KR20220142516A - Particle sensor device with replaceable transparent cover element - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하우징(40) 및 커버 요소(34)에 의해 한정되는 내부 챔버(36)를 갖는 입자 센서 장치(16)에 관한 것이며, 상기 커버 요소(34)는 상기 하우징(40)의 개구를 덮고 중앙 투명 영역(34.1)을 가지며, 상기 내부 챔버(36)에는 레이저(18) 및 검출 장치(26)가 배치된다. 상기 입자 센서 장치는 레이저(18)로부터 입사된 레이저 방사선(10)이 중앙 투명 영역(34.1)을 통해 레이저 스폿(22)으로 집속되도록 설계 및 배치되고, 상기 입자 센서 장치는 레이저 스폿(22)에서 방출되는 열 복사를 중앙 투명 영역(34.1)을 통해, 검출 장치(26)를 조명하는 열 복사 영역(29)으로 안내하도록 설계 및 배치된다. 입자 센서 장치는 커버 요소(34)가 내부 챔버(36)를 기밀 방식으로 덮도록 그리고 비파괴적으로 해제 가능한 방식으로 하우징(40)에 연결될 수 있는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a particle sensor device (16) having an inner chamber (36) defined by a housing (40) and a cover element (34), said cover element (34) covering an opening in said housing (40) and It has a central transparent area 34.1 , wherein a laser 18 and a detection device 26 are arranged in the inner chamber 36 . The particle sensor device is designed and arranged so that the laser radiation 10 incident from the laser 18 is focused to the laser spot 22 through the central transparent area 34.1, and the particle sensor device is located at the laser spot 22 . It is designed and arranged to guide the emitted heat radiation through the central transparent area 34.1 to a heat radiation area 29 , which illuminates the detection device 26 . The particle sensor device is characterized in that the cover element 34 can be connected to the housing 40 in a non-destructive and releasable manner so as to cover the inner chamber 36 in an airtight manner.
Description
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 입자 센서 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a particle sensor device according to the preamble of claim 1 .
이러한 입자 센서 장치는 예를 들어 WO18292433 A1에 알려져 있다. 입자 센서 장치는 입자 필터의 상태에 대한 온보드 진단을 위해 승용차 내연 기관에 사용된다.Such a particle sensor device is known, for example, from WO18292433 A1. Particle sensor devices are used in passenger car internal combustion engines for on-board diagnostics of the condition of particle filters.
WO 18292433 A1에 따르면 나노초 고출력 레이저를 사용하여 입자 앙상블을 가열하여 짧은 시간(ns) 동안 매우 높은 광도를 달성한다. 작업은 단면적이 수 제곱센티미터 또는 밀리미터인 빔의 시준된(병렬 실행) 부분에서 수행된다. 즉, 단일 레이저 펄스로 수천 개의 그을음 입자가 동시에 가열되어, 개별 입자를 셀 수 없다. 고출력 레이저는 소형화될 수 없고 고가이다.According to WO 18292433 A1, a very high luminous intensity is achieved for a short time (ns) by heating a particle ensemble using a nanosecond high-power laser. The work is performed on a collimated (parallel run) portion of a beam with a cross-sectional area of several square centimeters or millimeters. That is, thousands of soot particles are heated simultaneously with a single laser pulse, making it impossible to count individual particles. High power lasers cannot be miniaturized and are expensive.
알려진 입자 센서 장치는 하우징 및 커버 요소에 의해 한정된 내부 챔버를 갖는다. 커버 요소는 하우징의 개구를 덮고 투명한 영역을 갖는다. 레이저, 제 1 광학 요소, 제 2 광학 요소 및 검출 장치가 내부 챔버에 배치되고, 제 1 광학 요소는 레이저로부터 입사된 레이저 방사선을 투명 영역을 통해 레이저 스폿으로 집속시키도록 설계 및 배치되고, 제 2 광학 요소는 레이저 스폿으로부터 방출되는 열 복사를 투명 영역을 통해, 검출 장치를 조명하는 열 복사 스폿으로 집속시키도록 설계 및 배치된다.Known particle sensor devices have an inner chamber defined by a housing and a cover element. The cover element covers the opening of the housing and has a transparent area. A laser, a first optical element, a second optical element, and a detection device are disposed in the inner chamber, the first optical element being designed and arranged to focus laser radiation incident from the laser to a laser spot through the transparent area, the second The optical element is designed and arranged to focus the thermal radiation emitted from the laser spot, through the transparent area, to a thermal radiation spot that illuminates the detection device.
투명 영역은 레이저 스폿 형성에 필요한 배기 가스에 대한 광학 액세스를 나타낸다. 이 광학 액세스는 한편으로는 배기관으로부터 침투할 수 있는 오염 및 손상으로부터 센서의 광학 경로를 보호하기 위해 배기 가스에 충분히 가까워야 한다. 다른 한편으로는, 이 광학 액세스는 센서의 수명 동안 충분히 투명해야 한다. 충족해야 하는 세 가지 주요 요구 사항이 있다:The transparent area represents optical access to the exhaust gas required to form the laser spot. This optical access must, on the one hand, be close enough to the exhaust gas to protect the sensor's optical path from contamination and damage that could penetrate from the exhaust pipe. On the other hand, this optical access must be sufficiently transparent for the lifetime of the sensor. There are three main requirements that must be met:
레이저 스폿에서 가열된 입자의 열 복사는 예를 들어 뜨거운 센서와 그 주변으로 인해 발생하는 배경 소음과 더 이상 구별될 수 없을 정도로 감쇠되어서는 안 된다. 가열 레이저 방사선은 그 강도가 입자를 충분히 가열하기에 충분하지 않을 정도로 감쇠되어서는 안 된다. 동시에 광학 액세스는 충분히 작은 레이저 스폿에 빛을 집속시키는데 필요한 광학 품질을 유지해야 한다. 광학 액세스에서 (예를 들어, 오염의 결과로) 반사될 수 있는 레이저 방사선은 검출 장치에서 여전히 허용 가능한 배경 방사선 레벨을 초과하는 전력에 도달해서는 안 된다.The thermal radiation of the heated particles in the laser spot must not be attenuated to such an extent that it is no longer indistinguishable from the background noise generated, for example, by the hot sensor and its surroundings. The heating laser radiation must not be attenuated so that its intensity is insufficient to sufficiently heat the particles. At the same time, the optical access must maintain the optical quality necessary to focus the light on a sufficiently small laser spot. Laser radiation that may be reflected from the optical access (eg as a result of contamination) must not reach a power that still exceeds an acceptable background radiation level at the detection device.
밀봉성에 대한 요구 사항은 예를 들어 일부 형태에서는 레이저 광의 포커싱을 위한 렌즈의 광학 기능도 수행하는 커버 요소의 투명 영역에 의해 실현된다. 센서의 수명 동안, 그을음이나 재가 광학 액세스의 투명한 영역에 침적될 수 있다. 또한, 투명 영역의 표면은 배기 가스와 함께 운반되는 화학 물질에 의해 공격을 받을 수 있으며, 이는 표면 구조의 바람직하지 않은 변화 및 관련 투명도 저하를 초래한다.The requirement for hermeticity is realized, for example, by a transparent area of the cover element which in some forms also performs the optical function of the lens for focusing the laser light. During the lifetime of the sensor, soot or ash may deposit in the transparent area of the optical access. In addition, the surface of the transparent region can be attacked by chemicals carried with the exhaust gas, which results in undesirable changes in the surface structure and associated transparency degradation.
본 발명은 청구항 제 1 항의 특징에 의해 서두에 언급된 선행 기술과 다르다. 이러한 특징들에 따르면, 커버 요소는 내부 챔버를 기밀 방식으로 덮고 비파괴적으로 해제 가능한 방식으로 하우징에 연결될 수 있다.The invention differs from the prior art mentioned at the outset by the features of claim 1 . According to these features, the cover element covers the inner chamber in an airtight manner and can be connected to the housing in a non-destructively releasable manner.
비파괴적 해제 가능성은 광학 액세스를 실현하는 커버 요소의 청소 및/또는 교체를 허용한다. 청소 또는 교체는 정기적인 간격으로 또는 자가 진단 기능에 의해 요구 사항 위반을 검출할 때 수행될 수 있다. 커버 요소의 교체 또는 청소는 광학 액세스를 교체할 수 없는 입자 센서 장치를 교체하는 것보다 훨씬 저렴하다. 본 발명은 또한 작업장 직원이 작업장에서 광학 액세스를 교체하거나 청소할 수 있게 하여, 제조업체 또는 전문 작업장에서 검사하는 것과 비교하여 노력을 더욱 감소시킨다.The non-destructive releasability permits cleaning and/or replacement of the cover element realizing optical access. Cleaning or replacement can be performed at regular intervals or when a requirement violation is detected by a self-diagnostic function. Replacing or cleaning the cover element is much less expensive than replacing a particle sensor device that cannot replace the optical access. The present invention also allows shop personnel to replace or clean the optical access at the shop floor, further reducing effort compared to inspection at a manufacturer or specialized shop.
본 발명에 따른 입자 센서 장치는 디젤 입자 필터 및 가솔린 입자 필터의 상태의 온보드 모니터링에 사용될 수 있다. 입자 센서 장치는 응답 시간이 짧고 활성화 직후 거의 즉시 사용될 수 있다. 특히 가솔린 차량의 경우 미세 입자(저질량, 많은 수)의 대부분이 콜드 스타트 동안 발생하기 때문에, 가솔린 차량에서 입자 수 측정 가능성 및 차량의 시동 직후 센서의 즉각적인 사용 가능성이 매우 중요하다.The particle sensor device according to the invention can be used for on-board monitoring of the condition of diesel particle filters and gasoline particle filters. Particle sensor devices have a short response time and can be used almost immediately after activation. Especially in the case of gasoline vehicles, since most of the fine particles (low mass, large number) are generated during cold start, the possibility of measuring the number of particles in gasoline vehicles and the immediate use of the sensor immediately after starting the vehicle is very important.
본 발명에 따른 입자 센서 장치는 방출된 입자의 질량(mg/㎥ 또는 mg/mi) 및 수 농도(입자/㎥ 또는 입자/mi)를 결정하는 것을 가능하게 한다. 입자 크기 분포의 측정도 가능하다. 그러나, 본 발명은 언급된 측정 변수들 중 하나만 결정되는 경우에도 관련된다. 다른 시나리오 및 적용 분야에 본 발명에 따른 입자 센서 장치의 사용도 가능하다(예: 휴대용 배출 모니터링 시스템, 검사용 배기 가스 분석 장치, 실내 공기질 측정, 연소 플랜트(개인, 산업용)의 배출).The particle sensor device according to the invention makes it possible to determine the mass (mg/m3 or mg/mi) and number concentration (particles/m3 or particles/mi) of the emitted particles. It is also possible to measure the particle size distribution. However, the present invention is also relevant if only one of the mentioned measurement parameters is determined. The use of the particle sensor device according to the invention in other scenarios and fields of application is also possible (eg portable emission monitoring systems, inspection exhaust gas analysis devices, indoor air quality measurement, emissions from combustion plants (personal, industrial)).
그을음 입자 및 배기 가스가 본 출원에서 언급되는 경우, 이는 단순화 또는 예시를 위한 예로서만 사용된다. 본 발명은 항상 포괄적으로 유체, 특히 측정 가스 내의 입자/에어로졸에 관련된다.Where soot particles and exhaust gases are referred to in this application, they are used only as examples for simplification or illustration. The present invention always relates generically to particles/aerosols in fluids, in particular measurement gases.
바람직한 실시예는 하우징이 센서 헤드를 갖고, 상기 센서 헤드에 하우징의 개구가 배치되며, 상기 센서 헤드는 개구를 폐쇄된 루프 형태로 둘러싸는 에지를 갖는 제 1 플랜지 면을 갖는다. 커버 요소는 그 형상 및 크기 면에서, 제 1 플랜지 면에 또는 상기 제 1 플랜지 면과 커버 요소 사이에 있는 중간 요소에 놓이도록 설계된다.A preferred embodiment is that the housing has a sensor head, in which an opening in the housing is arranged, the sensor head having a first flange face having an edge surrounding the opening in a closed loop. The cover element, in its shape and size, is designed to lie on the first flange face or on an intermediate element between the first flange face and the cover element.
이 구성을 사용하면, 하우징이 측정 가스를 운반하는 볼륨(예: 배기관)에 연결되는 플랜지의 해제에 의해 광학 액세스가 노출된다. 커버 요소는 교체 또는 청소를 위해 노출된 상태에서 제거될 수 있다. 중간 요소는 예를 들어 시일일 수 있다.With this configuration, optical access is exposed by the release of a flange through which the housing connects to a volume carrying the measurement gas (eg exhaust pipe). The cover element can be removed in the exposed state for replacement or cleaning. The intermediate element may be, for example, a seal.
또한, 입자 센서 장치는 제 2 플랜지 면을 갖는 카운터 플랜지를 갖고, 상기 제 2 플랜지 면은 커버 요소에 또는 제 1 플랜지 면과 제 2 플랜지 면 사이에 놓인 중간 요소에 놓이도록 설계되는 것이 바람직하다.It is also preferred that the particle sensor device has a counter flange with a second flange face, said second flange face being designed to rest on the cover element or on an intermediate element lying between the first flange face and the second flange face.
이러한 플랜지 연결을 통해 하우징은 측정 가스를 운반하는 볼륨에 기밀 방식으로 연결될 수 있고, 이러한 기밀 방식 연결은 쉽게 개방되고 다시 폐쇄될 수 있다.This flange connection allows the housing to be hermetically connected to the volume carrying the measuring gas, which can be easily opened and closed again.
이러한 플랜지 연결을 통해 광학 부품과 측정 가스/배기 가스 및 환경 사이의 밀폐형 폐쇄가 가능하다. 이는 센서 내부에 응축될 수 있는 습기 또는 그을음 입자와 같은 고체의 침투을 방지한다.This flanged connection allows a hermetic closure between the optical component and the measuring gas/exhaust gas and the environment. This prevents penetration of solids such as moisture or soot particles that may condense inside the sensor.
플랜지 연결은 또한 센서 헤드를 카운터 플랜지에 기계적으로 충분히 견고하게 연결할 수 있게 한다.The flange connection also makes it possible to connect the sensor head to the counter flange mechanically sufficiently rigidly.
입자 센서 장치는 제 2 플랜지 면과 제 1 플랜지면을 서로에 대해 가압하는 클램핑력을 생성할 수 있는 적어도 하나의 클램핑 수단을 갖는 것이 바람직하다.The particle sensor device preferably has at least one clamping means capable of generating a clamping force which presses the second flange face and the first flange face against each other.
또 다른 바람직한 실시예는, 센서 장치가 두 단부에서 개방된 원통형 보호 튜브를 갖고, 상기 보호 튜브는 레이저 스폿을 생성하는 레이저 방사선의 중심 빔과 일치하는 실린더 축을 가지며, 레이저 스폿 주위에 연장하는 재킷 면을 갖는 것을 특징으로 한다. 보호 튜브(또는 내부 및 외부 보호 튜브를 포함하는 보호 튜브 장치)는 배기 가스의 대표적인 부분을 분기하고 이 부분을 레이저 스폿을 통해 방향성 있는 흐름으로 안내한다. 보호 튜브는 레이저 스폿을 통해 균일한 흐름을 생성하여 측정의 재현성을 향상시킨다.Another preferred embodiment is that the sensor device has a cylindrical protective tube open at two ends, the protective tube having a cylindrical axis coincident with a central beam of laser radiation generating the laser spot, and a jacket face extending around the laser spot. It is characterized by having. A protective tube (or a protective tube arrangement comprising inner and outer protective tubes) branches off a representative portion of the exhaust gas and directs this portion into a directional flow through the laser spot. The protective tube creates a uniform flow through the laser spot, improving the reproducibility of the measurement.
또한 센서 헤드를 향하는 보호 튜브의 단부(즉, 근위 단부)는 그 형상과 크기 면에서, 커버 요소에 또는 커버 요소와 보호 튜브의 근위 단부 사이에 있는 중간 요소에 놓이도록 설계되는 것이 바람직하다.It is also preferred that the end (ie the proximal end) of the protective tube facing the sensor head is designed, in its shape and size, to lie on the cover element or on an intermediate element between the cover element and the proximal end of the protective tube.
이러한 특징으로 인해 플랜지는 커버 요소를 기밀하게 클램핑 방식으로 고정하는 데 사용될 뿐만 아니라 보호 튜브를 고정하는 데에도 사용되기 때문에 간단한 구성이 달성된다.Due to this feature, a simple construction is achieved, since the flange is used not only for hermetically clamping the cover element, but also for fixing the protective tube.
커버 요소는 투명 영역에 의해 형성되는 중앙 영역을 갖고, 커버 요소는 중앙 영역을 폐쇄된 루프 형태로 둘러싸는 주변 영역을 갖는 것이 바람직하다. 따라서 중앙 영역은 광학 액세스 역할을 하고, 주변 영역은 커버 요소의 기밀 부착을 위한 역할을 한다.The cover element preferably has a central region defined by a transparent region, and the cover element has a peripheral region which surrounds the central region in the form of a closed loop. The central region thus serves as an optical access and the peripheral region serves for the hermetic attachment of the cover element.
따라서 커버 요소는 디스크형 커버 요소이다. 커버 요소는 원주 방향의 좁은 면과 상기 좁은 면에 의해 서로 분리된 2개의 서로 마주보는 넓은 면을 갖는다. 넓은 면들에는 구멍이 없으므로 커버 요소는 플랜지가 닫힐 때 서로 마주보는 넓은 면에 놓이는 공간을 기밀 방식으로 서로 분리한다.The cover element is thus a disk-shaped cover element. The cover element has a circumferential narrow side and two opposing wide sides separated from each other by said narrow side. Since there are no holes on the wide sides, the cover element separates the spaces which lie on the opposite wide sides when the flanges are closed in a hermetic manner from one another.
다른 바람직한 구성은 제 1 플랜지 면이 그것으로부터 제 1 플랜지 면의 표면 법선 방향으로 돌출된 에지를 갖고, 커버 요소는 그 형상 및 크기 면에서, 에지에 의해 클램핑 방식으로 유지되도록 설계되는 것을 특징으로 한다. 커버 요소의 주변 영역은 두 플랜지 면 사이에 고정된다.Another preferred configuration is characterized in that the first flange face has an edge projecting therefrom in the direction normal to the surface of the first flange face, and the cover element is designed in its shape and size to be held in a clamping manner by the edge. . The peripheral area of the cover element is fixed between the two flange faces.
주변 영역은 실린더 축에서 볼 때 적어도 하나의 방사상 외향 돌출부를 갖는 것이 바람직하며, 상기 돌출부의 형상 및 크기는 돌출 에지 내의 리세스에 상보적이어서 돌출부와 리세스가 함께 비틀림 방지 수단을 형성한다.The peripheral region preferably has at least one radially outward projection as viewed from the cylinder axis, the shape and size of the projection being complementary to the recess in the projecting edge so that the projection and the recess together form an anti-torsion means.
커버 요소는 하우징의 내부 나사산에 나사 결합되는 외부 나사산을 갖는 소켓에 의해 유지되는 것이 바람직하다.The cover element is preferably held by a socket having an external thread that is screwed into an internal thread of the housing.
이 해결책은 커버 요소의 부착을 측정 가스를 운반하는 부분에 대한 하우징의 부착으로부터 분리한다. 이는 광학 액세스의 교체 또는 청소가 측정 가스를 운반하는 부품에서 하우징의 분해/조립으로부터 시간적으로 그리고 공간적으로 분리될 수 있다는 장점을 갖는다. 따라서 광학 액세스의 교체 및/또는 청소는 예를 들어 오염에 덜 민감한 공간에서 수행될 수 있는 반면, 분해/조립은 오염에 민감한 작업장 환경에서도 수행될 수 있다.This solution separates the attachment of the cover element from the attachment of the housing to the part carrying the measurement gas. This has the advantage that replacement or cleaning of the optical access can be temporally and spatially separated from disassembly/assembly of the housing in the part carrying the measurement gas. Thus, replacement and/or cleaning of the optical access may be performed, for example, in a space less susceptible to contamination, while disassembly/assembly may also be performed in a contamination-sensitive workshop environment.
다른 바람직한 실시예는 소켓이 컵형이고, 커버 요소가 컵형 소켓의 바닥을 형성하며, 외부 나사산이 바닥으로부터 먼, 컵형 소켓의 개구에 배치되고, 컵형 소켓의 개구는 컵형 소켓의 바닥보다 하우징의 개구로부터 더 멀리 배치된다.Another preferred embodiment is that the socket is cup-shaped, the cover element forming the bottom of the cup-shaped socket, and the external thread is disposed in the opening of the cup-shaped socket, distal from the bottom, the opening of the cup-shaped socket from the opening of the housing rather than the bottom of the cup-shaped socket. placed further away
이러한 특징들은 외부 나사산을 플랜지로부터 더 멀리 하우징의 깊이로 변위시켜 나사산의 내열성 및 밀봉 링과 같은 밀봉 수단에 대한 요구를 감소시킨다. 이러한 감소는 측정 가스를 운반하는 튜브, 예를 들어 뜨거운 배기관으로부터의 거리가 증가함에 따라 하우징의 온도가 감소한다는 사실로부터 달성된다. 온도의 감소는 냉각 핀의 사용에 의해 촉진될 수 있다.These features displace the outer thread further away from the flange into the depth of the housing, reducing the heat resistance of the thread and the need for sealing means such as a sealing ring. This reduction is achieved from the fact that the temperature of the housing decreases with increasing distance from the tube carrying the measuring gas, for example a hot exhaust pipe. The reduction in temperature can be facilitated by the use of cooling fins.
또한 커버 요소는 보호 튜브의 일부인 것이 바람직하다. 이 경우 커버 요소를 교체하기 위해 보호 튜브가 교체될 수 있다. 이것은 커버 요소의 투명 영역과는 달리 보호 튜브가 접촉에 민감하지 않기 때문에, 즉 접촉과 관련된 오염에 민감하지 않기 때문에 취급이 쉽다는 장점을 갖는다.It is also preferred that the cover element is part of the protective tube. In this case, the protective tube can be replaced in order to replace the cover element. This has the advantage of ease of handling since, unlike the transparent area of the cover element, the protective tube is not sensitive to contact, ie to contamination associated with contact.
또한, 커버 요소가 클램핑 방식으로 유지되는 방식으로 커버 요소의 에지가 보호 튜브 내의 환형 홈에 배치되는 것이 바람직하다.It is also preferred that the edge of the cover element is arranged in the annular groove in the protective tube in such a way that the cover element is held in a clamping manner.
추가의 바람직한 실시예는 커버 디스크가 삽입된 후에 서로 기계적으로 견고하게 연결된 보호 튜브의 두 부분 사이에서 커버 요소가 형상 끼워 맞춤 방식으로 유지되는 것을 특징으로 한다.A further preferred embodiment is characterized in that the cover element is held in a form-fitting manner between two parts of the protective tube which are mechanically rigidly connected to each other after the cover disk has been inserted.
제 2 투명 커버 요소는 제 1 플랜지 면으로부터 거리를 두고 하우징에 배치되는 것이 바람직하며, 제 2 투명 커버 요소는 제 1 플랜지 면을 향하는 제 1 측면 및 상기 제 1 측면 반대편에 있는 제 2 측면을 갖고, 내부 챔버를 제 1 부분 내부 챔버 영역과 상기 제 1 부분 내부 챔버 영역으로부터 기밀 방식으로 분리된 제 2 부분 내부 챔버 영역으로 분리한다. 그 결과, 하우징에 배치된 광학 부품(레이저, 빔 형성 수단, 검출 장치, 빔 스플리터)은 제 1 커버 요소가 교체 및/또는 청소될 때 오염으로부터 보호된다.A second transparent cover element is preferably disposed in the housing at a distance from the first flange face, the second transparent cover element having a first side facing the first flange face and a second side opposite the first side , separating the inner chamber into a first partial inner chamber area and a second partial inner chamber area hermetically separated from the first partial inner chamber area. As a result, the optical components (laser, beam forming means, detection device, beam splitter) arranged in the housing are protected from contamination when the first cover element is replaced and/or cleaned.
제 2 투명 커버 요소는 평면-평행한 커버 디스크이고 제 1 투명 커버 요소의 투명 영역은 수렴 렌즈인 것이 바람직하다.It is preferred that the second transparent cover element is a plane-parallel cover disk and the transparent area of the first transparent cover element is a converging lens.
다른 바람직한 실시예는 제 2 투명 커버 요소가 수렴 렌즈이고 제 1 투명 커버 요소의 투명 영역이 평면-평행한 커버 디스크인 것을 특징으로 한다.Another preferred embodiment is characterized in that the second transparent cover element is a converging lens and the transparent area of the first transparent cover element is a plane-parallel cover disk.
또한, 제 2 투명 커버 요소는 수렴 렌즈이고 제 1 커버 요소의 투명 영역은 수렴 렌즈인 것이 바람직하다.It is also preferred that the second transparent cover element is a converging lens and the transparent area of the first cover element is a converging lens.
또한, 제 2 투명 커버 요소는 평면-평행한 커버 디스크이고 제 1 커버 요소의 투명 영역은 평면-평행한 커버 디스크인 것이 바람직하다.It is also preferred that the second transparent cover element is a plane-parallel cover disk and the transparent area of the first cover element is a plane-parallel cover disk.
추가의 바람직한 구성은 레이저로부터 입사되는 레이저 방사선을 중앙 투명 영역을 통해 레이저 스폿으로 집속시키도록 설계되고 배치된 제 1 광학 요소를 포함하는 것을 특징으로 한다.A further preferred configuration is characterized in that it comprises a first optical element designed and arranged to focus laser radiation incident from the laser through the central transparent region to a laser spot.
또한, 중앙 투명 영역이 제 1 광학 요소를 형성하는 것이 바람직하다.It is also preferred that the central transparent region forms the first optical element.
제 1 광학 요소는 볼록 렌즈인 것이 바람직하다.The first optical element is preferably a convex lens.
본 발명의 실시예들은 도면들에 도시되어 있고 이하의 설명에서 더 상세하게 설명된다. 상이한 도면들에서 동일한 도면 부호는 동일한 또는 적어도 기능 면에서 유사한 요소들을 나타낸다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are described in more detail in the description that follows. The same reference numbers in different drawings indicate elements that are identical or at least functionally similar.
도 1은 본 발명에서 사용되는, 레이저 유도 백열에 기초한 측정 원리를 도시한다.
도 2는 레이저 유도 백열로 작동하는 입자 수 센서의 기본 구조를 도시한다.
도 3은 입자 센서 장치의 가능한 구조를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 입자 센서 장치의 센서 헤드의 단면도를 도시한다.
도 5는 투명 커버 요소의 클램핑 고정 요소들의 상세도를 도시한다.
도 6은 나사산을 사용하여 센서 헤드에 투명 커버 요소를 고정하는 것을 도시한다.
도 7은 도 6에 도시된 해결책의 변형예를 도시한다.
도 8은 보호 튜브 장치 내에 투명 커버 요소의 통합을 도시한다.
도 9는 보호 튜브 장치 내에 투명 커버 요소를 고정하는 제 1 예를 도시한다.
도 10은 보호 튜브 장치 내에 투명 커버 요소를 고정하는 제 2 예를 도시한다.1 shows the measuring principle based on laser induced incandescence, used in the present invention.
Figure 2 shows the basic structure of a particle count sensor operating with laser induced incandescence.
3 shows a possible structure of a particle sensor device.
4 shows a cross-sectional view of a sensor head of a particle sensor device according to the invention;
5 shows a detailed view of the clamping fixing elements of the transparent cover element;
6 shows the fixing of the transparent cover element to the sensor head using threads.
7 shows a variant of the solution shown in FIG. 6 .
8 shows the integration of a transparent cover element into a protective tube device.
9 shows a first example of fixing a transparent cover element in a protective tube arrangement.
10 shows a second example of fixing a transparent cover element in a protective tube arrangement.
도 1은 레이저 유도 백열(LII) 기반 측정 원리를 나타낸다. 고강도 레이저 방사선(10)은 입자(12)와 충돌한다. 입자(12)는 특히 그을음(soot) 입자이다. 레이저 방사선(10)의 강도는 입자(12)에 의해 흡수된 레이저 방사선(10)의 에너지가 입자(12)를 섭씨 수천도로 가열할 정도로 높다. 가열의 결과로서, 입자(12)는 열 복사 형태의 상당한 복사(14)(이하에서, LII 복사(14)라고도 함)를 자발적으로 그리고 실질적으로 우선 방향 없이 방출한다. 열 복사(백열 또는 글로 발광)는 플랑크(Planck)의 복사 법칙에 따라 발생한다. 열 복사는 측정 신호 역할을 하며 검출 장치에 의해 검출된다. 열복사 스펙트럼은 비교적 광대역이며 입자 온도 및 입자 재료와 같은 많은 요인에 따라 달라진다. 승화 온도까지 가열된 그을음 입자의 경우 스펙트럼의 최대값은 예를 들어 적색 범위(약 650nm 파장)에 있을 수 있다. 열 복사 형태로 방출된 LII 복사(14)의 일부는 입사 레이저 방사선(10)의 방향과 반대로 방출된다.1 shows a laser-induced incandescent (LII) based measurement principle. High
도 2는 입자 센서 장치(16)의 기본 구조를 개략적으로 도시한다. 입자 센서 장치(16)는 여기에서 레이저(18)를 포함하며, 상기 레이저(18)의 바람직하게 평행한 레이저 방사선(10)은 레이저(18)의 빔 경로에 배치된 적어도 하나의 제 1 광학 요소(20)에 의해 매우 작은 레이저 스폿(22)으로 집속된다.2 schematically shows the basic structure of the
레이저(18)가 변조되거나 스위치 온 및 오프되는 것이 가능하다(듀티 사이클 < 100%). 레이저(18)는 CW 레이저인 것이 바람직하다. 이것은 저렴한 반도체 레이저 소자(레이저 다이오드)의 사용을 가능하게 하여 완전한 입자 수 센서(16)를 더 저렴하게 만들고, 레이저(18)의 제어 및 측정 신호의 평가를 크게 단순화한다. 물론, 펄스 방식 레이저의 사용도 배제되지 않는다.It is possible for the
제 1 광학 요소(20)는 바람직하게는 제 1 렌즈(24)이지만, 반사기로서도 구현될 수 있다. 레이저 스폿(22)의 볼륨에서만 레이저 방사선(10)의 강도가 LII에 필요한 높은 값에 도달한다. 레이저(18)는 연속파 레이저로서 또는 펄스 방식으로 작동될 수 있는 레이저 다이오드일 수 있다. 저전력(~50-500 mW, 때로는 최대 5000 mW)의 연속 작동(CW) 레이저를 사용하는 것이 바람직하며, 이 레이저는 적절한 광학 요소(예: 렌즈)에 의해 매우 작은 레이저 스폿으로 집속된다. 레이저 다이오드의 상대적으로 낮은 레이저 출력에도 불구하고 포커싱에 의해 LII에 필요한 온도에 도달할 수 있을 만큼 충분히 출력 밀도를 높일 수 있다. 레이저 스폿의 크기가 작기 때문에 최대 약 1013/m3의 입자 농도를 기반으로 하는 경우 주어진 시간에 항상 단일 입자만 레이저 스폿(22)을 통과한다고(고유 단일 입자 검출) 가정할 수 있다.The first
레이저 스폿(22)의 치수는 수 ㎛의 범위, 특히 최대 200 ㎛의 범위에 있으므로, 레이저 스폿(22)을 가로지르는 입자(12)는 여기되어 평가될 수 있는 복사 전력을 방출한다. 레이저 스폿(22)의 직경이 예를 들어, 10 ㎛인 경우 레이저 스폿(22)에는 항상 최대 하나의 입자(12)가 있으며 입자 수 센서(16)의 순간 측정 신호는 최대 약 1013/m3의 입자 농도를 기반으로 하는 경우 상기 최대 하나의 입자(12)로부터만 나온다고(고유 단일 입자 검출) 가정할 수 있다. 측정 신호는 제 1 스폿(22)을 통해 날아가는 입자(12)로부터 나오는 복사(14), 특히 열 복사를 검출하도록 입자 수 센서(16)에 배치된 검출 장치(26)에 의해 생성된다. 이를 위해, 검출 장치(26)는 복사(14)에 민감한 적어도 하나의 제 1 면(26.1)을 갖는 것이 바람직하다. 검출 장치(26)는 예를 들어 민감한 포토다이오드 또는 실리콘 광전자 증배관(SiPM) 또는 다중 픽셀 광자 계수기(MPPC)일 수 있다.Since the dimensions of the
도 3은 측정 가스(32)로서 연소 공정의 배기 가스에서 그을음 입자 수 센서로 사용하기에 적합한 입자 센서 장치(16)의 부품들의 개략적인 배치를 도시한다.FIG. 3 shows a schematic arrangement of components of a
입자 센서 장치(16)는 측정 가스(32)에 노출되도록 설계된 제 1 부분(16.1)을 갖고, 측정 가스(32)에 노출되지 않으며 입자 센서 장치(16)의 광학 부품들을 포함하는 제 2 부분(16.2)을 갖는다. 두 부분들은 측정 가스(32)에 대해 불투과성인 격벽(16.3)에 의해 분리된다. 격벽(16.3)은 예를 들어 내연 기관의 배기관의 일부이다. 격벽(16.3)에서, 레이저 방사선(10)의 빔 경로에, 레이저 방사선(10) 및 레이저 스폿(22)으로부터 방출되는 복사(14) 모두에 투과성인 광학적으로 투명한 커버 요소(34)가 부착된다.The
입자 수 센서(16)의 제 1 부분(16.1)은 외부 보호 튜브(28) 및 내부 보호 튜브(30)로 구성된 보호 튜브 장치를 갖는다. 2개의 보호 튜브들(28, 30)는 바람직하게는 일반적인 원통형 또는 각주 형상을 갖는다. 원통형의 베이스는 바람직하게는 원형, 타원형 또는 다각형이다. 실린더들은 바람직하게는 동축으로 배치되고, 실린더의 축들은 배기 가스(32)의 흐름을 가로질러 정렬된다. 내부 보호 튜브(30)는 실린더의 축 방향으로 외부 보호 튜브(28)를 넘어, 유동 배기 가스(32) 내로 돌출된다. 유동 배기 가스(32)로부터 먼, 2개의 보호 튜브(28, 30)의 단부에서, 외부 보호 튜브(28)는 내부 보호 튜브(30)를 넘어 돌출된다. 외부 보호 튜브(28)의 내부 폭은 바람직하게는 내부 보호 튜브(30)의 외경보다 훨씬 커서 2개의 보호 튜브(28, 30) 사이에 제 1 유동 단면이 존재한다. 내부 보호 튜브(30)의 내부 폭은 제 2 유동 단면을 형성한다.The first part 16.1 of the
이 기하학적 구조의 결과는 배기 가스(32)가 제 1 유동 단면을 통해 2개의 보호 튜브(28, 30)의 장치 내로 들어간 다음, 배기 가스(32)로부터 먼, 보호 튜브(28, 30)의 단부에서 방향을 변경하여 내부 보호 튜브(30) 내로 유입되고, 이 내부 보호 튜브(30)를 나와, 유동 배기 가스(32)에 의해 흡입되는 것이다. 이는 내부 보호 튜브(30)에서 균일한 측정 가스 흐름을 달성한다. 보호 튜브들(28, 30)의 장치는 입자 센서 장치의 나머지 부분과 함께 배기 가스 흐름에 대해 횡방향으로 배기관 상에 또는 내에 고정된다.The result of this geometry is that the
입자 센서 장치(16)의 이러한 제 1 부분(16.1)은 바람직한 실시예의 구성 요소이다. 그러나, 그 특징들은 본 발명에 필수적인 특징들은 아니다. 본 발명에 필수적인 특징들은 입자 센서 장치(16)의 제 2 부분(16.2)의 구성 요소이다.This first part 16.1 of the
입자 센서 장치(16)의 제 2 부분(16.2)은 수렴 렌즈(19)를 갖는 레이저(18), 제 1 광학 요소(20), 제 2 광학 요소(23), 빔 스플리터(25), 필터(27) 및 검출 장치(26)를 포함한다. 제 2 광학 요소(23)는 렌즈 또는 반사기일 수 있다. 제 1 광학 요소(20)는 레이저(18)로부터 입사된 레이저 방사선(10)을 레이저 스폿(22)으로 집속시키는 방식으로 레이저 방사선(10)의 빔 경로에 배치되고, 제 2 광학 요소(23)는 레이저 스폿(22)으로부터 방출되는 복사(14)를 열 복사 스폿(29)으로 집속시키는 방식으로 배치된다. 빔 스플리터(25)는 입사 레이저 방사선을 제 1 광학 요소(20)의 방향으로 반사하고 열 복사(14)에 대해 투명하다. 검출 장치(26)는 복사(14)에 민감한 제 1 면(26.1)을 갖고, 상기 제 1 면(26.1)은 집속된 열 복사(14)의 빔 경로에 배치되어 집속된 열 복사(14)로 조명된다. 필터(27)는 나머지 스펙트럼 범위에서보다 레이저 방사선(10)의 스펙트럼 범위에서 덜 투명하고, 따라서 검출 장치의 신호가 산란된 레이저 방사선(10)의 효과에 의해 왜곡되지 않는데 기여한다.The second part 16.2 of the
광학적으로 투명한 커버 요소(34)는 보호 튜브 장치와 광학 부품(렌즈, 빔 스플리터, 레이저, 검출 장치) 사이에 부착되고, 민감한 광학 요소들을 뜨겁고, 화학적으로 공격적이며 "더러운" 측정 가스(32)로부터 절연시킨다.An optically
이에 대한 대안으로서, 제 1 렌즈(24)가 상기 절연을 수행함으로써, 하나의 광학 부품에 수렴 렌즈로서 그리고 투명 커버 요소로서의 기능을 결합할 수 있다. 선택적인 필터는 검출 장치(26) 앞에 배치되고, 레이저(18)가 방출하는 파장 범위를 차단한다. 이것은 검출 장치(26)에 도달하는 원치 않는 산란광(예를 들어, 광학 부품들에서 레이저(18)의 역반사)의 양을 감소시킨다. 검출 장치(26)가 작은 활성 검출 영역만 갖는 경우, 이것 앞에 제 3 렌즈의 사용이 가능하며, 이는 LII 복사(14)의 더 나은 포획을 유도한다.As an alternative to this, since the
도 4는 측정 가스에 대해 불투과성인 격벽(16.3)에 플랜지 연결된 입자 센서 장치(16)의 일부를 도시한다. 이 부분의 도시는 배기 가스에 가까운 입자 센서 장치(16) 부분의 구조적 세부 사항을 보여준다. 격벽(16.3)은 예를 들어 내연 기관의 배기관(17)의 일부이다. 그러나, 본 발명은 도시된 구조로 제한되지 않는다. 도 4는 입자 센서 장치(16)의 중심축(19)이 놓이는 단면도이다. 도 4에 도시된 입자 센서 장치(16)의 부분은 예를 들어 중심축(19)을 대칭축으로 하여 회전 대칭이다.4 shows a part of a
입자 센서 장치(16)는 하우징(40) 및 커버 요소(34)에 의해 한정되는 내부 챔버(36)를 갖는다. 커버 요소(34)는 하우징(40)의 개구를 덮고 중앙 투명 영역(34.1)을 갖는다. 특히, 입자 센서 장치(16)의 제 2 부분(16.2)의 부품들은 내부 챔버(36)에 배치된다.The
커버 요소(34)는 내부 챔버(36)를 측정 가스(32)에 대해 기밀 방식으로 덮고, 비파괴적으로 해제 가능한 방식으로 하우징(40)에 연결될 수 있다. 하우징(40)은 하우징(40)의 개구가 배치되는 센서 헤드(42)를 갖는다. 센서 헤드(42)의 단부에는 제 1 플랜지 면을 갖는 플랜지의 전반부(44)가 부착되어 있다. 제 1 플랜지 면에는 개구를 폐쇄된 루프 형태로 둘러싸는 에지가 있다. 커버 요소(34)는 그 형상 및 크기 면에서, 제 1 플랜지 면에 또는 선택적으로 제 1 플랜지 면과 커버 요소 사이에 있는 중간 요소 상에 놓이도록 설계된다. 선택적인 중간 요소는 예를 들어 시일이다.The
도시된 구성에서, 입자 센서 장치(16)는 카운터 플랜지(46)를 갖는다. 카운터 플랜지(46)는 커버 요소(34)에 또는 제 1 플랜지 면과 제 2 플랜지 면 사이에 있는 중간 요소에 놓이도록 설계된 제 2 플랜지 면을 갖는다. 카운터 플랜지(46)는 예를 들어 용접에 의해 벽(16.3)에 견고하게 연결된다.In the configuration shown, the
또한, 입자 센서 장치(16)는 제 2 플랜지 면과 제 1 플랜지 면을 서로에 대해 가압하는 클램핑력을 생성하는 적어도 하나의 클램핑 수단(48)을 갖는다. 클램핑 수단(48)은 예를 들어 하나 이상의 나사산으로 조여지고 중심축(19)에 평행하게 향하는 클램핑력을 생성하는 클램프이다.The
입자 센서 장치(16)의 센서 헤드(42)는 2개의 플랜지 절반부가 서로 연결되어 고정되는 배기관에 연결된다. 동시에, 커버 요소(34)는 2개의 플랜지 절반부 사이에 클램핑된다.The
도 3을 참조하여 이미 설명한 바와 같이, 입자 센서 장치(16)는 2개의 단부에서 개방된 원통형 보호 튜브(28, 30)의 장치를 갖는다. 보호 튜브들(28, 30)은 바람직하게는 중심 축(19)과 일치하는 실린더 축을 갖는다. 이러한 축들은 레이저 스폿(22)을 생성하는 레이저 방사선의 중심 빔과 일치하는 것이 바람직하다. 보호 튜브들은 레이저 스폿 주위에 연장하는 재킷 면들을 갖는다.As already explained with reference to FIG. 3 , the
보호 튜브(28, 30)의 근위 단부는 바람직하게는 플랜지 연결부와 동일 평면에 있다. 보호 튜브들(28, 30)은 측정 가스(32)의 대표적인 부분을 분기하고, 이 측정 가스를 방향성 있는 흐름으로, 레이저 스폿(22)이 위치하는 공간 영역을 통해 안내한다.The proximal ends of the
냉각 핀(49)은 연소 프로세스의 뜨거운 배기 가스일 수 있는 측정 가스(32)의 높은 온도로부터 센서 헤드(42)를 분리하기 위해 하우징(40)의 외부에 배치된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 에어 갭(50)을 이용하여 열적 디커플링이 수행되거나 강화될 수 있다. 에어 갭(50)은 레이저 스폿으로 향하는 레이저 빔 방향을 가로지르는 하우징(40)의 내부 폭의 증가로 나타난다.A cooling
센서 헤드(42)를 향하는 보호 튜브(28, 30)의 단부는 그 형상 및 크기 면에서, 커버 요소(34)에 또는 커버 요소(34)와 보호 튜브(28, 30)의 근위 단부 사이에 있는 중간 요소에 놓이도록 설계된다. 상기 중간 요소의 일례는 시일이다.The end of the
커버 요소(34)는 투명 영역(34.1)에 의해 형성되는 중앙 영역을 갖는다. 또한, 커버 요소(34)는 중앙 영역(34.1)을 폐쇄된 루프 형태로 둘러싸는 주변 영역(34.2)을 갖는다.The
제 1 플랜지 면은 그것으로부터 제 1 플랜지 면의 표면 법선 방향으로 돌출된 에지(52)를 갖는다. 커버 요소(34)는 그 형상 및 크기 면에서 에지(52)에 의해 반경방향으로 클램핑 방식으로 유지되도록 설계된다.The first flange face has an
커버 요소(34)의 투명 영역은 렌즈로 설계되고 주변 영역(34.2)에 고정된다. 선택적으로 이용 가능한 내부 투명 커버 요소(51)는 커버 요소(34)가 제거될 때 광학 부품들(레이저, 렌즈, 빔 스플리터, 검출 장치)을 보호한다. 이 경우, 보호 튜브 장치는 벽(16.3)에 고정된 카운터 플랜지(46)에 단단히 연결된다. 입자 센서 장치(16)가 클램핑 수단(48)을 사용하여 측정 가스(32)를 운반하는 볼륨에 연결될 때, 커버 요소(34)의 주변 영역(34.2)은 플랜지 연결부의 두 표면 사이에 기밀 방식으로 클램핑된다. 초기 조립 및 커버 요소(34)를 교체할 때의 조립을 용이하게 하기 위해, 커버 요소(34)는 예를 들어 스프링 구조를 통해 센서의 플랜지 내의 홈에 클램핑될 수 있다. 따라서, 조립 중에 인서트가 떨어지지 않는다.The transparent area of the
하우징(40)은 선택적으로 제 1 플랜지 면으로부터 거리를 두고 하우징(40) 내에 배치된 내부 투명 커버 요소(51)를 포함한다. 내부 투명 커버 요소(51)는 제 1 플랜지 면을 향하는 제 1 측면(51.1), 및 상기 제 1 측면(51.1) 반대편에 있는 제 2 측면(51.2)을 갖고, 내부 챔버(36)를 제 1 부분 내부 챔버 영역, 및 상기 제 1 부분 내부 챔버 영역으로부터 기밀 방식으로 분리된 제 2 부분 내부 챔버 영역으로 나눈다. 내부 투명 커버 요소(51)는 예를 들어 비파괴적으로 해제 가능한 방식으로 조립되고 여기에 제시된 구성들 중 임의의 구성에 선택적으로 사용될 수 있다.The
교체할 수 없고 영구적으로 설치된 내부 투명 커버 요소(51)는 작업장에서 커버 요소(34)를 교체할 때 이물질이 침투하거나 교체한 후에 밀봉성이 더 이상 보장되지 않을 위험을 방지한다. 이러한 내부 투명 커버 요소(51)는 본 발명에 따른 입자 센서 장치(16)의 임의의 구성에 선택적으로 사용될 수 있다.The non-replaceable and permanently installed inner
도 5는 투명 커버 요소(34)의 클램핑 방식 고정 요소들의 상세도를 도시한다. 주변 영역(34.2)은 중심 축(19)에서 본 적어도 하나의 방사상 외향 돌출부(54)를 가지며, 상기 돌출부(54)의 형상 및 크기는 플랜지의 전반부(44)의 돌출 에지(54) 내의 리세스에 상보적이어서, 돌출부와 리세스가 함께 비틀림 방지 수단을 형성한다. 또한, 돌출 에지(54)는 브레이싱(bracing)에 의해 고정된 커버 요소(34)가 에지(54)에 힘을 가함으로써 더 쉽게 해제될 수 있다는 점에서 커버 요소(34)의 교체를 용이하게 할 수 있다.5 shows a detailed view of the clamping manner fastening elements of the
도 6은 커버 요소(34)가 하우징(40)의 내부 나사산(58)에 나사 결합되는 외부 나사산을 갖는 소켓(56)에 의해 유지되는 실시예를 도시한다. 여기에서도, 보호 튜브 장치는 배기관의 플랜지에 견고하게 연결된다. 교체 가능한 커버 요소(34)는 소켓(56)을 통해 하우징 내로 나사 결합되고, 클램핑 수단(48)을 개방한 후에 교체될 수 있다.6 shows an embodiment in which the
도 7은 도 6에 따른 실시예에 기초한 실시예를 도시한다. 소켓(56)은 컵형이다. 커버 요소(34)는 컵형 소켓(56)의 바닥을 형성하고, 내부 나사산(58)(및 이에따라 외부 나사산)은 바닥으로부터 먼, 컵형 소켓의 개구에 배치된다. 컵형 소켓(56)의 개구는 컵형 소켓(56)의 바닥보다 하우징(40)의 개구 또는 플랜지의 전반부(44)로부터 더 멀리 배치된다. 상기 나사산은 이 실시예에서 플랜지로부터 더 멀리 떨어져 하우징의 후방 부분으로 변위된다. 바람직한 결과로서, 하우징의 이 부분의 온도가 냉각 및 절연 조치(냉각 핀, 에어 갭)에 의해 이미 상당히 감소되기 때문에 나사산 및 예를 들면 밀봉 링과 같은 가능한 밀봉 구조에 대한 내열성 요구 사항들이 상당히 완화된다. 컵형 형상의 바닥에 배치되기 때문에 커버 요소의 위치는 플랜지에 더 가까운 설치 위치로 유지될 수 있다. 이는 커버 요소(34) 또는 그 투명 영역이 렌즈로 설계될 때 특히 바람직하다. 이 경우, 위치에 따라 달라지는 렌즈의 높은 집광 효율이 유지된다.7 shows an embodiment based on the embodiment according to FIG. 6 . The
도 8은 커버 요소(34)가 보호 튜브들(28, 30)로 구성된 보호 튜브 장치의 구성 요소인 실시예를 도시한다. 조립 동안, 보호 튜브 장치는 2개의 플랜지 부분들 사이에 배치되고 클램핑 수단(48)을 통해 클램핑된다. 커버 요소는 보호 튜브 장치에 미리 조립되어 있다. 커버 요소(34)를 교체하기 위해 보호 튜브 장치가 교체된다. 이 변형예에서도, 보호 튜브는 조립을 용이하게 하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 조립 전에 클램핑 장치를 통해 센서 헤드에 연결될 수 있다.8 shows an embodiment in which the
도 9는 커버 요소(34)가 보호 튜브(30)에 클램핑 방식으로 유지되도록 커버 요소(34)의 에지가 내부 보호 튜브(30) 내의 환형 홈 내에 배치되는 그러한 장치의 실시예를 도시한다. 클램핑 방식 유지는 예를 들어 커버 요소(34)가 삽입된 후에 서로 기계적으로 견고하게 연결된 보호 튜브(30)의 두 부분 사이에 커버 요소(34)가 형상 끼워맞춤 방식으로 유지됨으로써 달성된다.FIG. 9 shows an embodiment of such a device in which the edge of the
도 10은 또한 커버 요소(34)가 보호 튜브(30)에 클램핑 방식으로 유지되도록 커버 요소(34)의 에지가 내부 보호 튜브(30) 내의 환형 홈 내에 배치되는 그러한 장치의 실시예를 도시한다. 클램핑 방식 유지는 예를 들어 커버 요소(34)가 삽입된 후에 예를 들어 점 용접에 의해 결합된 보호 튜브 장치의 두 판금 부품 사이에 커버 요소(34)가 형상 끼워맞춤 방식으로 유지됨으로써 달성된다.FIG. 10 also shows an embodiment of such a device wherein the edge of the
16: 입자 센서 장치
18: 레이저
22: 레이저 스폿
26: 검출 장치
28, 30: 보호 튜브
29: 열 복사 영역
34: 커버 요소
40: 하우징
42: 센서 헤드
46: 카운터 플랜지
48: 클램핑 수단
54: 돌출부
56: 소켓16: particle sensor device
18: laser
22: laser spot
26: detection device
28, 30: protective tube
29: heat radiation area
34: cover element
40: housing
42: sensor head
46: counter flange
48: clamping means
54: protrusion
56: socket
Claims (18)
상기 커버 요소(34)는 상기 내부 챔버(36)를 기밀 방식으로 덮고 비파괴적으로 해제 가능한 방식으로 상기 하우징(40)에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 입자 센서 장치(16).A particle sensor device (16) having a housing (40) and an inner chamber (36) that covers the opening of the housing (40) and is defined by a cover element (34) having a central transparent area (34.1), comprising: a laser (18); ) and a detection device 26 are arranged in the inner chamber 36 , wherein the particle sensor device transmits the laser radiation 10 incident from the laser 18 through the central transparent area 34.1 to the laser spot 22 . ), wherein the particle sensor device directs the heat radiation emitted from the laser spot 22 through the central transparent area 34.1 to illuminate the detection device 26 . In the particle sensor device (16), designed and arranged to guide
Particle sensor device (16), characterized in that the cover element (34) covers the inner chamber (36) in an airtight manner and can be connected to the housing (40) in a non-destructively releasable manner.
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