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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zur Erzeugung eines Gasstroms zum Schutz mindestens eines optischen Elements, insbesondere zum Schutz vor Staub, Schmutzpartikeln, Flüssigkeitströpfchen oder Aerosolen. Bei dem optischen Element kann es sich insbesondere um eine optische Fläche eines Messgerätes handeln. Insbesondere ist die Vorrichtung zum Einsatz in einer staubreichen bzw. stark verschmutzten Umgebung, z. B. einem Silo, geeignet. In solche Siloumgebungen kann z. B. Kunststoffgranulat mit hohen Geschwindigkeiten eingeblasen werden, wobei feiner Staub in Folge der Reibung des Granulats am Transportrohr entsteht, welcher durch die Strömung getragen und im Silo verteilt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient insbesondere zum Schutz mindestens eines optischen Elements eines optischen Messgeräts, insbesondere eines laserbasierten Messgeräts.
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Optische Messgeräte, z. B. Partikelmessgeräte, Rauchdichtemessgeräte, Abstandsmessgeräte und Füllstandssensoren, die in einer Umgebung mit einem hohen Aufkommen an Staub oder anderen luftgetragenen Verunreinigungen betrieben werden, können infolge der Verschmutzung ihrer optischen Elemente bzw. Flächen, z. B. Linsen, Fenster oder Optiken, bereits nach kurzer Zeit fehlerhafte Messergebnisse liefern oder gänzlich ihre Funktion verlieren. Ursache dieser Verschmutzung ist die Ablagerung von Staub, Schmutzpartikeln, Flüssigkeitströpfchen oder dergleichen. Eine regelmäßige Reinigung der optischen Elemente ist bei bestimmten Anwendungen nicht wirtschaftlich oder gar nicht möglich.
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Nach dem Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, mittels derer ein optisches Element mit einem Luft-, oder Gasstrom direkt angeströmt wird, um an dem optischen Element angelagerte Schmutzpartikel abzutragen. Diese Lösung erfordert jedoch eine Versorgung mit besonders sauberer, trockener Luft, welche in vielen Anwendungen nicht wirtschaftlich realisiert werden kann.
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Alternativ dazu sind Verfahren aus dem Stand der Technik bekannt, bei denen eine von dem optischen Element weg gerichtete Gas- oder Luftströmung erzeugt wird, welche als Barriere dient und das Herantragen von Staub- und Schmutzpartikeln an das optische Element verhindert.
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Zudem sind nach dem Stand der Technik sogenannte Vorsatz- oder Ansatzrohre bekannt, die an das optische Element, insbesondere staubdicht, gekoppelt werden, was einen gewissen Schutz vor der Ablagerung von Staubpartikeln durch externe Strömungen erlaubt.
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Das Dokument
AT 232 294 B beschreibt eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Gasstroms zum Schutz eines optischen Elements, bei dem ein Gasstrom schräg zur optischen Achse in ein auf das optische Element aufgesetztes Rohr eingeleitet wird, sodass ein von dem optischen Element weg gerichteter Gasstrom dieses vor Staub- und Schmutzpartikeln schützt.
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Auch die
JP 2013 - 101 067 A lehrt eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Gasstroms zum Schutz mindestens eines optischen Elements. Ein Kanal dieser Vorrichtung hat eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung, wobei die erste Öffnung derart an mindestens einem optischen Element) positionierbar ist, dass eine optische Achse des optischen Elements im Wesentlichen parallel zu der Längsachse durch den Kanal verläuft. Weiterhin hat die Vorrichtung eine Gaseintrittsöffnung zum Einleiten eines Gasstroms in den Kanal, die derart ausgebildet ist, dass der in den Kanal eingeleitete Gasstrom von der ersten Öffnung weg zu der zweiten Öffnung hin gerichtet ist und die Richtung des durch die Gaseintrittsöffnung in den Kanal eintretenden Gasstroms einen spitzen Winkel mit der Längsachse des Kanals einschließt.
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Die
DE 10 2004 018 534 A1 offenbart ein optisches System mit einem Sichtfenster, welches ein optisches Gerät von einem Beobachtungsraum trennt, und mit mindestens einem Austrittskanal für ein Kühl- oder Spülgas, der in der Umgebung des Sichtfensters mündet.
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Die
US 2017/0 131 199 A1 offenbart eine Sonde für einen IR- oder UV-Sensor, bestehend aus einem Lichtemitter und einem Detektor, welcher auch als Linse bezeichnet werden kann. Der Detektor detektiert die Spektren des emittierten Lichts, nachdem es ein zu messendes Gas passiert hat. Der Sensor verfügt außerdem über einen Messgasstrom aus dem zu messenden Gas, der so angepasst ist, dass das Spülgas nicht mit den Messungen in Konflikt gerät.
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Derartige Lösungen haben jedoch den Nachteil einer hohen Anfälligkeit für externe Luftströmungen am Ausgang des Rohres, da diese Turbulenzen in dem Gasstrom erzeugen können, wodurch das optische Element nicht mehr vollständig vor Staub- und Schmutzpartikeln geschützt ist.
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zur Erzeugung eines Gasstroms zum Schutz mindestens eines optischen Elements zur Verfügung zu stellen, die bzw. das hinsichtlich der erläuterten Nachteile des Standes der Technik verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche 1,8 und 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 angegeben und im Folgenden beschrieben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Gasstroms zum Schutz mindestens eines optischen Elements, wobei die Vorrichtung einen Kanal aufweist, der entlang einer Längsachse zwischen einer ersten Öffnung des Kanals und einer zweiten Öffnung des Kanals erstreckt ist, wobei die erste Öffnung derart an mindestens einem optischen Element positionierbar ist, dass eine optische Achse des optischen Elements im Wesentlichen parallel zu der Längsachse durch den Kanal verläuft, und wobei die erste Öffnung des Kanals eine erste maximale Erstreckung, insbesondere einen ersten Durchmesser, senkrecht zu der Längsachse aufweist, und wobei die zweite Öffnung des Kanals eine zweite maximale Erstreckung, insbesondere einen zweiten Durchmesser, senkrecht zu der Längsachse aufweist, und wobei die Vorrichtung zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung mindestens eine Gaseintrittsöffnung zum Einleiten eines Gasstroms in den Kanal bzw. zum Erzeugen eines Gasstroms durch Einleiten eines Gases in die mindestens eine Gaseintrittsöffnung aufweist, wobei die mindestens eine Gaseintrittsöffnung derart ausgebildet ist, dass der in den Kanal eingeleitete Gasstrom von der ersten Öffnung weg zu der zweiten Öffnung hin gerichtet ist und die Richtung des durch die mindestens eine Gaseintrittsöffnung in den Kanal eintretenden Gasstroms einen spitzen Winkel mit der Längsachse des Kanals einschließt.
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Dabei entspricht erfindungsgemäß ein erster Abstand zwischen der ersten Öffnung und der mindestens einen Gaseintrittsöffnung entlang der Längsachse zumindest der ersten maximalen Erstreckung der ersten Öffnung, wobei ein zweiter Abstand zwischen der mindestens einer Gaseintrittsöffnung und der zweiten Öffnung zumindest der zweiten maximalen Erstreckung entspricht.
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Der Kanal ist durch ein Bauteil gebildet, wobei das Bauteil eine erste Wandung und eine zumindest teilweise konzentrisch um die erste Wandung herum angeordnete zweite Wandung aufweist, wobei die erste Wandung zumindest einen ersten Teilabschnitt des Kanals zwischen der ersten Öffnung und der mindestens einen Gaseintrittsöffnung ausbildet, und wobei die zweite Wandung zumindest einen zweiten Teilabschnitt des Kanals zwischen der mindestens einen Gaseintrittsöffnung und der zweiten Öffnung ausbildet.
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Dies bedeutet mit anderen Worten, dass der erste Teilabschnitt des Kanals durch ein doppelwandiges Rohr gebildet ist.
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Insbesondere ist dabei der erste Abstand größer als die erste maximale Erstreckung der ersten Öffnung. Weiterhin ist insbesondere der zweite Abstand größer als die zweite maximale Erstreckung der zweiten Öffnung.
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Mit einer solchen Vorrichtung lässt sich vorteilhafterweise in dem Kanal im Bereich der mindestens einen Gaseintrittsöffnung ein Gasschleier, insbesondere Luftschleier, und zwischen der Gaseintrittsöffnung und der zweiten Öffnung des Kanals eine laminare Gasströmung bilden. Der Gasschleier und die laminare Gasströmung (auch als Freistrahl bezeichnet) üben eine Schleppkraft auf Staub- oder Schmutzpartikel in der Umgebung der Vorrichtung aus, und schützen somit das optische Element vor Verschmutzung und Schäden durch diese Partikel. Der Gasschleier weist insbesondere eine konische Form auf. Weiterhin ist der laminare Gasstrom insbesondere rotationssymmetrisch bezüglich der Längsachse.
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Unter dem Begriff „Kanal“ ist im Sinne der Erfindung eine Durchgangsöffnung beliebiger Form zu verstehen, die sich zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung entlang der Längsachse erstreckt. Die Längsachse verläuft dabei insbesondere durch den Mittelpunkt des Querschnitts des Kanals, z. B. im Fall eines kreisförmigen Querschnitts durch den Mittelpunkt dieses Kreises.
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Der Kanal weist insbesondere einen ersten Teilabschnitt zwischen der ersten Öffnung und der mindestens einen Gaseintrittsöffnung auf und der Kanal weist insbesondere einen zweiten Teilabschnitt zwischen der mindestens einen Gaseintrittsöffnung und der zweiten Öffnung auf.
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Dabei können beide Teilabschnitte aus einem einzigen Bauteil, z. B. aus einem Rohr gebildet sein, wobei zwischen den Teilabschnitten des Rohres die mindestens eine Gaseintrittsöffnung angeordnet ist.
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Alternativ dazu kann der Kanal auch durch zumindest ein erstes Rohr und ein zweites Rohr gebildet sein, die jeweils den ersten und zweiten Teilabschnitt bilden und z. B. durch die mindestens eine Gaseintrittsöffnung voneinander getrennt sind. Das Bauteil bzw. die Rohre können aus beliebigen geeigneten Materialien hergestellt sein. Weiterhin kann der Kanal eine beliebige Querschnittsform aufweisen. Aufgrund strömungstechnischer Vorteile weist der Kanal jedoch insbesondere eine kreisförmige Querschnittsfläche auf. Der Kanal kann durch beliebige nach dem Stand der Technik bekannte Verfahren hergestellt werden, z. B. Ausfräsen oder Gießen.
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Die erste Öffnung des Kanals weist senkrecht zu der Längsachse, d. h. im Querschnitt bezüglich der Längsachse, eine erste maximale Erstreckung auf und die zweite Öffnung des Kanals weist senkrecht zu der Längsachse, d. h. im Querschnitt bezüglich der Längsachse, eine zweite maximale Erstreckung auf.
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Mit dem Begriff „maximale Erstreckung“ ist dabei ein senkrecht zu der Längsachse verlaufender und den Mittelpunkt des Kanals schneidender Abstand zwischen den Innenwänden des Kanals an der jeweiligen Öffnung gemeint. Im Spezialfall einer kreisförmigen Querschnittsfläche des Kanals an der jeweiligen Öffnung ist dabei der Begriff „maximale Erstreckung“ gleichbedeutend mit dem Durchmesser. Bei anderen Querschnittsformen, z. B. einem elliptischen oder vieleckigen Querschnitt, gibt es jedoch unterschiedliche Abstände zwischen den Innenwänden je nach Winkellage. Für diesen Fall sei die maximale Erstreckung der jeweiligen Öffnung als der maximale dieser Abstände definiert. Es versteht sich jedoch, dass mit dem Begriff „maximale Erstreckung“ nicht der maximale Querschnitt über die gesamte Kanallänge gemeint ist. Selbstverständlich kann der Kanal zwischen der ersten und zweiten Öffnung auch Erstreckungen senkrecht zu der Längsachse aufweisen, die noch größer sind als die erste und zweite maximale Erstreckung an der ersten bzw. zweiten Öffnung.
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Bei dem Gasstrom kann es sich um einen Strom eines atomaren Gases, eines molekularen Gases oder einer Mischung von Gasen handeln. Der Gasstrom kann auch mit Flüssigkeiten gemischt sein, z. B. in Form von Tröpfchen oder Aerosolen. Weiterhin kann der Gasstrom auch Feststoffe, z. B. feine Staubpartikel, aufweisen.
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Insbesondere weist der Gasstrom Luft auf oder besteht aus Luft.
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Der Gasstrom ist von der ersten Öffnung weg und zu der zweiten Öffnung hin gerichtet. D. h., der Gasstrom weist zumindest eine Bewegungskomponente auf, die in Richtung der Längsachse von der ersten Öffnung zu der zweiten Öffnung hin verläuft. Wie unten erläutert, ist der Gasstrom beim Eintritt in den Kanal durch die mindestens eine Gaseintrittsöffnung schräg zu der Längsachse ausgerichtet, d. h. der Gasstrom weist neben der Bewegungskomponente in Richtung der Längsachse (von der ersten Öffnung zur zweiten Öffnung hin) auch eine Komponente senkrecht zu der Längsachse auf. Auf dem Weg zu der zweiten Öffnung hin geht der in der Nähe der Gaseintrittsöffnung gebildete Gasschleier dann in eine laminare Strömung über, die parallel zu der Längsachse zur zweiten Öffnung hin verläuft, d. h. keine Bewegungskomponente senkrecht zu der Längsachse mehr aufweist. Insbesondere tritt der Gasstrom an der zweiten Öffnung aus dem Kanal aus.
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Unter einem „optischen Element“ ist im Kontext dieser Erfindung jedes optische Bauteil zu verstehen, dass in der Lage ist, sichtbares oder nicht sichtbares Licht auszusenden, zu empfangen oder zu bündeln. Beispiele für optische Elemente sind z. B. Linsen, optische Filter, Fenster oder Optiken.
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Das optische Element weist eine optische Achse auf. Darunter ist im Kontext der vorliegenden Erfindung eine Achse zu verstehen, entlang derer sich sichtbares oder nicht sichtbares Licht zwischen dem optischen Element und der zweiten Öffnung des Kanals der Vorrichtung ausbreiten kann. D. h., dass Licht kann an der zweiten Öffnung in den Kanal eintreten, sich entlang der optischen Achse ausbreiten und auf das optische Element treffen oder das Licht kann von dem optischen Element ausgesendet werden, sich entlang der optischen Achse ausbreiten und den Kanal durch die zweite Öffnung verlassen. Für den Fall, dass es sich bei dem optischen Element um ein rotationssymmetrisches optisches System, z. B. eine Linse, handelt, bezeichnet der Begriff „optische Achse“ insbesondere die Symmetrieachse dieses Systems.
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Der Gasstrom schließt einen spitzen Winkel mit der Längsachse des Kanals ein.
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Unter einem spitzen Winkel wird im Zusammenhang dieser Erfindung ein Winkel verstanden, der größer als 0° und kleiner als 90° ist.
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Gemäß einer Ausführungsform beträgt der spitze Winkel 1° bis 89°, insbesondere 5° bis 85°, bevorzugt 30° bis 60°, weiter bevorzugt etwa 45°.
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Der Gasstrom tritt somit aufgrund des spitzen Winkels bezüglich der Längsachse schräg durch die mindestens eine Gaseintrittsöffnung in den Kanal ein. Durch einen solchen spitzen Winkel lässt sich in Kombination mit bestimmten Geometrien (z.B. Spaltbreiten) der mindestens einen Gaseintrittsöffnung bei einem gegebenen Ausgangsdruck des Gases vorteilhafterweise eine besonders hohe Strömungsgeschwindigkeit des Gases in dem Kanal erreichen, was die Schleppkraft auf die Partikel und somit die Schutzwirkung des optischen Elements erhöht. Weiterhin lässt sich auf diese Weise durch Wahl der genannten Parameter eine laminare Gasströmung mit ausreichender Stabilität erzeugen.
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Die erste Öffnung ist derart an dem optischen Element positionierbar, dass eine optische Achse des optischen Elements im Wesentlichen parallel zu der Längsachse durch den Kanal verläuft. D. h., die optische Achse ist identisch mit der Längsachse oder die optische Achse verläuft im Wesentlichen parallel zu der Längsachse innerhalb des Kanals. Dabei ist unter der Bezeichnung „im Wesentlichen parallel“ insbesondere gemeint, dass die optische Achse unter einem Winkel von 0° bis 3° zur Längsachse verläuft.
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Der relativ große erste Abstand zwischen der ersten Öffnung und der Gaseintrittsöffnung (der erfindungsgemäß mindestens so groß ist wie die erste maximale Erstreckung der ersten Öffnung) verhindert eine Verschmutzung des optischen Elements durch bereits beim Eintritt in den Kanal verunreinigtes Gas. Dadurch kann insbesondere Gas verwendet werden, das noch Verunreinigungen, z. B. durch feine Staubpartikel, aufweist, sodass ein geringerer Aufwand bei der Vorreinigung oder Filterung des Gases betrieben werden kann.
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Durch den relativ großen zweiten Abstand zwischen der zweiten Öffnung und der Gaseintrittsöffnung (der erfindungsgemäß mindestens so groß ist wie die zweite maximale Erstreckung der zweiten Öffnung) ergibt sich zusätzlich der Vorteil einer Verbesserung der Stabilität der laminaren Strömung des Gases in dem zweiten Teilabschnitt zwischen der mindestens einen Gaseintrittsöffnung und der zweiten Öffnung. Das heißt, die Gasströmung ist weniger anfällig für Turbulenzen, die durch den Eintritt externer Luftströmungen in die zweite Öffnung entstehen. Hierdurch ergibt sich ein verbesserter Schutz des optischen Elements vor Staub- oder Schmutzpartikeln.
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Aufgrund der Kombination beider Merkmale (erster und zweiter Abstand im beanspruchten Längenbereich) vermag die erfindungsgemäße Vorrichtung auf einfache und wirtschaftliche Weise einen sehr stabilen Gasstrom zu produzieren, der das optische Element effektiv schützt. Hierdurch lässt sich insbesondere die Staub- und Schmutzablagerung an dem optischen Element über lange Zeiträume hinweg verhindern, sodass insbesondere ein kontinuierlicher Betrieb mit einem minimalen Wartungs-/Reinigungsintervall von beispielsweise ca. einem Monat erreicht werden kann.
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Insbesondere beträgt der erste Abstand mindestens das 1,5-fache, insbesondere mindestens das Zweifache, bevorzugt mindestens das Dreifache, weiter bevorzugt mindestens das Vierfache, noch weiter bevorzugt mindestens das Fünffache, der ersten maximalen Erstreckung der ersten Öffnung.
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Insbesondere beträgt der zweite Abstand mindestens das 1,5-fache, insbesondere mindestens das Zweifache, bevorzugt mindestens das Dreifache, weiter bevorzugt mindestens das Vierfache, noch weiter bevorzugt mindestens das Fünffache, der zweiten maximalen Erstreckung der zweiten Öffnung.
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Dadurch, dass beide Abschnitte des Kanals bei dieser Ausführungsform durch ein einziges Bauteil realisiert werden, ist die Vorrichtung besonders einfach, z. B. durch ein Gussverfahren, herstellbar.
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Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung ist die mindestens eine Gaseintrittsöffnung ringförmig, insbesondere als Ringdüse, ausgebildet. Dabei ist insbesondere genau eine ringförmige Gaseintrittsöffnung vorgesehen. Mit dem Begriff „ringförmig“ ist dabei gemeint, dass die Gaseintrittsöffnung in Umfangsrichtung bezüglich der Längsachse erstreckt ist.
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Die Verwendung einer ringförmigen Gaseintrittsöffnung hat den Vorteil, dass bei gegebenem Vordruck des Gases auf besonders einfache Weise durch Wahl der Breite des Ringspalts und des Anstellwinkels des Ringspalts bezüglich der Längsachse (der zu einem bestimmten spitzen Winkel der Richtung des Gasstroms zu der Längsachse führt) im zweiten Teilabschnitt des Kanals eine weitgehend wirbelfreie Strömung mit möglichst hoher Strömungsgeschwindigkeit und möglichst gleichmäßiger Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit im Gasschleier und im Freistrahl (d. h. im Bereich der laminaren Strömung im zweiten Teilabschnitt des Kanals) erhalten werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Kanal senkrecht zu der Längsachse einen kreisförmigen Querschnitt auf. Dies hat den Vorteil, dass der Kanal bzw. die Vorrichtung auf besonders einfache Weise herstellbar ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Kanal konisch ausgebildet, wobei eine Querschnittserstreckung des Kanals senkrecht zu der Längsachse von der ersten Öffnung zu der zweiten Öffnung hin größer wird. Der Kanal weist dabei insbesondere einen Öffnungswinkel von 6° oder weniger, insbesondere 4° oder weniger, insbesondere 2° oder weniger, auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der erste Teilabschnitt des Kanals konisch ausgebildet, wobei eine Querschnittserstreckung des ersten Teilabschnitts senkrecht zu der Längsachse von der ersten Öffnung zu der Gaseintrittsöffnung hin größer wird. Der erste Teilabschnitt weist dabei insbesondere einen Öffnungswinkel von 6° oder weniger, insbesondere 4° oder weniger, insbesondere 2° oder weniger, auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zweite Teilabschnitt des Kanals konisch ausgebildet, wobei eine Querschnittserstreckung des zweiten Teilabschnitts senkrecht zu der Längsachse von der Gaseintrittsöffnung zu der zweiten Öffnung hin größer wird. Der zweite Teilabschnitt weist dabei insbesondere einen Öffnungswinkel von 6° oder weniger, insbesondere 4° oder weniger, insbesondere 2 ° oder weniger, auf.
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Durch die konische Ausformung des Kanals sind leichte Fehlausrichtungen, also Abweichungen von der Parallelität, zwischen der optischen Achse des optischen Elements bzw. der optischen Achsen der optischen Elemente und der Längsachse des Kanals tolerierbar, da Lichtstrahlen aufgrund der konischen Öffnung trotz einer leichten Fehlausrichtung von der zweiten Öffnung zum optischen Element gelangen können und vom optischen Element ausgehende Lichtstrahlen aus der zweiten Öffnung austreten können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung ein erstes Rohr und ein zweites Rohr auf, wobei das erste Rohr einen ersten Teilabschnitt des Kanals zwischen der ersten Öffnung und der mindestens einen Gaseintrittsöffnung ausbildet, und wobei das zweite Rohr einen zweiten Teilabschnitt des Kanals zwischen der mindestens einen Gaseintrittsöffnung und der zweiten Öffnung ausbildet. Das zweite Rohr kann dabei auch als Vorsatzrohr oder Ansatzrohr bezeichnet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung mindestens einen Gaseinlass auf, der mit der mindestens einen Gaseintrittsöffnung in Strömungsverbindung steht oder in Strömungsverbindung bringbar ist.
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Dabei kann die Vorrichtung weiterhin eine Einrichtung zur Druckerzeugung, z. B. einen Kompressor, aufweisen, die dazu ausgebildet ist, den Druck eines Gases, z. B. Luft, zu erhöhen. Die Einrichtung zur Druckerzeugung weist dabei insbesondere einen Gasauslass auf, der mit dem Gaseinlass der erfindungsgemäßen Vorrichtung derart in Strömungsverbindung bringbar ist, dass das Gas mit dem erhöhten Druck über den Gaseinlass und die Gaseintrittsöffnung in den Kanal strömt. Die Einrichtung zur Druckerzeugung ist insbesondere weiterhin dazu ausgebildet, das Gas, z. B. Umgebungsluft, anzusaugen und anschließend dessen Druck zu erhöhen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Einrichtung zur Druckerzeugung ist dazu ausgebildet, einen Druck von weniger als 1000 Pa, insbesondere weniger als 500 Pa, bevorzugt etwa 200 Pa zu erzeugen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung einen in Strömungsrichtung zwischen dem Gaseinlass und der mindestens einen Gaseintrittsöffnung angeordneten Gasraum auf. Der Gasraum weist einen Strömungsquerschnitt auf, der wesentlich größer ist als der Öffnungsquerschnitt der Gaseintrittsöffnung bzw. Gaseintrittsöffnungen. Dadurch wird eine gleichmäßige Anströmung der Düse erreicht und sichergestellt, dass das Strömungsprofil des Gasstroms im zweiten Teilabschnitt des Kanals rotationssymmetrisch zur Längsachse des Kanals ist.
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Der Gasraum ist dabei insbesondere konzentrisch um den ersten Teilabschnitt des Kanals herum angeordnet. Insbesondere ist der Gasraum zwischen der ersten und zweiten Wandung des Bauteils ausgebildet, das den Kanal bildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung eine mit dem Gaseinlass in Strömungsverbindung stehende oder bringbare Filtereinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, Partikel aus einem Gas, insbesondere Umgebungsluft, herauszufiltern, wobei das gefilterte Gas dem Gaseinlass zuführbar ist.
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Hierbei kann es sich z. B. um einen groben Staubfilter handeln, der größere Staubpartikel herausfiltert jedoch feinere Staubpartikel in dem Gas belässt. Aufgrund des relativ großen ersten Abstands zwischen der ersten Öffnung des Kanals und der mindestens einen Gaseintrittsöffnung sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung Verunreinigungen des Gasstroms durch feinere Staubpartikel tolerierbar, da diese durch den ersten Teilabschnitt des Kanals physisch von dem optischen Element getrennt sind, und die Gasströmungsrichtung von dem optischen Element weg führt. Daher können auch grobe und relativ günstige Filter als Filtereinrichtung Verwendung finden. Insbesondere ist die Filtereinrichtung wechselbar, lässt sich also auf einfache Weise austauschen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung mindestens ein Dichtmittel auf, das dazu ausgebildet ist, zumindest den ersten Teilabschnitt des Kanals zwischen der ersten Öffnung und der mindestens einen Gaseintrittsöffnung gegenüber der Umgebung der Vorrichtung abzudichten.
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Das mindestens eine Dichtmittel ist dabei gemäß einer Ausführungsform an der ersten Öffnung des Kanals angeordnet, wobei insbesondere das optische Element oder ein mit diesem verbundenes Bauteil bei der Positionierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an dem optischen Element das Dichtmittel kontaktiert. Dadurch kann zwischen dem optischen Element und der ersten Öffnung keine Umgebungsluft und insbesondere kein Staub hindurch treten.
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Bei dem Dichtmittel kann es sich z. B. um einen Dichtungsring handeln.
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Durch das Dichtmittel wird das optische Element zusätzlich vor Verschmutzung und Staubeinwirkung geschützt.
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Das Dichtmittel ist gemäß einer weiteren Ausführungsform so ausgebildet, dass ein an der ersten Öffnung positioniertes optisches Element in Bezug auf die Längsachse um einen Winkel von bis zu 2° kippbar ist. Das heißt, dass Dichtmittel weist eine geeignete Dicke (entlang der Längsachse) und eine geeignete Komprimierbarkeit auf, so dass mindestens ein optisches Element oder ein Gehäuse eines Geräts, welches das mindestens eine optische Element umfasst, um einen Winkel von 2° in Bezug auf die Längsachse kippbar ist. Hierdurch ist es möglich, leichte Fehlausrichtungen zwischen dem mindestens einen optischen Element und der Längsachse zu korrigieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Öffnung derart an einem ersten optischen Element und einem zweiten optischen Element positionierbar, dass eine erste optische Achse des ersten optischen Elements im Wesentlichen parallel zu der Längsachse durch den Kanal verläuft, und dass eine zweite optische Achse des zweiten optischen Elements im Wesentlichen parallel zu der Längsachse durch den Kanal verläuft.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein System zur Erzeugung eines Gasstroms zum Schutz mindestens eines optischen Elements, umfassend eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Gasstroms zum Schutz mindestens eines optischen Elements nach dem ersten Aspekt der Erfindung und ein optisches Element, das derart an der ersten Öffnung des Kanals der Vorrichtung positioniert ist, dass eine optische Achse des optischen Elements im Wesentlichen parallel zu der Längsachse der Vorrichtung durch den Kanal der Vorrichtung verläuft.
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Das optische Element ist dabei insbesondere eine Linse, ein Filter, ein Fenster oder eine Optik.
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Gemäß einer Ausführungsform des Systems handelt es sich bei dem optischen Element um ein rotationssymmetrisches System, wobei die optische Achse eine Symmetrieachse des Systems ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das System ein erstes optisches Element und ein zweites optisches Element auf, wobei das erste optische Element derart an der ersten Öffnung des Kanals der Vorrichtung positioniert ist, dass eine erste optische Achse des ersten optischen Elements im Wesentlichen parallel zu der Längsachse der Vorrichtung durch den Kanal der Vorrichtung verläuft, und wobei das zweite optische Element derart an der ersten Öffnung des Kanals der Vorrichtung positioniert ist, dass eine zweite optische Achse des zweiten optischen Elements im Wesentlichen parallel zu der Längsachse der Vorrichtung durch den Kanal der Vorrichtung verläuft,
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Gasstroms zum Schutz mindestens eines optischen Elements mittels der Vorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei mindestens ein optisches Element derart an der ersten Öffnung des Kanals der Vorrichtung positioniert wird, dass eine optische Achse des optischen Elements im Wesentlichen parallel zu der Längsachse der Vorrichtung durch den Kanal der Vorrichtung verläuft, und wobei ein Gasstrom durch die mindestens eine Gaseintrittsöffnung in den Kanal der Vorrichtung eingeleitet wird bzw. durch Einleiten eines Gases in die mindestens eine Gaseintrittsöffnung an der Gaseintrittsöffnung erzeugt wird, wobei der in den Kanal eingeleitete bzw. in dem Kanal erzeugte Gasstrom von der ersten Öffnung weg zu der zweiten Öffnung hin gerichtet ist und die Richtung des Gasstroms einen spitzen Winkel mit der Längsachse des Kanals einschließt, so dass in dem Kanal im Bereich der mindestens einen Gaseintrittsöffnung ein Gasschleier, insbesondere ein Luftschleier, gebildet wird, und in einem zweiten Teilabschnitt des Kanals zwischen der mindestens einen Gaseintrittsöffnung und der zweiten Öffnung eine laminare Strömung entsteht.
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Insbesondere weist der im Bereich der mindestens einen Gaseintrittsöffnung erzeugte Gasschleier eine konische Form auf.
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Bei der laminaren Strömung handelt es sich insbesondere um eine stabile laminare Strömung. Die laminare Strömung ist weiterhin insbesondere rotationssymmetrisch in Bezug auf die Längsachse.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Druck des Gases erhöht, insbesondere auf einen Druck von weniger als 1000 Pa, bevorzugt weniger als 500 Pa, weiter bevorzugt etwa 200 Pa, wobei das Gas insbesondere nach der Erhöhung des Drucks über den Gaseinlass und die mindestens eine Gaseintrittsöffnung in den Kanal eingeleitet wird, sodass der Gasstrom erzeugt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Gas vor dem Einleiten in den Kanal gefiltert, sodass zumindest grobe Staubpartikel von dem Gas abgeschieden werden.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren ausführlich dargestellt.
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Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines Gasstroms in Kombination mit einem optischen Element im Längsschnitt;
- 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines Gasstroms in Kombination mit zwei optischen Elementen im Längsschnitt.
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Die 1 stellt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Erzeugung eines Gasstroms G im Längsschnitt bezüglich einer Längsachse L dar. Die Vorrichtung 1 weist ein Kanal 10 auf, der sich zwischen einer ersten Öffnung 13 und einer zweiten Öffnung 14 entlang der Längsachse L erstreckt. Im Querschnitt bezüglich der Längsachse L kann der Kanal 10 beispielsweise eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweisen (nicht gezeigt).
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Weiterhin ist eine ringförmige Gaseintrittsöffnung 15 in Form einer Ringdüse gezeigt, welche in den Kanal 10 mündet.
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Der Kanal 10 weist zwischen der ersten Öffnung 13 und der Gaseintrittsöffnung 15 einen ersten Teilabschnitt 11 und zwischen der Gaseintrittsöffnung 15 und der zweiten Öffnung 14 einen zweiten Teilabschnitt 12 auf.
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In dem hier gezeigten Beispiel ist die Vorrichtung 1 aus einem durchgehenden Bauteil mit einer ersten Wandung 16 und einer zweiten Wandung 17 gebildet. Dabei ist die erste Wandung 16 innerhalb der zweiten Wandung 17 angeordnet. Die erste Wandung 16 bildet ein erstes Rohr 18, innerhalb dessen sich der erste Teilabschnitt 11 des Kanals 10 befindet.
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Die erste Wandung 16 verläuft von der ringförmigen Gaseintrittsöffnung 15 im Wesentlichen parallel zu der Längsachse L (d.h. unter einem Winkel von maximal 3° zur Längsachse L) in Richtung der ersten Öffnung 13 und geht dort in eine senkrecht zu der Längsachse L erstreckte, also stirnseitige, dritte Wandung 21 über, die sich von der ersten Öffnung 13 aus nach außen erstreckt. Vom äußeren Rand der dritten Wandung 21 aus verläuft die zweite Wandung 17 im Wesentlichen parallel zur Längsachse L (d.h. unter einem Winkel von maximal 3° zur Längsachse L) in Richtung der zweiten Öffnung 14. Dieser Abschnitt der zweiten Wandung 17 verläuft konzentrisch um die erste Wandung 16 herum. Anschließend verläuft die zweite Wandung 17 bis zur ringförmigen Gaseintrittsöffnung 15 schräg nach innen, sodass sich die Außenkontur der Vorrichtung 1 in diesem Bereich verjüngt. Zwischen der Gaseintrittsöffnung 15 und der zweiten Öffnung 14 verläuft die zweite Wandung 17 wieder im Wesentlichen parallel zur Längsachse L und bildet ein zweites Rohr 19, innerhalb dessen sich der zweite Teilabschnitt 12 des Kanals 10 befindet. Das zweite Rohr 19 kann auch als Vorsatzrohr oder Ansatzrohr bezeichnet werden
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An einer Seite der zweiten Wandung 17 außerhalb des ersten Rohres 18 ist ein Gaseinlass 30, d. h. eine Öffnung in der zweiten Wandung 17, angeordnet. Dieser Gaseinlass 30 mündet in einen Gasraum 40, der sich konzentrisch außerhalb des ersten Rohres 18, also des ersten Teilabschnitts 11 des Kanals 10, befindet.
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Der Gasraum 40 mündet in die ringförmige Gaseintrittsöffnung 15 und ist über diese mit dem Kanal 10 strömungstechnisch verbunden.
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Die ringförmige Gaseintrittsöffnung 15, also hier die Ringdüse, bildet eine Führung für einen Gasstrom G zwischen dem Gasraum 40 und dem Kanal 10. Diese Führung verläuft dabei unter einem spitzen Winkel α (größer als 0° und kleiner als 90°) in Bezug auf die Längsachse L, sodass der Gasstrom G schräg in den Kanal 10 strömt, also dessen Strömungsrichtung ebenfalls den Winkel α mit der Längsachse L einschließt.
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Durch Wahl des Durchmessers bzw. der Breite der ringförmigen Gaseintrittsöffnung 15 senkrecht zur Strömungsrichtung und dessen Winkel in Bezug auf die Längsachse L lässt sich bei einem gegebenen Eingangsdruck des Gasstroms G vorteilhafterweise eine relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Kanal 10 erreichen, beispielsweise 20 m/s.
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Der Kanal 10 weist an der ersten Öffnung 13 eine erste maximale Erstreckung d1 auf. Der Begriff maximale Erstreckung ist im Fall eines kreisförmigen Kanalquerschnitts gleichbedeutend mit dem Durchmesser des Kanals 10 an der ersten Öffnung 13.
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Beim bestimmungsgemäßen Betrieb wird die Vorrichtung 1 mit der ersten Öffnung 13 des Kanals 10 an einem optischen Element 20, z. B. einer Linse, einem Filter, einem Fenster oder einer sonstigen Optik, insbesondere eines Messgeräts, z. B. eines laserbasierten Messgeräts, angeordnet.
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Das optische Element 20 weist eine optische Achse O auf, die im hier gezeigten Ausführungsbeispiel mit der Längsachse L der Vorrichtung 1 übereinstimmt. Es ist jedoch auch möglich, dass die optische Achse O parallel oder in kleinem Winkel (maximal 3°) zu der Längsachse L innerhalb des Kanals 10 verläuft. Unter dem Begriff „optische Achse“ ist dabei eine Achse zu verstehen, entlang derer sich sichtbares oder nicht sichtbares Licht zwischen dem optischen Element 20 und der zweiten Öffnung 14 des Kanals 10 der Vorrichtung 1 ausbreiten kann. Die 1 zeigt beispielhaft als optisches Element 20 eine Linse, also ein rotationssymmetrisches optisches System. In diesem Fall ist die optische Achse O identisch mit der Symmetrieachse des optischen Systems.
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Die Vorrichtung 1 weist an der ersten Öffnung 13 ein Dichtelement 50, z. B. einen Dichtungsring, auf, welches die erste Öffnung 13 an einer Anlagefläche mit dem optischen Element 20 gegenüber der Umgebung abdichtet, sodass insbesondere Staub- und Schmutzpartikel aus der Umgebung nicht durch die erste Öffnung 13 in den Kanal 10 eindringen können. Selbstverständlich muss das Dichtelement 50 nicht direkt am optischen Element 20 anliegen, sondern kann z. B. auch an einem Bauteil eines Messgeräts anliegen, an welchem das optische Element 20 montiert ist.
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Beim Betrieb der Vorrichtung 1 wird ein Gasstrom G in den Gaseinlass 30 eingeleitet, z. B. durch Erhöhung des Drucks des Gases mittels einer hier nicht gezeigten Einrichtung zur Druckerhöhung, z. B. einem Kompressor, und Verbinden eines Gasauslasses der Einrichtung zur Druckerhöhung mit dem Gaseinlass 30. Die Einrichtung zur Druckerhöhung kann z. B. dazu ausgebildet sein, Umgebungsluft anzusaugen und deren Druck auf einen gewünschten Wert zu erhöhen. Dieser Wert kann z. B. im Bereich zwischen 200 Pa und 1000 Pa liegen.
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Die 1 zeigt weiterhin an dem Gaseinlass 30 eine Filtereinrichtung 31 zum Filtrieren des Gasstroms G, wobei zumindest grobe Staubpartikel von dem Gasstrom G abgetrennt werden. Beim Einleiten des Gasstroms G in den Gaseinlass 30 muss der Gasstrom G also die Filtereinrichtung 31 passieren. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Filtereinrichtung 31 stromauf der Vorrichtung 1, z. B. in der hier nicht gezeigten Einrichtung zur Druckerhöhung oder in einem separaten Bauteil angeordnet ist.
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Das Gas des über den Gaseinlass 30 in die Vorrichtung 1 eingeleiteten Gasstroms G sammelt sich in dem Gasraum 40 und strömt von dort aufgrund der herrschenden Druckdifferenz durch die ringförmige Gaseintrittsöffnung 15 in den Kanal 10. Beim Eintritt in den Kanal 10 schließt die Strömung des Gasstroms G aufgrund der entsprechenden Führung durch die ringförmige Gaseintrittsöffnung 15 mit der Längsachse L einen spitzen Winkel α ein. Die Strömung des Gases weist dabei eine Längskomponente, die parallel zur Längsachse L von der ersten Öffnung 13, also dem optischen Element 20 weg und zur zweiten Öffnung 14 hin gerichtet ist, und eine Querkomponente auf, die senkrecht zur Längsachse L nach innen gerichtet ist.
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Hierdurch bildet sich ein insbesondere konischer Gasschleier 60 in dem Kanal 10 in der Nähe der ringförmigen Gaseintrittsöffnung 15. Dieser geht auf dem Weg zur zweiten Öffnung 14 in eine stabile laminare Strömung 61 über, die entlang der Längsachse L zu der zweiten Öffnung 14 verläuft, wo der Gasstrom G insbesondere aus dem Kanal 10 austritt. Die Strömungsvektoren der laminaren Strömung 61 verlaufen dabei im Wesentlichen parallel zur Längsachse L des Kanals 10 und tragen Schmutzpartikel aus dem zweiten Rohr 19 bzw. dem zweiten Teilabschnitt 12 des Kanals 10 aus.
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Durch den Gasstrom G wird eine Schleppkraft auf durch die zweite Öffnung 14 in den Kanal 10 eintretende Schmutz- oder Staubpartikel oder Flüssigkeitströpfchen ausgeübt, sodass das optische Element 20 vor diesen Partikeln geschützt ist.
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Ein erster Abstand a1 zwischen der ersten Öffnung 13 und der ringförmigen Gaseintrittsöffnung 15 in Richtung der Längsachse L entspricht erfindungsgemäß mindestens der besagten ersten maximalen Erstreckung d1 des Kanals 10 an der ersten Öffnung 13. Im hier gezeigten Beispiel beträgt der erste Abstand a1 sogar das Vielfache der ersten maximalen Erstreckung d1 bzw. des Durchmessers der ersten Öffnung 13.
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Durch diesen relativ großen ersten Abstand a1 sowie durch die Strömung des Gasstroms G von der ersten Öffnung 13 weg (also von dem optischen Element 20 weg) gelangen Verunreinigungen wie feine Staubpartikel, die sich bereits in dem Gasstrom G befinden, nicht in Kontakt mit dem optischen Element 20. Daher ist eine grobe Filterung des für den Gasstrom G verwendeten Gases, z. B. Umgebungsluft, ausreichend, was insbesondere in staubreichen Umgebungen wie Silos einen großen wirtschaftlichen Vorteil darstellt.
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An der zweiten Öffnung 14 weist der Kanal 10 eine zweite maximale Erstreckung d2 auf. Diese ist im hier gezeigten Beispiel größer als die erste maximale Erstreckung d1 der ersten Öffnung 13. Dies ist aber nicht zwingend, sondern die erste maximale Erstreckung d1 und die zweite maximale Erstreckung d2 können auch gleich groß sein oder die erste maximale Erstreckung d1 kann größer sein als die zweite maximale Erstreckung d2.
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Der zweite Abstand a2 zwischen der Gaseintrittsöffnung 15 und der zweiten Öffnung 14 ist erfindungsgemäß mindestens genauso groß wie die zweite maximale Erstreckung d2 (die insbesondere bei einer kreisförmigen Querschnittsgeometrie des Kanals 10 dem Durchmesser der zweiten Öffnung 14 entspricht). In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht der zweite Abstand a2 sogar dem Vielfachen der zweiten maximalen Erstreckung d2.
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Der relativ große zweite Abstand a2 führt dazu, dass sich in dem zweiten Teilabschnitt 12 des Kanals 10 eine stabile laminare, also wirbelfreie, Gasströmung aufbauen kann. Der Gasstrom G wird auf diese Weise stabiler gegenüber externen Störungen durch Luftströmungen und Turbulenzen in der Umgebung der zweiten Öffnung 14. Dies führt wiederum zu einer stabileren Aufrechterhaltung der Schleppkraft auf Partikel, die aus der Umgebung in den Kanal 10 eintreten, und somit zu einer verbesserten Schutzwirkung des optischen Elements 20.
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Durch die Kombination des großen ersten Abstandes a1 zwischen der ersten Öffnung 13 und der Gaseintrittsöffnung 15 mit dem großen zweiten Abstand a2 zwischen der Gaseintrittsöffnung 15 und der zweiten Öffnung 14 lässt sich die Staub- und Schmutzablagerung an dem optischen Element über lange Zeiträume hinweg verhindern, sodass insbesondere ein kontinuierlicher Betrieb mit einem minimalen Wartungs-/Reinigungsintervall von beispielsweise ca. einem Monat erreicht werden kann.
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Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 die folgenden Abmessungen aufweisen: eine erste maximale Erstreckung d1, insbesondere einen Durchmesser, der ersten Öffnung 13 von 27 mm; einen ersten Abstand a1 zwischen der ersten Öffnung 13 und der Gaseintrittsöffnung 15 entlang der Längsachse L von 90 mm; einen zweiten Abstand a2 zwischen der Gaseintrittsöffnung 15 und der zweiten Öffnung 14 entlang der Längsachse L von 110 mm; eine Breite der Gaseintrittsöffnung 15 senkrecht zur Gasführungsrichtung von 4 mm sowie einen Winkel α zwischen der Gasführungsrichtung der Gaseintrittsöffnung 15, insbesondere der Ringdüse, und der Längsachse L von 45°.
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Wie in 1 angedeutet ist, kann der Kanal 10 der Vorrichtung 10 konisch ausgebildet sein, wobei der Kanal 10 z. B. einen Öffnungswinkel von ca. 6° aufweisen kann. Insbesondere ist dabei sowohl der erste Teilabschnitt 11 als auch der zweite Teilabschnitt 12 konisch ausgebildet. Das heißt, der erste Teilabschnitt 11 weist an der ersten Öffnung 13 eine geringere Querschnittserstreckung auf als an der Gaseintrittsöffnung 15 und der zweite Teilabschnitt 12 weist an der Gaseintrittsöffnung 15 eine geringere Querschnittserstreckung auf als an der zweiten Öffnung 14. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine leichte Fehlausrichtung (d.h. Nichtparallelität) zwischen der optischen Achse O des optischen Elements und der Längsachse L der Vorrichtung tolerierbar ist.
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Von Vorteil ist es ebenfalls, wenn das Dichtmittel 50 derart ausgebildet ist, dass das optische Element um bis zu 2° gegenüber der dritten Wandung 21 verkippbar ist. Das heißt, das Dichtmittel weist eine entsprechende Dicke und Komprimierbarkeit auf, so dass ein Kippwinkel eines an dem Dichtmittel anliegenden optischen Elements 20 oder eines an dem Dichtmittel anliegenden Gehäuses eines Geräts von bis zu 2° in Bezug auf die Längsachse L möglich ist. Auf diese Weise kann die Ausrichtung der optischen Achse O des optischen Elements 20 zur Längsachse L korrigiert werden.
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Die 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 während der Anwendung zum Schutz eines Geräts mit einem ersten optischen Element 20a und einem zweiten optischen Element 20b. Z. B. kann es sich bei dem Gerät um ein Messgerät handeln, wobei das erste optische Element 20a ein Emitter (z.B. ein Laser) ist, und wobei das zweite optische Element ein Detektor ist. Die optischen Elemente 20a und 20b sind nebeneinander angeordnet.
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Das erste optische Element 20a weist eine erste optische Achse O1 auf und das zweite optische Element 20b weist eine zweite optische Achse O2 auf, wobei, wie in 2 gezeigt, beide optischen Achsen O1, O2 im Wesentlichen parallel zu der Längsachse L innerhalb des Kanals 10 der Vorrichtung 1 verlaufen. Die erste Öffnung 13 der Vorrichtung 10 umschließt dabei das erste optische Element 20a und das zweite optische Element 20b, wobei das Dichtelement 50 an einem Gehäuse 22 des Gerätes anliegt.
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Die in der 2 gezeigte Vorrichtung 10 kann insbesondere identisch oder analog zu der in 1 gezeigten Vorrichtung 10 ausgestaltet sein.
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Bei der in 2 gezeigten Anwendung kann der Kanal 10 ebenfalls konisch geformt sein (z.B. mit einem Öffnungswinkel von ca. 6°). Durch die konische Ausformung ergibt sich hier zusätzlich der Vorteil, dass auch eine leichte Fehlausrichtung (d.h. Nichtparallelität) zwischen der ersten optischen Achse O1 und der zweiten optischen Achse O2 tolerierbar ist.
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Hier kann ebenfalls das Dichtmittel 50 so ausgebildet sein, dass das Messgerät um bis zu 2° gegenüber der dritten Wandung 21 verkippbar ist. So kann eine Fehlausrichtung der optischen Achsen O1, O2 in Bezug auf die Längsachse L korrigiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung zur Erzeugung eines Gasstroms zum Schutz mindestens eines optischen Elements
- 10
- Kanal
- 11
- Erster Teilabschnitt
- 12
- Zweiter Teilabschnitt
- 13
- Erste Öffnung
- 14
- Zweite Öffnung
- 15
- Gaseintrittsöffnung
- 16
- Erste Wandung
- 17
- Zweite Wandung
- 18
- Erstes Rohr
- 19
- Zweites Rohr
- 2°
- Optisches Element
- 20a
- Erstes optisches Element
- 20b
- Zweites optisches Element
- 21
- Dritte Wandung
- 22
- Gehäuse
- 30
- Gaseinlass
- 31
- Filtereinrichtung
- 4°
- Gasraum
- 50
- Dichtmittel
- 60
- Gasschleier
- 61
- Strömung
- a1
- Erster Abstand
- a2
- Zweiter Abstand
- d1
- Erste maximale Erstreckung
- d2
- Zweite maximale Erstreckung
- G
- Gasstrom
- L
- Längsachse
- O
- Optische Achse
- O1
- Erste optische Achse
- O2
- Zweite optische Achse
- α
- Winkel
