CH621193A5

CH621193A5 - Device for monitoring a gas flow for particles present therein

Info

Publication number: CH621193A5
Application number: CH1384877A
Authority: CH
Inventors: Klaus Menzel
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1976-12-02
Filing date: 1977-11-14
Publication date: 1981-01-15
Also published as: BE861450A; ATA536877A; DE2654726C2; GB1589333A; DE2654726B1; AT351935B; NL7713310A; IT1088755B; JPS5370481A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Überwachung einer Gasströmung auf in dieser vorhandene Partikel.

Es gibt verschiedenste Anwendungsfälle, bei denen festge- 60 stellt werden muss, ob in einer Gasströmung, z.B. einem Luftstrom, irgendwelche Partikel enthalten sind. Dies kann dann der Fall sein, wenn die Gasströmung gefiltert wird, um die Partikel aus der Gasströmung zu beseitigen. Hinter dem Filter kann eine Einrichtung zur Überwachung angeordnet werden, die über- 65 prüft, ob das Filter noch einwandfrei arbeitet.

Ein Beispiel für einen solchen Anwendungsfall besteht bei einem nichtmechanischen Drucker, der nach dem elektrostatischen Prinzip arbeitet. Bei einem solchen Drucker wird auf bekannte Weise auf einem Zwischenträger, z.B. auf einer Selentrommel, ein Ladungsbild der zu druckenden Zeichen erzeugt. Das Ladungsbild wird mit Hilfe von Toner entwickelt, das in einer Umdruckstation auf eine Papierbahn umgedruckt wird. Nach dem Umdruck bleibt jedoch noch Toner auf dem Zwischenträger zurück. Dieser Toner wird in einer Reinigungsvorrichtung von dem Zwischenträger entfernt. Dazu kann z.B. eine Bürste verwendet werden, die den Toner von dem Zwischenträger abstreift. Die Wirkung dieser Reinigungsbürste kann noch durch ein Absaugsystem unterstützt werden, das den Toner aus dem Behälter für die Bürste absaugt. Da das Absaugsystem ein geschlossenes System ist, muss nach dem Absaugen des Toners aus dem Behälter für die Reinigungsbürste der Toner aus der Gasströmung, in diesem Fall ein Luftstrom, entfernt werden. Dies geschieht mit Hilfe eines Filters, das in der Leitung für die Gasströmung angeordnet ist.

Es muss nun festgestellt werden, ob dieses Filter noch einwandfrei arbeitet. Wenn dies nämlich nicht der Fall ist, ist nicht mehr gesichert, dass der Zwischenträger, also die Selentrommel, einwandfrei gereinigt wird. Dann muss der aufgetretene Fehler untersucht werden. Es ist darum erforderlich, hinter dem Filter eine Vorrichtung anzuordnen, die überprüft, ob in der gefilterten Gasströmung noch Partikel enthalten sind. Eine Reinigungsvorrichtung nach dem oben beschriebenen Prinzip, allerdings ohne Überwachungseinrichtung, ergibt sich z.B. aus der US-Patentschrift 3 190 198.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Einrichtung zur Überwachung einer Gasströmung auf in dieser vorhandene Partikel anzugeben. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine in der Gasströmung angeordnete Sonde aus einem lichtdurchlässigen Hohlkörper, aus einer in dem Hohlkörper angeordneten Lichtquelle, die den Hohlkörper auf derjenigen Wandseite beleuchtet, auf der die Gasströmung auftrifft und sich dabei in der Gasströmung enthaltene Partikel absetzen, und aus einem in dem Hohlkörper angeordneten Lichtdetektor, auf den das an dieser Wandseite reflektierte Licht auftrifft und der ein der reflektierten Lichtstärke proportionales Signal abgibt.

Zweckmässig ist es, dass die Sonde in einem Teil einer Leitung für die Gasströmung angeordnet ist, deren Innenwand geschwärzt ist. Dadurch wird das Licht, das durch die Wand des Hohlkörpers hindurchtritt, absorbiert und kann nicht zur Sonde reflektiert werden. Dabei ist es weiterhin zweckmässig, wenn die Sonde senkrecht in der Leitung zur Richtung der Gasströmung angeordnet ist.

Da Leitungsdrähte von der Lichtquelle und dem Lichtdetektor zur Zuführung von Strom und zur Abgabe eines elektrischen Signals von aussen der Sonde zugeleitet werden müssen, ist es vorteilhaft, zumindest ein Ende der Sonde aus der Leitung für die Gasströmung herausragen zu lassen. Dieses Ende ist dann offen, die Drahtleitungen können ohne Schwierigkeiten der Lichtquelle und dem Lichtdetektor zugeführt werden.

Ist die Lichtquelle und der Lichtdetektor in einem Block, z.B. Hartgummi, angeordnet, dann wird die genaue Lage des Lichtdetektors und der Lichtquelle zueinander eindeutig festgelegt, ausserdem ist ein Austausch der Lichtquelle und des Lichtdetektors leicht möglich, da nur der Block aus dem Hohlkörper herausgenommen werden muss oder in diesen hineingeschoben werden muss.

Zweckmässig ist es auch, die Lichtquelle unter dem Winkel zum Lichtdetektor anzuordnen. Dabei kann der Lichtdetektor in Richtung der Gasströmung liegen.

Das Signal vom Lichtdetektor wird zweckmässigerweise einer Schwellwertschaltung zugeführt. Diese Schwellwertschaltung wertet das Signal vom Lichtdetektor aus und gibt an ihrem Ausgang ein Ausgangssignal ab, wenn das Signal vom Lichtdetektor einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Da die

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Stärke des Signales vom Lichtdetektor davon abhängt, wieviel Partikel in der Gasströmung sich an der Wand des Hohlkörpers absetzen — diese bilden damit an dieser Wand einen Reflektor — ist die Stärke des Signales vom Lichtdetektor auch ein Mass für die Anzahl der noch in der Gasströmung enthaltenen Partikeln. ? Die Schwellwertschaltung gibt ein Ausgangssignal ab, wenn der durch die Ablagerung an der Wand der Sonde gebildete Reflektor zuviel Licht von der Lichtquelle auf den Lichtdetektor zurückwirft.

Die Lichtquelle kann z.B. aus einer GaAs-Luminiszenz- m Diode bestehen. Der Lichtdetektor kann ein Fototransistor sein. Der Hohlkörper kann ein Glasröhrchen sein, dessen Oberfläche vergütet ist.

Bei Anordnung der erfindungsgemässen Einrichtung hinter dem Filter in der Reinigungsvorrichtung für den Zwischenträger 15 eines nichtmechanischen Druckers kann immer überprüft werden, ob der Zwischenträger durch die Reinigungsvorrichtung noch einwandfrei gereinigt wird.

Anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, wird die Erfindung weiter erläutert. 20

Es zeigen:

Fig. 1 eine Sonde, angeordnet in einem Abschnitt einer Leitung für die Gasströmung,

Fig. 2 eine Schwellwertschaltung zur Auswertung des Signals vom Lichtdetektor. 25

In Figur 1 ist nur ein Ausschnitt aus einer Leitung LA für die Gasströmung gezeigt. Dabei soll die Gasströmung in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung in der Leitung LA strömen. Die Leitung LA kann ein Teil eines Saugsystems sein, durch die die Gasströmung, z.B. Luft, in der angegebenen 30 Richtung durch die Leitung LA gesaugt wird. Die Leitung LA ist zumindest im Bereich der erfindungsgemässen Einrichtung innen geschwärzt. Die Leitung LA für die Gasströmung kann z.B. aus einem Schlauch, Rohr oder Kasten bestehen.

In der Leitung LA für die Gasströmung wird nun die 35

Einrichtung zur Überwachung der Gasströmung auf in dieser vorhandene Partikel angeordnet. Diese besteht aus einer Sonde SO, die im Ausführungsbeispiel senkrecht zu der Gasströmung angeordnet ist. Die Sonde ist aufgebaut aus einem Hohlkörper GL, aus einer Lichtquelle LQ und aus einem Lichtdetektor FO. 40

Der Hohlkörper GL kann z.B. aus einem Glasröhrchen bestehen, er kann aber auch aus einem anderen lichtdurchlässigen Kunststoff aufgebaut sein. Der Hohlkörper GL kann so in der Leitung LA angeordnet sein, dass er teilweise aus der Leitung LA herausragt. Sein eines in der Leitung LA liegendes 45 Ende ist dann geschlossen, während das andere Ende des Hohlkörpers GL offen ist. Durch dieses offene Ende des Hohlkörpers GL können dann Drahtleitungen DL zu der Lichtquelle LQ und dem Lichtdetektor FO zugeleitet werden. Diese Drahtleitungen DL sind in Figur 1 nur angedeutet. 50

Die Lichtquelle LQ kann aus einer GaAs-Lumineszenz-diode bestehen, der Lichtdetektor FO aus einem Fototransistor. Sowohl die Lichtquelle LQ als auch der Lichtdetektor FO können in einem Block HB, z.B. aus Hartgummi, angeordnet sein. Durch den Block HB wird die Lage der Lichtquelle LQ 55 und des Lichtdetektors FO zueinander festgelegt. Der Block HB kann auf einfache Weise aus dem Hohlkörper GL herausgenommen werden und in diesen hineingeschoben werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, statt eines Blockes aus Hartgummi einen Block aus einem anderen Material zu verwenden.

Der Lichtdetektor FO ist im Ausführungsbeispiel der Figur 1 entgegengesetzt zur Richtung der Gasströmung angeordnet. Die Lichtquelle LQ liegt unter einem Winkel von z.B. 60° zum Lichtdetektor FO.

Die Funktion der Einrichtung nach Figur 1 ist folgende: Die Lichtquelle LQ sendet unter dem Winkel von z.B. 60° Licht auf die Innenwand IW des Hohlkörpers GL. Auf der Innenwand IW des Hohlkörpers GL wird ein kleiner Teil des Lichtes reflektiert und trifft auf den senkrecht angeordneten Lichtdetektor FO. Da davon ausgegangen worden ist, dass sich bisher keine Partikel an der Sonde SO abgesetzt haben, ist das Signal, das der Lichtdetektor abgibt, klein, es wird Dunkelsignal genannt. Der grössere Teil des ausgesandten Lichtes durchdringt den lichtdurchlässigen Hohlkörper GL und wird in der dunklen Umgebung der Sonde SO absorbiert.

Befinden sich nun in aer Gasströmung Partikel, z.B. Tonerpartikel, die aus einer Reinigungseinrichtung bei einem nichtmechanischen Drucker stammen, dann setzen sich diese in Windrichtung an der Aussenwand AW des Hohlkörpers GL ab. Durch die Ablagerung der Partikel an der Aussenwand AW des Hohlkörpers GL entsteht ein Reflektor. Dieser Reflektor verstärkt die ausgesendete Strahlung der Lichtquelle LQ auf den Lichtdetektor FO. Damit ändert sich das Signal, das von dem Lichtdetektor FO abgegeben wird. Das jetzt abgegebene Signal kann z.B. Hellsignal genannt werden.

Das Signal vom Lichtdetektor FO wird einer Schwellwertschaltung zugeführt, die über die Drahtleitungen DL mit dem Lichtdetektor FO verbunden ist. Ein mögliches Ausführungsbeispiel einer derartigen Schwellwertschaltung ist in Figur 2 dargestellt. Sie enthält einen Operationsverstärker OP, an dessen Eingang der Lichtdetektor FO, in diesem Falle ein Fototransistor FT, angeschaltet ist. Dabei liegt die Kollektoremitterstrecke des Fototransistors FT zwischen einem Eingang 1 des Operationsverstärkers OP und einem Betriebspotential V2, z.B. 0 Volt. Der Eingang 1 des Operationsverstärkers OP ist weiterhin über zwei Widerstände R2 und R3 mit einem weiteren Betriebspotential VI, z.B. 5 Volt, verbunden. Mit Hilfe des veränderlichen Widerstandes R3 kann die Schwelle der Schwellwertschaltung eingestellt werden. Das vom Fototransistor FT abgegebene Signal wird also dem Eingang 1 des Operationsverstärkers OP zugeführt und wenn dieses Signal den Schwellwert des Operationsverstärkers OP überschreitet, erscheint am Ausgang 4 des Operationsverstärkers OP ein Ausgangssignal, das z.B. als Fehlersignal bezeichnet werden kann.

Weiterhin ist in Figur 2 die Schaltung der Lichtquelle LQ gezeigt. Diese Lichtquelle LQ, eine Lumineszenzdiode, ist einerseits an das Betriebspotential VI und über einen weiteren Widerstand R1 an dem Betriebspotential V2 angeschlossen. Mit Hilfe des Widerstandes R1 wird der Strom durch die Lumineszenzdiode festgelegt. Pfeile, die zwischen der Lichtquelle LQ und dem Fototransistor FT angeordnet sind, sollen andeuten, dass Licht von der Lichtquelle LQ auf den Fototransistor FT fällt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Einrichtung zur Überwachung einer Gasströmung auf in dieser vorhandene Parikel, gekennzeichnet durch eine in der Gasströmung angeordnete Sonde (SO) aus einem lichtdurchlässigen Hohlkörper (GL), aus einer in dem Hohlkörper angeord- ? neten Lichtquelle (LQ), die den Hohlkörper auf derjenigen Wandseite beleuchtet, auf der die Gasströmung auftrifft und auf der sich dabei in der Gasströmung enthaltene Partikel absetzen und aus einem in dem Hohlkörper angeordneten Lichtdetektor (FO), auf den das an dieser Wandseite reflektierte Licht auftrifft m und der ein der reflektierten Lichtstärke proportionales Signal abgibt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die Gasströmung in einer Leitung (LA) geführt ist, deren Innenwand geschwärzt ist und dass die Sonde (SO) mit ihrer 15 Längsachse in der Leitung senkrecht zur Richtung der Gasströmung angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

dass der Hohlkörper (GL) zumindest mit seinem einen Ende aus der Leitung (LA) für die Gasströmung herausragt und dass 20 dieses Ende offen ist, und durch dieses elektrische Drahtleitungen (DL) zu der Lichtquelle (LQ) und dem Lichtdetektor (FO) geführt sind.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Lichtstrahlung 25 der Lichtquelle (LQ) unter einem Winkel zu der Wandseite des Hohlkörpers (GL) gerichtet ist, während die Lichtempfangsrichtung des Lichtdetektors (FO) senkrecht zu der Wandseite des Hohlkörpers gerichtet ist.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 30 dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (LQ) und der Lichtdetektor (FO) in einem in den Hohlkörper hineinschiebbaren Block (HB) angeordnet sind.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtdetektor mit einer 35 Schwelhvertschaltung verbunden ist, die dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn das Signal des Lichtdetektors den Schwellwert überschreitet.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (LQ) aus einer 40 GaAs-Lumineszenzdiode besteht.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtdetektor (FO) aus einem Fototransistor (FT) besteht.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 45 dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (GL) ein Glasrohr ist.
10. Einrichtung nach Ansprüch 8, gekennzeichnet durch eine Schwellwertschaltung aus einem Operationsverstärker (OP), dessen Eingang ( 1 ) einerseits über veränderbare Wider- 50 stände (R2, R3) mit einem ersten Betriebspotential (VI) und über die Kollektoremitterstrecke des Fototransistors (FT) mit einem zweiten Betriebspotential (V2) verbunden ist und an dessen Ausgang (4) das Ausgangssignal erscheint.

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