zum berührungslosen Messen einer Staubprobe, sowie ein Verfahren zur Panzerung einer solchen Messkammer. Zur Panzerung der Messkammer wird hierzu auf die innere Oberfläche einer Messtasche in der Messkammer ein geeignetes Material aufgebracht und mit der Messkammer verbunden. Insbesondere kann die Panzerung hierbei mittels Laser-Pulver-Auftragsschweißen, Coldspray-Verfahren oder Plasmaverfahren erfolgen. Eine solche Panzerung ermöglicht einen langfristigen verschleißarmen Betrieb. Das erfindungsgemäße Aufbringen der Panzerung ermöglicht darüber hinaus die Panzerung von gut zu bearbeitenden, konventionellen Materialien, ohne dass dabei die Materialien während der Panzerung großen Beanspruchungen unterzogen werden müssen.
