DE10110066C1 - Meßsonde zur in-line-Bestimmung der Größe von bewegten Partikeln in transparenten Medien - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Meßsonde zur inline-Bestimmung der Größe von beweglichen Partikeln in transparenten Medien, mit einem rohrförmigen Meßsondenkörper, der im Bereich seines vorderen Endes einen Durchbruch für die Aufnahme einer optischen Meßstelle mit zwei Meßfenstern aufweist, bestehend aus einer Beleuchtungseinrichtung und einer gegenüber vorgesehenen Lichtempfangsanordnung, die mit einer optoelektronischen Wandleranordnung in Verbindung steht, wobei sich die Partikelströmung zwischen Beleuchtungseinrichtung und Lichtempfangsanordnung befindet, unter Verwendung einer Spüleinrichtung für die Reinigung der optischen Meßstelle. DOLLAR A Aufgabe ist es, eine Meßsonde der genannten Art zu schaffen, deren Meßfenster der optischen Meßstelle zuverlässig von Verschmutzungen bzw. Benetzungen durch Teilchen der Partikelströmung befreit bzw. ständig freigehalten werden, so daß die optische Durchlässigkeit der Meßstelle über eine hohe Standzeit gesichert und Meßwertverfälschungen weitestgehend vermieden sind. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Spüleinrichtung aus einer Quelle eines Spülmediums, einem im Inneren des rohrförmigen Meßsondenkörpers bis zum Durchbruch führenden Kanal für die Zuleitung des Spülmediums und mindestens einer Austrittsöffnung im Bereich des Durchbruchs besteht, wobei die Austrittsöffnung quer und unmittelbar vor den Meßfenstern der optischen Meßstelle mündet, so daß mindestens ein definierter Spülstrahl über die Oberflächen der ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßsonde zur in-line-Bestimmung der Größe von beweg­ ten Partikeln in einem transparenten Medium, mit einem rohrförmigen Meßsonden­ körper, der im Bereich seines vorderen, im Meßraum befindlichen Endes einen ein­ seitig offenen Durchbruch für die Aufnahme einer optischen Meßstelle mit zwei Meßfenstern aufweist, bestehend aus einer hinter einer Durchbruchwand angeord­ neten Beleuchtungseinrichtung und einer im Strahlengang hinter der gegenüber be­ findlichen Durchbruchwand vorgesehenen Lichtempfangsanordnung, die mit einer optoelektronischen Wandleranordnung in Verbindung steht, wobei sich die Partikel­ strömung zwischen Beleuchtungseinrichtung und Lichtempfangsanordnung befindet, unter Verwendung einer Spüleinrichtung für die Reinigung der optischen Meßstelle, wobei die Spüleinrichtung aus einer Quelle eines Spülmediums, einem im Inneren des rohrförmigen Meßsondenkörpers bis zum Durchbruch führenden Kanal für die Zuleitung des Spülmediums und einer Austrittsöffnung im Bereich des Durchbruchs besteht, wobei die Austrittsöffnung quer zu den Meßfenstern der optischen Meßstelle mündet.

Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist die berührungslose Ermittlung der Größe von Partikeln, d. h. von festen, flüssigen und/oder gasförmigen Teilchen, die sich in strömenden Flüssigkeiten oder Gasen befinden oder die sich in einem transparenten Medium bzw. im Vakuum selbst bewegen. Beispiele seien disperse Mehrphasen­ strömungen, z. B. Staub-, Suspensions- oder Aerosolströmungen, wobei im Rahmen mehr oder weniger komplexer technologischer Prozesse die Teilchengröße ohne Probennahme mit einer hohen Datenrate bestimmbar ist.

Gemäß DE 196 28 348 C1 und DE 298 04 156 U1 ist bereits eine Meßsonde be­ kannt, welche aus einem rohrförmigen Meßsondenkörper besteht, der in ein Partikeln führendes Medium eingebracht werden kann. Am Ende des Meßsondenkörpers be­ findet sich ein parallelwandiger Durchbruch, der einseitig offen ist, und dem eine op­ tische Meßstelle zugeordnet ist. Diese weist zwei im Durchbruch gegenüber befindli­ che Meßfenster auf, wobei ein Meßfenster eine Beleuchtungseinrichtung und das andere Meßfenster als Lichtempfangsanordnung eine Ortsfrequenzfilteranordnung mit einem zusätzlichen lichtwellenleitenden Element schützt. Diese Ortsfrequenzfil­ teranordnung ist ausgangsseitig auf eine optoelektronische Wandleranordnung ge­ führt, so daß beim Passieren von Partikeln durch das durch die Beleuchtungsein­ richtung beleuchtete Meßvolumen im Durchbruch des Meßsondenkörpers einerseits ein wechselspannungsartiges Ausgangssignal zur Bestimmung der Partikelge­ schwindigkeit und andererseits ein Impulssignal zur Bestimmung der Partikelgröße ausgewertet werden kann.

Eine analoge Meßsonde mit einer abweichenden Lichtempfangsanordnung, die Aus­ gangssignale auf der Basis von Zeitmessungen gewinnt, ist aus DE 199 11 654 C1 bekannt.

Beim praktischen Einsatz dieser bekannten Meßsonden in verschiedenen Partikel­ strömungen hat sich gezeigt, daß insbesondere beim Vorhandensein von staubigen und/oder klebrigen Teilchen eine relativ schnelle Benetzung bzw. Verschmutzung der beiden Meßfenster der optischen Meßstelle zu verzeichnen ist. Die Meßfenster set­ zen sich durch die Anlage entsprechender Teilchen zu, so daß die optische Durch­ lässigkeit der Meßstelle in zunehmendem Maße beeinträchtigt ist. Damit sind exakte Ausgangssignale nicht mehr bestimmbar, d. h. es treten unerwünschte Meßfehler bei der Partikelgrößenbestimmung auf.

Aus DE 298 23 184 U1 ist es zwar bereits bekannt, eine optische Meßsonde zur Be­ stimmung der Geschwindigkeit von strömenden Fluiden mit einer Spüleinrichtung zur Reinigung der optischen Meßstelle auszurüsten. Ziel ist es dabei, von der Strömung mitgeführtes, vor allem leichtes Treibgut mit mehr oder weniger sperriger Form, wie Grashalme, Blätter usw., am Festsetzen in einer die optische Meßstelle enthaltenden Einlaufrinne eines plattenförmigen Sondenkörpers zu hindern bzw. ggf. Beschädigungen einer schneidenartigen Kante der Einlaufrinne zu vermeiden. Dabei besteht diese Spüleinrichtung aus einer ein Druckmedium führenden Leitung, welche mittig im hinteren Durchbruchsbereich der Einlaufrinne des plattenförmigen Sondenkör­ pers, d. h. in Strömungsrichtung gesehen nach der der Einlaufrinne zugeordneten optischen Meßstelle und gegen die Anströmungsrichtung mündet.

Diese bekannte Spüleinrichtung ist für den Einsatz in der Meßsonde zur Partikelgrö­ ßenbestimmung gemäß Gattungsbegriff nicht geeignet, da eine Reinigung und stän­ dige Freihaltung der beiden Meßfenster der optischen Meßstelle von insbesondere angesetzten (entsprechend kleinen) Teilchen der Partikelströmung nicht vorgesehen und auch nicht möglich ist. Der gegen die Anströmrichtung gerichtete Spülstrahl wird bei in technischen Prozessen üblichen höheren Strömungsgeschwindigkeiten der Partikelströmung derart geschwächt, daß eine effektive Reinigungswirkung im ge­ nannten Sinne an den beiden Meßfenstern nicht erreichbar ist. Auch der verhältnis­ mäßig große Abstand der Mündungsöffnung der Spüleinrichtung von den Meßfen­ stern wirkt sich negativ auf eine Reinigungswirkung aus. Darüber hinaus bewirkt die bekannte Anordnung der Spüleinrichtung eine Störung der Partikelströmung im Be­ reich der optischen Meßstelle, was zu ungenauen Meßergebnissen bezüglich der Partikelgeschwindigkeit führt.

Es ist des weiteren aus DE 44 40 417 A1 eine Meßvorrichtung zum Ermitteln eines Pulveranteils in einem Gas-Pulver-Strom bekannt, welche in eine, besagten Gas- Pulver-Strom führende Förderleitung einsetzbar ist. Sie besteht aus einem licht­ durchlässigen Gehäuse für den Gas-Pulver-Strom, welches durch die Strahlen eines Strahlensenders auf einen Strahlenempfänger zu durchquert wird. Innerhalb des Ge­ häuses ist ein Einsatzrohr zum Führen des Gas-Pulver-Stroms angeordnet. Dieses weist im Bereich des Strahlenganges Durchtrittsöffnungen auf. Ein zwischen Einsatz­ rohr und Gehäuse im Ringspalt strömender reiner Gasstrom soll das Ansetzen von Ablagerungen auf der Gehäuseinnenwand bzw. auf Lichtleitern verhindern.

Diese bekannte Vorrichtung ist insbesondere wegen des Vorsehens eines den Gas- Pulver-Strom vollständig umhüllenden reinen Gasstroms relativ aufwendig und damit teuer. Darüber hinaus sind die beschriebenen Maßnahmen zur Verhinderung von Ablagerungen an einer Meßsonde zur Partikelgrößenbestimmung gemäß Gattungsbegriff nicht einsetzbar, da hier der Partikelstrom nicht in einem geschlossenen Ge­ häuse (der Meßvorrichtung) geführt wird. Dem gemäß ist die Anordnung eines Ringspaltes für die Leitung eines reinen Gasstroms nicht realisierbar. Im übrigen kann der im Ringspalt strömende Gasstrom nicht die Anlagerung von Ablagerungen im Inneren des Einsatzrohres im Bereich der Durchtrittsöffnungen verhindern, so daß Meßwertverfälschungen nicht auszuschließen sind.

Darüber hinaus ist aus DE 37 14 755 C2 eine gattungsgemäße Meßsonde bekannt. Dabei ist der Durchbruch in der Ebene rechtwinklig zur Strömung mit einem dreiecki­ gen Querschnitt gestaltet, so daß zwei geschlossene und eine offene Seitenfläche(n) einen Meßkanal bilden. Von der Strömung transportierte Flocken bewegen sich ent­ lang dieses Meßkanals und neigen dazu, entsprechend ihrer Größe so eng als mög­ lich zum Winkel zwischen beiden offenen Seitenflächen zu drängen. Damit ist der von Flocken freie Abstand zwischen innerer Flocke und Winkel ein Maß für die Grö­ ße der Flocke, welches aus dem empfangenen Helligkeitsprofil einer Lichtempfangs­ anordnung von einer zeilenweise Lichtstrahlen aussendenden Beleuchtungseinrich­ tung gebildet wird.

Die in dem Winkel des Meßkanals sich leicht ablagernden Verunreinigungen sollen vor Beginn einer Meßreihe entfernt werden, indem eine Sprühdüse in den Winkel des Meßkanals gerichtet ist, welche mit Spülwasser beaufschlagt wird.

Diese bekannte Anordnung möge für die Größenbestimmung von weichen Flocken und ggf. auch härteren Körnern geeignet sein. Die (laufende) Reinigung der Meßfen­ ster bei staubigen und/oder klebrigen Teilchen gelingt dagegen nicht, weil der Spül­ strahl infolge unmittelbaren und ungebündelten Austritts aus einer im Winkelbereich des Durchbruchs angeordneten Austrittsöffnung im wesentlichen mittig in den Meß­ kanal gerichtet ist. Damit kann er bestenfalls (größere) Teilchen aus dem Winkelbe­ reich des Meßkanals entfernen, jedoch nicht unmittelbar auf den Flächen der Meß­ fenster abgelagerte, angeklebte bzw. niedergeschlagene, insbesondere kleine und kleinste Teilchen ablösen. Eine Spülstrahlführung unmittelbar und quer zu den Flä­ chen der Meßfenster ist nicht vorhanden, so daß auch eine negative Beeinflussung des Spülstrahls durch Einwirkung der Strömung im Meßkanal zu verzeichnen ist.

Demgemäß setzen sich in genannten Anwendungsfällen die Meßfenster in kürzester Zeit zu, so daß unerwünschte Meßfehler auftreten.

In Anbetracht der Nachteile des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Meßsonde zur Partikelgrößenbestimmung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Meßfenster der optischen Meßstelle zuverlässig von Verschmutzungen bzw. Benetzungen durch Teilchen der Partikelströmung be­ freit bzw. ständig freigehalten werden, so daß die optische Durchlässigkeit der Meß­ stelle über eine hohe Standzeit gesichert und durch Teilchenablagerungen bzw. -benetzungen bedingte Meßwertverfälschungen weitestgehend vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen in den parallelwandigen Durchbruch einsetz-, befestig- und wechselbaren Spüleinsatz, welcher im Axial­ schnitt durch den rohrförmigen Meßsondenkörper im Bereich des Durchbruchs des­ sen Querschnitt teilweise oder vollständig ergänzt, welcher weiterhin eine mit der Quelle eines Spülmediums über den Kanal und die Austrittsöffnung in Verbindung stehende Eingangsöffnung und zwei mit dieser verbundene Austrittsöffnungen für das Spülmedium besitzt, die jeweils quer zu den Meßfenstern von Beleuchtungsein­ richtung und Lichtempfangsanordnung verlaufen.

Bei dieser erfindungsgemäß ausgestalteten Meßsonde sind die beiden Meßfenster der optischen Meßstelle ständig und zuverlässig vor Verschmutzungen bzw. Benet­ zungen durch Ablagerung von Teilchen der Partikelströmung geschützt, da die ent­ sprechend gestaltete Spüleinrichtung das ständige Aufbringen jeweils eines dünnen Spülstrahls ausreichender Strahlstärke unmittelbar gerichtet über die jeweiligen Oberflächen der beiden Meßfenster gewährleistet. Dementsprechend ist bereits die Entstehung von Ablagerungen auf den Meßfenstern vermieden. Andererseits z. B. durch Nichtaktivierung der Spüleinrichtung bereits entstandene Verschmutzungen oder Ablagerungen werden durch den entsprechend gerichteten Spülstrahl zuver­ lässig entfernt. Damit wird die optische Durchlässigkeit der Meßstelle auch bei pro­ blematischen Partikelströmungen (z. B. besonders staubige oder klebrige Produkte) über lange Standzeiten gesichert, so daß durch Verschmutzung bzw. Teilchenabla­ gerungen verursachte Meßwertverfälschungen weitestgehend vermieden sind. Dieses ist insbesondere bei einem automatischen Langzeiteinsatz der Meßsonde von großer Bedeutung.

Die erfindungsgemäße Verwendung eines in den Durchbruch des rohrförmigen Meß­ sondenkörpers einsetzbaren und auswechselbaren Spüleinsatzes erlaubt einen uni­ versellen Einsatz der Meßsonde sowie eine erhebliche Verbesserung der Reini­ gungswirkung im Bereich der beiden Meßfenster der optischen Meßstelle. Insbeson­ dere der Spülstrahl ist bezüglich seiner Strahlrichtung und -intensität relativ zur Par­ tikelflugbahn genau vorwähl- und definierbar, so daß optimale Ergebnisse erzielbar sind.

Vorrangig für den Einsatz in Partikelströmungen mit relativ größeren Teilchen ist es zweckmäßig, daß der Spüleinsatz bei teilweiser Querschnittsergänzung des rohrför­ migen Meßsondenkörpers im Bereich des Durchbruchs eine die Eingangsöffnung aufweisende innere Begrenzungsfläche, die an der inneren Fläche des parallelwan­ digen Durchbruchs anliegt, und eine zu dieser parallel verlaufende äußere Begren­ zungsfläche aufweist, deren Mittenabstand zur Längsachse des rohrförmigen Meß­ sondenkörpers kleiner ist als der Mittenabstand der Lichtempfangsanordnung, und wobei in beiden stirnseitigen Wänden des Spüleinsatzes je ein mit der Eingangsöff­ nung verbundener Austrittskanal für das Spülmedium angeordnet ist, dessen Aus­ trittsöffnung jeweils eine Strahlrichtung des Spülstrahls bestimmt, die einen spitzen Winkel zur Richtung der Partikelströmung einschließt.

Zweckmäßig ist dabei die parallel verlaufende äußere Begrenzungsfläche des Spü­ leinsatzes parallel zur Partikelströmung z. B. rinnenförmig profiliert, um eine günsti­ gere Ausrichtung der Partikelflugbahn zu erzielen.

Insbesondere für den Einsatz in Partikelströmungen mit relativ kleineren Teilchen ist es vorteilhaft, daß der Spüleinsatz bei vollständiger Querschnittsergänzung des rohrförmigen Meßsondenkörpers im Bereich des Durchbruchs eine die Eingangsöff­ nung aufweisende innere Begrenzungsfläche, die an der inneren Fläche des paral­ lelwandigen Durchbruchs anliegt, und eine querschnittsergänzende äußere Begren­ zungsfläche aufweist, wobei der Spüleinsatz einen diesen durchdringenden, parallel zur inneren Begrenzungsfläche und querfluchtend zur Wirkungsrichtung der Meßfenster von Beleuchtungseinrichtung und Lichtempfangsanordnung verlaufenden Parti­ kelführungskanal besitzt, der jeweils im Bereich der Meßfenster diesen zugeordnete, den Spüleinsatz durchdringende Öffnungen hat, und wobei in beiden stirnseitigen Wänden des Spüleinsatzes je ein mit der Eingangsöffnung verbundener Austrittska­ nal für das Spülmedium angeordnet ist, der parallel zum Partikelführungskanal ver­ läuft und quer an den Meßfenstern vorbeiführt.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn in den Austrittskanälen für das Spülmedium Drosseldüsen vorgesehen sind, deren Querschnittsverengungen - in Richtung der Strömung des Spülmediums gesehen - jeweils vor den Meßfenstern angeordnet sind. Diese Drosseldüsen wirken als Injektor, d. h. die Partikelströmung wird im Bereich der Meßfenster beschleunigt, so daß insbesondere durch Vereinzelung der Partikeln einer Partikelströmung höherer Teilchendichte bessere Meßergebnisse erzielbar sind. Andererseits ist durch die düsenbedingte Erhöhung der Strömungsgeschwin­ digkeit des Spülmediums eine weitere Verbesserung der Reinigungswirkung erreich­ bar.

Zweckmäßigerweise erzeugt die Quelle des Spülmediums einen geeigneten Über­ druck des Spülmediums relativ zum Druck des die Partikel führenden Mediums, um einen wirksamen Spülstrahl zu erzielen.

Zweckmäßig ist es weiterhin, daß das Spülmedium aus einem Druckgas, aus einer Druckflüssigkeit oder aus einem mit einer Druckflüssigkeit versetzten Druckgas (bzw. umgekehrt) besteht. Besonders einfach und effektiv ist die Anwendung von Druckluft als Spülmedium.

Zwecks Vermeidung des Rückschlagens von unter Druck stehendem, die Partikel führendem Medium ist günstigerweise im Kanal für die Zuleitung des Spülmediums ein Rückschlagventil angeordnet.

Die Erfindung wird nachfolgend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels mit einem zum Einsatz vorbereiteten Spüleinsatz,

Fig. 2 die Seitenansicht zu Fig. 1 mit eingesetztem Spüleinsatz,

Fig. 3 den Schnitt nach Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 die perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels mit einem an­ deren zum Einsatz vorbereiteten Spüleinsatz,

Fig. 5 die Seitenansicht zu Fig. 4 mit eingesetztem Spüleinsatz,

Fig. 6 den Schnitt nach Linie VI-VI in Fig. 5.

Die Meßsonde besteht aus einem Gehäuse (nicht dargestellt) für die Aufnahme u. a. einer Lichtquelle, von elektronischen und elektrischen Bauteilen sowie von einer Quelle eines Spülmediums. An das Gehäuse ist ein rohrförmiger Meßsondenkörper 1 befestigt, dessen vorderes Ende 1.1 in einen Meßraum hineinragen kann. In diesem Meßraum befindet sich eine Partikelströmung 2, beispielsweise in einer Rohrleitung, wobei die Größe der bewegten Partikeln bestimmt werden soll.

Der rohrförmige Meßsondenkörper 1 enthält im Bereich seines vorderen Endes 1.1 einen einseitig offenen, parallelwandigen Durchbruch 3 mit zwei Durchbruchwänden 3.1 und 3.2 sowie einer inneren Fläche 3.3. Der Durchbruch 3 dient der Aufnahme einer optischen Meßstelle. Diese weist zwei einander gegenüber angeordnete Meß­ fenster 4, 5 auf, wobei sich das Meßfenster 4 in der Durchbruchwand 3.1 befindet und die Austrittsöffnung einer Beleuchtungseinrichtung darstellt, welche mit der im Gehäuse angeordneten Lichtquelle (nicht gezeichnet) in Verbindung steht. Demge­ mäß tritt bei Aktivierung der Lichtquelle ein paralleler Lichtstrahl 6 aus dem Meßfen­ ster 4 aus.

Das in der Durchbruchwand 3.2 befindliche Meßfenster 5 schützt eine aus DE 196 28 348 C1 bekannte Ortsfrequenzfilteranordnung mit einem zusätzlichen lichtwellenlei­ tenden Element (nicht gezeichnet), welche ausgangsseitig auf eine optoelektronische Wandleranordnung geführt ist. Gemäß der Anordnung werden die sich durch den parallelwandigen Durchbruch 3 (Meßvolumen) bewegenden Partikeln der Partikel­ strömung 2 durch den Lichtstrahl 6 beleuchtet, wobei sich entsprechende Schatten­ bilder auf dem Meßfenster 5 bzw. auf der optischen Wirkungsfläche der erwähnten Ortsfrequenzfilteranordnung abbilden, so daß die bekannten Signale zur Teilchen­ größenbestimmung auswertbar sind.

Im ersten Ausführungsbeispiel einer Spüleinrichtung für die Meßfenster 4, 5 der opti­ schen Meßstelle (Fig. 1-3) besteht diese aus der bereits erwähnten und im Gehäu­ se angeordneten Quelle eines Spülmediums, z. B. einem (nicht dargestellten) Druckluftanschluß, der über ein nicht gezeichnetes Rückschlagventil (zur Vermei­ dung von durch den Druck der Partikelströmung 2 verursachte Rückwirkungen) mit einem im inneren befindlichen und sich längs des rohrförmigen Meßsondenkörpers 1 erstreckenden Kanal 14 verbunden ist. Dieser Kanal 14 führt bis zum parallelwandi­ gen Durchbruch 3 und mündet dort in eine Austrittsöffnung 7.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1-3) weist die Spüleinrichtung einen Spüleinsatz 9 auf, der in den parallelwandigen Durchbruch 3 einsetz- und auf geeig­ nete Weise befestigbar sowie bei Erfordernis auswechselbar ist. Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, wird durch den Querschnitt des Spüleinsatzes 9 der halbkreis­ förmige Querschnitt des rohrförmigen Meßsondenkörpers 1 im Bereich des parallel­ wandigen Durchbruchs 3 teilweise ergänzt.

Der Spüleinsatz 9 weist eine innere Begrenzungsfläche 10 auf, welche an der inne­ ren Fläche 3.3 des Durchbruchs 3 anliegt, sowie eine zu dieser im wesentlichen pa­ rallele äußere Begrenzungsfläche 11 und zwei stirnseitige Wände 12. Die äußere Begrenzungsfläche 11 ist parallel zur Partikelströmung 2 z. B. gemäß einer Teilzylin­ deraußenfläche rinnenförmig profiliert, um eine günstige Ausrichtung der Partikel­ flugbahn relativ zu den Meßfenstern 4, 5 zu erreichen. Der Mittenabstand der äuße­ ren Begrenzungsfläche 11 von der Längsachse des rohrförmigen Meßsondenkörpers 1 ist kleiner als der Mittenabstand der Gitterachse der Ortsfrequenzfilteranordnung hinter dem Meßfenster 5, so daß beim Meßvorgang der Lichtstrahl 6 ungehindert vom Spüleinsatz 9 die Ortsfrequenzfilteranordnung treffen kann.

In der inneren Begrenzungsfläche 10 des Spüleinsatzes 9 ist eine parallel zur Breite des Spüleinsatzes 9 bzw. des Durchbruchs 3 verlaufende Nut 13 (als Eingangsöff­ nung für das Spülmedium) angeordnet, in welcher die mit dem Kanal 14 verbundene Austrittsöffnung 7 mündet. In den stirnseitigen Wänden 12 sind weiterhin Austrittska­ näle 15 für das Spülmedium eingearbeitet, welche einerseits in der Nut 13 und ande­ rerseits in der äußeren Begrenzungsfläche 11 im Bereich jeweils der Meßfenster 4, 5 münden. Die Anordnung der Austrittskanäle 15 relativ zu den Meßfenstern 4, 5 bestimmt jeweils einen Spülstrahl 8, dessen Strahlrichtung einen spitzen Winkel zur Partikelströmung 2 einschließt.

Bei Zufuhr des Spülmediums über den Kanal 14 tritt dieses über die Austrittsöffnung 7 in die Nut 13 des Spüleinsatzes 9 und von dort durch die beiden Austrittskanäle 15 so aus, daß entsprechend dünne Spülstrahlen 8 jeweils quer über die Oberflächen der Meßfenster 4, 5 streichen. Der spitze Winkel zwischen Strahlrichtung von Spül­ strahl 8 und Richtung der Partikelströmung 2 führt zu einer Verbesserung der Reini­ gungswirkung des Spülstrahls 8, da das Spülmedium durch die Partikelströmung 2 in Richtung auf die Meßfenster 4, 5 beschleunigt wird.

Entsprechend des zweiten Ausführungsbeispiels (Fig. 4-6) ist die Spüleinrichtung mit einem anderen Spüleinsatz 16 ausgestattet, der allerdings gleichfalls in den par­ allelwandigen Durchbruch 3 einsetz-, befestigbar und auswechselbar ist. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß der halbkreisförmige Querschnitt des rohrförmigen Meßsonden­ körpers 1 im Bereich des Durchbruchs 3 vollständig ergänzt ist, d. h. der Durchbruch 3 ist vollständig durch den Spüleinsatz 16 ausgefüllt.

Der Spüleinsatz 16 weist gleichfalls eine innere Begrenzungsfläche 10 auf, die an der inneren Fläche 3.3 des Durchbruchs 3 anliegt. Die äußere Begrenzungsfläche 17 des Spüleinsatzes 16 entspricht jedoch aus vorstehendem Grunde der (im Bereich des Durchbruchs 3 an sich unterbrochenen) zylindrischen Mantelfläche des rohrför­ migen Meßsondenkörpers 1. Die beiden stirnseitige Wände 18 des Spüleinsatzes 16 sind im wesentlichen den anliegenden Durchbruchwänden 3.1, 3.2 analog.

Der Spüleinsatz 16 ist des weiteren durch einen Partikelführungskanal 19 durch­ drungen. Dieser verläuft parallel zur inneren Begrenzungsfläche 10 bzw. zur inneren Fläche 3.3 des parallelwandigen Durchbruchs 3 und quer zur Wirkungsrichtung des Lichtstrahls 6, da üblicherweise der rohrförmige Meßsondenkörper 1 hinsichtlich der Flächen seines Durchbruchs 3 entsprechend zur Richtung der Partikelströmung 2 ausgerichtet wird. Demgemäß wird vermittels des Partikelführungskanals 19 der Spüleinsatz 16 von der Partikelströmung 2 durchströmt.

Zwecks Zuleitung des Spülmediums weist auch der Spüleinsatz 16 in seiner inneren Begrenzungsfläche 10 eine Nut 13 auf, in der die Austrittsöffnung 7 mündet. In der Nut 13 endet je ein in jede stirnseitige Wand 18 eingearbeiteter Zufuhrkanal 20, der je mit einem Austrittskanal 21 verbunden ist. Diese Austrittskanäle 21 verlaufen par­ allel zum Partikelführungskanal 19 quer an den Meßfenstern 4, 5 vorbei und münden im Bereich des Ausgangs des Durchbruchs 3.

In jedem Austrittskanal 21 ist eine Drosseldüse 22 angeordnet. Deren Querschnitts­ verengung befindet sich - in Richtung der Strömung des Spülmediums gesehen - jeweils vor den Meßfenstern 4, 5.

Zur Ermöglichung des Durchtritts des Lichtstrahls 6 ist des weiteren in jedem Aus­ trittskanal 21, d. h. beidseitig zum Partikelführungskanal 19, je eine den Spüleinsatz 16 im Bereich der Meßfenster 4, 5 durchdringende Öffnung 23 eingearbeitet, die vor­ zugsweise die Form eines Spaltes besitzt, der sich fluchtend zur Gitterachse der Ortsfrequenzfilteranordnung erstreckt.

Wird bei dieser Ausführungsform das Spülmedium über den Kanal 14 und die Aus­ trittsöffnung 7 zugeführt, so strömt es vermittels der Nut 13 durch beide Zufuhrkanäle 20 zu den Austrittskanälen 21. Unter der Wirkung der dort angeordneten Drosseldü­ sen 22 wird die Strömung des Spülmediums beschleunigt, so daß eine (weitere) Ver­ besserung der Reinigungswirkung durch den Spülstrahl 8 bezüglich der Oberflächen der Meßfenster 4, 5 erzielbar ist. Zusätzlich wirkt diese Anordnung der Drosseldüsen 22 jeweils als Injektor, d. h. die Partikelströmung 2 wird im Partikelführungskanal 19 im Bereich der Öffnungen 23 neben den Meßfenstern 4, 5 beschleunigt. Dadurch können insbesondere bei Partikelströmungen höherer Teilchendichte durch eine zu­ sätzliche Dispergierwirkung genauere Meßergebnisse erreicht werden.

In den vorstehenden Ausführungsbeispielen wurde als Spülmedium Druckluft ver­ wendet, welche einen geeigneten Überdruck relativ zum Druck der Partikelströmung 2 aufweist. In gleicher Weise und abhängig vom konkreten Einsatzfall kann auch ein anderes Druckgas oder eine Druckflüssigkeit als Spülmedium Verwendung finden. Dabei liegt die Verwendung des Mediums der Partikelströmung 2 als Spülmedium nahe. Gleichfalls ist die Verwendung von mit Druckflüssigkeit versetztem Druckgas (bzw. umgekehrt) möglich.

Die im Ausführungsbeispiel als Ortsfrequenzfilteranordnung ausgeführte Lichtemp­ fangsanordnung kann auch in anderer geeigneter Weise, z. B. gemäß DE 199 11 654 C1 ausgeführt sein.

Bezugszeichenliste

1

Meßsondenkörper

1.1

vorderes Ende

2

Partikelströmung

3

Durchbruch

3.1

Durchbruchwand

3.2

Durchbruchwand

3.3

innere Fläche

4

Meßfenster

5

Meßfenster

6

Lichtstrahl

7

Austrittsöffnung

8

Spülstrahl

9

Spüleinsatz

10

innere Begrenzungsfläche

11

äußere Begrenzungsfläche

12

stirnseitige Wand

13

Nut

14

Kanal

15

Austrittskanal

16

Spüleinsatz

17

äußere Begrenzungsfläche

18

stirnseitige Wand

19

Partikelführungskanal

20

Zufuhrkanal

21

Austrittskanal

22

Drosseldüse

23

Öffnung

Claims (9)

1. Meßsonde zur in-line-Bestimmung der Größe von bewegten Partikeln in einem transparenten Medium, mit einem rohrförmigen Meßsondenkörper, der im Be­ reich seines vorderen, im Meßraum befindlichen Endes einen einseitig offenen Durchbruch für die Aufnahme einer optischen Meßstelle mit zwei Meßfenstern aufweist, bestehend aus einer hinter einer Durchbruchwand angeordneten Beleuchtungseinrichtung und einer im Strahlengang hinter der gegenüber be­ findlichen Durchbruchwand vorgesehenen Lichtempfangsanordnung, die mit einer optoelektronischen Wandleranordnung in Verbindung steht, wobei sich die Partikelströmung zwischen Beleuchtungseinrichtung und Lichtempfangs­ anordnung befindet, unter Verwendung einer Spüleinrichtung für die Reinigung der optischen Meßstelle, wobei die Spüleinrichtung aus einer Quelle eines Spülmediums, einem im Inneren des rohrförmigen Meßsondenkörpers bis zum Durchbruch führenden Kanal für die Zuleitung des Spülmediums und einer Austrittsöffnung im Bereich des Durchbruchs besteht, wobei die Austrittsöff­ nung quer zu den Meßfenstern der optischen Meßstelle mündet, gekennzeichnet durch einen in den parallelwandigen Durchbruch (3) einsetz-, befestig- und wechselbaren Spüleinsatz (9; 16), welcher im Axialschnitt durch den rohrförmigen Meßsondenkörper (1) im Bereich des Durchbruchs (3) des­ sen Querschnitt teilweise oder vollständig ergänzt, welcher weiterhin eine mit der Quelle eines Spülmediums über den Kanal (14) und die Austrittsöffnung (7) in Verbindung stehende Eingangsöffnung (13) und zwei mit dieser verbun­ dene Austrittsöffnungen (15; 21) für das Spülmedium besitzt, die jeweils quer zu den Meßfenstern (4; 5) von Beleuchtungseinrichtung und Lichtempfangs­ anordnung verlaufen.

2. Meßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spüleinsatz (9) bei teilweiser Querschnittsergänzung des rohrförmigen Meßsondenkörpers (1) im Bereich des Durchbruchs (3) eine die Eingangsöffnung (13) aufweisende innere Begrenzungsfläche (10), die an der inneren Fläche (3.3) des paral­ lelwandigen Durchbruchs (3) anliegt, und eine zu dieser parallel verlaufende äußere Begrenzungsfläche (11) aufweist, deren Mittenabstand zur Längsach­ se des rohrförmigen Meßsondenkörpers (1) kleiner ist als der Mittenabstand der Lichtempfangsanordnung, und wobei in beiden stirnseitigen Wänden (12) des Spüleinsatzes (9) je ein mit der Eingangsöffnung (13) verbundener Aus­ trittskanal (15) für das Spülmedium angeordnet ist, dessen Austrittsöffnung jeweils eine Strahlrichtung des Spülstrahls (8) bestimmt, die einen spitzen Winkel zur Richtung der Partikelströmung (2) einschließt.

3. Meßsonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel ver­ laufende äußere Begrenzungsfläche (11) des Spüleinsatzes (9) parallel zur Partikelströmung (2) profiliert ist.

4. Meßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spüleinsatz (16) bei vollständiger Querschnittsergänzung des rohrförmigen Meßsonden­ körpers (1) im Bereich des Durchbruchs (3) eine die Eingangsöffnung (13) aufweisende innere Begrenzungsfläche (10), die an der inneren Fläche (3.3) des parallelwandigen Durchbruchs (3) anliegt, und eine querschnittsergän­ zende äußere Begrenzungsfläche (17) aufweist, wobei der Spüleinsatz (16) einen diesen durchdringenden, parallel zur inneren Begrenzungsfläche (10) und querfluchtend zur Wirkungsrichtung der Meßfenster (4; 5) von Beleuch­ tungseinrichtung und Lichtempfangsanordnung verlaufenden Partikelfüh­ rungskanal (19) besitzt, der jeweils im Bereich der Meßfenster (4; 5) diesen zugeordnete, den Spüleinsatz (16) durchdringende Öffnungen (23) hat, und wobei in beiden stirnseitigen Wänden (18) des Spüleinsatzes (16) je ein mit der Eingangsöffnung (13) verbundener Austrittskanal (21) für das Spülmedium angeordnet ist, der parallel zum Parkikelführungskanal (19) verläuft und quer an den Meßfenstern (4; 5) vorbeiführt.

5. Meßsonde nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch in den Austrittskanälen (21) für das Spülmedium vorgesehene Drosseldüsen (22), deren Quer­ schnittsverengungen - in Richtung der Strömung des Spülmediums gesehen - jeweils vor den Meßfenstern (4; 5) angeordnet sind.

6. Meßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle des Spülmediums einen geeigneten Überdruck des Spülmediums relativ zum Druck des die Partikel führenden Mediums erzeugt.

7. Meßsonde nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülmedium aus einem Druckgas, aus einer Druckflüssigkeit oder aus einem mit einer Druckflüssigkeit versetzten Druckgas (bzw. umgekehrt) besteht.

8. Meßsonde nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Anwendung von Druckluft als Spülmedium.

9. Meßsonde nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Kanal (14) für die Zuleitung des Spülmediums ein Rückschlagventil angeordnet ist.