DE3016530C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine lichtoptische Nachweisvorrichtung für eine Schwebeteilchenkonzentration in einem gasförmigen Medium mit einem Gehäuse, das einerseits nach außen lichtdicht ist, andererseits den Zutritt des gasförmigen Mediums gestattet, mit einer Lichtquelle und einem Photodetektor für Streuchlicht.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-AS 15 98 941 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist in der Grundplatte das Rohr mit der Photozelle und in dem Zylindermantel das Rohr mit der Lichtquelle angeordnet, wobei zusätz­ lich gegenüber der Lichtquelle noch eine Lichtfalle vor­ gesehen ist, die sich ebenfalls als Rohr nach außen hin von dem Zylindermantel weg erstreckt. Aufgrund dieser Anordnung der einzelnen Teile des optischen Erkennungs­ systems ergibt sich ein räumlich ziemlich ausgedehnter Aufbau, bei dem darüber hinaus zu beachten ist, daß die Rohre mit der Lichtquelle und der Lichtfalle nicht gegen­ einander verschoben werden, da sich hierdurch die opti­ sche Wirkung der Lichtfalle wesentlich verschlechtert. Beide Rohre müssen zur Ausnützung einer optimalen Wirkung der Lichtfalle genau axial zueinander ausgerichtet sein. Weiterhin ist es bei der bekannten Vorrichtung erforder­ lich, mit der Grundplatte einen ausreichenden Abstand von der Montageebene zu halten, die im allgemeinen von der Decke eines zu überwachenden Raumes gebildet wird.

Ergänzend zu dem vorstehend behandelten Stand der Technik sei auf folgende Druckschriften verwiesen:

Die US-PS 41 25 779 zeigt eine lichtoptische Nachweisvor­ richtung mit einem offenbar konischen Gehäuse, bei dem von dem Konus einander gegenüberliegend die Lichtquelle und der Photodetektor getragen werden, so daß sich im Bereich der Achse des konischen Gehäuses der Schnittpunkt der optischen Achsen von Lichtquelle und Photodetektor ergibt. Irgendwelche Einzelheiten hinsichtlich der Konstruktion des Gehäuses sind dieser Druckschrift nicht zu entnehmen.

Die US-PS 41 24 298 zeigt eine lichtoptische Nachweisvor­ richtung, bei der in einem zylindrischen Kasten ein aus einer Mehrzahl von Wänden bestehendes optisches Labyrinth gebildet ist, in dem eine Lichtquelle und zwei Photozellen angeordnet sind. Die optischen Achsen der Lichtquelle und der ersten Photozelle schneiden sich in einem Winkel von etwa 130° und liegen unsymmetrisch zu dem zylindrischen Kasten. Die zweite Photozelle dient zur Kompensation auftretender Lichtstreuungen, um Fehlalarm zu vermeiden.

Die US-PS 40 99 065 beschreibt eine lichtoptische Nach­ weisvorrichtung mit einem viereckigen Kasten, in dem auf einer besonderen Tragkonstruktion Lichtquelle und Photode­ tektor angeordnet sind, deren optische Achsen sich in einem Winkel von etwa 135° schneiden.

In der DE-OS 29 40 520 ist eine lichtoptische Nachweisvor­ richtung beschrieben, die aus einem zylindrischen Kasten besteht, in dem auf einer eigenen inneren Tragkonstruktion in unsymmetrischer Anordnung zu dem Kasten Lichtquelle und Photodetektor angeordnet sind. Deren optische Achsen schneiden sich etwa in der Mitte des Gehäuses unter einem Winkel etwa 110°.

In dem DE-GM 76 70 247 ist eine lichtoptische Nachweisvor­ richtung hinsichtlich ihrer prinzipiellen Gestaltungsweise beschrieben, ohne daß dabei konstruktive Details offenbart werden. Verwendet wird eine gebündeltes Licht erzeugende Lichtquelle mit einer gegenüberliegenden aus einer Viel­ zahl von konzentrischen Wänden bestehenden Lichtfalle. Mit den Lichtstrahlen kreuzen sich die optischen Achsen von vier Photodetektoren jeweils in einem Winkel von 45°. Über die konstruktive Anordnung der Photodetektoren ist der Druckschrift nichts zu entnehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lichtopti­ sche Nachweisvorrichtung zu schaffen, die kompakter und damit kleiner als die aus der DE-AS 15 98 941 bekannte Vorrichtung aufbaubar ist und die darüber hinaus durch ihre innere Konstruktion sicherstellt, daß sich die Achsen des optischen Erken­ nungssystems nicht gegeneinander verschieben können. Erfindungsgemäß geschieht dies durch die Kombination folgender Merkmale:

• 1. das Gehäuse ist als Zylinder ausgebildet mit einem kurzen Mantel und zwei ebenen Abdeckplatten,
• 2. in eine der Abdeckplatten sind die Lichtquelle und der Photodetektor eingelassen,
• 3. die optischen Achsen von Lichtquelle und Photodetek­ tor sind so ausgerichtet, daß sie sich im wesentlichen in der Mitte des Zylinders unter einem Winkel von 90° schneiden und an den Innenkanten des Zylinders enden.

Mit dieser Gestaltung wird von dem bisher üblichen Prin­ zip einerseits der axialen Anordnung und andererseits der diametralen Anordnung von Bauelementen des optischen Erkennungssystems abgegangen und anstelle dessen die Achsen des optischen Erkennungssystems schräg, im we­ sentlichen unter 45° zur Achse des Zylindermantels und damit der gesamten Vorrichtung gelegt. Hierdurch ist es möglich, sowohl die Lichtquelle als auch die Photozelle in schräger Anordnung in der einen Abdeckplatte anzuordnen, also auf einem einzigen, ohne weiteres besonders starr ausbild­ baren Bauelement unterzubringen und die bisher notwendige Lichtfalle einzusparen, die sich hier nämlich dadurch ergibt, daß das von der Lichtquelle ausgesendete Licht etwa in diagonaler Richtung in die schräg gegenüberliegen­ de Ecke des Innenraums der Vorrichtung gerichtet wird. Die­ se Ecke wirkt aufgrund ihrer Gestaltung in Bezug auf die Lichtquelle wie eine Lichtfalle, da aus ihr das Licht nicht zu der Photozelle hin reflektiert werden kann. Es ergibt sich somit einerseits ein besonders starrer Auf­ bau, außerdem wegen der Anordnung von Lichtquelle und Photozelle auf der betr. Abdeckplatte ein besonders kompakter Aufbau, bei dem zusätzlich noch die Lichtfalle als be­ sonderes herausragendes Bauteil eingespart wird.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der lichtoptischen Nach­ weisvorrichtung besteht darin, daß die Abdeckplatten mit koaxialen, kreisförmigen Ausnehmungen gleichen Durchmessers versehen sind, deren Wände beidseitig die Stirnseiten des Zylinders um­ fassen, wobei außen an dem Zylinder axial verlaufende Distanzrippen angebracht sind, die die Stirnseiten des Zylinders überragen und in die Ausnehmungen hinein­ reichen und sich mindestens gegen die innere oder äußere Wand der Ausnehmung abstützen. Mit Hilfe der Distanzrippen ist eine einfache und sichere Montage des Zylinders zwischen den Abdeckplatten ermöglicht, wobei die Distanzrippen durch die Abstützung mindestens gegen die innere oder äußere Wand der betreffenden Aus­ nehmung dafür sorgen, daß der Zylinder koaxial zu den Ausnehmungen gehalten wird. Außerdem sorgen die außen an dem Zylinder angebrachten Distanzrippen dafür, daß auf die Vorrichtung zu strömende Luft im Bereich der Distanzrippen eine Verwirbelung erfährt, was die ausreichen­ de Zufuhr von Schwebeteilchen in den Innenraum der Vor­ richtung unterstützt.

Um die Anordnung von Zylindermantel und Ab­ deckplatten zueinander hinsichtlich der Verdrehungs­ lage zueinander eindeutig festzulegen, besitzen die Distanzrippen unterschiedliche Breite und greifen in passende axiale Schlitze in den äußeren Wänden der Aus­ nehmungen ein.

Die gegebenenfalls eine Schwebeteilchenkonzentration ent­ haltende Luft läßt sich dadurch verbessert in den Innen­ raum der Vorrichtung einleiten, daß im Boden der der Lichtquelle und Photozelle gegenüberliegenden Abdeck­ platte in die betreffende Ausnehmung führende Schlitze angebracht sind, hinter denen bis zur Stirnseite des Zylin­ ders reichende Kammern gebildet sind, die in den Zwischenraum zwischen Zylinder und innerer Wand der betreffenden Ausnehmung führende Öffnungen aufweisen. Diese Luftzuführung durch den Boden der Abdeckplatte, die also zunächst in axialer Richtung erfolgt, ergibt sich im Zusammenwirken mit den Luftzuführungen an der oberen Stirnseite des Zylinders eine Art Schornstein­ effekt, der das Einleiten von Luft in den Innenraum der Vorrichtung intensiviert. Eine an der Vorrichtung vorbei­ streichende Luft wird durch diese Schlitze gewissermaßen in den Innenraum der Vorrichtung eingesogen.

Darüber hinaus kann man zusätzlich Möglichkeiten für den Lufteintritt schaffen, nämlich dadurch, daß die Kammern in der betreffenden Ausnehmung segmentartig mit gleich­ bleibenden Abständen voneinander angeordnet sind, wobei die Abstandsbereiche zusätzliche Luftzuführungen bilden, die die Luft vom Eintritt über die äußere Wand um die Stirnseite des Zylinders und über die innere Wand leiten. Auf diese Weise werden neben den Kammern weitere Luftzuführungen geschaffen, die die Luft neben den Kammern durch die Ausnehmungen und um die Stirnseiten des Zylinders herum führen, so daß sich insgesamt eine gute Zugänglichkeit für Umgebungsluft in den Innenraum der Kammer ergibt.

Die gesamte Vorrichtung bringt man zweckmäßig in einem rotationssymmetrischen Gehäuse unter, das sowohl dem freien Teil des Zylinders als auch den Schlitzen gegenüber mit Durchbrüchen versehen ist, wobei die den Schlitzen gegenüberliegenden Durchbrüche in der axial verlaufenden Wandfläche einer zu den Abdeckplatte gerichteten Vertiefung im Boden des Gehäuses angebracht sind. Das Gehäuse braucht bei dieser Ausführungsform nicht wie bei bekannten Vorrichtungen auf herausstehende Rohre Rücksicht zu nehmen, so daß sich auch für das Gehäuse eine relativ einfache Formgebung ergibt. Hierdurch wird jegliche Richtungsabhängigkeit der Vorrichtung in Bezug auf heranströmende Luft von vornherein vermieden. Die in der axial verlaufenden Wandfläche angeordneten Durch­ brüche, die bei normaler Anbringung der Vorrichtung an der Decke eines Raumes in einer vertikal verlaufenden Wand­ fläche liegen, fangen gewissermaßen vorbeistreichende Luft auf und leiten diese dem Innenraum der Vorrichtung zu.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch die Vorrichtung in axialer Richtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die der Lichtquelle und Photo­ zelle gegenüberliegenden Abdeckplatte vom Innenraum der Vorrichtung her gesehen.

Die in der Fig. 1 dargestellte lichtoptische Nachweisvorrich­ tung besteht aus der die eine Abdeckplatte bildende Grund­ platte 1, in die das Rohr 2 mit der Lichtquelle 3 und das Rohr 4 mit der Photozelle 5 eingelassen ist. Sowohl vor der Lichtquelle 3 als auch der Photozelle 5 ist eine optische Linse 6 bzw. 7 ange­ bracht. Gegenüber der Grundplatte 1 ist die die andere Abdeckplatte bildende Bodenplatte 8 angeordnet, wobei sich zwischen Grundplatte 1 und Boden­ platte 8 der Zylinder 9 erstreckt.

Die Grundplatte 1 ist an ihrem äußeren Rand mit der Aus­ nehmung 10 versehen, die durch die äußere Wand 11 und die innere Wand 12 gebildet wird. In die Ausnehmung 10 ragt der Zylinder 9 mit seiner Stirnseite 13 hinein. Auf der anderen Seite existiert eine ähnliche Ausbildung. Es ist die Bodenplatte 8 mit der Ausnehmung 14 versehen, die durch die äußere Wand 46 und die innere Wand 16 ge­ bildet ist. Der Zylinder 9 ragt in die Ausnehmung 14 mit seiner Stirnseite 17 hinein. Der Zylinder 9 ist etwa an seiner Mitte mit einem äußeren Ringwulst 18 und einem inneren Ringwulst 19 versehen. Diese Ring­ wülste 18 und 19 dienen dazu, auf die Vorrichtung auf­ treffendes Licht nach Möglichkeit abzulenken und den Innen­ raum 20 der Vorrichtung gegenüber Lichteintritt von außen zusätzlich abzuschirmen.

An dem Zylinder 9 sind außen axial verlaufende Distanzrippen 21 angebracht, sie erstrecken sich quer von der Außenwand 11 zur Innenwand 12 bzw. Außenwand 46 zur Innenwand 16. Damit sind die Distanzrippen 21 hinsichtlich ihrer Lage in Bezug auf die Grundplatte 1 und die Bodenplatte 8 festgelegt und halten damit den Zylinder 9 in Bezug auf die Grundplatte 1 und die Bodenplatte 8 in definierter Position. In der Fig. 1 ist aus Gründen der Vereinfachung der Darstellung nur zwei gegenüberliegende Distanzrippen 21 dargestelt, es sind jedoch längs des Umfangs des Zylinders 9 mehrere solcher Distanzrippen 21 vorgesehen.

In der der Bodenplatte 8 sind die Schlitze 24, 25 vor­ gesehen, die in den Grund der Ausnehmung 14 führen. Die­ se Schlitze 24, 25 sind längs der Ausnehmung 14 mehrfach angebracht (gemäß Fig. 2 existieren insgesamt sechs Schlitze 45), die jeweils in eine Kammer 26 führen, die einerseits durch den Boden der Ausnehmung 14 seitlich neben den Schlitzen 24, 25 und die Wände 46 und 16 so­ wie die Abdeckung 27 gebildet sind. In der Abdeckung 27 ist jeweils die Öffnung 28 vorgesehen, die von der Kammer 26 in den Zwischenraum zwischen dem Zylinder 9 und der inneren Wand 16 führt.

Die Vorrichtung ist von dem rotationssymmetrischen Kasten 29 umschlossen, der aus der Basis 30 und dem daran ansetzenden Zylinder 31 mit folgendem Konusteil 32 besteht, der in die Topfwandung 33 übergeht. Die Topfwandung wird unten von dem Topf­ boden 34 abgeschlossen. In der Topfwandung 33 sind die Durchbrüche 35, 36 vorgesehen, die gegenüber dem freien Teil des Zylinders 9 liegen, so daß die Durchbrüche 35, 36 durchströmende Luft an dem Zylinder 9 nach oben und unten entlang streichen kann, bis sie in die Ausnehmungen 10 und 14 gelangt, wo sie einerseits um die Stirnseite 13 und andererseits um die Stirnseite 17 des Zylinders 9 umgelenkt wird und durch den Zwischen­ raum zwischen Zylinder 9 und innerer Wand 12 bzw. 16 in den Innenraum 20 der Vorrichtung eintritt. Dieser Weg wird nicht durch die im linken Teil der Fig. 1 darge­ stellte Distanzrippe 21 versperrt, da die Luft seitlich an der Distanzrippe 21 vorbeiströmen kann. Die Distanz­ rippe ist nur einige Millimeter breit. Der freie Durch­ tritt für die Luft ist deutlich im Bereich der Stirn­ seite 13 im rechten Teil der Fig. 1 zu erkennen.

Der Topfboden 34 weist den Durchbruch 37 auf, der seit­ lich durch die axiale Wandfläche 38 begrenzt wird. In der axialen Wandfläche 38 sind die Durchbrüche 40 angebracht, von denen aus Luft in den dahinterliegenden Freiraum 41 gelangen kann. Von diesem Freiraum 41 kann dann die Luft durch die Schlitze 24, 25 in die Kammern 26 gelangen, von wo aus sie über die Öffnung 28 in den Innenraum 20 der Vorrichtung gelangt. Durch die Vertiefung innerhalb der axialen Wandfläche 38 ergibt sich für an der Vorrichtung vorbeistreichende Luft gewissermaßen ein Auffangeffekt, durch den die Luft in die Durchbrüche 40 geleitet wird, von wo aus sie dann auf dem vorstehend beschriebenen Weg in den Innenraum 20 der Vorrichtung gelangt.

Wie die Fig. 1 zeigt, verlaufen die Achse 42 des Rohres 2 und die Achse 43 des Rohres 4 so, daß sich die beiden Achsen etwa in der Mitte des Innenraumes schneiden, wo­ bei die Achse 3 des die Lichtquelle 3 enthaltenden Rohres 2 in die durch die Bodenplatte 8 und die Innenwand 16 gebildete Ecke 44 hinein verläuft. Die Ecke 44 wirkt damit wie eine Lichtfalle, die sich damit aufgrund der Gesamt­ konstruktion der Vorrichtung von selbst ergibt.

In der Fig. 2 ist die Bodenplatte 8 dargestellt, bei der allerdings im Gegensatz zu Fig. 1 eine Abänderung vorge­ nommen ist. Bei der Bodenplatte 8 gemäß Fig. 2 sind näm­ lich die radialen Schlitze 45 vorgesehen, in die die Distanz­ rippen 21 (Fig. 1) eingreifen. Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 liegen dagegen die Distanzrippen 21 von innen her nur an den Außenwänden 11 und 46 an. Durch die Anordnung gemäß Fig. 2 wird erreicht, daß mit Hilfe der Distanzrippen 21 sich eine definierte Verdrehungs-Lage von Grundplatte 1, Zylin­ dermantel 9 und Abdeckplatte 8 ergibt. Hierzu weisen die betreffenden Distanzrippen eine unterschiedliche Breite auf, der die Schlitze 45 angepaßt sind. So ge­ nügt es, wenn nur einer der Schlitze 45 breiter ist als die übrigen drei Schlitze und in diesen breiteren Schlitz dann eine entsprechend breitere Distanzrippe eingepaßt ist.

Aus Fig. 2 geht noch hervor, wie sich die Kammern 26 (Fig. 1) verteilen. Wie ersichtlich, sind insgesamt sechs Kammern vorgesehen, die durch die sechs Abdeckungen 27 nach oben hin abgeschlossen sind. In diesen Abdeckungen 27 sind die Öffnungen 28 angebracht durch die der Zugang von den Kammern zu dem Zwischen­ raum zwischen dem Zylindermantel 9 und der inneren Wand 16 besteht.

Die vorstehend beschriebenen Teile der Vorrichtung, abge­ sehen von der Lichtquelle und der Photozelle, lassen sich als Spritzteile ausbilden. Dabei ergibt sich eine besonders kompakte und stabile Ausführungsform, da nämlich die bei­ den Rohre 2 und 4 mit der Lichtquelle 3 und der Photozelle 5 fest mit der Grundplatte 1 in Verbindung stehen und darüber hinaus durch den Kasten 29 geschützt sind. Nach außen hin tritt nur ein rotationssymmetrischer Körper in Erscheinung, so daß irgendwelche Verdrehungen oder Ver­ biegungen kaum möglich sind, wie dies sonst bei heraus­ stehenden Rohren und dergleichen möglich wäre. Durch die im wesentlichen in diagonaler Richtung weisende Anordnung der beiden Rohre 2 und 4 ergibt sich darüberhinaus eine raumsparende Anordnung, bei der, wie gesagt, auf eine be­ sondere Lichtfalle verzichtet werden kann, da diese sich aufgrund der Konstruktion von selbst ergibt.

Claims (6)

1. Lichtoptische Nachweisvorrichtung für eine Schwe­ beteilchenkonzentration in einem gasförmigen Medium mit einem Gehäuse, das einerseits nach außen lichtdicht ist, andererseits den Zutritt des gasförmigen Mediums gestattet, mit einer Licht­ quelle und einem Photodetektor für Streulicht, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

• 1. Das Gehäuse ist als Zylinder (9) ausgebildet mit einem kurzen Mantel und zwei ebenen Abdeckplatten (1, 8),
• 2. in eine der Abdeckplatten (1) sind die Licht­ quelle (3) und der Photodetektor (5) einge­ lassen,
• 3. die optischen Achsen (43, 42) von Lichtquelle (3) und Photodetektor (5) sind so ausgerich­ tet, daß sie sich im wesentlichen in der Mitte des Zylinders (9) unter einem Winkel von 90° schneiden und an den Innenkanten (44) des Zylinders enden.

2. Lichtoptische Nachweisvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatten (1, 8) als mit koaxialen, kreisförmigen Ausnehmungen (10, 14) gleichen Durchmessers versehen sind, deren Wände (11, 12; 46, 16) beidseitig die Stirnseiten (13, 17) des Zylinders (9) umfassen, wobei außen an dem Zylinder (9) axial verlaufende Distanzrippen (21) angebracht sind, die die Stirnseiten (13, 17) des Zylinders (9) überragen und in die Ausnehmungen (10, 14) hineinreichen und sich mindestens gegen die innere (12, 16) oder äußere Wand (11, 46) der Ausnehmung (10, 14) abstützen.

3. Lichtoptische Nachweisvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzrippen (21) unter­ schiedliche Breite besitzen und in passende axiale Schlitze (45) in den äußeren Wänden (11, 46) der Ausnehmungen (10, 14) eingreifen.

4. Lichtoptische Nachweisvorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden der der Lichtquelle (3) und Photozelle (5) gegenüberliegenden Abdeckplatte (8) in die betreffende Ausnehmung (14) führende Schlitze (24, 25) angebracht sind, hinter denen bis zur Stirn­ seite (17) des Zylinders (9) reichende Kammern (26) gebildet sind, die in den Zwischenraum zwischen Zylinder (9) und innerer Wand (16) der betreffenden Ausneh­ mung (14) führende Öffnungen (28) aufweisen.

5. Lichtoptische Nachweisvorrichtung nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kammern (26) in der betreffen­ den Ausnehmung (14) segmentartig mit gleichbleibenden Ab­ ständen voneinander angeordnet sind, wobei die Abstandsbe­ reiche zusätzliche Luftzuführungen bilden, die die Luft vom Eintritt über die äußere Wand (46) um die Stirnseite (17) des Zylinders (9) und über die innere Wand (16) leiten.

6. Lichtoptische Nachweisvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem rotations­ symmetrischen Kasten (29) untergebracht ist, der sowohl dem freien Teil des Zylinders (9) als auch den Schlitzen (24, 25) gegenüber mit Durchbrüchen (35, 36; 40) versehen ist, wobei die den Schlitzen (24, 25) gegenüberliegenden Durch­ brüche (40) in der axial verlaufenden Wandfläche (38) einer zu der Abdeckplatte (8) gerichteten Vertiefung (37) im Boden (34) des Gehäuses (29) angebracht sind.