DE102021002143A1

DE102021002143A1 - measuring system

Info

Publication number: DE102021002143A1
Application number: DE102021002143.6A
Authority: DE
Inventors: Vanessa Klawunder-Ryll
Original assignee: DIVIS GmbH
Current assignee: Divis De GmbH
Priority date: 2021-01-19
Filing date: 2021-04-23
Publication date: 2022-07-21

Abstract

Bei einem Messsystem (1) zum Ermitteln zumindest eines Gases, insbesondere von CO2, in einem Medium (P1), umfassend zumindest eine Messkammer (30), zumindest eine Mediumeinlassöffnung (20), zumindest eine Mediumauslassöffnung (41) und zumindest einen Messsensor (4), sind zumindest eine Einrichtung zum Erzeugen einer Mediumströmung in Richtung des zumindest einen Messsensors (4) und zumindest eine Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln aus dem Mediumstrom in Strömungsrichtung vor dem zumindest einen Messsensor (4) vorgesehen.In a measuring system (1) for determining at least one gas, in particular CO2, in a medium (P1), comprising at least one measuring chamber (30), at least one medium inlet opening (20), at least one medium outlet opening (41) and at least one measuring sensor (4 ), at least one device for generating a medium flow in the direction of the at least one measuring sensor (4) and at least one device for separating particles from the medium flow in the direction of flow before the at least one measuring sensor (4) are provided.

Description

Die Erfindung betrifft ein Messsystem zum Ermitteln des Vorliegens und/oder der Konzentration zumindest eines Gases, insbesondere von CO₂, in einem Medium, umfassend zumindest eine Messkammer, zumindest eine Mediumeinlassöffnung, zumindest eine Mediumauslassöffnung und zumindest einen Messsensor, sowie die Verwendung eines solchen Messsystems.The invention relates to a measuring system for determining the presence and/or concentration of at least one gas, in particular CO ₂ , in a medium, comprising at least one measuring chamber, at least one medium inlet opening, at least one medium outlet opening and at least one measuring sensor, and the use of such a measuring system .

Messsysteme bzw. Mess- und Analysesysteme zum Ermitteln des Vorliegens und/oder der Konzentration zumindest eines Gases, insbesondere von CO₂, sind im Stand der Technik bekannt, z.B. aus der EP1 286 320 A2 . Solche CO₂-Messsysteme benötigen eine aktive Umströmung der CO₂-Messensoren bzw. Durchströmung der Gassensorik, um eine dauerhaft gesicherte Messung der zu prüfenden Medien, wie beispielsweise von Umgebungsluft in (größeren) Räumen oder Luftkanälen zu gewährleisten. Dies bedeutet, dass gasförmiges Medium, wie Luft, angesaugt und durch eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung der Messkammer des Messystems strömen muss. Partikelanteile in Form von Staub im angesaugten Medium, wie Luft, setzen dabei leicht eingebaute Filter der Messkammern der Messsensoren zu. Die Filter dienen zum Filtern der Luft und Entfernen von Staubpartikeln aus dieser, wobei es bekannt ist, vor der Messkammer eingebaute Filter zu verwenden. Durch die sich zusetzenden Filter werden sowohl die Reichweite der Messung als auch die Messgenauigkeit wesentlich beeinträchtigt. Ein regelmäßiger Austausch der Filter ist daher zwingend erforderlich, bringt jedoch erheblichen Aufwand mit sich, da diese nicht ohne weiteres zugänglich sind.Measuring systems or measuring and analysis systems for determining the presence and/or the concentration of at least one gas, in particular CO ₂ , are known in the prior art, for example from EP1 286 320 A2 . Such CO ₂ measuring systems require an active flow around the CO ₂ measuring sensors or through the gas sensors in order to ensure a permanently reliable measurement of the media to be tested, such as ambient air in (larger) rooms or air ducts. This means that gaseous medium such as air must be sucked in and flow through an inlet opening and an outlet opening of the measuring chamber of the measuring system. Particles in the form of dust in the sucked-in medium, such as air, easily clog built-in filters in the measuring chambers of the measuring sensors. The filters serve to filter the air and remove dust particles from it, it being known to use built-in filters in front of the measuring chamber. The range of the measurement as well as the measurement accuracy are significantly impaired by the clogging of the filters. Regular replacement of the filters is therefore absolutely necessary, but involves considerable effort since they are not readily accessible.

Gerade in Räumen mit einer größeren Anzahl von Menschen, wie z.B. in Klassenzimmern mit Schülerinnen und Schülern einer Schulklasse, Kindergärten, Konferenzräumen, Büros, etc., entsteht eine sehr hohe Staubbelastung. Diese kann zu einer kurzfristigen Blockierung der Filter führen, was zu ungenauen und verfälschten Messungen mittels des Messsystems führt. Dies kann bei Einsatz von CO₂-Messsystemen als Kontrollinstrument zur Vorbeugung gegen virale Ansteckung ein großes Risiko darstellen.Especially in rooms with a larger number of people, such as in classrooms with students in a school class, kindergartens, conference rooms, offices, etc., there is a very high level of dust pollution. This can lead to a short-term blocking of the filters, which leads to inaccurate and falsified measurements by the measuring system. This can pose a major risk when using CO ₂ measurement systems as a control instrument to prevent viral infection.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Messsystem zum Ermitteln des Vorliegens und/oder der Konzentration zumindest eines Gases, insbesondere von CO₂, in einem Medium, umfassend zumindest eine Messkammer, zumindest eine Mediumeinlassöffnung, zumindest eine Mediumauslassöffnung und zumindest einen Messsensor zu schaffen, bei dem die vorstehende Problematik der sich mit Staub oder anderen Partikeln bzw. Feststoffpartikeln zusetzenden Filter vermieden werden kann.The present invention is therefore based on the object of providing a measuring system for determining the presence and/or the concentration of at least one gas, in particular CO ₂ , in a medium, comprising at least one measuring chamber, at least one medium inlet opening, at least one medium outlet opening and at least one measuring sensor Create, in which the above problem of dust or other particles or solid particles clogged filter can be avoided.

Die Aufgabe wird für ein Messsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass zumindest eine Einrichtung zum Erzeugen einer Mediumströmung in Richtung des zumindest einen Messsensors und zumindest eine Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln bzw. Feststoffpartikeln aus dem Mediumstrom in Strömungsrichtung vor dem zumindest einen Messsensor vorgesehen sind. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.The object is achieved for a measuring system according to the preamble of claim 1 in that at least one device for generating a medium flow in the direction of the at least one measuring sensor and at least one device for separating particles or solid particles from the medium flow in the direction of flow upstream of the at least one measuring sensor are provided. Further developments of the invention are defined in the dependent claims.

Dadurch wird ein Messsystem zum Ermitteln des Vorliegens und/oder der Konzentration zumindest eines Gases, insbesondere von CO₂, in einem Medium geschaffen, bei dem der Mess- und Analysesensorik des Messsystems ein von Fremdpartikeln befreiter Medienstrom zugeführt werden kann, der damit verhindert, dass sich Filterelemente, die im Medienstrom den Messsensoren vorgelagert sind, zusetzen. Zu diesem Zweck umfasst das Messsystem zumindest eine Messkammer zum Messen bzw. Ermitteln des Vorliegens und/oder der Konzentration des zumindest einen Gases, zumindest eine Mediumeinlassöffnung zum Einlass des zu analysierenden Mediums in das Messsystem bzw. ein dieses ummantelndes Gehäuse, zumindest eine Mediumauslassöffnung zum Auslass des Mediums nach dem Messen und somit Durchlaufen des Messsystems aus diesem bzw. dessen Gehäuse, zumindest einen Messsensor der Mess- und Analysesensorik zum Messen des zumindest einen Gases, zumindest eine Einrichtung zum Erzeugen einer Mediumströmung in Richtung des zumindest einen Messsensors und zumindest eine Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln bzw. Feststoffpartikeln aus dem Mediumstrom in Strömungsrichtung vor dem zumindest einen Messsensor. Durch die Einrichtung zum Abscheiden von Feststoffpartikeln aus dem Mediumstrom in Strömungsrichtung vor dem zumindest einen Messsensor wird der Mediumstrom von diesen Partikeln bzw. Feststoffpartikeln befreit, so dass dem zumindest einen Messsensor bzw. der Mess- und Analysesensorik, insbesondere Gasmess- und -analysesensorik, ein von Partikeln bzw. Feststoffpartikeln bzw. Fremdpartikeln befreiter Mediumstrom zugeführt werden kann. Es wird somit ein gegenüber der äußeren Umgebung des Messsystems abgedichteter Weg im Innern des Messsystems bzw. von dessen Gehäuse bzw. ein abgedichteter Mediumkanal zur Einleitung des Mediums in die Mess- und Analysesensorik zur Verfügung gestellt. Hierdurch kann vermieden werden, dass sich eingebaute Filterelemente der verwendeten Messsensoren zusetzen. Wartung und Reinigungsintervalle des Messsystems, insbesondere im Bereich der Mess- und Analysesensorik und der Filterelemente können dadurch wesentlich weiter ausgedehnt bzw. deutlich verlängert werden.This creates a measuring system for determining the presence and/or the concentration of at least one gas, in particular CO ₂ , in a medium, in which the measuring and analysis sensors of the measuring system can be supplied with a media flow free of foreign particles, which thus prevents filter elements upstream of the measuring sensors in the media flow become clogged. For this purpose, the measuring system comprises at least one measuring chamber for measuring or determining the presence and/or the concentration of the at least one gas, at least one medium inlet opening for the inlet of the medium to be analyzed into the measuring system or a housing encasing it, at least one medium outlet opening for the outlet of the medium after the measurement and thus passing through the measuring system from this or its housing, at least one measuring sensor of the measuring and analysis sensor system for measuring the at least one gas, at least one device for generating a medium flow in the direction of the at least one measuring sensor and at least one device for Separation of particles or solid particles from the medium flow in the direction of flow in front of the at least one measuring sensor. The device for separating solid particles from the medium flow upstream of the at least one measurement sensor removes these particles or solid particles from the medium flow, so that the at least one measurement sensor or the measurement and analysis sensor system, in particular gas measurement and analysis sensor system medium flow freed from particles or solid particles or foreign particles can be supplied. Thus, a path sealed against the external environment of the measuring system is provided inside the measuring system or by its housing or a sealed medium channel for introducing the medium into the measuring and analysis sensor system. In this way it can be avoided that built-in filter elements of the measuring sensors used become clogged. Maintenance and cleaning intervals of the measuring system, especially in the area of the measuring and analysis sensors and the filter elements can thus be significantly expanded or significantly lengthened.

Die zumindest eine Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln bzw. Feststoffpartikeln aus dem Mediumstrom, insbesondere gasförmigen Mediumstrom, umfasst vorteilhaft zumindest einen Zyklonabscheider. Durch den zumindest einen Zyklonabscheider werden selbst kleinste Partikel, wie Stäube, aus dem Mediumstrom abgetrennt. Der zumindest eine Zyklonabscheider oder aufgrund seiner Wirkung auch als Zentrifugal-Zyklonabscheider bezeichnet ist in Strömungsrichtung vor dem zumindest einen Messsensor bzw. der Mess- und Analysesensorik angeordnet.The at least one device for separating particles or solid particles from the medium flow, in particular gaseous medium flow, advantageously comprises at least one cyclone separator. Even the smallest particles, such as dust, are separated from the medium flow by the at least one cyclone separator. The at least one cyclone separator or, due to its effect, also referred to as a centrifugal cyclone separator is arranged upstream of the at least one measuring sensor or the measuring and analysis sensor system.

Die Einrichtung zum Erzeugen einer Mediumströmung kann eine aktiv oder passiv einen Differenzdruck erzeugende Einrichtung sein. Es kann somit eine aktive oder eine passive Mediumzufuhr vorgesehen sein bzw. werden. Durch die aktiv oder passiv einen Differenzdruck erzeugende Einrichtung wird somit auf einer Seite ein Unterdruckbereich und auf der anderen ein Überdruckbereich erzeugt. Die zumindest eine Einrichtung zum Erzeugen einer Mediumströmung, insbesondere einer Strömung eines gasförmigen Mediums, in Form einer aktiv einen Differenzdruck erzeugenden Einrichtung kann weiter vorteilhaft zumindest eine elektromechanische Antriebseinheit, beispielsweise zumindest eine Gebläseeinrichtung oder zumindest einen motorisch betriebenen Lüfter, umfassen. Ist die zumindest eine Einrichtung zum Erzeugen einer Mediumströmung, insbesondere einer Strömung eines gasförmigen Mediums, in Form einer passiv einen Differenzdruck erzeugenden Einrichtung ausgebildet, kann sie zumindest eine Einrichtung zum Erzeugen eines Kamineffekts, beispielsweise eine Rohrkanalanordnung zum Erzeugen eines Kamineffekts, umfassen. Die zumindest eine Einrichtung zum Erzeugen einer Mediumströmung, insbesondere einer Strömung eines gasförmigen Mediums, in Form einer aktiv einen Differenzdruck erzeugenden Einrichtung kann ferner vorteilhaft zumindest eine Unterdruckkammer umfassen.The device for generating a flow of medium can be a device that actively or passively generates a differential pressure. Thus, an active or a passive supply of medium can be or will be provided. The device that actively or passively generates a differential pressure thus generates a negative pressure area on one side and an overpressure area on the other. The at least one device for generating a medium flow, in particular a flow of a gaseous medium, in the form of a device actively generating a differential pressure can also advantageously include at least one electromechanical drive unit, for example at least one blower device or at least one motor-driven fan. If the at least one device for generating a medium flow, in particular a flow of a gaseous medium, is designed in the form of a device passively generating a differential pressure, it can comprise at least one device for generating a chimney effect, for example a pipe duct arrangement for generating a chimney effect. The at least one device for generating a medium flow, in particular a flow of a gaseous medium, in the form of a device actively generating a differential pressure can also advantageously comprise at least one vacuum chamber.

Der zumindest eine Zyklonabscheider ist vorteilhaft im durch die aktiv oder passiv einen Differenzdruck erzeugende Einrichtung erzeugten Unterdruckbereich des Messystems angeordnet. Durch diese Anordnung kann gewährleistet werden, dass sämtliche Betriebskomponenten des Messsystems, wie beispielsweise Messsensoren und Gebläseeinrichtungen bzw. Lüfter, im partikelarmen Auslassstrom des Mediums in Strömungsrichtung hinter dem zumindest einen Zyklonabscheider gehalten werden können.The at least one cyclone separator is advantageously arranged in the negative pressure region of the measuring system that is generated by the device that actively or passively generates a differential pressure. This arrangement can ensure that all operating components of the measuring system, such as measuring sensors and blower devices or fans, can be kept in the low-particle outlet flow of the medium in the direction of flow behind the at least one cyclone separator.

Der zumindest eine Zyklonabscheider weist vorteilhaft zumindest einen trichterförmig zulaufenden Mediumeinlasskanal zum Beschleunigen des Mediums, insbesondere gasförmigen Mediums, und zumindest einen umlaufenden Raum zum Beschleunigen von eingesaugten Partikeln bzw. Feststoffpartikeln auf. Der zumindest eine trichterförmig zulaufende Mediumeinlasskanal mündet in den zumindest einen umlaufenden Raum. Das insbesondere gasförmige Medium wird durch die Querschnittsreduktion im Bereich des trichterförmig zulaufenden Mediumeinlasskanals beschleunigt. Dieses beschleunigte Medium wird in den zumindest einen umlaufenden bzw. zirkulären Raum eingeleitet. Darin werden eingesaugte Partikel bzw. Feststoffpartikel auf einer Kreisbahn beschleunigt.The at least one cyclone separator advantageously has at least one medium inlet channel tapering in a funnel shape for accelerating the medium, in particular gaseous medium, and at least one circumferential space for accelerating particles or solid particles sucked in. The at least one medium inlet channel tapering in a funnel shape opens into the at least one encircling space. The particularly gaseous medium is accelerated by the reduction in cross section in the region of the medium inlet channel, which tapers in a funnel shape. This accelerated medium is introduced into the at least one revolving or circular space. Particles or solid particles sucked in are accelerated on a circular path.

Der Zyklonabscheider kann ferner zumindest einen Ausfalltrichter und zumindest ein in den zumindest einen Ausfalltrichter eintauchendes, darin mündendes Tauchrohr als Mediumauslass aus dem Zyklonabscheider in Richtung der zumindest einen Messkammer umfassen. Das Tauchrohr sorgt dafür, dass sich die in dem Zyklonabscheider befindlichen Partikel bzw. Feststoffpartikel mit dem Mediumstrom, insbesondere Gasstrom, in dem Ausfalltrichter in Richtung des Medium- bzw. Volumenstroms bewegen. Hier kommt es durch die Zentrifugalkräfte zu einer Trennung leichter Gasmoleküle, die sich (zwangsweise) in Richtung eines Druckausgleichs bewegen, von allen anderen Partikeln bzw. Feststoffpartikeln, die schwerer als die Gasmoleküle sind. Durch die Fliehkräfte werden die Partikel bzw. Feststoffpartikel, wie Staubpartikel, somit aus dem beschleunigten Mediumstrom ausgetrieben. Die schwereren Partikel bzw. Feststoffpartikel folgen der Schwerkraft und fallen in dem Ausfalltrichter nach unten bzw. in Richtung zu dessen zumindest einer Auslassöffnung. Die Gasmoleküle hingegen steigen in dem Tauchrohr auf, somit in Richtung weg von dem Ausfalltrichter. Durch das zumindest eine Tauchrohr wird eine zentrale Durchgangsöffnung zwischen der zumindest einen Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln bzw. Feststoffpartikeln aus dem Mediumstrom und der Unterdruckkammer, bei Vorsehen einer aktiv einen Differenzdruck erzeugenden Einrichtung, vorgesehen, durch die die Gasmoleküle in die Unterdruckkammer aufsteigen. Nach Passieren der Unterdruckkamer gelangen die Gasmoleküle zu der zumindest einen elektromechanischen Antriebseinheit, wie einen Lüfter oder einer Gebläseeinrichtung, und nach deren Passieren zur Messkammer mit dem zumindest einen Messsensor. Die zumindest eine elektromechanische Antriebseinheit, wie Gebläseeinrichtung oder Lüfter, ist somit in Mediumströmungsrichtung zwischen der zumindest einen Unterdruckkammer und der zumindest einen Messkammer angeordnet.The cyclone separator can also include at least one dropping funnel and at least one immersion pipe that dips into the at least one dropping funnel and opens therein as a medium outlet from the cyclone separator in the direction of the at least one measuring chamber. The dip tube ensures that the particles or solid particles in the cyclone separator move with the flow of medium, in particular gas flow, in the dropping funnel in the direction of the flow of medium or volume. Here, the centrifugal forces separate light gas molecules, which (forcedly) move in the direction of pressure equalization, from all other particles or solid particles that are heavier than the gas molecules. The particles or solid particles, such as dust particles, are thus expelled from the accelerated medium flow by the centrifugal forces. The heavier particles or solid particles follow the force of gravity and fall down in the discharge funnel or towards its at least one outlet opening. The gas molecules, on the other hand, rise in the dip tube, thus in the direction away from the dropping funnel. The at least one immersion tube provides a central passage opening between the at least one device for separating particles or solid particles from the medium flow and the vacuum chamber, when a device actively generating a differential pressure is provided, through which the gas molecules rise into the vacuum chamber. After passing through the vacuum chamber, the gas molecules reach the at least one electromechanical drive unit, such as a fan or a blower device, and after passing it, they reach the measuring chamber with the at least one measuring sensor. The at least one electromechanical drive unit, such as a blower device or fan, is thus arranged between the at least one vacuum chamber and the at least one measuring chamber in the medium flow direction.

Zum Auffangen und Akkumulieren der durch den zumindest einen Zyklonabscheider abgetrennten Partikel bzw. Feststoffpartikel kann zumindest ein im Betrieb des Messsystems dichtend an einem Gehäuse des Messsystems befestigter, insbesondere lösbar befestigter, Auffangbehälter vorgesehen sein. Die Partikel bzw. Feststoffpartikel fallen somit der Gravitation folgend durch die zumindest eine Auslassöffnung der Ausfalltrichters in den zumindest einen von dem Gehäuse des Messsystems, das dessen Komponenten in sich aufnimmt, abnehmbaren bzw. entfernbaren, im Betriebsmodus jedoch abgedichtet an diesem befestigten Auffangbehälter, in dem diese Partikel gesammelt werden. Der Auffangbehälter kann beispielsweise durch eine Schraubverbindung oder eine andere lösbare Verbindung lösbar mit dem Gehäuse des Messsystems verbunden sein oder werden. Vorteilhaft ist oder wird zumindest ein Dichtelement zum Abdichten der lösbaren Verbindung vorgesehen.To catch and accumulate the particles or solid particles separated by the at least one cyclone separator, a collection container that is tightly fastened, in particular detachably fastened, to a housing of the measuring system during operation of the measuring system. The particles or solid particles thus fall, following gravity, through the at least one outlet opening of the dropping funnel into the at least one collection container that can be removed or removed from the housing of the measuring system, which accommodates its components, but is sealed to it in operating mode, but is attached to it, in the these particles are collected. The collection container can be or will be detachably connected to the housing of the measuring system, for example by a screw connection or another detachable connection. Advantageously, at least one sealing element is or will be provided for sealing the detachable connection.

Der zumindest eine trichterförmig zulaufende Mediumeinlasskanal umfasst vorteilhaft die zumindest eine Mediumeinlassöffnung, wobei letztere vorteilhaft im Gehäuse des Messsystems in Höhe des zumindest einen umlaufenden Raums angeordnet sein kann/können. Das durch die zumindest eine Mediumeinlassöffnung einströmende und in dem trichterförmig zulaufenden Mediumeinlasskanal beschleunigte Medium gelangt dadurch direkt in den umlaufenden Raum im Innern des Gehäuses des Messsystems.The at least one medium inlet channel tapering in the form of a funnel advantageously comprises the at least one medium inlet opening, the latter advantageously being able to be arranged in the housing of the measuring system at the level of the at least one surrounding space. The medium flowing in through the at least one medium inlet opening and accelerated in the medium inlet channel tapering in the form of a funnel thus reaches the surrounding space inside the housing of the measuring system directly.

Die zumindest eine Mediumauslassöffnung ist vorteilhaft in Strömungsrichtung hinter dem zumindest einen Messsensor angeordnet.The at least one medium outlet opening is advantageously arranged behind the at least one measuring sensor in the direction of flow.

Das Messsystem umfasst somit einen oder mehrere Messsensoren und eine aktive oder passive Medienzufuhr durch das Erzeugen zumindest eines Unterdruckbereichs innerhalb eines Gehäuses des Messsystems, das dessen Komponenten in sich aufnimmt, sowie eine Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln, somit zur Partikelabscheidung, mittels eines Zyklonabscheiders bzw. Zentrifugal-Zyklonabscheiders, wobei die Partikelabscheidung in Mediumströmungsrichtung vor der den zumindest einen Messsensor umfassenden Mess- oder Analysesensorik erfolgt. Durch das Abscheiden selbst kleinster Partikel, wie von Stäuben, wird eine weitgehende Wartungsfreiheit der Messsensoren erreicht.The measuring system thus comprises one or more measuring sensors and an active or passive media supply by generating at least one negative pressure area within a housing of the measuring system, which accommodates its components, as well as a device for separating particles, i.e. for particle separation, by means of a cyclone separator or Centrifugal cyclone separator, the particle separation taking place in the direction of flow of the medium upstream of the measurement or analysis sensor system comprising the at least one measurement sensor. By separating even the smallest particles, such as dust, the measuring sensors are largely maintenance-free.

Das Messsystem kann beispielsweise als CO₂-Messsystem zum Ermitteln der CO₂-Konzentration in der Raumluft eines Raums verwendet werden. Ferner ist es möglich, das Messsystem im Bereich eines oder in Kombination mit einem zentralen Umluftfilter in einem Flugzeug, einem Kreuzfahrtschiff, einer Gebäude- oder einer Raumklimaanlage zu verwenden. Auch andere Anwendungen bzw. Verwendungen der Messsystems sind möglich.The measuring system can be used, for example, as a CO ₂ measuring system for determining the CO ₂ concentration in the air in a room. Furthermore, it is possible to use the measuring system in the area of or in combination with a central circulating air filter in an airplane, a cruise ship, a building or a room air conditioning system. Other applications or uses of the measuring system are also possible.

Das Messsystem kann ferner z.B. bei festgestellter zu hoher CO₂-Belastung in einem Raum einen Alarm auslösen, damit z.B. Fenster des Raums geöffnet werden. Zum Melden bzw. zentralen Melden von Betriebszuständen, Störungen, Messwerten, usw. ist es ferner möglich, eine Anbindung an eine Cloud, eine Benachrichtigung über SMS, E-Mail, etc. vorzusehen.The measuring system can also, for example, trigger an alarm if the CO ₂ load in a room is too high, so that windows in the room can be opened, for example. For reporting or central reporting of operating states, malfunctions, measured values, etc., it is also possible to provide a connection to a cloud, notification via SMS, e-mail, etc.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden ein Ausführungsbeispiel von dieser näher anhand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt in:

1 eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messsystems.

To explain the invention in more detail, an exemplary embodiment of this will be described in more detail below with reference to the drawing. This shows in:

1 a perspective partially sectioned view of an embodiment of a measuring system according to the invention.

In 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Messsystems 1 zum Ermitteln des Vorhandenseins und/oder der Konzentration zumindest eines Gases, wie CO₂, in einem Medium, wie Luft, gezeigt. Das Messsystem 1 umfasst ein Gehäuse 2, in dem die Komponenten des Messsystems 1 angeordnet sind. An dem Gehäuse 2 ist rückseitig eine Leiterplatte 10 (PCB) angeordnet, über die die elektrischen und elektromechanischen Komponenten des Messsystems 1 verdrahtet und an eine elektrische Energiequelle angeschlossen werden können.In 1 1 is a perspective view of a measuring system 1 for determining the presence and/or the concentration of at least one gas, such as CO ₂ , in a medium such as air. The measuring system 1 comprises a housing 2 in which the components of the measuring system 1 are arranged. A printed circuit board 10 (PCB) is arranged on the rear of the housing 2, via which the electrical and electromechanical components of the measuring system 1 can be wired and connected to an electrical energy source.

In dem Gehäuse 2 ist eine Mediumeinlassöffnung 20 vorgesehen, an die sich in das Innere des Gehäuses 2 hinein ein trichterförmig zulaufender Mediumeinlasskanal 21 anschließt. Dieser mündet in einen umlaufenden Raum 22 im Innern des Gehäuses 2. Der umlaufende oder kreisförmige Raum 22 wird umfangsseitig von dem Gehäuse 2 umgrenzt. Senkrecht hierzu wird der durch eine Trennwandung 23 abgegrenzt, in der ein Tauchrohr 24 angeordnet ist. Über das Tauchrohr 24 wird eine Mediumverbindung zwischen dem umlaufenden Raum 22 und dem auf der diesem gegenüberliegenden Seite der Trennwandung 23 befindlichen Raum im Innern des Gehäuses 2 geschaffen. Auf der dem umlaufenden Raum 22 gegenüberliegenden Seite der Trennwand 23 ist eine Unterdruckkammer 28 angeordnet. Benachbart zu dem umlaufenden Raum 22 ist ein Ausfalltrichter 25 angeordnet, in den das Tauchrohr 24 hineinragt und in diesem mit seiner inneren Durchgangsöffnung 124 mündet. Der Ausfalltrichter 25 ist innerhalb des Gehäuses 2, mit diesem fest verbunden, angeordnet, wobei sich der Ausfalltrichter 25 konisch zulaufende in Richtung weg von dem Tauchrohr 24 und somit auch dem umlaufenden Raum 22 in dem Gehäuse 2 erstreckt. Der Ausfalltrichter 25 weist eine endseitige Auslassöffnung 125 auf, die in das Innere eines Auffangbehälters 26 hinein mündet. Der Auffangbehälter 26 ist über eine lösbare Verbindung 27, hier beispielhaft eine Schraubverbindung, mit dem Gehäuse 2 des Messsystems 1 lösbar verbunden.A medium inlet opening 20 is provided in the housing 2 , which is adjoined by a medium inlet channel 21 tapering into the interior of the housing 2 . This opens into a peripheral space 22 in the interior of the housing 2. The peripheral or circular space 22 is delimited by the housing 2 on the peripheral side. Perpendicular to this, it is delimited by a partition wall 23 in which an immersion tube 24 is arranged. A medium connection between the surrounding space 22 and the space in the interior of the housing 2 located on the opposite side of the partition wall 23 is created via the immersion pipe 24 . A vacuum chamber 28 is arranged on the side of the partition wall 23 opposite the circumferential space 22 . Adjacent to the encircling space 22 there is a discharge funnel 25 into which the immersion tube 24 protrudes and opens into it with its inner passage opening 124 . The dropout funnel 25 is arranged inside the housing 2 and is firmly connected thereto, with the dropout funnel 25 extending conically in the direction away from the immersion tube 24 and thus also the surrounding space 22 in the housing 2 . The discharge funnel 25 has an outlet opening 125 at the end, which opens into the interior of a collecting container 26 . The collection container 26 is detachably connected to the housing 2 of the measuring system 1 via a detachable connection 27, here by way of example a screw connection.

Auf der dem umlaufenden Raum 22 gegenüberliegenden Seite der Trennwandung 23, über die innere Durchgangsöffnung 124 des Tauchrohrs 24 in Mediumströmungsverbindung mit diesem ist die Unterdruckkammer 28 innerhalb des Gehäuses 2 ausgebildet. Benachbart zu dieser ist eine motorisch betriebene Gebläseeinrichtung 29 als eine elektromechanische Antriebseinheit angeordnet. Mittels der motorisch betriebenen Gebläseeinrichtung 29 wird ein Differenzdruck erzeugt, somit ein Unterdruck in der Unterdruckkammer 28 und ein Überdruck in dem sich an die motorisch betriebene Gebläseeinrichtung 29 anschließenden Messraum 30. In den Messraum 30 ragt ein Messsensor 4 hinein, wobei innerhalb des Messraums 30 eine Sensoreinlassöffnung 40 angeordnet ist. Der Messsensor 4 erstreckt sich aus dem Gehäuse 2 des Messsystems 1 hinaus und weist dort außerhalb des Gehäuses 2 eine Sensorauslassöffnung 41 auf, die zugleich als Mediumauslassöffnung zum Auslass des Mediums aus dem Messsystem dient.The vacuum chamber 28 is formed within the housing 2 on the side of the partition wall 23 opposite the peripheral space 22 , via the inner through-opening 124 of the immersion tube 24 in medium-flow connection therewith. Adjacent to this is a motor-driven fan device 29 arranged as an electromechanical drive unit. A differential pressure is generated by means of the motor-operated blower device 29, thus a negative pressure in the negative pressure chamber 28 and an overpressure in the measuring chamber 30 adjoining the motor-operated blower device 29. A measuring sensor 4 protrudes into the measuring chamber 30, with a Sensor inlet opening 40 is arranged. The measuring sensor 4 extends out of the housing 2 of the measuring system 1 and has a sensor outlet opening 41 outside of the housing 2, which at the same time serves as a medium outlet opening for the outlet of the medium from the measuring system.

Der trichterförmig zulaufende Mediumeinlasskanal 21, der umlaufende Raum 22, der Ausfalltrichter 25 und das in diesen eintauchende und darin mündende Tauchrohr 24 sind Komponenten eines Zyklonabschneiders 5. Durch die Mediumeinlassöffnung 20 strömt Medium 9, siehe Pfeil P1 zum Anzeigen der Strömungsrichtung des Mediums 9, in den trichterförmig zulaufenden Mediumeinlasskanal 21 ein. Aufgrund der Trichterform wird das einströmende gasförmige Medium 9, wie Luft, in Richtung zu dem umlaufenden Raum 22 hin beschleunigt. In dem kreisförmigen bzw. umlaufenden Raum 22 wird das beschleunigte Medium auf einer Kreisbahn weiter beschleunigt, insbesondere auch die sich in dem eingesaugten und beschleunigten Medium befindenden Partikel 8, wie Feststoffpartikel in Form von Stäuben. Durch das Tauchrohr 24 und den Ausfalltrichter 25 werden Gasmoleküle von den Feststoffteilen bzw. Partikeln 8 getrennt, wobei die Partikel bzw. Feststoffpartikel sich innerhalb des Ausfalltrichters 25 in Richtung von dessen Auslassöffnung 125 bewegen, während die Gasmoleküle (siehe Pfeil P2 zum Andeuten des Gasstroms der Gasmoleküle) durch die innere Durchgangsöffnung 124 des Tauchrohrs 24 hindurch in Richtung der Unterdruckkammer 28 bewegen bzw. dorthin aufsteigen. Das Einsaugen des Mediums 9 in das Gehäuse 2 des Messsystems 1 durch die Mediumeinlassöffnung 20 und den trichterförmig zulaufenden Mediumeinlasskanal 21 hindurch in den umlaufenden Raum 22 wird durch die motorisch betriebene Gebläseeinrichtung 29 initiiert. Durch diese wird aktiv ein Differenzdruck erzeugt, auf der einen Seite der motorisch betriebenen Gebläseeinrichtung 29 einen Unterdruck und auf der anderen Seite einen Überdruck. Der Unterdruckbereich 6 umfasst die Unterdruckkammer 28 sowie alle Komponenten des Zyklonabscheiders 5, während der Überdruckbereich 7 sich im Bereich der Messkammer 30 befindet. Das Medium bzw. der Gasstrom (Pfeil P2) strömt daher in Richtung der Messkammer 30, wobei die Gasmoleküle durch die innere Durchgangsöffnung 124 des Tauchrohrs 24 in Richtung der Unterdruckkammer 28 aufsteigen, während die schwereren Partikel 8, wie Stäube, im Ausfalltrichter 25 absinken und durch die Auslassöffnung 125 in den Auffangbehälter 26 gelangen. Zum Vermeiden eines ungewollten Eintrags von Staub oder Medium im Bereich der lösbaren Verbindung 27 zwischen Auffangbehälter 26 und Gehäuse 2 kann dort zumindest ein Dichtelement vorgesehen werden.The medium inlet channel 21 tapering in the form of a funnel, the surrounding space 22, the discharge funnel 25 and the immersion pipe 24 which dips into and opens into this are components of a cyclone separator 5. Medium 9 flows through the medium inlet opening 20, see arrow P1 to indicate the direction of flow of the medium 9, in the medium inlet channel 21 tapering in the form of a funnel. Because of the funnel shape, the inflowing gaseous medium 9 , such as air, is accelerated in the direction of the encircling space 22 . In the circular or encircling space 22, the accelerated medium is further accelerated on a circular path, in particular the particles 8 in the sucked-in and accelerated medium, such as solid particles in the form of dust. Gas molecules are separated from the solid parts or particles 8 through the immersion tube 24 and the dropout funnel 25, with the particles or solid particles moving within the dropout funnel 25 in the direction of its outlet opening 125, while the gas molecules (see arrow P2 to indicate the gas flow of the Gas molecules) move through the inner passage opening 124 of the immersion tube 24 in the direction of the vacuum chamber 28 or rise there. The suction of the medium 9 into the housing 2 of the measuring system 1 through the medium inlet opening 20 and the medium inlet channel 21 tapering in the shape of a funnel into the encircling space 22 is initiated by the motor-operated blower device 29 . This actively generates a differential pressure, on one side of the motor-driven blower device 29 a negative pressure and on the other side a positive pressure. The negative pressure area 6 includes the negative pressure chamber 28 and all components of the cyclone separator 5, while the overpressure area 7 is in the area of the measuring chamber 30. The medium or the gas flow (arrow P2) therefore flows in the direction of the measuring chamber 30, with the gas molecules rising through the inner passage opening 124 of the immersion tube 24 in the direction of the vacuum chamber 28, while the heavier particles 8, such as dust, sink in the discharge funnel 25 and reach the collection container 26 through the outlet opening 125 . At least one sealing element can be provided in the area of the detachable connection 27 between the collection container 26 and the housing 2 in order to avoid an unwanted entry of dust or medium.

Durch die Unterdruckkammer 28 wird ein Raum geschaffen, in dem ein Unterdruck aufrechterhalten werden kann, um dauerhaft den gewünschten Zykloneffekt im Bereich des Zyklonabscheiders 5 zu erzeugen. Durch das Anordnen des Zyklonabscheiders 5 im Unterdruckbereich 6 des Messsystems 1 kann gewährleistet werden, dass die Betriebskomponenten beispielsweise der motorisch betriebenen Gebläseeinrichtung 29 und des oder der Messsensoren im partikelarmen Mediumstrom, der somit von Partikeln 8 im Bereich des Zyklonabscheiders 5 befreit wurde, gehalten werden können. Im Bereich des Messsensors 4 kann zumindest ein Filterelement (nicht gezeigt) vorgesehen werden, insbesondere im Bereich der Sensoreinlassöffnung 40, um den Messsensor 4 vor dem Eindringen von Partikeln, wie Staub, zu schützen. Durch das Entfernen der Partikel 8 bereits im Zyklonabschneider 5 kann verhindert werden, dass sich solche Filterelemente zusetzen, so dass Wartungs- und Reinigungsintervalle gegenüber den bekannten Lösungen ohne einen solchen Zyklonabscheider verlängert werden können.The vacuum chamber 28 creates a space in which a vacuum can be maintained in order to permanently produce the desired cyclone effect in the area of the cyclone separator 5 . By arranging the cyclone separator 5 in the negative pressure area 6 of the measuring system 1, it can be ensured that the operating components, for example the motor-driven blower device 29 and the measuring sensor or sensors, can be kept in the low-particle medium flow, which has thus been freed from particles 8 in the area of the cyclone separator 5 . At least one filter element (not shown) can be provided in the area of the measuring sensor 4, in particular in the area of the sensor inlet opening 40, in order to protect the measuring sensor 4 from the ingress of particles, such as dust. By removing the particles 8 already in the cyclone separator 5, such filter elements can be prevented from clogging, so that maintenance and cleaning intervals can be extended compared to the known solutions without such a cyclone separator.

Die in dem Auffangbehälter 26 aufgefangenen und gesammelten Partikel bzw. Feststoffpartikel, wie Stäube, können nach Lösen und Abnehmen des Auffangbehälters 26 von dem Gehäuse 2 aus diesem entfernt und letzterer nachfolgend wieder mit dem Gehäuse 2 verbunden werden. Insbesondere kann vorgesehen werden, dass ein Lösen des Auffangbehälters 26 von dem Gehäuse 2 des Messsystems 1 nur im Stillstand, wenn also das Messsystem nicht im Betriebsmodus bzw. im Betrieb ist, möglich ist, um einen ungewollten freien Eintritt von Medium, wie Gas mit Partikeln in das Innere des Gehäuses des Messsystems zu vermeiden.The particles or solid particles, such as dust, caught and collected in the collecting container 26 can be removed from the housing 2 after the collecting container 26 has been detached and removed from the housing 2 and the latter can then be connected to the housing 2 again. In particular, it can be provided that the collecting container 26 can only be detached from the housing 2 of the measuring system 1 when it is at a standstill, i.e. when the measuring system is not in the operating mode or in operation, in order to prevent an unwanted free entry of medium, such as gas with particles into the interior of the housing of the measuring system.

Anstelle des Vorsehens der motorisch betriebenen Gebläseeinrichtung 29 und der Unterdruckkammer 28 als aktive Einrichtung zum Erzeugen eines Differenzdrucks innerhalb des Gehäuse 2 des Messsystems 1 kann auch eine passive Einrichtung zum Erzeugen eines solchen Differenzdrucks, also eines Unterdruckbereichs 6 und eines Überdruckbereichs 7 innerhalb des Gehäuses des Messsystems 1 vorgesehen werden, beispielsweise durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines Kamineffekts, z.B. unter Verwendung einer Rohrkanalanordnung. Durch das Vorsehen des Zyklonabscheiders 5 im Unterdruckbereich 6 des Messsystems 1 kann ein abgedichteter Zustrom von Medium zu der Mess- und Analysesensorik bzw. den Messsensor 4 des Messsystems 1 erfolgen.Instead of providing the motor-operated blower device 29 and the vacuum chamber 28 as an active device for generating a differential pressure within the housing 2 of the measuring system 1, a passive device for generating such a differential pressure, i.e. a negative pressure area 6 and an overpressure area 7 within the housing of the measuring system, can also be used 1 are provided, for example by a Device for creating a chimney effect, eg using a pipe duct arrangement. By providing the cyclone separator 5 in the negative pressure area 6 of the measuring system 1, a sealed inflow of medium to the measuring and analysis sensors or the measuring sensor 4 of the measuring system 1 can take place.

Neben der im Vorstehenden beschriebenen und in der Figur gezeigten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messsystems zum Ermitteln zumindest eines Gases, insbesondere von CO₂, in einem Medium, umfassend zumindest eine Messkammer, zumindest eine Mediumeinlassöffnung, zumindest eine Mediumauslassöffnung und zumindest einen Messsensor, können noch zahlreiche weitere gebildet werden, insbesondere auch beliebige Kombinationen der vorstehend genannten Merkmale, wobei jeweils zumindest eine Einrichtung vorgesehen ist, mittels derer eine Mediumströmung in Richtung des zumindest einen Messsensors erzeugt werden kann und zumindest eine Einrichtung, die dem Abscheiden von Partikeln aus dem Mediumstrom in Strömungsrichtung vor dem zumindest einen Messsensor dient. Die Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln aus dem Mediumstrom umfasst hierbei insbesondere einen Zyklonabscheider. Innerhalb des Messsystems ist eine aktive oder passive Medienströmung vorgesehen bzw. wird dort erzeugt.In addition to the embodiment of a measuring system according to the invention described above and shown in the figure for determining at least one gas, in particular CO ₂ , in a medium, comprising at least one measuring chamber, at least one medium inlet opening, at least one medium outlet opening and at least one measuring sensor, numerous others can also be used be formed, in particular also any combination of the above-mentioned features, with at least one device being provided in each case by means of which a medium flow can be generated in the direction of the at least one measuring sensor and at least one device which is used to separate particles from the medium flow in the direction of flow before the at least one measuring sensor is used. The device for separating particles from the flow of medium includes in particular a cyclone separator. An active or passive media flow is provided or generated within the measuring system.

BezugszeichenlisteReference List

11: Messsystemmeasuring system
22: GehäuseHousing
44: Messsensormeasuring sensor
55: Zyklonabscheidercyclone separator
66: Unterdruckbereichvacuum area
77: Überdruckbereichoverpressure area
88th: Partikelparticles
99: Mediummedium
1010: Leiterplattecircuit board
2020: Mediumeinlassöffnungmedium inlet opening
2121: trichterförmig zulaufender Mediumeinlasskanalfunnel-shaped medium inlet channel
2222: umlaufender Raumsurrounding space
2323: Trennwandungpartition
2424: Tauchrohrdip tube
2525: Ausfalltrichterdropout funnel
2626: Auffangbehältercollection container
2727: lösbare Verbindung/Schraubverbindungdetachable connection/screw connection
2828: Unterdruckkammervacuum chamber
2929: motorisch betriebene Gebläseeinrichtungmotor-driven blower device
3030: Messkammermeasuring chamber
4040: Sensoreinlassöffnungsensor inlet port
4141: Sensorauslassöffnung/MediumauslassöffnungSensor outlet port/medium outlet port
124124: innere Durchgangsöffnunginner passage opening
125125: Auslassöffnungexhaust port
P1P1: Mediumströmungsrichtungmedium flow direction
P2p2: Gasstromgas flow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 1286320 A2 [0002]

Claims

Measuring system (1) for determining at least one gas, in particular CO ₂ , in a medium (P1), comprising at least one measuring chamber (30), at least one medium inlet opening (20), at least one medium outlet opening (41) and at least one measuring sensor (4) , characterized in that at least one device for generating a medium flow in the direction of the at least one measuring sensor (4) and at least one device for separating particles from the medium flow in the direction of flow before the at least one measuring sensor (4) are provided.

Measuring system (1) according to claim 1 , characterized in that the at least one device for separating particles from the medium flow, in particular gaseous medium flow, comprises at least one cyclone separator (5).

Measuring system (1) according to claim 1 or 2 , characterized in that the device for generating a medium flow is a device (29) actively or passively generating a differential pressure.

Measuring system (1) according to claim 3 , characterized in that the at least one cyclone separator (5) is arranged in the negative pressure region (6) of the measuring system (1) generated by the device (29) which actively or passively generates a differential pressure.

Measuring system (1) according to claim 3 or 4 , characterized in that the at least one device for generating a medium flow, in particular a flow of a gaseous medium, in the form of a device actively generating a differential pressure comprises at least one electromechanical drive unit, in particular a blower device (29).

Measuring system (1) according to claim 3 or 4 , characterized in that the at least one device for generating a flow of medium, in particular a flow of a gaseous medium, in the form of a device passively generating a differential pressure comprises at least one device for generating a chimney effect, in particular a pipe duct arrangement for generating a chimney effect.

Measuring system (1) according to claim 5 , characterized in that the at least one device for generating a flow of medium, in particular a flow of a gaseous medium, in the form of a device actively generating a differential pressure comprises at least one vacuum chamber (28).

Measuring system (1) according to one of claims 2 until 6 , characterized in that the at least one cyclone separator (5) has at least one medium inlet channel (21) tapering in the shape of a funnel for accelerating the medium, in particular gaseous medium, at least one encircling space (22) for accelerating particles sucked in and at least one discharge funnel (25) and at least an immersion tube (24) that dips into the discharge funnel (25) and ends there as a medium outlet from the cyclone separator (5) in the direction of the at least one measuring chamber (30), the at least one medium inlet channel (21) tapering in a funnel shape into the at least one encircling space (22) opens.

measurement system claim 8 , characterized in that the medium inlet channel (21) tapering in the form of a funnel comprises the at least one medium inlet opening (20), the latter being arranged at the level of the at least one encircling space (22).

Measuring system according to one of claims 2 until 9 , characterized in that at least one collecting container (26) which is fastened, in particular detachably fastened, to a housing (2) of the measuring system (1) in a sealing manner during operation of the measuring system (1) for collecting and accumulating the separated by the at least one cyclone separator (5). Particles (8), such as solid particles, is provided.

Use of the measuring system (1) according to one of the preceding claims as a CO ₂ measuring system for determining the CO ₂ concentration in the air in a room.

Use of a measuring system (1) according to one of Claims 1 until 9 in the area of or in combination with a central recirculation filter in an airplane, a cruise ship, a building or a room air conditioning system.