EP4370884A1 - Sondengehäuse sowie sondenvorrichtung mit einem sensor und einem sondengehäuse - Google Patents

Sondengehäuse sowie sondenvorrichtung mit einem sensor und einem sondengehäuse

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EP4370884A1
EP4370884A1 EP22741508.0A EP22741508A EP4370884A1 EP 4370884 A1 EP4370884 A1 EP 4370884A1 EP 22741508 A EP22741508 A EP 22741508A EP 4370884 A1 EP4370884 A1 EP 4370884A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
flushing medium
probe housing
sensor
medium outlet
housing according
Prior art date
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Pending
Application number
EP22741508.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Müller
Manfred Beversdorff
Guido Stockhausen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Publication of EP4370884A1 publication Critical patent/EP4370884A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0088—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry in turbines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
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    • G02B27/0006—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means to keep optical surfaces clean, e.g. by preventing or removing dirt, stains, contamination, condensation

Definitions

  • Probe housing and probe device with a sensor and a
  • the present invention relates to a probe housing and a probe device with a sensor and a probe housing.
  • sensors are used in probes that are minimally invasive and placed directly in the hot gas environment or at its edge .
  • the probe bodies have cooling devices that can be used to cool the probe bodies and the sensor technology they contain.
  • Such a probe body is known from DE 10 2012 216 267 A1, which consists of a probe housing with cooling channels, a probe head being exchangeable in order to adapt the system to different sensors. Since the probe head has to be cooled, a complex coupling design is necessary to direct the cooling medium into the probe head. Furthermore, in the previously known probe, it is provided that a flushing medium can be used to clean the sensor exit surface of the probe.
  • the probe has a large number of channels, which are distributed evenly in the circumferential direction. Some of these ducts are used as cooling ducts, while other ducts are used to supply purge air.
  • the previously known construction Due to the construction with a replaceable probe head, the previously known construction is relatively large and expensive or complex, thus prone to leaks.
  • one goal when measuring hot gas systems is to influence a hot gas flow as little as possible in order to obtain measurement results of the highest possible quality. Therefore, it is desirable to make a probe as small as possible.
  • the hot gas environment can also be influenced due to the flushing air fed to the sensor outlet.
  • flushing takes place concentrically, as a result of which increased contamination can occur at the sensor outlet due to the formation of vortices.
  • the probe head in the previously known probe is permanently exposed to the hot gas, so that even at times when no measurement is taking place, there is thermal stress on the components and the contamination process can progress. As a result, increased cooling and rinsing requirements are necessary with such a design.
  • the probe housing according to the invention is defined by the features of claim 1.
  • the probe device according to the invention is defined by the features of claim 15.
  • the probe housing according to the invention for accommodating sensors has a plurality of coolant channels distributed in the circumferential direction, at least one flushing medium channel and a sensor leadthrough opening.
  • the sensor passage recess extends at least partially parallel to the at least one flushing medium channel.
  • the probe housing also has a sensor receptacle into which the sensor feedthrough opening opens, with the sensor receptacle having a measurement section opening.
  • the sensor receptacle has a flushing medium outlet line with a flushing medium outlet, which is connected to the at least one flushing medium channel characterized in that the flushing medium outlet line has a tapered cross section to form a nozzle shape.
  • the measuring section opening connects the sensor mount with the environment.
  • the sensor mount is used to hold a sensor head of a sensor, with a measurement output of the sensor head being able to be arranged in the direction of the measuring section opening, so that the measurement can take place through the measuring section opening of the sensor mount.
  • the sensor feedthrough recess can be used, for example, for inserting the sen sorkopfes into the sensor receptacle, it also being possible for signal lines of the sen sor to be routed through the sensor feedthrough recess.
  • the flushing medium serves to protect the measuring section opening or a sensor head used in the sensor mount.
  • the flushing medium outlet line By configuring the flushing medium outlet line with a tapering cross section to form a nozzle shape, the flow of the flushing medium can be accelerated. As a result, particularly effective protection against the flow of hot gas and particularly good heat dissipation through the flushing medium can be achieved. Due to the increased Ge speed of the flushing medium, the flushing performance is further improved and the tendency to soiling is reduced because the particles are deflected earlier by the flow of the flushing medium.
  • the probe housing according to the invention thus provides that the at least one flushing medium channel and the sensor feedthrough recess are arranged inside the probe housing, with the coolant channels being arranged further outside and surrounding the at least one flushing medium channel and the sensor feedthrough recess. Due to the arrangement of the sensor guide recess and the at least one flushing medium channel offset from the central axis, they can be arranged in the probe housing in an advantageous manner and in a space-saving manner. Provision is preferably made for the coolant channels to be arranged evenly distributed in the circumferential direction. In this way, a particularly advantageous and uniform cooling of the probe housing is possible. In principle, it can be provided that some of the coolant channels are used for supplying the coolant and the remaining coolant channels are used for removing the heated coolant.
  • the probe housing consists of a tubular outer body and an inner body, the inner body being surrounded by the outer body and the sensor lead-through recess and the at least one flushing medium channel being arranged in the inner body.
  • the probe housing can also be a monolithic body, in which the inner and outer bodies are connected to form one component during the manufacturing process (e.g. by sintering, casting or printing).
  • the tubular outer body has an oval or elliptical cross-section.
  • the inner body can be adapted to the shape of the outer body.
  • An offset to a central axis of the probe housing arrangement of the sensor passage recess and the at least one flushing medium channel allows the design of the probe housing with an outer body with an oval or elliptical cross-section and thus a configuration with reduced Strö flow resistance in a particularly advantageous manner.
  • the cross section of the sensor feedthrough recess has a shape adapted to a sensor head and/or sensor.
  • the configuration of the invention with a tubular outer body having an oval or elliptical cross section also has independent inventive cal significance and can thus also be implemented independently of the configuration of the flushing medium outlet line.
  • the embodiment of the invention with a tubular outer body can be oval or elliptical Cross-section can be combined with individual, several or all of the features described above and below.
  • the coolant channels are arranged on the circumference of the inner body. Provision is preferably made for the coolant channels to be formed by depressions in the inner body, with the outer body delimiting the coolant channels at least on one side. Such a construction has proven to be particularly advantageous.
  • the cooling ducts can advantageously be installed in the inner body in the form of grooves, the cooling ducts then being completely closed in the circumferential direction by inserting the inner body into the outer body.
  • the inner body can be made of a different material than the outer body, so that, for example, a particularly heat-resistant material can be used for the outer body.
  • the coolant channels can have different cross sections.
  • the cooling capacity of the individual coolant channels is adapted to the heat load on the probe housing.
  • a coolant channel in a region of the probe housing that faces a hot gas flow during use can have a larger cross section than a coolant channel in a region of the probe housing that faces away from the hot gas flow during use.
  • a diaphragm and/or optically transparent disk to be arranged in or on the measuring section opening, which has or have a main surface.
  • the probe housing can thus be adapted to the sensor.
  • the aperture and/or optically permeable pane can also serve as additional protection for a sensor head used in the sensor recording.
  • the flushing medium outlet is arranged at an acute angle a to a plane in which the main surface lies.
  • the flushing medium flows in one direction onto the main surface and not parallel to or away from the main surface.
  • Particularly good heat dissipation can be achieved by the flow against the main surface of the pane or screen because it is ensured that the flushing medium sweeps over the main surface and thus touches it.
  • the main surface can be cleaned by flushing away particles adhering to the main surface with the flushing medium.
  • the angle a can be, for example, between 1.5° and 5°, preferably 2°.
  • a flushing medium outlet is to be understood at an acute angle a to a plane in such a way that the angle of a center line of the section of the flushing medium outlet runs at the corresponding angle to the plane.
  • the configuration of the invention with a flushing medium outlet at an acute angle a to a plane in which the main surface lies also has independent inventive significance and can thus also be implemented independently of the configuration of the flushing medium outlet line with a tapering cross section.
  • the embodiment of the invention with a flushing medium outlet at an acute angle ⁇ to a plane in which the main surface lies can be combined with individual, several or all of the features described above and below.
  • the flushing medium outlet line is shaped as a Laval nozzle.
  • the flushing medium can be accelerated to very high speeds, which are even higher than the speed of sound.
  • particularly effective protection against the flow of hot gas and particularly good heat dissipation through the flushing medium can be achieved.
  • the scavenging medium outlet line or the scavenging medium outlet can in principle also be arranged parallel to a plane in which the main surface lies, so that the scavenging medium flows parallel to the main surface.
  • the flushing medium outlet has a rectangular cross section with a long side and a short side and the flushing medium outlet is arranged with the long side parallel to the main surface of the measuring section.
  • a flushing medium flow can be generated which is relatively wide and sweeps over a large area of the measuring section and thus flushes it as well.
  • the opening plane of the measurement section opening or the main surface of the diaphragm arranged in the measurement section opening or the optically transmissive disk can be arranged orthogonally or parallel to the central axis.
  • the optically transparent pane can have an optical element.
  • the optical element can, for example, have a collecting property for optical radiation.
  • the optical element can be a lens.
  • the optical element can, for example, be integrated into the optically transparent pane or be provided in addition to it.
  • an optically transparent pane is understood to be a pane which, when optical sensors are used, lets through sufficient optical radiation for the sensor and in a wavelength range in which the optical sensor works.
  • the optically transparent pane can let through at least 50% of the radiation in the corresponding wavelength range.
  • the flushing medium outlet line crosses the measuring section opening, it being possible to generate a blocking air flow in the measuring section opening.
  • a blocking air flow is generated by means of the flushing medium, which causes effective protection of a sensor head placed in the sensor receptacle against hot gas flow.
  • the sealing air flow can be generated particularly advantageously by accelerating the flow of the flushing medium due to the tapering cross section of the flushing medium outlet line.
  • An embodiment of the invention in which the scavenging medium outlet line crosses the measuring section opening, with a blocking air flow being able to be generated in the measuring section opening, also has independent inventive significance and can therefore also be implemented with a tapering cross section independently of the configuration of the scavenging medium outlet line.
  • the embodiment of the invention in which the flushing medium outlet line crosses the measuring section opening can be combined with individual, several or all of the features described above and below.
  • the invention also provides a probe device with a sensor having a sensor head and a probe housing according to the invention, the sensor head being arranged in the sensor receptacle and a measuring output of the sensor head being arranged in the direction of the measuring section opening.
  • the probe device according to the invention it can be provided that measuring lines leading to the sensor head are arranged to run through the sensor feedthrough recess.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a first exemplary embodiment of a probe housing according to the invention for accommodating a sensor
  • Figure 2 is a schematic sectional view of the probe housing of Figure 1
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of the probe housing of FIG. 1 with a first variant of the flushing medium channel
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of the probe housing of FIG. 1 with a second variant of the flushing medium channel
  • FIG. 5 shows a schematic perspective view of a second exemplary embodiment of a probe housing according to the invention for accommodating a sensor
  • the probe housing 1 consists of a tubular outer body 3 and an inner body 5 arranged therein.
  • the scavenging medium channel 9 and the sensor passage recess 7 run parallel to one another in the longitudinal direction of the probe housing 1 and are arranged offset relative to a central axis 11 of the probe housing 1 .
  • Coolant channels 13 are formed by indentations on the circumference of the inner body 5, with the outer body 3 delimiting the coolant channels 13 in the radial direction.
  • Connections 13a for the coolant channels 13 are also arranged in a star shape in the circumferential direction at a first end 1a of the probe housing.
  • the coolant channels 13 have cross sections of different sizes, as a result of which the cooling capacity of the individual coolant channels 13 is adapted to the thermal load of the probe housing 1 .
  • a coolant channel 13 in a region of the probe housing 1 which faces a hot gas flow during use (in Fig. 2 above) has a larger cross section than a coolant channel in a region of the probe housing 1 which faces away from the hot gas flow during use ( in Fig. 2 below).
  • a Sensorauf measure 15 is arranged at the opposite end lb of the first end la .
  • the sensor receptacle 15 has a measurement section opening 17 which connects the receptacle space to the environment.
  • a sensor head accommodated in the accommodation space can perform a measurement through the measurement section opening 17 .
  • the measuring section opening 17 has an optically transmissive disk 18 having a main surface 18a and closing the measuring section opening 17 .
  • the main surface 18a runs parallel to the central axis 11. In other words: by means of the probe housing 1 shown in Figures 1 and 2, a measurement is possible in a direction orthogonal to the central axis 11 possible.
  • the tubular outer body 3 has an oval cross section. As a result, the flow resistance of the probe housing 1 with respect to the hot gas flow can be reduced.
  • the inner body 5 can be adapted to the shape of the outer body 3 . Due to the oval cross-section of the outer body 3 is a ge compared to a central axis 11 of the probe housing 1 offset arrangement of the flushing medium channel 9 and the sensor passage recess 7 is possible in a particularly advantageous manner. In principle, however, the outer body 3 can also have a round cross section.
  • the flushing medium channel 9 has a flushing medium outlet line 10 which opens into a flushing medium outlet 19 which is arranged on the sensor receptacle 15 .
  • the flushing medium outlet 19 is arranged next to the measuring section opening 17 and opens towards the measuring section opening 17 . This allows flushing medium flowing out of the flushing medium outlet to create a flow which flows over the main surface 18a of the disk 18 . In this way, a eddy formation of the scavenging medium on the main surface 18a of the disc 18 and thus a contamination tendency is avoided.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of the probe housing of FIG. 1 with a first variant of the flushing medium channel.
  • the flushing medium outlet line 10 has a tapered cross section 10a to form a nozzle shape.
  • the flow of the scavenging medium can be accelerated by means of the nozzle shape, as a result of which particularly effective protection against hot gas flow of the pane 18 and particularly good heat dissipation by the scavenging medium can be achieved.
  • the flushing medium outlet 19 is arranged at an acute angle a of 2° to a plane in which the main surface 18a lies.
  • the flushing medium flows in a direction towards the main surface 18a.
  • Particularly good heat dissipation is achieved by the flow against the main surface 18a of the disk 18 .
  • the main surface 18a can be cleaned in that particles adhering to the main surface are flushed away by the flushing medium.
  • the flushing medium outlet 19 has a rectangular cross section with a long side arranged parallel to the main surface 18a of the measuring section 17 .
  • the flushing medium outlet 19 has a width in the direction of the long side which is the same as or wider than the maximum extent of the disk 18 in this direction. This ensures that the entire pane 18 can be washed over by the flushing medium.
  • the optically transparent pane has an optical element 20 for collecting optical radiation, for example a lens.
  • FIG. 4 shows a schematic sectional representation of the probe housing of FIG. 1 with a second variant of the flushing medium channel.
  • FIG. 4 differs from the variant shown in FIG. 3 of the embodiment of FIG. 1 essentially in the shape of the flushing medium outlet line 10.
  • the flushing medium outlet line 10 is shaped as a Laval nozzle.
  • the flushing medium outlet 19 can also be arranged parallel to the plane in which the main surface 18a lies, so that the flushing medium flows parallel to the main surface.
  • FIG. 5 shows a schematic perspective view of a second exemplary embodiment of a probe housing 1 according to the invention for accommodating a sensor.
  • the flushing medium outlet line 10 crosses the measuring section opening 17.
  • the flushing medium emerging from the flushing medium outlet 19 flows transversely to the measuring section opening 17 and forms a sealing air flow that protects a sensor head inserted in the sensor receptacle 15 from hot gas flow.
  • the flushing medium outlet line 10 can have a tapering cross section to form a nozzle shape. In principle, however, an implementation without a tapered cross-section is also possible.
  • the scavenging medium channel 9 has a scavenging medium discharge section 23 which is arranged flush with the scavenging medium outlet 19 on the side of the measuring section opening 17 opposite the scavenging medium outlet 19 .
  • the flushing medium crossing the measuring section opening 17 is discharged through the flushing medium discharge section 23 and a flushing medium return channel, not shown.
  • the probe housing 1 according to the invention can be configured very compactly by arranging the flushing medium channel 9 and the sensor feedthrough recess 7 parallel to one another and in the inner body 5, with the coolant channels surrounding the flushing medium channel 9 and the sensor feedthrough recess 7.
  • an improved cooling performance is achieved through the distributed arrangement of the coolant channels 13 .
  • the tapering cross section 10a for forming a nozzle shape on the flushing medium outlet line 10 an advantageous flow of the flushing medium in the area of the measuring section opening 17 can be provided.

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Abstract

Sondengehäuse (1) für die Aufnahme von Sensoren, mit mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Kühlmittelkanälen (13), mit mindestens einem Spülmediumkanal (9) und mit einer Sensordurchführungsaussparung (7), wobei sich die Sensordurchführungsaussparung (7) zumindest teilweise parallel zu dem mindestens einem Spülmediumkanal (9) erstreckt, und mit einer Sensoraufnahme (15), in die die Sensordurchführungsaussparung (7) mündet, wobei die Sensoraufnahme (15) eine Messabschnittsöffnung (17) aufweist, und wobei die Sensoraufnahme (15) eine Spülmediumauslassleitung (10) mit einem Spülmediumauslass (19) aufweist, der mit dem mindestens einem Spülmediumkanal (9) verbunden ist, wobei die Spülmediumauslassleitung (10) einen sich verjüngenden Querschnitt (10a) zum Bilden einer Düsenform aufweist.

Description

Sondenaehäuse sowie Sondenvorrichtuna mit einem Sensor und einem
Sondenaehäuse
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sondengehäuse sowie eine Sondenvorrich tung mit einem Sensor und einem Sondengehäuse.
Für die Diagnostik (Einstellung eines Betriebspunktes, Anlagensteuerung, Fehler suche, Kontrolle etc.) von Heißgasanlagen, wie beispielsweise Gasturbinen, Ver brennungsmotoren, Dampfkraftwerken oder ähnlichen, werden Sensoren in Son den verwendet, die minimalinvasiv direkt in die Heißgasumgebung oder an deren Rand geführt werden. Die Sondenkörper weisen Kühlvorrichtungen auf, über die die Sondenkörper und die darin enthaltenen Sensortechnologie gekühlt werden können.
Aus DE 10 2012 216 267 Al ist ein derartiger Sondenkörper bekannt, der aus ei nem Sondengehäuse mit Kühlkanälen besteht, wobei ein Sondenkopf austausch bar ist, um das System an unterschiedliche Sensoren anzupassen. Da der Son denkopf gekühlt werden muss, ist eine aufwändige Kupplungskonstruktion not wendig, um das Kühlmedium in den Sondenkopf zu leiten. Ferner ist bei der vor bekannten Sonde vorgesehen, dass ein Spülmedium verwendet werden kann, um die Sensoraustrittsfläche der Sonde zu reinigen.
Die Sonde weist eine Vielzahl von Kanälen auf, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Einige dieser Kanäle werden als Kühlkanäle verwendet, wohingegen andere Kanäle für die Zufuhr von Spülluft dienen.
Aufgrund der Konstruktion mit einem austauschbaren Sondenkopf ist die vorbe kannte Konstruktion relativ groß und aufwendig bzw. komplex, somit anfällig für Leckagen. Es ist jedoch ein Ziel bei der Vermessung von Heißgasanlagen, eine Heißgasströmung so gering wie möglich zu beeinflussen, um möglichst hochwer tige Messergebnisse zu erhalten. Daher ist es wünschenswert, eine Sonde so klein wie möglich auszugestalten. Bei der vorbekannten Sonde kann es darüber hinaus aufgrund der dem Senso rauslass zugeführten Spülluft zu Beeinflussungen der Heißgasumgebung kommen. Darüber hinaus erfolgt die Spülung beim Stand der Technik konzentrisch, wodurch aufgrund von Wirbelbildung erhöhte Verschmutzungen am Sensorauslass auftre- ten können.
Da bei der vorbekannten Sonde die in dem Umfang verteilten Kanäle nicht alle für eine Kühlfunktion genutzt werden, kann es darüber hinaus zu einer ungleichmäßi gen Kühlung der Sonde und somit des Sensors kommen.
Schließlich ist der Sondenkopf bei der vorbekannten Sonde dauerhaft dem Heißgas ausgesetzt, sodass auch zu Zeiten, zu denen keine Messung stattfindet, eine ther mische Belastung der Bauteile gegeben ist und der Verschmutzungsprozess vo ranschreiten kann. Dadurch ist ein erhöhter Kühl- und Spülbedarf bei einer derar tigen Bauform notwendig.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sondengehäuse der ein gangs genannten Art zu schaffen, das eine kompakte Ausgestaltung aufweist und darüber hinaus möglichst zumindest einige der genannten Nachteile behebt. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sondenvorrichtung mit einem derartigen Sondengehäuse zu schaffen.
Das erfindungsgemäße Sondengehäuse ist definiert durch die Merkmale des An spruchs 1. Die erfindungsgemäße Sondenvorrichtung ist definiert durch die Merk male des Anspruchs 15.
Das erfindungsgemäße Sondengehäuse für die Aufnahme von Sensoren weist mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Kühlmittelkanäle, mindestens einen Spülmediumkanal und eine Sensordurchführungsaufsparung auf. Die Sens ordurchführungsaussparung erstreckt sich zumindest teilweise parallel zu dem mindestens einen Spülmediumkanal. Das Sondengehäuse weist ferner eine Sen soraufnahme auf, in die die Sensordurchführungsaussparung mündet, wobei die Sensoraufnahme eine Messabschnittsöffnung aufweist. Die Sensoraufnahme weist einen Spülmediumauslassleitung mit einem Spülmediumauslass auf, der mit dem mindestens einem Spülmediumkanal verbunden ist Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spülmediumauslassleitung einen sich verjüngenden Querschnitt zum Bilden einer Düsenform aufweist.
Die Messabschnittsöffnung verbindet die Sensoraufnahme mit der Umgebung. Die Sensoraufnahme dient zur Aufnahme eines Sensorkopfes eines Sensors, wobei ein Messausgang des Sensorkopfes in Richtung der Messabschnittsöffnung anordenbar ist, sodass die Messung durch die Messabschnittsöffnung der Sensoraufnahme er folgen kann.
Die Sensordurchführungsaussparung kann beispielsweise zum Einsetzen des Sen sorkopfes in die Sensoraufnahme dienen, wobei ferner Signalleitungen des Sen sors durch die Sensordurchführungsaussparung geführt werden können.
Das Spülmedium dient zum Schutz Messabschnittsöffnung bzw. eines in der Sen soraufnahme eingesetzten Sensorkopfes. Durch die Ausgestaltung der Spülmedi umauslassleitung mit einem sich verjüngenden Querschnitt zum Bilden einer Dü senform kann die Strömung des Spülmediums beschleunigt werden. Dadurch kann ein besonders wirksamer Schutz vor Heißgasströmung und eine besonders gute Wärmeabfuhr durch das Spülmedium erreicht werden. Durch die erhöhte Ge schwindigkeit des Spülmediums wird die Spülleistung ferner verbessert und die Verschmutzungsneigung verringert, das Partikel frühzeitiger von der Spülmedium strömung abgelenkt werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Sensordurchführungsaussparung und der mindestens eine Spülmediumkanal von den Kühlmittelkanälen umgeben und ver setzt zu einer Mittelachse des Sondengehäuses angeordnet sind. Das erfindungs gemäße Sondengehäuse sieht somit vor, dass der mindestens eine Spülmedium kanal und die Sensordurchführungsaussparung im Inneren des Sondengehäuses angeordnet sind, wobei die Kühlmittelkanäle weiter außen und den mindestens einen Spülmediumkanal und die Sensordurchführungsaussparung umgebend an geordnet sind. Durch die zu der Mittelachse versetzte Anordnung der Sensordurch führungsaussparung und des mindestens einen Spülmediumkanals können diese in vorteilhafter Weise und platzsparend in dem Sondengehäuse angeordnet wer den. Vorzugweise ist vorgesehen, dass die Kühlmittelkanäle in Umfangsrichtung gleich mäßig verteilt angeordnet sind. Auf diese Weise ist eine besonders vorteilhafte und gleichmäßige Kühlung des Sondengehäuses möglich. Grundsätzlich kann vorgese hen sein, dass ein Teil der Kühlmittelkanäle für die Zuführung des Kühlmittels dient und die übrigen Kühlmittelkanäle für die Abfuhr des erwärmten Kühlmittels.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Sondengehäuse aus einem rohrförmigen Außenkörper und einem Innenkörper besteht, wobei der Innenkörper von dem Au ßenkörper umgeben ist und wobei die Sensordurchführungsaussparung und der mindestens eine Spülmediumkanal im Innenkörper angeordnet sind. Das Sonden gehäuse kann auch ein monolithischer Körper sein, bei dem Innenkörper und Au ßenkörper zu einem Bauteil im Herstellungsprozess verbunden sind (z.B. durch Sintern, Gießen oder Drucken).
Dabei kann vorgesehen sein, dass der rohrförmigen Außenkörper einen ovalen o- der ellipsenförmigen Querschnitt aufweist. Dadurch kann der Strömungswider stand des Sondengehäuses in Bezug auf die Heißgasströmung reduziert sein. Der Innenkörper kann an die Form des Außenkörpers angepasst sein.
Eine zu einer Mittelachse des Sondengehäuses versetzte Anordnung der Sensor durchführungsaussparung und des mindestens einen Spülmediumkanal erlaubt die Ausgestaltung des Sondengehäuses mit einem Außenkörper mit einem ovalen oder ellipsenförmigen Querschnitt und somit eine Ausgestaltung mit reduzierten Strö mungswiderstand in besonders vorteilhafter Weise.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Quer schnitt der Sensordurchführungsaussparung eine an einen Sensorkopf und/oder Sensor angepasste Form aufweist.
Die Ausgestaltung der Erfindung mit einem rohrförmigen Außenkörper einen ova len oder ellipsenförmigen Querschnitt aufweist, hat auch unabhängige erfinderi sche Bedeutung und kann somit auch unabhängig von der Ausgestaltung der Spülmediumauslassleitung verwirklicht sein. Dabei kann die Ausführungsform der Erfindung mit einem rohrförmigen Außenkörper einen ovalen oder ellipsenförmigen Querschnitt mit einzelnen, mehreren oder allen zuvor und nachfolgend beschrie benen Merkmalen kombiniert werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Kühlmittelkanäle am Umfang des Innenkörpers angeordnet sind. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Kühlmittelkanäle durch Vertiefungen in dem Innenkörper gebildet sind, wobei der Außenkörper die Kühl mittelkanäle zumindest einseitig begrenzt. Eine derartige Konstruktion hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. Einerseits können die Kühlkanäle in vorteil hafter Weise in den Innenkörper in Form von Nuten angebracht werden, wobei die Kühlkanäle dann durch das Einsetzen des Innenkörpers in den Außenkörper in Umfangsrichtung vollständig verschlossen sind. Darüber hinaus kann durch die zweiteilige Ausgestaltung der Innenkörper aus einem anderen Material als der Au ßenkörper gestaltet werden, sodass beispielsweise ein besonders hitzebeständiges Material für den Außenkörper verwendet werden kann.
Die Kühlmittelkanäle können einen unterschiedlich großen Querschnitt aufweisen. Dadurch ist die Kühlleistung der einzelnen Kühlmittelkanäle an die Wärmebelas tung des Sondengehäuses angepasst. Beispielsweise kann ein Kühlmittelkanal in einem Bereich des Sondengehäuses, der im Gebrauch einer Heißgasströmung zu gewandt ist einen größeren Querschnitt aufweisen als ein Kühlmittelkanal in einem Bereich des Sondengehäuses, der im Gebrauch von der Heißgasströmung abge wandt ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in oder an der Messabschnittsöffnung eine Blende und/oder optisch durchlässige Scheibe angeordnet ist, die eine Hauptober fläche aufweist bzw. aufweisen. Je nach Art des verwendeten Sensors kann somit das Sondengehäuse an den Sensor angepasst sein. Die Blende und/oder optisch durchlässige Scheibe können auch als zusätzlicher Schutz eines in der Sensorauf nahme eingesetzten Sensorkopfes dienen.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der Spülmediumauslass in einem spitzen Winkel a zu einer Ebene, in der die Hauptoberfläche liegt, angeordnet ist. Dadurch strömt das Spülmedium in eine Richtung auf die Hauptoberfläche und nicht parallel zu der Hauptoberfläche oder von dieser weg. Durch die Anströmung der Hauptoberfläche der Scheibe oder Blende kann eine besonders gute Wärmeableitung erreicht werden, da sichergestellt ist, dass das Spülmedium die Hauptoberfläche über streicht und somit berührt. Darüber hinaus kann eine Säuberung der Hauptober fläche erfolgen, in dem an der Hauptoberfläche anhaftende Partikel von dem Spül medium weggespült werden. Der Winkel a kann beispielswies zwischen 1,5° bis 5°, vorzugsweise 2° betragen. Im Rahmen der Erfindung ist ein Spülmediumaus lass in einem spitzen Winkel a zu einer Ebene derart zu verstehen, dass der Winkel einer Mittellinie des Abschnitts des Spülmediumauslass in dem entsprechenden Winkel zu der Ebene verläuft.
Die Ausgestaltung der Erfindung mit einem Spülmediumauslass in einem spitzen Winkel a zu einer Ebene, in der die Hauptoberfläche liegt, hat auch unabhängige erfinderische Bedeutung und kann somit auch unabhängig von der Ausgestaltung der Spülmediumauslassleitung mit sich verjüngendem Querschnitt verwirklicht sein. Dabei kann die Ausführungsform der Erfindung mit einem Spülmediumaus lass in einem spitzen Winkel a zu einer Ebene, in der die Hauptoberfläche liegt, mit einzelnen, mehreren oder allen zuvor und nachfolgend beschriebenen Merk malen kombiniert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spülmediumauslassleitung als Laval-Düse geformt ist. Dadurch kann das Spülmedium auf sehr hohe Geschwindigkeiten, die sogar höher als die Schallge schwindigkeit sind, beschleunigt werden. Dadurch kann ein besonders wirksamer Schutz vor Heißgasströmung und eine besonders gute Wärmeabfuhr durch das Spülmedium erreicht werden. Die Spülmediumauslassleitung bzw. der Spülmedi umauslass kann dabei grundsätzlich auch parallel zu einer Ebene, in der die Haupt oberfläche liegt, angeordnet sein, so dass das Spülmedium parallel zu der Haupt oberfläche strömt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Spülmediumauslass einen rechteckigen Querschnitt mit einer Langseite und einer Kurzseite aufweist und der Spülmedi umauslass mit der Langseite parallel zu der Hauptoberfläche des Messabschnitts angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine Spülmediumströmung erzeugt werden, die relativ breit ist und eine große Fläche des Messabschnitts überstreicht und so mit spült. Vorzugweise ist vorgesehen, dass der Spülmediumauslass in Richtung der Längs seite eine Erstreckung aufweist, die gleich oder größer ist als die maximale Erstre ckung der Messabschnittsöffnung in dieser Richtung. Dadurch wird erreicht, dass die beim Austritt aus dem Spülmediumauslass entstehende Spülmediumströmung eine Breite aufweist, die gleich oder größer ist als die maximale Erstreckung der Messabschnittsöffnung in dieser Breitenrichtung, sodass der gesamte Messab schnitt von der Spülmediumströmung überströmt wird.
Die Öffnungsebene der Messabschnittsöffnung oder die Hauptoberfläche der in der Messabschnittsöffnung angeordneten Blende oder der optisch durchlässigen Scheibe kann orthogonal oder parallel zu der Mittelachse angeordnet sein. Mit an deren Worten: Es besteht die Möglichkeit, durch die orthogonale Anordnung des zu der Mittelachse eine Messung in Achsrichtung der Sonde vorzunehmen. Durch die parallele Anordnung zu der Mittelachse besteht die Möglichkeit, eine Messung in orthogonaler Richtung zu der Mittelachse vorzunehmen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die optisch durchlässige Scheibe ein optisches Element aufweist. Das optische Element kann beispielsweise eine Sammeleigen schaft für optische Strahlung aufweisen. Beispielsweise kann das optische Element eine Linse sein. Das optische Element kann beispielsweise in die optisch durchläs sige Scheibe integriert sein oder zusätzlich zu dieser vorgesehen sein.
Als optisch durchlässige Scheibe wird im Rahmen der Erfindung eine Scheibe ver standen, die bei der Verwendung von optischen Sensoren für den Sensor ausrei chende optische Strahlung und in einem Wellenlängenbereich, in dem der optische Sensor arbeitet, durchlässt. Beispielsweise kann die optisch durchlässige Scheibe in dem entsprechenden Wellenbereich mindestens 50 % der Strahlung durchlas sen.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spülmediumaus lassleitung die Messabschnittsöffnung kreuzt, wobei eine Sperrluftströmung in der Messabschnittsöffnung erzeugbar ist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ohne optisch durchlässige Scheibe wird mittels des Spülmediums eine Sperrluft strömung erzeugt, die einen wirksamen Schutz eines in der Sensoraufnahme ein gesetzten Sensorkopfes vor Heißgasströmung bewirkt. Die Sperrluftströmung kann durch die Beschleunigung der Strömung des Spülmediums aufgrund des sich verjüngenden Querschnitts der Spülmediumauslassleitung besonders vorteilhaft erzeugt werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Spülmediumauslassleitung die Messabschnittsöffnung kreuzt, wobei eine Sperrluftströmung in der Messab schnittsöffnung erzeugbar ist, hat auch unabhängige erfinderische Bedeutung und kann somit auch unabhängig von der Ausgestaltung der Spülmediumauslassleitung mit sich verjüngenden Querschnitt verwirklicht sein. Dabei kann die Ausführungs form der Erfindung bei der die Spülmediumauslassleitung die Messabschnittsöff nung kreuzt mit einzelnen, mehreren oder allen zuvor und nachfolgend beschrie benen Merkmalen kombiniert werden.
Die Erfindung sieht ferner eine Sondenvorrichtung mit einem Sensor mit einem Sensorkopf und einem erfindungsgemäßen Sondengehäuse vor, wobei der Sen sorkopf in der Sensoraufnahme angeordnet ist und eine Messausgang des Sensor kopfes in Richtung zu der Messabschnittsöffnung gerichtet angeordnet ist. Bei der erfindungsgemäßen Sondenvorrichtung kann vorgesehen sein, dass Messleitun gen, die zu dem Sensorkopf führen, durch die Sensordurchführungsaussparung verlaufend angeordnet sind.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines ersten Aus führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sondengehäuses für die Aufnahme eines Sensors,
Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung des Sondengehäuses der Figur 1,
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung des Sondengehäuses der Figur 1 mit einer ersten Variante des Spülmediumkanals , Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung des Sondengehäuses der Figur 1 mit einer zweiten Variante des Spülmediumkanals,
Figur 5 eine schematische perspektivische Ansicht eines zweite Aus führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sondengehäuses für die Aufnahme eines Sensors
In Figuren 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sondengehäuses 1 gezeigt. Das Sondengehäuse 1 besteht aus einem rohrförmigen Außenkörper 3 und einem darin angeordneten Innenkörper 5. In dem Innenkörper 5 ist eine Sensordurchführungsaussparung 7 und ein Spülmediumkanal 9 ange ordnet. Der Spülmediumkanal 9 und die Sensordurchführungsaussparung 7 ver laufen parallel zueinander in Längsrichtung des Sondengehäuses 1 und sind ge genüber einer Mittelachse 11 des Sondengehäuses 1 versetzt angeordnet. Durch Vertiefungen am Umfang des Innenkörpers 5 werden Kühlmittelkanäle 13 gebildet, wobei der Außenkörper 3 die Kühlmittelkanäle 13 in radialer Richtung begrenzt. An einem ersten Ende la des Sondengehäuses sind ferner Anschlüsse 13a für die Kühlmittelkanäle 13 sternförmig in Umfangsrichtung angeordnet.
Die Kühlmittelkanäle 13 weisen einen unterschiedlich großen Querschnitt auf, wodurch die Kühlleistung der einzelnen Kühlmittelkanäle 13 an die Wärmebelas tung des Sondengehäuses 1 angepasst ist. Ein Kühlmittelkanal 13 in einem Bereich des Sondengehäuses 1, der im Gebrauch einer Heißgasströmung zugewandt ist (in Fig. 2 oben), weist einen größeren Querschnitt auf als ein Kühlmittelkanal in einem Bereich des Sondengehäuses 1, der im Gebrauch von der Heißgasströmung abge wandt ist (in Fig. 2 unten).
An dem dem ersten Ende la gegenüberliegenden Ende lb ist eine Sensorauf nahme 15 angeordnet. In der Sensoraufnahme 15 ist ein nicht dargestellter Auf nahmeraum für einen Sensorkopf angeordnet. Die Sensoraufnahme 15 weist eine Messabschnittsöffnung 17 auf, die den Aufnahmeraum mit der Umgebung verbin det. Durch die Messabschnittsöffnung 17 kann ein in dem Aufnahmeraum aufge nommener Sensorkopf eine Messung vornehmen. Der Messabschnittsöffnung 17 weist eine eine Hauptoberfläche 18a aufweisende optisch durchlässige Scheibe 18 auf, die die Messabschnittsöffnung 17 verschließt. Die Hauptoberfläche 18a verläuft in dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Aus führungsbeispiel der Erfindung parallel zu der Mittelachse 11. Mit anderen Worten: Mittels des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Sondengehäuses 1 ist eine Mes sung in eine Richtung orthogonal zu der Mittelachse 11 möglich.
Der rohrförmigen Außenkörper 3 weist einen ovalen Querschnitt aufweist. Dadurch kann der Strömungswiderstand des Sondengehäuses 1 in Bezug auf die Heißgas strömung reduziert sein. Der Innenkörper 5 kann an die Form des Außenkörpers 3 angepasst sein. Durch den ovalen Querschnitt des Außenkörpers 3 ist eine ge genüber einer Mittelachse 11 des Sondengehäuses 1 versetzte Anordnung von der Spülmediumkanal 9 und der Sensordurchführungsaussparung 7 in besonders vor teilhafter Weise möglich. Grundsätzlich kann der Außenkörper 3 aber auch einen runden Querschnitt aufweisen.
Der Spülmediumkanal 9 weist eine Spülmediumauslassleitung 10 auf, die in einen Spülmediumauslass 19 mündet, der an der Sensoraufnahme 15 angeordnet ist. Der Spülmediumauslass 19 ist neben der Messabschnittsöffnung 17 angeordnet und zu der Messabschnittsöffnung 17 hin geöffnet. Dadurch kann aus dem Spülme diumauslass herausströmendes Spülmedium eine Strömung erzeugen, die über die Hauptoberfläche 18a der Scheibe 18 strömt. Auf diese Weise wird eine Wirbelbil dung des Spülmediums an der Hauptoberfläche 18a der Scheibe 18 und somit eine Verschmutzungsneigung vermieden.
In Fig. 3 ist eine schematische Schnittdarstellung des Sondengehäuses der Figur 1 mit einer ersten Variante des Spülmediumkanals dargestellt. Die Spülmediumaus lassleitung 10 weist einen sich verjüngenden Querschnitt 10a zum Bilden einer Düsenform auf. Durch Düsenform kann die Strömung des Spülmediums beschleu nigt werden, wodurch ein besonders wirksamer Schutz vor Heißgasströmung der Scheibe 18 und eine besonders gute Wärmeabfuhr durch das Spülmedium erreicht werden kann. Der Spülmediumauslass 19 ist in einem spitzen Winkel a von 2° zu einer Ebene, in der die Hauptoberfläche 18a liegt, angeordnet ist. Dadurch strömt das Spülme dium in eine Richtung auf die Hauptoberfläche 18a zu. Durch die Anströmung der Hauptoberfläche 18a der Scheibe 18 wird eine besonders gute Wärmeableitung erreicht. Darüber hinaus kann eine Säuberung der Hauptoberfläche 18a erfolgen, in dem an der Hauptoberfläche anhaftende Partikel von dem Spülmedium wegge spült werden.
Der Spülmediumauslass 19 hat einen rechteckigen Querschnitt, wobei eine Lang seite parallel zu der Hauptoberfläche 18a des Messabschnitts 17 angeordnet ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Spülmediumauslass 19 in Richtung der Langseite eine Breite besitzt, die gleich oder breiter der maximalen Erstreckung der Scheibe 18 in diese Richtung ist. Dadurch wird sichergestellt, dass die gesamte Scheibe 18 von dem Spülmedium überspült werden kann.
Die optisch durchlässige Scheibe weist ein optisches Element 20 zur Sammlung optischer Strahlung auf, beispielsweise eine Linse. Dadurch können verbesserte Messungen vorgenommen werden, da bei einem optisch arbeitenden Sensor eine größere Menge an optischer Strahlung zu dem Sensor geführt wird.
In den Figur 4 ist eine schematische Schnittdarstellung des Sondengehäuses der Figur 1 mit einer zweiten Variante des Spülmediumkanals gezeigt.
Die in Figur 4 dargestellte Variante unterscheidet sich von der in Figur 3 darge stellten Variante des Ausführungsbeispiels der Figur 1 im Wesentlichen in der Form der Spülmediumauslassleitung 10. Die Spülmediumauslassleitung 10 ist bei der in Figur 4 dargestellten Variante als Laval-Düse geformt ist. Dadurch kann das Spül medium auf sehr hohe Geschwindigkeiten, die sogar höher als die Schallgeschwin digkeit sind, beschleunigt werden. Dadurch kann ein besonders wirksamer Schutz vor Heißgasströmung und eine besonders gute Wärmeabfuhr durch das Spülme dium erreicht werden. Die Spülmediumauslass 19 kann dabei auch zu der Ebene, in der die Hauptoberfläche 18a liegt, parallel angeordnet sein, so dass das Spül medium parallel zu der Hauptoberfläche strömt. Figur 5 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines zweite Ausführungs beispiels eines erfindungsgemäßen Sondengehäuses 1 für die Aufnahme eines Sensors. Im Gegensatz zu dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist bei diesem Ausführungsbeispiel keine optisch durchlässige Scheibe in der Messab schnittsöffnung 17 angeordnet. Die Spülmediumauslassleitung 10 kreuzt die Mess abschnittsöffnung 17. Das aus dem Spülmediumauslass 19 tretende Spülmedium strömt quer zu Messabschnittsöffnung 17 und bildet eine Sperrluftströmung, die einen Schutz eines in der Sensoraufnahme 15 eingesetzten Sensorkopfes vor Heiß gasströmung bewirkt. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Spülmediumaus lassleitung 10 einen sich verjüngenden Querschnitt zur Bildung einer Düsenform aufweisen. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Verwirklichung ohne sich verjüng enden Querschnitt möglich.
Der Spülmediumkanal 9 weist eine Spülmediumableitabschnitt 23 auf, die mit der dem Spülmediumauslass 19 fluchtend auf der dem Spülmediumauslass 19 gegen überliegenden Seite der Messabschnittsöffnung 17 angeordnet ist. Das die Mess abschnittsöffnung 17 kreuzende Spülmedium wird durch die Spülmediumableitab schnitt 23 und einen nicht dargestellten Spülmediumrückführkanal abgeleitet.
Das erfindungsgemäße Sondengehäuse 1 kann durch die Anordnung des Spülme diumkanals 9 und der Sensordurchführungsaussparung 7 parallel zueinander und in dem Innenkörper 5, wobei die Kühlmittelkanäle den Spülmediumkanal 9 und die Sensordurchführungsaussparung 7 umgeben, sehr kompakt ausgestaltet werden. Darüber hinaus wird durch die verteilte Anordnung der Kühlmittelkanäle 13 eine verbesserte Kühlleistung erreicht. Durch das Vorsehen des sich verjüngenden Querschnitt 10a der zum Bilden einer Düsenform auf der Spülmediumauslasslei tung 10 kann eine vorteilhafte Strömung des Spülmediums im Bereich der Mess abschnittsöffnung 17 bereitgestellt werden. Bezuaszeichenliste
I Sondengehäuse la erstes Ende lb gegenüberliegendes Ende 3 rohrförmiger Außenkörper 5 Innenkörper
7 Sensordurchführungsaussparung
9 Spülmediumkanal
10 Spülmediumauslassleitung 10a sich verjüngender Querschnitt
II Mittelachse
13 Kühlmittelkanäle 13a Anschlüsse 15 Sensoraufnahme
17 Messabschnittsöffnung
18 optisch durchlässige Scheibe 18a Hauptoberfläche
19 Spülmediumauslass 19a Spülmediumanschluss
20 optisches Element
23 Spülmediumableitabschnitt

Claims

PatentansDrüche
1. Sondengehäuse (1) für die Aufnahme von Sensoren, mit mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Kühlmittelkanälen (13), mit mindestens einem Spülmediumkanal (9) und mit einer Sensor durchführungsaussparung (7), wobei sich die Sensordurchführungsausspa rung (7) zumindest teilweise parallel zu dem mindestens einem Spülmedi umkanal (9) erstreckt, und mit einer Sensoraufnahme (15), in die die Sen sordurchführungsaussparung (7) mündet, wobei die Sensoraufnahme (15) eine Messabschnittsöffnung (17) aufweist, und wobei die Sensoraufnahme (15) eine Spülmediumauslassleitung (10) mit einem Spülmediumauslass (19) aufweist, der mit dem mindestens einem Spülmediumkanal (9) ver bunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülmediumauslassleitung (10) einen sich verjüngenden Querschnitt (10a) zum Bilden einer Düsenform aufweist.
2. Sondengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an der Messabschnittsöffnung (17) eine Blende und/oder optisch durchlässige Scheibe (18) angeordnet ist, die eine Hauptoberfläche (18a) aufweist.
3. Sondengehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülmediumauslass (19) in einem spitzen Winkel zu einer Ebene, in der die Hauptoberfläche (18a) liegt, angeordnet ist.
4. Sondengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, dass die Spülmediumauslassleitung (10) als Laval-Düse geformt ist.
5. Sondengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, dass die Sensordurchführungsaussparung (7) und der mindestens eine Spülmediumkanal (9) von den Kühlmittelkanälen (13) umgeben und ver setzt zu einer Mittelachse (11) des Sondengehäuses (1) angeordnet sind.
6. Sondengehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeich net, dass der Spülmediumauslass (19) einen rechteckigen Querschnitt mit einer Langseite und einer Kurzseite aufweist und der Spülmediumauslass (19) mit der Langseite parallel zu der Hauptoberfläche (18a) der Blende und/oder optisch durchlässige Scheibe (18) angeordnet ist.
7. Sondengehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülmediumauslass (19) in Richtung der Langseite eine Erstreckung auf weist, die gleich oder größer ist als die maximale Erstreckung der Messab schnittsöffnung (17) in dieser Richtung.
8. Sondengehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeich net, dass die Hauptoberfläche (18a) der in der Messabschnittsöffnung (17) angeordneten Blende und/oder optisch durchlässigen Scheibe (18) orthogo nal oder parallel zu der Mittelachse angeordnet ist.
9. Sondengehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeich net, dass die optisch durchlässige Scheibe (18) ein optisches Element (20) aufweist.
10. Sondengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder nach dem Oberbe griff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülmediumaus lassleitung (10) die Messabschnittsöffnung (17) kreuzt, wobei eine Sperr luftströmung in der Messabschnittsöffnung (17) erzeugbar ist.
11. Sondengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet, durch einen rohrförmigen Außenkörper (3) und einem Innenkörper (5), der von dem Außenkörper (3) umgeben ist, wobei Sensordurchführungsaussparung (17) und der mindestens eine Spülmediumkanal (9) im Innenkörper (5) an geordnet sind.
12. Sondengehäuse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der rohr förmigen Außenkörper (5) einen ovalen oder ellipsenförmigen Querschnitt aufweist.
13. Sondengehäuse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelkanäle (13) am Umfang des Innenkörpers (5) angeordnet sind.
14. Sondengehäuse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Kühlmit telkanäle (13) durch Vertiefungen in dem Innenkörper (5) gebildet sind, wo bei der Außenkörper (3) die Kühlmittelkanäle (13) zumindest einseitig be grenzt.
15. Sondenvorrichtung mit einem Sensor mit einem Sensorkopf und einem Son dengehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Sensorkopf in der Sensoraufnahme (15) angeordnet ist und ein Messausgang des Sen sorkopfes in Richtung zu der Messabschnittsöffnung (17) gerichtet angeord net ist.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20260049870A1 (en) * 2024-08-19 2026-02-19 Rtx Corporation Integrally cooled optical probe

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5987422A (ja) * 1982-11-11 1984-05-21 Kobe Steel Ltd 内視装置
US7300630B2 (en) * 2002-09-27 2007-11-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company System and method for cleaning in-process sensors
DE102010013321A1 (de) * 2010-03-30 2011-10-06 Epcos Ag Messfühler mit einem Gehäuse
US8671504B2 (en) * 2010-04-28 2014-03-18 Denso Corporation Cover of vehicle optical sensor and vehicle optical sensor device
DE102012216267A1 (de) 2012-09-13 2014-03-13 Siemens Aktiengesellschaft Messvorrichtungsgehäuse
DE102014101915B4 (de) * 2014-02-14 2024-08-01 Avl Analytical Technologies Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Konzentration zumindest eines Gases in einem Probengasstrom mittels Infrarotabsorptionsspektroskopie
DE102016204764B4 (de) 2016-03-22 2020-04-23 Mtu Friedrichshafen Gmbh Messeinrichtung, Brenngasversorgungseinrichtung mit einer solchen Messeinrichtung und Brennkraftmaschine mit einer solchen Brenngasversorgungseinrichtung
DE102017203617A1 (de) 2017-03-06 2018-09-06 Knick Elektronische Messgeräte GmbH & Co. KG Eintaucharmatur zur Positionierung von Messsensoren in Prozessflüssigkeiten

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