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Die Erfindung betrifft ein Wärmetönungssensorsystem zum Erkennen von brennbaren und explosiven Stoffen durch Bestimmung des Energiegehalts der Atmosphäre durch eine katalytische Oxidation dieser Stoffe.
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STAND DER TECHNIK
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Ein Nachteil bei bekannten Wärmetönungssensorsystemen ist ihre Empfindlichkeit auf bestimmte Stoffe in Form von Sensorgiften. Sensorgifte können die Funktionsfähigkeit der Gassensoren vorübergehend oder dauerhaft beeinträchtigen. Obwohl die Resistenz der Gassensoren nach dem Wärmetönungsprinzip gegenüber diesen Sensorgiften in den letzten Jahren immer weiter verbessert wurde, ist die Gefahr einer Vergiftung weiterhin gegeben. Diese Gefahr erfordert eine regelmäßige Überprüfung der Gassensoren durch einen sogenannten Funktionstest, der in kritischen Anwendungsbereichen unter Umständen täglich durchgeführt werden muss.
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Die Vergiftungsresistenz der katalytischen Gassensoren kann durch Schadstofffilter am Gaseinlass der Sensoren verbessert werden. Allerdings ist jeder Schadstofffilter eine Diffusionsbarriere für die zu detektierenden Gase und Dämpfe. Aufgrund des üblicherweise reinen Diffusionsbetriebs der Sensoren führt jede zur Flammensperre zusätzliche Komponente innerhalb eines Gaswegs zu einer starken Beeinträchtigung der Gassensorfunktion. Zusätzliche Schadstofffilter resultieren nicht nur in einer zurückgehenden Empfindlichkeit, sondern insbesondere auch in einem deutlichen Anstieg der Ansprechzeiten der Gase und/oder Dämpfe. Vor allem Gase und Dämpfe mit mittleren oder hohen Molekulargewichten können nicht mehr innerhalb einer sicherheitstechnisch akzeptablen und/oder sicherheitsrichtlinienkonformen Zeit detektiert werden. Darüber hinaus werden kürzere Ansprechzeiten aufgrund der daraus folgenden früheren Warnung durch das Wärmetönungssensorsystem vom Kunden bevorzugt. Gassensoren mit Schadstofffilter können deshalb auch nicht als Universalsensoren mit Breitbandsensitivität für alle gewünschten Anwendungen verwendet werden. Das Resultat ist die eingeschränkte Breitbandsensitivität und der damit einhergehende Verlust des wesentlichen Vorteils der katalytischen Gassensoren.
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Bekannte, für gattungsgemäße Wärmetönungssensorsysteme geeignete Schadstofffilter sind beispielsweise Schwefelwasserstofffilter, Siloxanfilter und Filter für Halogene und halogenierte Kohlenwasserstoffe, die Silbernanopartikel als aktives Filtermaterial enthalten. Aufgrund der verschiedenen Sensorgifte und deren Auftreten in unterschiedlicher Häufigkeit und Konzentration ist es erforderlich, eine an die Anwendung des Kunden orientierte Dimensionierung der Schadstofffilter zur Verfügung zu stellen. Ein katalytischer Gassensor, der Schadstofffilter für die Adsorption von Schwefelwasserstoff und Siloxanen in den maximal auftretenden Konzentrationen enthält, ist beispielsweise für viele Anwendungen nicht verwendbar.
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Ferner kann zwischen Wärmetönungssensorsystemen mit integriertem Filter und Wärmetönungssensorsystemen mit externem Filter unterschieden werden. Bei integrierten Sensorsystemen ist der Schadstofffilter in einem Sensorgehäuse integriert am Gaseinlass hinter der Flammensperre angebracht. Der Vorteil bei solchen Systemen ist, dass der Schadstofffilter nicht verschmutzt oder durch kondensierende Nässe beschädigt werden kann. Da die Schadstofffilter reaktive Chemikalien aufweisen, führt die Unterbringung im Sensorgehäuse auch zu einer Vermeidung einer Kontaminationsgefahr des Anwenders mit diesen Chemikalien. Die Unterbringung des Filters im Sensorgehäuse vermeidet zudem eine potenzielle mechanische Beschädigung. Nachteile des integrierten Schadstofffilters sind jedoch die fehlende Flexibilität für die verschiedenen Anwendungen, die Schadstofffilter in unterschiedlicher Ausgestaltung benötigen. Für jede Anwendung muss daher eine Sensorvariante mit optimiertem Schadstofffilter hergestellt werden. Dies ist mit hohem Aufwand für die Sensorhersteller verbunden. Eine nicht angepasste Ausgestaltung des Filtersystems führt zu einer beschleunigten Vergiftung im Falle einer zu geringen Dimensionierung, oder bei einer zu großzügigen Dimensionierung zur sicherheitskritischen Erhöhung der Ansprechzeit für bestimmte Stoffe.
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Bei der Verwendung von externen Schadstofffiltern sind diese außerhalb des Sensorgehäuses bzw. außerhalb eines Sensorgehäusevolumens angebracht. Dadurch besteht zwar die Möglichkeit der anwendungsorientierten Ausgestaltung und der Wechselbarkeit von erschöpften Filtern. Gleichwohl gehen die oben genannten Vorteile bezüglich der integrierten bzw. inneren Anbringung der Schadstofffilter verloren. Ein weiterer Nachteil ist, dass Schadstofffilter wie beispielsweise Silicagel häufig als Schüttungen verwendet werden und nicht auf typische Trägermaterialien wie Vliese aufgebracht werden können. Schadstofffilter, deren aktive Filterkomponente als Pulver vorliegt, können daher mit bekannten Systemen nicht dauerhaft auf einfache Weise außen am Gaseinlass angebracht werden. Aber auch bei Verwendung von Schadstofffiltern auf Vliesbasis müssen diese mechanisch fest am Sensorgehäuse angebracht werden, damit die Filter nicht verrutschen können und ungefiltertes Schadgas an den Gassensor gelangen kann. Darüber hinaus können mechanische Beschädigungen des Filters die Filterwirkung herabsetzen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, der voranstehend beschriebenen Problematik zumindest teilweise Rechnung zu tragen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Wärmetönungssensorsystem für die flexible und zudem sichere sowie zuverlässige Betriebsweise in unterschiedlichen Umgebungsbedingungen zur Verfügung zu stellen.
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Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch das Wärmetönungssensorsystem gemäß Anspruch 1, das Sensormodul gemäß Anspruch 9 sowie das Filtermodul gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Wärmetönungssensorsystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Sensormodul, dem erfindungsgemäßen Filtermodul und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird und/oder werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Wärmetönungssensorsystem zur Verfügung gestellt. Das Wärmetönungssensorsystem weist ein Sensormodul mit einem Sensorgehäuse, einem Sensorgehäusevolumen im Sensorgehäuse und einem Gassensor im Sensorgehäusevolumen auf. Das Wärmetönungssensorsystem weist ferner ein Filtermodul mit einem Filtergehäuse, einem Filtergehäusevolumen im Filtergehäuse und einem Filter im Filtergehäusevolumen zum Filtern von für den Gassensor schädlichen Substanzen auf. Das Sensorgehäuse weist eine Verbindungseinheit auf und das Filtergehäuse weist eine Gegen-Verbindungseinheit auf, wobei die Verbindungseinheit und die Gegen-Verbindungseinheit für eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Sensorgehäuse und dem Filtergehäuse konfiguriert sind. Die Verbindungseinheit ist außerhalb des Sensorgehäusevolumens ausgestaltet und die Gegen-Verbindungseinheit ist außerhalb des Filtergehäusevolumens ausgestaltet.
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Durch das erfindungsgemäße Verbindungssystem in Kombination mit dem im Filtermodul positionierten und damit vom Sensormodul ausgelagerten Filter kann die oben gestellte Aufgabe zumindest teilweise gelöst werden. Insbesondere kann ein Filtergehäuse mit einem bestimmten Filter mittels der Gegen-Verbindungseinheit zerstörungsfrei vom Sensorgehäuse bzw. von der Verbindungseinheit des Sensorgehäuses gelöst und durch ein anderes Filtergehäuse mit einem anderen Filter ersetzt werden. Dadurch kann das Wärmetönungssensorsystem an die jeweilige Umgebung und die dort vorliegenden Anforderungen schnell und einfach angepasst werden.
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Die Verbindungseinheit und die Gegen-Verbindungseinheit sind insbesondere für eine kraft- und/oder formschlüssige sowie zerstörungsfrei und/oder werkzeugfrei lösbare Verbindung zwischen dem Sensorgehäuse und dem Filtergehäuse konfiguriert. Ein kompliziertes Zerlegen und/oder Öffnen des Sensorgehäuses für einen Filtertausch, wie dies bei gattungsgemäßen Wärmetönungssensorsystemen der Fall ist und/oder früher der Fall war, ist nicht mehr erforderlich. Die Verbindungseinheit und die Gegen-Verbindungseinheit können jeweils einstückig oder mehrstückig ausgestaltet sein. Die Gegen-Verbindungseinheit ist bevorzugt einstückig und/oder monolithisch am Filtergehäuse ausgestaltet bzw. als monolithischer Bestandteil eines Grundkörpers des Filtergehäuses ausgestaltet. Der Grundkörper des Filtergehäuses kann hinsichtlich Gewicht und/oder Volumen den überwiegenden Bestandteil des Filtergehäuses ausmachen. Die Verbindungseinheit ist bevorzugt einstückig und/oder monolithisch am Sensorgehäuse ausgestaltet bzw. als monolithischer Bestandteil eines Grundkörpers des Sensorgehäuses ausgestaltet. Der Grundkörper des Sensorgehäuses kann hinsichtlich Gewicht und/oder Volumen den überwiegenden Bestandteil des Sensorgehäuses ausmachen.
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Unter dem erfindungsgemäßen Wärmetönungssensorsystem kann ein Sensorsystem nach dem Prinzip der Wärmetönung verstanden werden. Das Wärmetönungssensorsystem ist zum Bestimmen, insbesondere zum direkten Bestimmen, von brennbaren und/oder explosiven Stoffen in der Umgebung des Wärmetönungssensorsystems, bevorzugt durch die direkte Bestimmung eines Energiegehalts der Atmosphäre durch katalytische Oxidation dieser Stoffe, konfiguriert. Damit unterscheidet sich das erfindungsgemäße Wärmetönungssensorsystem insbesondere von ebenfalls für gattungsgemäße Zwecke verwendbaren Halbleitersensoren. Der Gassensor kann als Sensor zum Erkennen von bestimmten Gasen und/oder Dämpfen verstanden werden.
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Unter dem Filter kann eine Funktionseinheit verstanden werden, die Feststoffe und insbesondere schädliche Gase aus einem Gas- und/oder Dampfgemisch zurückhält. Der Filter kann unterschiedliche Formen und/oder Stoffe aufweisen. Der Filter kann in Form einer Schüttung, eines Keramikfilters, eines Papierfilters, eines Metallfilters und/oder eines Filzfilters bereitgestellt sein oder ein solches Filterelement aufweisen. Unter den für den Gassensor schädlichen Substanzen können folglich Stoffe verstanden werden, welche durch ihre mechanische und/oder chemische Wirkung auf den Gassensor die Funktion des Gassensors dahingehend beeinträchtigen, dass dieser nicht mehr für den gewünschten bzw. üblichen Einsatzzweck geeignet ist.
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Das Filtergehäuse kann einstückig, im Wesentlichen einstückig oder zumindest in einem zusammengebauten Zustand einstückig ausgestaltet sein. Das Sensorgehäuse kann ebenfalls einstückig, im Wesentlichen einstückig oder zumindest in einem zusammengebauten Zustand einstückig ausgestaltet sein. Das Sensorgehäuse kann einen Explosionsschutz in Form einer Flammensperre aufweisen. Die Flammensperre kann als Begrenzungselement zum Begrenzen und/oder Definieren des Sensorgehäusevolumens ausgestaltet sein. Die Gegen-Verbindungseinheit kann außerhalb des Sensorgehäusevolumens neben der Flammensperre und/oder direkt angrenzend an die Flammensperre ausgestaltet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass bei einem Wärmetönungssensorsystem das Filtergehäuse eine Oberseite, eine Unterseite und wenigstens eine Durchgangsöffnung von der Oberseite durch das Filtergehäusevolumen zur Unterseite, für einen Transport von Gas von einer Umgebung des Wärmetönungssensorsystems an der Oberseite durch den Filter in das Sensorgehäusevolumen, aufweist. Mittels der Durchgangsöffnungen können das zu untersuchende Gas und/oder der Dampf in der Umgebung des Wärmetönungssensorsystems einfach und zuverlässig zum Gassensor gelangen. Die Durchgangsöffnungen lassen sich ferner, beispielsweise in Form von Durchgangsbohrungen, einfach und kostengünstig realisieren. In dem Filtergehäuse sind bevorzugt mehrere Durchgangsöffnungen ausgestaltet, wobei jede Durchgangsöffnung jeweils einen oberen Durchgangsöffnungsabschnitt von der Oberseite zum Filtergehäusevolumen und einen unteren Durchgangsöffnungsabschnitt vom Filtergehäusevolumen zur Unterseite aufweist. Der obere Durchgangsöffnungsabschnitt und der untere Durchgangsöffnungsabschnitt sind vorzugsweise in einer Flucht zueinander angeordnet. Die Oberseite zeigt in einem zusammengebauten Zustand des Wärmetönungssensorsystems, also in einem Zustand, in welchem das Filtergehäuse form- und/oder kraftschlüssig mit dem Sensorgehäuse verbunden ist, zur Umgebung des Wärmetönungssensorsystems und/oder weg vom Sensorgehäuse. Die Unterseite zeigt im zusammengebauten Zustand des Wärmetönungssensorsystems bevorzugt zum Sensorgehäuse und insbesondere zum Sensorgehäusevolumen und/oder zur Flammensperre. Insbesondere kann die Unterseite im zusammengebauten Zustand des Wärmetönungssensorsystems benachbart zur Flammensperre und/oder direkt angrenzend an die Flammensperre positioniert sein.
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Ferner ist es bei einem erfindungsgemäßen Wärmetönungssensorsystem möglich, dass der Filter wenigstens eine der folgenden Komponenten aufweist:
- - pulverförmiges Filtermaterial,
- - wenigstens ein mit Filtermaterial imprägniertes Vlies,
- - wenigstens ein mit Filtermaterial beladenes Vlies,
- - gesintertes Filtermaterial.
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Diese Komponenten haben sich bei experimentellen Versuchen als kostengünstig und einfach zu realisierende Filtermaterialien für das erfindungsgemäße Wärmetönungssensorsystem herausgestellt.
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Darüber hinaus ist es möglich, dass bei einem Wärmetönungssensorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung der Filter aktives Filtermaterial zum Filtern von den schädlichen Substanzen und passives Filtermaterial zur Positionsstabilisierung des aktiven Filtermaterials aufweist. Die Kombination aus aktivem und passivem Filtermaterial lässt sich einfach im Filtergehäusevolumen unterbringen. Ein vollständiges Ausfüllen des Filtergehäusevolumens mit aktivem Filtermaterial ist nicht nötig. Dadurch können aktives Filtermaterial und folglich Kosten für das Wärmetönungssensorsystem eingespart werden. Das Filtermaterial kann pulverförmiges Filtermaterial aufweisen oder vollständig aus pulverförmigem Filtermaterial bestehen. Sowohl das aktive Filtermaterial als auch das passive Filtermaterial können pulverförmig bereitgestellt sein oder werden. Das inaktive Filtermaterial kann in Form einer inaktiven und gasdurchlässigen, pulverförmigen Substanz bereitgestellt sein oder werden. Pulverförmiges Filtermaterial lässt sich auf einfache Weise in das Filtergehäusevolumen einbringen. Das Filtergehäuse kann insbesondere in diesem Fall einstückig und/oder als monolithisches Filtergehäuse ausgestaltet sein.
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Für eine Schraubverbindung zwischen dem Sensorgehäuse und dem Filtergehäuse können bei einem Wärmetönungssensorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung die Verbindungseinheit ein Gewinde und die Gegen-Verbindungseinheit ein Gegen-Gewinde aufweisen. Bei einem erfindungsgemäßen Wärmetönungssensorsystem ist es ferner möglich, dass die Verbindungseinheit ein Rastmittel und die Gegen-Verbindungseinheit ein Gegen-Rastmittel für eine Rastverbindung zwischen dem Sensorgehäuse und dem Filtergehäuse aufweisen. Darüber hinaus ist es möglich, dass bei einem Wärmetönungssensorsystem die Verbindungseinheit ein Klemmmittel und die Gegen-Verbindungseinheit ein Gegen-Klemmmittel für eine Klemmverbindung zwischen dem Sensorgehäuse und dem Filtergehäuse aufweisen. Mittels dieser Verbindungssysteme kann jeweils auf einfache und kostengünstige Weise eine zuverlässige Funktionsverbindung zwischen dem Filter und dem Gassensor hergestellt werden.
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Das Filtergehäuse kann bei einem Wärmetönungssensorsystem gemäß der vorliegenden Erfindung aus Kunststoff oder überwiegend aus Kunststoff bestehen. Dadurch kann das Filtergehäuse kostengünstig zur Verfügung gestellt werden. Durch die modulare Bauweise des erfindungsgemäßen Wärmetönungssensorsystems ist der Filter außerhalb des Sensorgehäusevolumens angeordnet und muss deshalb keine besonderen Sicherheitsbestimmungen hinsichtlich einer möglichen Explosion des Filtergehäuses erfüllen, wie dies bei den eingangs beschriebenen Systemen mit integriertem Filter im Sensorgehäusevolumen der Fall ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Sensormodul für ein wie vorstehend im Detail beschriebenes Wärmetönungssensorsystem zur Verfügung gestellt. Das Sensormodul weist ein Sensorgehäuse, ein Sensorgehäusevolumen im Sensorgehäuse und einen Gassensor im Sensorgehäusevolumen auf, wobei das Sensorgehäuse eine Verbindungseinheit für eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Sensorgehäuse und dem Filtergehäuse aufweist. Ferner wird im Rahmen der Erfindung ein Filtermodul für ein wie vorstehend im Detail beschriebenes Wärmetönungssensorsystem vorgeschlagen. Das Filtermodul weist ein Filtergehäuse, ein Filtergehäusevolumen und einen Filter zum Filtern von für den Gassensor schädlichen Substanzen im Filtergehäusevolumen auf, wobei das Filtergehäuse eine Gegen-Verbindungseinheit für eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Sensorgehäuse und dem Filtergehäuse aufweist.
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Damit bringen das erfindungsgemäße Sensormodul und das erfindungsgemäße Filtermodul die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Wärmetönungssensorsystem beschrieben worden sind.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 ein Wärmetönungssensorsystem in einem auseinandergebauten Zustand gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
- 2 ein Wärmetönungssensorsystem in einem zusammengebauten Zustand gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
- 3 ein Wärmetönungssensorsystem in einem auseinandergebauten Zustand gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
- 4 ein Wärmetönungssensorsystem in einem zusammengebauten Zustand gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
- 5 ein Wärmetönungssensorsystem in einem auseinandergebauten Zustand gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
- 6 ein Wärmetönungssensorsystem in einem zusammengebauten Zustand gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
- 7 ein Wärmetönungssensorsystem in einem auseinandergebauten Zustand gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
- 8 ein Wärmetönungssensorsystem in einem zusammengebauten Zustand gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Wärmetönungssensorsystem 100a gemäß einer ersten Ausführungsform in einem auseinandergebauten Zustand. Das Wärmetönungssensorsystem 100a weist ein Sensormodul 10 mit einem Sensorgehäuse 11, einem Sensorgehäusevolumen 27 im Sensorgehäuse 11 und einem Gassensor 12 im Sensorgehäusevolumen 27 auf. Außerdem weist das gezeigte Wärmetönungssensorsystem 100a ein Filtermodul 20 mit einem Filtergehäuse 21, einem Filtergehäusevolumen 28 im Filtergehäuse 21 und einem Filter 22 im Filtergehäusevolumen 28 zum Filtern von für den Gassensor 11 schädlichen Substanzen auf. Das Sensorgehäuse 11 weist eine Verbindungseinheit 13 in Form eines Gewindes 13a, genauer gesagt in Form eines Innengewindes, auf. Das Filtergehäuse 21 weist eine Gegen-Verbindungseinheit 23 in Form eines Gegen-Gewindes 23a, genauer gesagt in Form eines Außengewindes, auf. Durch das Gewinde 13a und das Gegen-Gewinde 23a können das Filtermodul 20 und das Sensormodul 10 form- und kraftschlüssig miteinander verschraubt werden. Wie in 1 zu erkennen, ist die Verbindungseinheit 13 außerhalb des Sensorgehäusevolumens 27 ausgestaltet. Außerdem ist die Gegen-Verbindungseinheit 23 außerhalb des Filtergehäusevolumens 28 ausgestaltet. Das Sensormodul 10 weist ferner eine Flammensperre 29 auf, durch welche das Sensorgehäusevolumen 27 definiert bzw. begrenzt wird.
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Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Filtergehäuse 21 eine Oberseite 24, eine Unterseite 25 und mehrere Durchgangsöffnungen 26 von der Oberseite 24 durch das Filtergehäusevolumen 28 zur Unterseite 25, für einen Transport von Gas von einer Umgebung des Wärmetönungssensorsystems 100a an der Oberseite 24 durch den Filter 22 in das Sensorgehäusevolumen 27, auf. Der gezeigte Filter 22 ist in Form von pulverförmigem Filtermaterial bereitgestellt. Genauer gesagt weist der Filter 22 aktives Filtermaterial zum Filtern von den schädlichen Substanzen und passives Filtermaterial zur Positionsstabilisierung des aktiven Filtermaterials auf. Das gezeigte Filtergehäuse 21 besteht aus Kunststoff. Im Bereich der Oberseite 24 des Filtergehäuses 21 ist ferner ein Schraubhilfsmittel 30 in Form einer Innensechskantvertiefung ausgestaltet, über welche das Filtergehäuse 21 unter Verwendung von einem Außensechskantschlüssel auf das Sensorgehäuse 11 und von dem Sensorgehäuse 11 geschraubt werden kann.
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In 2 ist das Wärmetönungssensorsystem 100a in einem zusammengebauten Zustand dargestellt. Im zusammengebauten Zustand grenzt die Flammensperre 29 direkt an das Filtergehäuse 21 bzw. an die Unterseite 25 und somit auch an die Durchgangsöffnungen 26 an.
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In den 3 und 4 ist ein Wärmetönungssensorsystem 100b gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Das Wärmetönungssensorsystem 100b gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere dadurch von dem Wärmetönungssensorsystem 100a gemäß der ersten Ausführungsform, dass die Verbindungseinheit 13 ein Rastmittel 13b und die Gegen-Verbindungseinheit 23 ein Gegen-Rastmittel 23b für eine Rastverbindung zwischen dem Sensorgehäuse 11 und dem Filtergehäuse 21 aufweisen.
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In den 5 und 6 ist ein Wärmetönungssensorsystem 100c gemäß einer dritten Ausführungsform dargestellt. Das Wärmetönungssensorsystem 100c gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere dadurch von den anderen Ausführungsformen, dass die Verbindungseinheit 13 ein Klemmmittel 13c und die Gegen-Verbindungseinheit 23 ein Gegen-Klemmmittel 23c für eine Klemmverbindung zwischen dem Sensorgehäuse 11 und dem Filtergehäuse 21 aufweisen.
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In den 7 und 8 ist ein Wärmetönungssensorsystem 100d gemäß einer vierten Ausführungsform dargestellt. Das Wärmetönungssensorsystem 100d gemäß der vierten Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere dadurch von den anderen Ausführungsformen, dass die Verbindungseinheit 13 ein Gewinde 13d in Form eines Außengewindes und die Gegen-Verbindungseinheit 23 ein Gewinde 23d in Form eines Innengewindes für eine Schraubverbindung zwischen dem Sensorgehäuse 11 und dem Filtergehäuse 21 aufweisen.
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Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. D.h., die Erfindung soll nicht auf die mit Bezug auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden.
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So kann das Filtermaterial nicht nur pulverförmig, beispielsweise als Schüttung, sondern auch als ein mit Filtermaterial imprägniertes Vlies, ein mit Filtermaterial beladenes Vlies und/oder als gesintertes Filtermaterial zur Verfügung gestellt werden oder sein. Es können ein oder mehrere Vliese mit der gleichen oder mit verschiedenen Filterkomponenten verwendet werden. Freibleibendes Filtergehäusevolumen 28 kann mit nicht beladenen und besonders gasdurchlässigen Vliesen aufgefüllt werden, um ein Verkippen der beladenen Filtervliese innerhalb des Filtermoduls 20 zu vermeiden. Das Sensormodul 10 kann ein Messelement oder mehrere Messelemente und deren elektrische und mechanische Adaption in einem explosionsgeschützten Sensorgehäuse 11 mit Flammensperre 29 aufweisen. In den Durchgangsöffnungen 26 können gasdurchlässige Membranen, Gitter, Sintermaterialien, Gewebe und/oder Vliese, insbesondere als Schmutzfilter, positioniert sein.
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Der Vorteil der modularen Bauweise von Sensormodul 10 und Filtermodul 20 ist, dass mit nur einer Variante des Gassensors 12 durch die Verwendung verschiedener Filtermodule 20 die Filter 22 bzw. Schadstofffilter auf die Anwendung des Kunden angepasst werden können. Durch die Auswahl einer geeigneten, kundenspezifischen Kombination von Filtern 22 innerhalb des Filtermoduls 20 können die erwarteten Schadstoffe und deren potenzielle Konzentration und Expositionshäufigkeit berücksichtigt werden. Die beim Kunden zu detektierenden brennbaren Gase, Dämpfe und/oder Stoffe werden bei der Auswahl des Filtermoduls 20 berücksichtigt. Somit kann gewährleistet werden, dass alle zu detektierenden Gase und Dämpfe, die beim Kunden auftreten können, in einer ausreichenden Ansprechzeit gemessen werden können. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das Filtermodul 20 nicht auf eine bestimmte Art von Filteraufbau beschränkt ist. Es birgt neben Verwendung von häufig verwendeten Vliesen mit aufgetragenen aktiven Filtermaterialien auch die Möglichkeit, Schüttungen des aktiven pulverförmigen Filtermaterials ohne eine weitere Trägerkomponente zu verwenden. Das Filtermaterial muss daher nicht auf einem Träger wie einem Vlies durch Lösen in einem Lösungsmittel oder Aufsuspendierung in einem flüssigen Medium durch Tränkung oder Imprägnierung aufgetragen werden, sondern kann einfach in das Filtermodul 20 bzw. das Filtergehäusevolumen 28 gegeben werden. Um freies Volumen bei einer Schüttung des aktiven Filtermaterials zu vermeiden, kann das aktive pulverförmige Filtermaterial mit einer inaktiven und gasdurchlässigen, pulverförmigen Substanz, wie zum Beispiel Bornitrid oder alpha-Aluminiumoxid, verdünnt werden. Ein weiterer Vorteil des Filtermoduls 20 im Vergleich zu einer Anbringung des Filters 22 im Sensorgehäusevolumen 27 ist eine Vermeidung der Kontamination der Messelemente durch zum Beispiel einer Staubbildung des aktiven Filtermaterials nach mechanischer Beeinflussung.
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Besonders vorteilhaft für den Nutzer ist, dass sich der Filter 22 bzw. das Filtermodul 20 einfach und mit einfachem Werkzeug oder gar ohne dieses wechseln lässt. Dazu sind insbesondere die vorgeschlagenen Schraubverbindungen geeignet. Schraubverbindungen sorgen für eine nichtverlierbare und reversible Anbringung des Filtermoduls 20 am Sensormodul 20. An den Gewinden können zudem Gasdichtmittel für ein gasdichtes Ausgestalten der Schraubverbindung bereitgestellt sein, sodass kein Schadgas an dem Filtermodul 20 vorbeidiffundieren und ungefiltert in das Sensorgehäusevolumen 27 gelangen kann. Eine Alternative zu einer Schraubverbindung ist die Verwendung der gezeigten Schnapp- bzw. Rastverbindung. Damit das Filtermodul 20 nicht verloren geht, kann eine Arretierung erfolgen. Die Arretierung kann über eine formschlüssige Verbindung mit einer Nut oder über eine kraftschlüssige Verbindung durch Klemmen erreicht werden. Ein Vorteil der modularen und reversiblen Bauweise mit einer Schraubverbindung oder einer Rastverbindung ist das einfache Austauschen des Filtermoduls. Ändern sich die Anforderungen des Kunden, kann dieser auf einen anderen geeigneten Filter 22 bzw. das zugehörige Filtermodul 20 wechseln. Auch wenn der Filter 22 in seiner Kapazität erschöpft ist, kann der Kunde das Filtermodul 20 mit dem verbrauchten Filter 22 durch ein neues Filtermodul 20 ersetzen. Das Austauschen des Filtermoduls 20 kann nach besonders starker Exposition mit Schadstoffen, bei Auftreten bestimmter Indikatoren, wie zum Beispiel Farbänderung des aktiven Filtermaterials, oder nach vorgegebenen Zeitintervallen einfach und ohne großen Aufwand erfolgen.
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Im Allgemeinen ermöglicht eine externe Anbringung des Filters 22, das Sensormodul 22 einfacher und günstiger aufzubauen. In bestimmten Anwendungen ohne besondere Belastung mit Schadstoffen kann das Sensormodul 10 auch ohne Filtermodul 20 verwendet werden. Das Sensormodul 10 ist in dieser Anwendung besonders klein, kostengünstig und durch fehlende Diffusionsbarrieren des Filtermoduls 20 auch besonders schnell. Die gasdurchlässigen Durchgangsöffnungen 26 des Filtermoduls 20 haben bevorzugt keine Funktion als Flammensperre. In diesem Fall gibt es für sie keine besonderen Anforderungen zur mechanischen Stabilität, maximaler Porenweite oder Zündspaltlänge. Die Durchgangsöffnungen können daher einfach, kostengünstig und optimiert auf gute Gasdurchlässigkeit ausgeführt werden.
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Das gezeigte Filtermodul 20 kann auch für andere als die dargestellten Sensormodule 10 und/oder Gassensoren 12 verwendet werden, wenn diese über einen passenden mechanischen Verbindungsmechanismus verfügen. Zum Beispiel können Sensormodule 10 nach dem Prinzip der Infrarotabsorption mit Feuchtefilter ausgestattet werden, um die unerwünschte Kondensation von Wasser auf den inneren Spiegelflächen der Absorptionsküvette zu vermeiden. Bei elektrochemischen Sensoren oder Sensoren nach dem Photoionisationsprinzip kann das Filtermodul 20 mit sogenannten Selektivitätsfiltern ausgestattet werden. Diese Selektivitätsfilter lassen bestimmte Stoffe mit Querempfindlichkeiten zum zu detektierenden Gas nicht hindurch und erhöhen damit die Zuverlässigkeit des angezeigten Messwerts.
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Um das Öffnen der Schraubverbindung zu erleichtern, kann die Außenfläche des Filtermoduls 20 bzw. des Filtergehäuses 21 und die Außenfläche des Sensormoduls 10 bzw. des Sensorgehäuses 11 zumindest bereichsweise aufgeraut oder gerändelt sein. Alternativ zum dargestellten Schraubhilfsmittel 30 in Form einer Innensechskantvertiefung kann am Filtergehäuse 21 auch eine anders gestaltete Nut angebracht sein, um das Filtermodul mit Hilfe von beispielsweise einem Schraubenzieher einfach lösen zu können. Entgegen den dargestellten Ausführungsformen müssen Sensormodul 10 und Filtermodul 20 selbstverständlich nicht zwangsweise rund in ihrer Außenfläche sein. Zum Beispiel kann die Außenseite in einer Draufsicht eine Mehrkantfläche, insbesondere eine Vierkant- oder Sechskantfläche, aufweisen. Bei einer solchen Ausgestaltung kann zum Verschrauben und Auseinanderschreiben des Wärmetönungssensorsystems einfach eine Zange am Filtermodul 20 und/oder am Sensormodul 10 angesetzt werden.
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Das Filtermodul 20 könnte auch in eine Stecköffnung des Sensormoduls 10 gesteckt werden. In diesem Fall kann das Filtermodul 20 einen Stecküberstand aufweisen, um ein späteres Entfernen des Filtermoduls 20 vom Gassensor zu erleichtern. Alternativ kann auch eine wie in 5 gezeigte Aussparung 31 im Filtermodul 20 das manuelle Entfernen des Filtermoduls 20 erleichtern. Eine solche Aussparung 31 kann auch bei der in 3 gezeigten Rastverbindung hilfreich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Sensormodul
- 11
- Sensorgehäuse
- 12
- Gassensor
- 13
- Verbindungseinheit
- 13a
- Gewinde
- 13b
- Rastmittel
- 13c
- Klemmmittel
- 13d
- Gewinde
- 20
- Filtermodul
- 21
- Filtergehäuse
- 22
- Filter
- 23
- Gegen-Verbindungseinheit
- 23a
- Gegen-Gewinde
- 23b
- Gegen-Rastmittel
- 23c
- Gegen-Klemmmittel
- 23d
- Gegen-Gewinde
- 24
- Oberseite
- 25
- Unterseite
- 26
- Durchgangsöffnung
- 27
- Sensorgehäusevolumen
- 28
- Filtergehäusevolumen
- 29
- Flammensperre
- 30
- Schraubhilfsmittel
- 31
- Aussparung
