DE102020202332A1 - Particle sensor device with an exchangeable transparent cover element - Google Patents
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Abstract
Vorgestellt wird eine Partikelsensorvorrichtung (16) mit einem Innenraum (36), der von einem Gehäuse (40) und einem Abdeckelement (34) begrenzt wird, das eine Öffnung des Gehäuses (40) abdeckt und das einen zentralen transparenten Bereich (34.1) aufweist, wobei in dem Innenraum (36) ein Laser (18) und eine Detektionsvorrichtung (26) angeordnet sind, wobei die Partikelsensorvorrichtung dazu eingerichtet und angeordnet ist, vom Laser (18) her einfallende Laserstrahlung (10) durch den zentralen transparenten Bereich (34.1) hindurch in einen Laserspot (22) zu fokussieren und wobei die Partikelsensorvorrichtung dazu eingerichtet und angeordnet ist, vom Laserspot (22) ausgehende Temperaturstrahlung durch den zentralen transparenten Bereich (34.1) hindurch in einen die Detektionsvorrichtung (26) beleuchtenden Temperaturstrahlungsbereich (29) zu leiten. Die Partikelsensorvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Abdeckelement (34) den Innenraum (36) gasdicht abdeckend und zerstörungsfrei lösbar mit dem Gehäuse (40) verbindbar ist.A particle sensor device (16) is presented with an interior (36) which is delimited by a housing (40) and a cover element (34) which covers an opening in the housing (40) and which has a central transparent area (34.1), wherein a laser (18) and a detection device (26) are arranged in the interior (36), the particle sensor device being set up and arranged to pass laser radiation (10) incident from the laser (18) through the central transparent area (34.1) to focus in a laser spot (22) and wherein the particle sensor device is set up and arranged to guide temperature radiation emanating from the laser spot (22) through the central transparent area (34.1) into a temperature radiation area (29) illuminating the detection device (26). The particle sensor device is characterized in that the cover element (34) can be connected to the housing (40) so as to cover the interior space (36) in a gas-tight and non-destructive manner.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Partikelsensorvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Partikelsensorvorrichtung ist zum Beispiel aus der
Nach der
Die bekannte Partikelsensorvorrichtung weist einen Innenraum auf, der von einem Gehäuse und einem Abdeckelement begrenzt wird. Das Abdeckelement, deckt eine Öffnung des Gehäuses ab und weist einen transparenten Bereich auf. In dem Innenraum ist ein Laser, ein erstes optisches Element, ein zweites optisches Element und eine Detektionsvorrichtung angeordnet, wobei das erste optische Element dazu eingerichtet und angeordnet ist, vom Laser her einfallende Laserstrahlung durch den transparenten Bereich hindurch in einen Laserspot zu fokussieren und wobei das zweite optische Element dazu eingerichtet und angeordnet ist, vom Laserspot ausgehende Temperaturstrahlung durch den transparenten Bereich hindurch in einen die Detektionsvorrichtung beleuchtenden Temperaturstrahlungsspot zu fokussieren.The known particle sensor device has an interior space which is delimited by a housing and a cover element. The cover element covers an opening of the housing and has a transparent area. A laser, a first optical element, a second optical element and a detection device are arranged in the interior, wherein the first optical element is set up and arranged to focus laser radiation incident from the laser through the transparent area into a laser spot and wherein the second optical element is set up and arranged to focus temperature radiation emanating from the laser spot through the transparent region into a temperature radiation spot illuminating the detection device.
Der transparente Bereich stellt den für die Bildung des Laserspots benötigten optischen Zugang zum Abgas dar. Dieser optische Zugang muss zum einen dicht genug gegenüber dem Abgas sein, um den optischen Pfad des Sensors vor Verunreinigungen und Beschädigungen zu schützen, die aus dem Abgasrohr eindringen können. Zum anderen muss dieser optische Zugang über die Lebensdauer des Sensors hinweg hinreichend transparent sein. Dabei sind vor allem drei Anforderungen zu erfüllen:The transparent area represents the optical access to the exhaust gas required for the formation of the laser spot. On the one hand, this optical access must be close enough to the exhaust gas to protect the optical path of the sensor from contamination and damage that can penetrate from the exhaust pipe. On the other hand, this optical access must be sufficiently transparent over the life of the sensor. There are three main requirements to be met:
Die Temperaturstrahlung der im Laserspot erhitzten Partikel darf nicht so weit abgedämpft werden, dass sie nicht mehr von dem Hintergrundrauschen unterschieden werden kann, das zum Beispiel durch den heißen Sensor und seine Umgebung verursacht wird. Die erhitzende Laserstrahlung darf auch nicht in dem Maße abgedämpft werden, dass ihre Intensität nicht ausreicht, um die Partikel hinreichend zu erhitzen. Gleichzeitig muss der optische Zugang eine optische Güte behalten, die notwendig ist, um die Fokussierung des Lichts auf einen hinreichend kleinen Laserspot zu erreichen. Die an dem optischen Zugang möglicherweise (z.B. als Folge einer Verschmutzung) reflektierte Laserstrahlung darf nicht eine Leistung erreichen, die ein an der Detektionsvorrichtung noch tolerierbares Hintergrundstrahlungsniveau übersteigt.The temperature radiation of the particles heated in the laser spot must not be attenuated to such an extent that it can no longer be distinguished from the background noise that is caused, for example, by the hot sensor and its surroundings. The heating laser radiation must also not be attenuated to the extent that its intensity is insufficient to heat the particles sufficiently. At the same time, the optical access must maintain an optical quality that is necessary in order to focus the light on a sufficiently small laser spot. The laser radiation that may be reflected at the optical access (e.g. as a result of pollution) must not achieve a power that exceeds a background radiation level that is still tolerable at the detection device.
Die Anforderung hinsichtlich der Dichtheit werden z.B. durch einen transparenten Bereich eines Abdeckelementes realisiert, der in machen Ausprägungsformen auch die optische Funktion einer Linse zur Fokussierung des Laserlichts übernimmt. Über die Lebensdauer des Sensors kann es zu Ablagerungen von Ruß oder Aschen auf dem transparenten Bereich des optischen Zugangs kommen. Darüber hinaus kann die Oberfläche des transparenten Bereichs durch mit dem Abgas transportierte Chemikalien angegriffen werden, was zu einer unerwünschten Veränderung der Oberflächenstruktur und einer damit einhergehenden Verschlechterung der Transparenz führt.The requirement with regard to tightness is realized, for example, by a transparent area of a cover element, which in some forms also takes on the optical function of a lens for focusing the laser light. Over the life of the sensor, soot or ash may be deposited on the transparent area of the optical access. In addition, the surface of the transparent area can be attacked by chemicals transported with the exhaust gas, which leads to an undesirable change in the surface structure and an associated deterioration in transparency.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Von dem eingangs genannten Stand der Technik unterscheidet sich die vorliegende Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Nach diesen Merkmalen ist das Abdeckelement den Innenraum gasdicht abdeckend und zerstörungsfrei lösbar mit dem Gehäuse verbindbar.The present invention differs from the prior art mentioned at the outset by the characterizing features of claim 1. According to these features, the cover element can be connected to the housing in a gas-tight, non-destructive, releasable manner covering the interior space.
Die zerstörungsfreie Lösbarkeit erlaubt eine Reinigung und/oder ein Auswechseln des den optischen Zugang verwirklichenden Abdeckelements. Die Reinigung oder das Wechseln kann in regelmäßigen Intervallen oder bei der Detektion einer Anforderungsverletzung durch eine Eigendiagnosefunktion durchgeführt werden. Das Wechseln oder Reinigen des Abdeckelements ist deutlich weniger teuer als ein Austauschen einer Partikelsensorvorrichtung, bei der ein optischer Zugang nicht auswechselbar ist. Die Erfindung ermöglicht außerdem einen Austausch oder eine Reinigung des optischen Zugangs in einer Werkstatt durch Werkstattpersonal, was den Aufwand gegenüber einer Revision beim Hersteller oder in spezialisierten Werkstätten weiter reduziert.The non-destructive releasability allows cleaning and / or replacement of the cover element realizing the optical access. The cleaning or the change can be carried out at regular intervals or when a requirement violation is detected by a self-diagnosis function. Changing or cleaning the cover element is significantly less expensive than replacing a particle sensor device in which an optical access cannot be replaced. The invention also enables the optical access in a workshop to be replaced or cleaned by workshop personnel, which further reduces the effort required for an overhaul at the manufacturer or in specialized workshops.
Die erfindungsgemäße Partikelsensorvorrichtung ist zur On Board Überwachung des Zustandes von Dieselpartikelfiltern und Benzinpartikelfiltern einsetzbar. Sie besitzt eine kurze Ansprechzeit und ist quasi sofort nach Aktivierung einsatzbereit. Gerade in Benzinfahrzeugen ist eine Partikelzahl-Messfähigkeit sowie die sofortige Einsatzbereitschaft des Sensors unmittelbar nach dem Start des Fahrzeugs sehr wichtig, da ein Großteil der bei Benzinern typischerweise sehr feinen Partikel (wenig Masse, hohe Anzahl) während des Kaltstarts entstehen.The particle sensor device according to the invention can be used for on-board monitoring of the state of diesel particle filters and gasoline particle filters. It has a short response time and is ready for use almost immediately after activation. Particularly in gasoline vehicles, there is a particle number measurement capability and the immediate readiness for use of the sensor immediately after the vehicle is started very important, since a large part of the typically very fine particles (low mass, high number) in gasoline engines are created during cold starts.
Die erfindungsgemäße Partikelsensorvorrichtung ermöglicht sowohl die Bestimmung der Massen (mg/m3 bzw. mg/mi) als auch der Anzahlkonzentration (Partikel/m3 oder Partikel/mi) der emittierten Partikel. Auch eine Messung der Partikelgrößenverteilung wird möglich. Die Erfindung bezieht sich aber auch auf den Fall, dass nur eine der genannten Messgrößen ermittelt wird. Ebenso ist eine Verwendung der erfindungsgemäßen Partikelsensorvorrichtung für andere Szenarien und Einsatzbereiche denkbar (z.B. bei Portable Emission Monitoring Systemen, Abgasuntersuchungsgeräten für Inspektion, Messung der Raumluftqualität, Emissionen von Verbrennungsanlagen (privat, industriell)). The particle sensor device according to the invention enables both the determination of the masses (mg / m 3 or mg / ml) and the number concentration (particles / m 3 or particles / ml) of the emitted particles. It is also possible to measure the particle size distribution. However, the invention also relates to the case in which only one of the named measured variables is determined. It is also conceivable to use the particle sensor device according to the invention for other scenarios and areas of application (for example in portable emission monitoring systems, exhaust gas analyzers for inspection, measurement of indoor air quality, emissions from combustion systems (private, industrial)).
Wenn in der vorliegenden Anmeldung Rußpartikel und Abgas genannt werden, geschieht dies nur beispielhaft zur Vereinfachung bzw. Veranschaulichung. Die Erfindung bezieht sich immer allgemein auf Partikel/Aerosole in einem Fluid, insbesondere einem Messgas.If soot particles and exhaust gas are mentioned in the present application, this is only done by way of example for the purpose of simplification or illustration. The invention always relates generally to particles / aerosols in a fluid, in particular a measurement gas.
Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse einen Sensorkopf aufweist, in dem die Öffnung des Gehäuses angeordnet ist und der eine erste Flanschfläche aufweist, die einen Rand aufweist, der die Öffnung in einer geschlossenen Schleife umgibt und wobei das Abdeckelement durch seine Form und Größe dazu eingerichtet ist, an der ersten Flanschfläche oder an einem zwischen der ersten Flanschfläche und dem Abdeckelement liegenden Zwischenelement anzuliegen.A preferred embodiment is characterized in that the housing has a sensor head in which the opening of the housing is arranged and which has a first flange surface which has an edge that surrounds the opening in a closed loop and wherein the cover element by its shape and size is set up to rest on the first flange surface or on an intermediate element lying between the first flange surface and the cover element.
Durch diese Ausgestaltung wird der optische Zugang durch Lösen eines Flansches, mit dem das Gehäuse an ein Messgas führendes Volumen, bspw. an ein Abgasrohr angeschlossen ist, freigelegt. Das Abdeckelement kann im freigelegten Zustand zum Auswechseln oder Reinigen entnommen werden. Das Zwischenelement kann zum Beispiel eine Dichtung sein.With this configuration, the optical access is exposed by loosening a flange with which the housing is connected to a volume carrying measurement gas, for example to an exhaust pipe. The cover element can be removed in the exposed state for replacement or cleaning. The intermediate element can be a seal, for example.
Bevorzugt ist auch, dass die Partikelsensorvorrichtung einen Gegenflansch aufweist, der eine zweite Flanschfläche aufweist, die dazu eingerichtet ist, an dem Abdeckelement oder an dem zwischen der ersten Flanschfläche und der zweiten Flanschfläche liegenden Zwischenelement anzuliegen.It is also preferred that the particle sensor device has a mating flange which has a second flange surface which is designed to rest against the cover element or against the intermediate element lying between the first flange surface and the second flange surface.
Durch eine solche Flanschverbindung kann ein gasdichter Anschluss des Gehäuses an das Messgas führende Volumen realisiert werden, der leicht geöffnet und wieder geschlossen werden kann.With such a flange connection, a gas-tight connection of the housing to the volume carrying the measurement gas can be realized, which connection can easily be opened and closed again.
Eine solche Flanschverbindung erlaubt einen hermetisch dichten Abschluss der optischen Komponenten gegenüber dem Messgas/Abgas und der Umgebung. Damit wird ein Eindringen von Feststoffen wie bspw. Rußpartikeln oder von Feuchtigkeit, die im Inneren des Sensors kondensieren könnte, verhindert.Such a flange connection allows the optical components to be hermetically sealed against the measurement gas / exhaust gas and the environment. This prevents the penetration of solids such as soot particles or moisture that could condense inside the sensor.
Mit einer Flanschverbindung lässt sich auch eine mechanisch ausreichend robuste Verbindung des Sensorkopfes am Gegenflansch gewährleisten.With a flange connection, a mechanically sufficiently robust connection of the sensor head to the mating flange can also be ensured.
Weiter ist bevorzugt, dass die Partikelsensorvorrichtung wenigstens ein Spannmittel aufweist, mit dem eine die zweite Flanschfläche und die erste Flanschfläche gegeneinander pressende Spannkraft erzeugbar ist.It is further preferred that the particle sensor device has at least one clamping means with which a clamping force pressing the second flange surface and the first flange surface against one another can be generated.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Sensorvorrichtung ein an zwei Enden offenes zylindrisches Schutzrohr aufweist, das eine Zylinderachse aufweist, die mit einem zentralen Strahl der Laserstrahlung, die den Laserspot erzeugt, zusammenfällt, und welches Schutzrohr eine um den Laserspot herum verlaufende Mantelfläche aufweist. Das Schutzrohr (bzw. die ein inneres und ein äußeres Schutzrohr aufweisende Schutzrohranordnung) zweigt einen repräsentativen Teil des Abgases ab und führt diesen Teil in einer gerichteten Strömung durch den Laserspot. Durch das Schutzrohr ergibt sich eine gleichmäßige Durchströmung des Laserspots, was die Reproduzierbarkeit der Messungen verbessert.Another preferred embodiment is characterized in that the sensor device has a cylindrical protective tube which is open at two ends and which has a cylinder axis that coincides with a central beam of the laser radiation that generates the laser spot, and which protective tube is a protective tube that runs around the laser spot Has lateral surface. The protective tube (or the protective tube arrangement having an inner and an outer protective tube) branches off a representative part of the exhaust gas and guides this part in a directed flow through the laser spot. The protective tube results in a uniform flow through the laser spot, which improves the reproducibility of the measurements.
Bevorzugt ist auch, dass ein dem Sensorkopf zugewandtes (d.h. proximales) Ende des Schutzrohrs durch seine Form und Größe dazu eingerichtet ist, an dem Abdeckelement oder einem zwischen dem Abdeckelement und einem proximalen Ende des Schutzrohrs liegenden Zwischenelement anzuliegen.It is also preferred that an end of the protective tube facing the sensor head (i.e. proximal) is designed by its shape and size to lie against the cover element or an intermediate element lying between the cover element and a proximal end of the protective tube.
Durch diese Merkmale ergibt sich eine einfache Konstruktion, da der Flansch nicht nur zur gasdicht klemmenden Befestigung des Abdeckelements verwendet wird, sondern zusätzlich auch noch zur Befestigung des Schutzrohrs verwendet wird.These features result in a simple construction, since the flange is not only used to fasten the cover element in a gas-tight manner, but is also used to fasten the protective tube.
Weiter ist bevorzugt, dass das Abdeckelement einen zentralen Bereich aufweist, der durch den transparenten Bereich gebildet wird und dass das Abdeckelement einen peripheren Bereich aufweist, der den zentralen Bereich in einer geschlossenen Schleife umgibt. Der zentrale Bereich dient damit als optischer Zugang, und der periphere Bereich dient zur gasdichten Befestigung des Abdeckelements.It is further preferred that the cover element has a central region which is formed by the transparent region and that the cover element has a peripheral region which surrounds the central region in a closed loop. The central area thus serves as an optical access, and the peripheral area is used for gas-tight fastening of the cover element.
Das Abdeckelement ist damit ein scheibenförmiges Abdeckelement. Es weist eine umlaufende Schmalseite und zwei einander gegenüberliegende und durch die Schmalseite voneinander getrennte Breitseiten auf. Die Breitseiten weisen keine Löcher auf, so dass das Abdeckelement die auf den einander gegenüberliegenden Breitseiten liegenden Räumen bei geschlossenem Flansch gasdicht voneinander trennt.The cover element is thus a disk-shaped cover element. It has a circumferential narrow side and two broad sides lying opposite one another and separated from one another by the narrow side. The broad sides do not have any holes, so that the cover element on the Opposite broad sides of the spaces with the flange closed gas-tight separates.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Flanschfläche einen aus ihr in Richtung einer Flächennormalen der ersten Flanschfläche herausragenden Rand aufweist, und dass das Abdeckelement durch seine Form und Größe dazu eingerichtet ist, von dem Rand klemmend gehalten zu werden. Dabei wird der periphere Bereich des Abdeckelementes zwischen den beiden Flanschflächen eingeklemmt.Another preferred embodiment is characterized in that the first flange surface has an edge protruding from it in the direction of a surface normal to the first flange surface, and that the shape and size of the cover element is designed to be held by the edge in a clamping manner. The peripheral area of the cover element is clamped between the two flange surfaces.
Bevorzugt ist auch, dass der periphere Bereich wenigstens einen von der Zylinderachse aus betrachtet radial auswärts gerichteten Vorsprung aufweist, dessen Form und Größe komplementär zu einer Ausnehmung in dem herausragenden Rand sind, so dass Vorsprung und Ausnehmung zusammen eine Verdrehsicherung bilden.It is also preferred that the peripheral area has at least one projection directed radially outward when viewed from the cylinder axis, the shape and size of which are complementary to a recess in the protruding edge, so that the projection and recess together form an anti-twist device.
Weiter ist bevorzugt, dass das Abdeckelement von einer Fassung gehalten wird, die ein Außengewinde aufweist, das in ein Innengewinde des Gehäuses eingeschraubt ist.It is further preferred that the cover element is held by a holder which has an external thread which is screwed into an internal thread of the housing.
Durch diese Lösung wird die Befestigung des Abdeckelements von der Befestigung des Gehäuses an einem Messgas führenden Teil getrennt. Das hat den Vorteil, dass die Auswechselung oder Reinigung des optischen Zugangs auch zeitlich und räumlich von der Demontage/Montage des Gehäuses am Messgas führenden Teil getrennt werden kann. Die Auswechselung und/oder Reinigung des optischen Zugangs kann damit zum Beispiel in einem weniger verschmutzungsanfälligen Raum erfolgen, während die Demontage/Montage auch in einer für Verschmutzung anfälligeren Werkstattumgebung erfolgen kann.With this solution, the fastening of the cover element is separated from the fastening of the housing to a part carrying the sample gas. This has the advantage that the replacement or cleaning of the optical access can also be separated in terms of time and space from the dismantling / assembly of the housing on the part carrying the sample gas. The replacement and / or cleaning of the optical access can thus take place, for example, in a room that is less susceptible to soiling, while the dismantling / assembly can also take place in a workshop environment that is more susceptible to soiling.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Fassung becherförmig ist, das Abdeckelement einen Boden der becherförmigen Fassung bildet, das Außengewinde an der dem Boden abgewandten Öffnung der becherförmigen Fassung angeordnet ist und die Öffnung der becherförmigen Fassung weiter von der Öffnung des Gehäuses angeordnet ist als der Boden der becherförmigen Fassung.Another preferred embodiment is characterized in that the socket is cup-shaped, the cover element forms a bottom of the cup-shaped socket, the external thread is arranged on the opening of the cup-shaped socket facing away from the bottom and the opening of the cup-shaped socket is arranged further from the opening of the housing is than the bottom of the cup-shaped socket.
Durch diese Merkmale wird das Außengewinde weiter vom Flansch weg in die Tiefe des Gehäuses verlagert, was die Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit des Gewindes und mögliche Dichtungsmittel wie Dichtringe verringert. Die Verringerung ergibt sich daraus, dass die Temperatur des Gehäuses mit zunehmendem Abstand von dem Messgas führenden Rohr, das bspw. ein heißes Abgasrohr ist, abnimmt. Die Abnahme der Temperatur kann durch Kühlrippen begünstigt werden.These features move the external thread further away from the flange into the depth of the housing, which reduces the requirements for the temperature resistance of the thread and possible sealing means such as sealing rings. The reduction results from the fact that the temperature of the housing decreases with increasing distance from the pipe carrying the measurement gas, which is, for example, a hot exhaust pipe. The decrease in temperature can be promoted by cooling fins.
Bevorzugt ist auch, dass das Abdeckelement ein Bestandteil des Schutzrohrs ist. In diesem Fall kann das Schutzrohr getauscht werden, um das Abdeckelement auszuwechseln. Das hat den Vorteil einer einfachen Handhabbarkeit, weil das Schutzrohr, anders als der transparente Bereich des Abdeckelements nicht berührungsempfindlich, d.h. nicht empfindlich in Bezug auf mit der Berührung einhergehende Verschmutzungen ist.It is also preferred that the cover element is part of the protective tube. In this case, the protective tube can be exchanged in order to replace the cover element. This has the advantage of being easy to use because, unlike the transparent area of the cover element, the protective tube is not touch-sensitive, i.e. not sensitive to the contamination associated with contact.
Weiter ist bevorzugt, dass ein Rand des Abdeckelements in einer Ringnut im Schutzrohr so angeordnet ist, dass das Abdeckelement klemmend gehalten wird.It is further preferred that an edge of the cover element is arranged in an annular groove in the protective tube in such a way that the cover element is held in a clamping manner.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Abdeckelement zwischen zwei Teilen des Schutzrohrs formschlüssig gehalten wird, die nach einem Einlegen der Abdeckscheibe mechanisch fest miteinander verbunden worden sind.Another preferred embodiment is characterized in that the cover element is held in a form-fitting manner between two parts of the protective tube which have been mechanically firmly connected to one another after the cover disk has been inserted.
Bevorzugt ist auch, dass ein zweites transparentes Abdeckelement im Gehäuse in einem Abstand von der ersten Flanschfläche angeordnet ist, wobei das zweite transparente Abdeckelement eine der ersten Flanschfläche zugewandte erste Seite und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite aufweist und den Innenraum in einen ersten Innenraumteilbereich und einen von dem ersten Innenraumteilbereich gasdicht getrennten zweiten Innenraumteilbereich trennt. Dadurch werden die im Gehäuse angeordneten optischen Komponenten (Laser, strahlformende Mittel, Detektionsvorrichtung, Stahlteiler) bei einer Auswechselung und/oder Reinigung des ersten Abdeckelements vor einer Verschmutzung geschützt.It is also preferred that a second transparent cover element is arranged in the housing at a distance from the first flange surface, the second transparent cover element having a first side facing the first flange surface and a second side opposite the first side and the interior space in a first interior partial area and separates a second interior sub-area separated from the first interior sub-area in a gas-tight manner. As a result, the optical components arranged in the housing (laser, beam-shaping means, detection device, steel splitter) are protected from contamination when the first cover element is replaced and / or cleaned.
Weiter ist bevorzugt, dass das zweite transparente Abdeckelement eine plan-parallele Abdeckscheibe ist und dass ein transparenter Bereich des ersten transparenten Abdeckelements eine Sammellinse ist.It is further preferred that the second transparent cover element is a plane-parallel cover plate and that a transparent area of the first transparent cover element is a converging lens.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das zweite transparente Abdeckelement eine Sammellinse ist und dass der transparente Bereich des ersten transparenten Abdeckelements eine plan-parallele Abdeckscheibe ist.Another preferred embodiment is characterized in that the second transparent cover element is a converging lens and that the transparent area of the first transparent cover element is a plane-parallel cover plate.
Bevorzugt ist auch, dass das zweite transparente Abdeckelement eine Sammellinse ist und dass der transparente Bereich des ersten Abdeckelements eine Sammellinse ist.It is also preferred that the second transparent cover element is a converging lens and that the transparent area of the first cover element is a converging lens.
Weiter ist bevorzugt, dass das zweite transparente Abdeckelement eine plan-parallele Abdeckscheibe ist und dass der transparente Bereich des ersten Abdeckelements eine plan-parallele Abdeckscheibe ist.It is further preferred that the second transparent cover element is a plane-parallel cover disk and that the transparent area of the first cover element is a plane-parallel cover disk.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass sie ein erstes optisches Element aufweist, das dazu eingerichtet und angeordnet ist, vom Laser her einfallende Laserstrahlung durch den zentralen transparenten Bereich in den Laserspot zu fokussieren.Another preferred embodiment is characterized in that it has a first optical element which is set up and arranged to focus laser radiation incident from the laser through the central transparent area into the laser spot.
Bevorzugt ist auch, dass der zentrale transparente Bereich das erste optische Element bildet.It is also preferred that the central transparent area forms the first optical element.
Weiter ist bevorzugt, dass das erste optische Element eine konvexe Linse ist.It is further preferred that the first optical element is a convex lens.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach vergleichbare Elemente. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
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1 ein auf der Laser Induzierten Inkandeszenz basierendes Messprinzip, das bei der Erfindung verwendet wird; -
2 einen prinzipiellen Aufbau eines mit Laser induzierter Inkandeszenz arbeitenden Partikelzahlsensors; -
3 einen möglichen Aufbau einer Partikelsensorvorrichtung; -
4 eine Schnittdarstellung eines Sensorkopfes einer erfindungsgemäßen Parti kelsensorvorrichtu ng; -
5 eine Detaildarstellung von Elementen einer klemmenden Befestigung eines transparenten Abdeckelements; -
6 eine Befestigung des transparenten Abdeckelements am Sensorkopf mit einem Gewinde; und -
7 eine Abwandlung der in der6 gezeigten Lösung; -
8 eine Integration des transparenten Abdeckelements in eine Schutzrohranordnung; -
9 ein erstes Beispiel einer Befestigung des transparenten Abdeckelements in der Schutzrohranordnung; und -
10 ein zweites Beispiel einer Befestigung des transparenten Abdeckelements in der Schutzrohranordnung.
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1 a measuring principle based on laser-induced incandescence, which is used in the invention; -
2 a basic structure of a laser-induced incandescence working particle number sensor; -
3 a possible structure of a particle sensor device; -
4th a sectional view of a sensor head of a particle sensor device according to the invention; -
5 a detailed representation of elements of a clamping fastening of a transparent cover element; -
6th a fastening of the transparent cover element on the sensor head with a thread; and -
7th a modification of the6th solution shown; -
8th an integration of the transparent cover element in a protective tube arrangement; -
9 a first example of a fastening of the transparent cover element in the protective tube arrangement; and -
10 a second example of a fastening of the transparent cover element in the protective tube arrangement.
Es ist durchaus möglich, dass der Laser
Das erste optische Element
Die Abmessungen des Laserspots
Die Partikelsensorvorrichtung
Der erste Teil
Diese Geometrie hat zur Folge, dass Abgas
Ein solcher erster Teil
Der zweite Teil
Das optisch transparente Abdeckelement
Alternativ dazu kann die erste Linse
Die Partikelsensorvorrichtung
Das Abdeckelement
Die Partikelsensorvorrichtung
Darüber hinaus weist die Partikelsensorvorrichtung
Der Sensorkopf
Wie auch schon unter Bezug zur
Ein proximales Ende der Schutzrohre
Um den Sensorkopf
Ein dem Sensorkopf
Das Abdeckelement
Die erste Flanschfläche weist einen aus ihr in Richtung einer Flächennormalen der ersten Flanschfläche herausragenden Rand
Der transparente Bereich des Abdeckelements
Das Gehäuse
Das nicht auswechselbar fest eingebaute innere transparente Abdeckelement
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 18292433 A1 [0001, 0002]WO 18292433 A1 [0001, 0002]
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