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Mit der beschriebenen Anordnung nach der vorliegenden Erfindung ist nun in sehr vorteilhafter Weise erreicht, dass die Temperatur des beheizten Bereiches der Schutzfenster ohne nachteilige punktuelle oder linienförmige Konzentrationen über die gesamte Fläche gleichmässig ist, sodass ohne störende optische Beeinträchtigung und ohne die Gefahr, dass in nicht ausreichend beheizten Oberflächenbereichen trotzdem Partikelanlagerung auftritt, gearbeitet bzw. mit der Anordnung gemessen werden kann. Die Anordnung dieser transparenten Heizschichten ist einfach und kann beispielsweise erforderlichenfalls auch vor dem Zuschneiden der tatsächlichen Probenfenster grossflächig auf einer geeigneten Glasscheibe erfolgen, die erst dann zugeschnitten und mit den speziellen Kontakten für die Zuführung des Heizstromes versehen wird.
Wegen der homogenen Oberfläche der Schutzfenster auch im Bereich der aufgebrachten Heizelemente ist Montage und Wartung bzw. Reinigung sehr vereinfacht beispielsweise gegenüber den eingangs beschriebenen, bekannten Anordnungen mit Heizwendeln.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Widerstandsschicht aus ITO (Indium-Zinn-Oxid : 90/10 In/SnO) besteht und mittels eines physikalischen oder chemischen Dünnschichtverfahrens, vorzugsweise in Sputtertechnik, aufgebracht ist. Die Herstellung derartiger Schichten sowie auch deren Verwendung zur oben angesprochenen Niedertemperatur-Heizung beispielsweise von Windschutzscheiben ist bekannt - vorteilhaft im vorliegenden Zusammenhang ist die einfache Verarbeitbarkeit sowie die Robustheit derartiger Schichten, deren Schichtwiderstand zur Beeinflussung der Heizleistung leicht angepasst werden kann.
Im letztgenannten Zusammenhang ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der elektrische Schichtwiderstand der Widerstandsschicht zur Einstellung der Heiztemperatur bei der Herstellung jeweils anpassbar bzw. änderbar ist-dies kann vorzugsweise durch Änderung der Herstellparameter der Schicht erfolgen. So ist es beispielsweise möglich, bei
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der Herstellung einer ITO-Schicht in Sputtertechnik den spezifischen elektrischen Widerstand durch Variation des Sauerstoffpartialdruckanteiles während der Beschichtung einzustellen bzw. an die Erfordernisse anzupassen.
Eine andere Möglichkeit besteht erfindungsgemäss auch darin, den elektrischen Schichtwiderstand durch Änderung der Schichtdicke bei der Herstellung einzustellen. Auf alle Fälle kann mit den beschriebenen Methoden bei der Herstellung der Beschichtung der Schutzfenster sichergestellt werden, dass mit dem schlussendlich zur Anwendung gelangenden Heizstrom auch tatsächlich das gewünschte Temperaturniveau an der dem Abgas zugewandten Seite des Schutz-
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messung durch angelagerte Russpartikel möglich sind.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann zur Verhinderung einer Wechselwirkung mit der Umgebung eine transparente, elektrisch isolierende Schutzschicht, vorzugsweise aus Si02, auf die Widerstandsschicht aufgebracht sein, was die Gefahr von Beschädigungen, Kurzschlüssen und dergleichen verringert bzw. ausschliesst.
Auf ähnliche Weise) wie oben angesprochen. geschützt kann die Widerstandsschicht natürlich auch dadurch werden, dass sie auf der dem Abgas abgewandten Seite des jeweiligen Schutzfensters aufgebracht ist, wobei für diesen Fall die Heizschicht unter Berücksichtigung der Dicke des Schutzfensters eben eine geringfügig höhere Temperatur liefern muss, um auch auf der gegenüberliegenden, dem Abgas zugewandten, unbeheizten Seite Russanlagerungen zu verhindern.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schutzfenster eine katalytische Schicht, vorzugsweise aus einem Edelmetall oder einer Edelmetallverbindung aus der Gruppe Platin, Iridium, Rodium, Palladium, zur Entfernung von Russpartikeln aufweisen, wobei die zur Aufrechterhaltung der Katalyse notwendige Temperatur durch die Widerstandsschicht erzeugt ist. Auf diese Weise kann einerseits zusätzliche
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Sicherheit gegen eine Anlagerung von Partikeln auf den Schutzfenstern erreicht werden-andererseits ist bei Verwendung entsprechender Materialien für die katalytische Schicht unter Umständen auch eine Herabsetzung der Heiztemperatur möglich, da diese dann nur zur Aufrechthaltung der Katalyse dient.
Die Erfindung wird im folgenden noch anhand der in der Zeichnung teilweise schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei in schematischem Längsschnitt ein Beispiel für eine erfindungsgemässe Anordnung zur Trübungsmessung, Fig. 2 und 4 zeigen schematische Schnitte durch beheizbare Schutzfenster zur Verwendung in einer Anordnung beispielsweise nach Fig. 1 in unterschiedlicher Ausführung und Fig. 3 und 5 zeigen entsprechende Draufsichten auf die Elemente der Fig. 2 und 4 von oben.
Bei der Anordnung nach Fig. 1 ist eine über einen mittigen Anschluss 2 seitlich mit dem zu messenden Abgas füllbare Messkammer 1 vorgesehen, die im Betrieb der Anordnung vom Abgas entlang der Pfeile 3 nach beiden Seiten hin durchströmt wird. Das an den beiden offenen Enden 4 der Messkammer 1 ausströmende Abgas wird über Prallbereiche 5 umgelenkt und ins Freie entlassen.
Auf der einen Seite ist dem offenen Ende 4 zugeordnet eine Beleuchtungsanordnung 6 und auf der anderen Seite eine Sensorordnung 7 vorgesehen, in denen eine Beleuchtungsquelle 8 bzw. ein Sensor 9 angeordnet ist. Zum Schutz des Inneren von Beleuchtungsanordnung 6 bzw. Sensoranordnung 7 sind Schutzfenster 10 vorgesehen, welche hier über angedeutete Schiebehalterungen zum Reinigen auch aus der Anordnung entfernbar sein können. Den Schutzfenstern 10 in bezug auf das aus den offenen Enden 4 der Messkammer 1 austretende Abgas vorgelagert sind Spülluftkanäle 11, durch welche in der Darstellung der Fig. 1 von oben her mittels hier nicht dargestellter Gebläse oder dergleichen Spülluft gefördert werden kann, welche dahingehend wirkt, dass das Abgas nach Möglichkeit gar nicht bis zu den Schutzfenstern 10 gelangen kann.
Die für die eigentliche Trübungsmessung zwischen Beleuchtungsquelle 8 und Sensor 9 entlang der Achse 12 freibleibenden Durchtrittsöffnungen 13 im Bereich der
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Spülluftkanäle 11 sind relativ klein, sodass in der Praxis des Betriebes derartiger Anordnungen ein Grossteil des partikelbeladenen Abgases aus der Messkammer 1 die Schutzfenster 10 gar nicht erreicht und vorher schon über die Prallbereichp5 bzw. die Spülluftkanäle 11 abgeführt wird.
Um auch allenfalls doch bis zu den Schutzfenstern 10 gelangende Russpartikel an der Anlagerung an den Schutzfenstern und damit an einer Verfälschung der Trübungsmessung zwischen Beleuchtungsquelle 8 und Sensor 9 zu hindern, sind die Schutzfenster auf in Fig. 1 nicht ersichtliche Weise mittels elektrischer Heizelemente auf eine über der Russabbrandtemperatur liegende Temperatur aufheizbar. Dazu ist gemäss den Fig 2 bis 5 vorgesehen, dass die Heizelemente eine direkt auf die Oberfläche 14 der Schutzfenster 10 aufgebrachte, transparente, elektrisch leitfähige Widerstandsschicht 16 zur Hochtemperaturheizung aufweisen, die zu beiden Seite des zu beheizenden Bereiches 17 mit Elektroden 18 zur Stromzuführung kontaktiert ist.
Die Widerstandsschicht kann beispielsweise aus ITO (Indium-Zinn-Oxid) bestehen, und mittels eines physikalischen oder chemischen Dünnschichtverfahrens, vorzugsweise in Sputtertechnik, aufgebracht sein. Der elektrische Schichtwiderstand ist entweder durch Änderung der Herstellparameter der Schicht oder aber durch Änderung der Schichtdicke selbst bei der Herstellung der Schutzfenster 10 einstellbar, womit bei gegebener Heizstrom-Versorgung die Temperatur der Widerstandsschicht 16 und damit der Oberfläche 14 des Schutzfensters 10 wählbar ist.
Zur Verhinderung einer Wechselwirkung mit der Umgebung kann-wie aus Fig. 4 ersichtlich-eine transparente, elektrisch isolierende Schutzschicht 19, beispielsweise aus Si02, auf der Widerstandsschicht 16 angeordnet sein. Zum gleichen Zweck könnte aber auch vorgesehen sein, dass die mit der Widerstandsschicht 16 versehene Seite des Schutzfensters 10 dem zu messenden Abgas abgewandt montiert wird.
Abgesehen von der dargestellten und beschriebenen Ausführung könnten
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natürlich auch andere Formen und Materialien für Schutzfenster und Beschichtungen verwendet werden. In gleicher Weise sind derartige beheizte Schutzfenster auch ohne vorgelagerte Spülluftvorhänge oder beispielsweise im Zusammenhang mit Streulicht-Anordnungen oder ähnlichen Messgeräten verwendbar, wobei stets der Vorteil zum Tragen kommt, dass die Anlagerung von Russpartikeln zuverlässig verhindert wird und trotzdem eine einfache Herstellung, Montage und Wartung möglich bleibt.
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With the described arrangement according to the present invention, it is now achieved in a very advantageous manner that the temperature of the heated area of the protective window is uniform over the entire area without disadvantageous punctiform or linear concentrations, so that there is no disruptive optical impairment and without the risk that in adequately heated surface areas nevertheless particle accumulation occurs, can be worked or measured with the arrangement The arrangement of these transparent heating layers is simple and, if necessary, can also be carried out over a large area on a suitable glass pane before the actual sample window is cut, which is then cut and provided with the special contacts for supplying the heating current.
Because of the homogeneous surface of the protective windows, also in the area of the applied heating elements, assembly and maintenance or cleaning is very simplified, for example compared to the known arrangements with heating coils described at the beginning.
In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the resistance layer consists of ITO (indium tin oxide: 90/10 In / SnO) and is applied by means of a physical or chemical thin-film process, preferably using sputtering technology. The production of such layers and also their use for the above-mentioned low-temperature heating of, for example, windshields is known - advantageous in the present context is the simple processability and the robustness of such layers, the layer resistance of which can be easily adjusted to influence the heating power.
In the latter context, it is provided in an advantageous embodiment of the invention that the electrical sheet resistance of the resistance layer for adjusting the heating temperature can be adjusted or changed during manufacture — this can preferably be done by changing the manufacturing parameters of the layer. So it is possible, for example, at
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the production of an ITO layer using sputter technology to adjust the specific electrical resistance by varying the oxygen partial pressure component during the coating or to adapt it to the requirements.
Another possibility according to the invention is also to set the electrical sheet resistance by changing the layer thickness during manufacture. In any case, it can be ensured with the methods described in the production of the coating of the protective windows that the heating current ultimately used actually does achieve the desired temperature level on the side of the protective side facing the exhaust gas.
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measurement by soot particles attached are possible.
In a particularly preferred embodiment of the invention, a transparent, electrically insulating protective layer, preferably made of SiO 2, can be applied to the resistance layer to prevent interaction with the surroundings, which reduces or eliminates the risk of damage, short circuits and the like.
In a similar way) as mentioned above. The resistance layer can of course also be protected in that it is applied to the side of the respective protective window facing away from the exhaust gas, in which case the heating layer must deliver a slightly higher temperature, taking into account the thickness of the protective window, in order to also protect the opposite To prevent exhaust gas-facing, unheated side soot deposits.
According to a further preferred embodiment of the invention, it can be provided that the protective windows have a catalytic layer, preferably made of a noble metal or a noble metal compound from the group of platinum, iridium, rodium, palladium, for removing soot particles, the temperature necessary for maintaining the catalysis is generated by the resistance layer. In this way, on the one hand, additional
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Security against the accumulation of particles on the protective windows can be achieved - on the other hand, if appropriate materials are used for the catalytic layer, a lowering of the heating temperature may also be possible, since this then only serves to maintain the catalysis.
The invention is explained in more detail below on the basis of the exemplary embodiments shown schematically in the drawing. 1 shows a schematic longitudinal section of an example of an arrangement for measuring turbidity according to the invention, FIGS. 2 and 4 show schematic sections through heatable protective windows for use in an arrangement, for example according to FIG. 1 in a different embodiment, and FIGS. 3 and 5 show corresponding top views on the elements of FIGS. 2 and 4 from above.
In the arrangement according to FIG. 1, a measuring chamber 1, which can be filled laterally with the exhaust gas to be measured, is provided via a central connection 2 and flows through the exhaust gas along the arrows 3 to both sides during operation of the arrangement. The exhaust gas flowing out at the two open ends 4 of the measuring chamber 1 is deflected via impact regions 5 and released into the open.
A lighting arrangement 6 is assigned to the open end 4 on one side and a sensor arrangement 7 is provided on the other side, in which a lighting source 8 or a sensor 9 is arranged. To protect the interior of the lighting arrangement 6 or sensor arrangement 7, protective windows 10 are provided, which can also be removed from the arrangement here by means of indicated sliding holders for cleaning. The protective windows 10 with respect to the exhaust gas emerging from the open ends 4 of the measuring chamber 1 are preceded by scavenging air channels 11, through which scavenging air can be conveyed from above in the illustration in FIG. 1 by means of blowers or the like which are not shown here and which have the effect that the exhaust gas cannot possibly reach the protective windows 10.
The passage openings 13 which remain free for the actual turbidity measurement between the illumination source 8 and the sensor 9 along the axis 12 in the region of the
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Purge air ducts 11 are relatively small, so that in the practice of operating such arrangements, a large part of the particle-laden exhaust gas from the measuring chamber 1 does not even reach the protective windows 10 and is previously discharged via the impact region p5 or the purge air ducts 11.
In order to prevent soot particles reaching the protective windows 10 from attaching to the protective windows and thus falsifying the turbidity measurement between the illumination source 8 and sensor 9, the protective windows are not visible in FIG. 1 by means of electrical heating elements of the soot burning temperature can be heated. 2 to 5, it is provided that the heating elements have a transparent, electrically conductive resistance layer 16 for high-temperature heating, which is applied directly to the surface 14 of the protective window 10 and is contacted on both sides of the area 17 to be heated with electrodes 18 for supplying current .
The resistance layer can consist, for example, of ITO (indium tin oxide) and can be applied by means of a physical or chemical thin-film process, preferably using sputtering technology. The electrical sheet resistance can be adjusted either by changing the production parameters of the layer or by changing the layer thickness even during the manufacture of the protective window 10, with which the temperature of the resistive layer 16 and thus the surface 14 of the protective window 10 can be selected for a given heating current supply.
To prevent interaction with the surroundings, as can be seen from FIG. 4, a transparent, electrically insulating protective layer 19, for example made of SiO 2, can be arranged on the resistance layer 16. For the same purpose, however, it could also be provided that the side of the protective window 10 provided with the resistance layer 16 is mounted facing away from the exhaust gas to be measured.
Apart from the embodiment shown and described, could
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Of course, other shapes and materials can also be used for protective windows and coatings. In the same way, heated protective windows of this type can also be used without upstream purging air curtains or, for example, in connection with scattered light arrangements or similar measuring devices, the advantage always being that the accumulation of soot particles is reliably prevented and nevertheless simple manufacture, assembly and maintenance are possible remains.