本发明涉及尿素传感器保护组件，用于保护尿素传感器系统的至少一个流体传感器不受气泡和/或颗粒的影响。
背景技术：
尿素传感器系统和对应的传感器保护组件在现有技术中是已知的，并且通常用于尿素溶液罐中，诸如用于柴油发动机的柴油机排出流体(def)。流体传感器通常用于监测尿素溶液的某些性质，以分析溶液的品质。但是，某些情况可能会对测量产生负面影响。第一个问题可能是尿素溶液倾向于在溶液运动期间产生气泡。例如，在填充尿素罐期间，可能会产生大量的气泡。这些气泡可能会影响流体传感器的测量结果。其他可能干扰流体传感器的测量结果的已知问题是颗粒，例如由碎屑或冷冻的尿素溶液形成的颗粒。
技术实现要素：
因此，本发明的目的是提供一种允许有效地保护传感器系统的流体传感器的尿素传感器保护组件和尿素传感器系统。
对于根据本发明的尿素传感器保护组件，达到该目的的原因在于，该组件包括内部笼架和外部笼架，该内部笼架用于支撑至少一个流体传感器，该外部笼架包括用于阻挡气泡和/或允许流体通过的至少一个过滤器构件，其中内部笼架在组装状态下至少部分地布置在外部笼架的内部容积部中，并且其中内部笼架和外部笼架每个包括至少一个单独的固定器件，用于将对应的笼架单独地固定到共用保持件。
根据本发明的解决方案由于过滤器构件而允许有效地保护流体传感器，所述过滤器构件仅允许流体到达传感器，但防止气泡和/或碎屑到达传感器。此外，由于内部笼架和外部笼架单独地固定到传感器系统的公共保持件，所以每个笼架的重量由其自己的固定器件承载。因此，外部笼架的重量不必由内部笼架和/或流体传感器本身承载。由此，由尿素传感器系统的振动引起的传感器和/或内部笼架上的应力被有效地减小。
本发明进一步涉及一种尿素传感器装置，除了包括根据本发明的尿素传感器保护组件外，该尿素传感器装置还包括布置在内部笼架内的至少一个流体传感器。这种尿素传感器装置将受益于如上所述的尿素传感器保护组件的优点。
本发明最后涉及一种尿素传感器系统，其包括至少一个管状构件，该管状构件特别是用于布置在流体罐中的加热管，该流体罐尤其是尿素溶液罐。根据本发明的尿素传感器系统还包括如上所述的至少一个尿素传感器保护组件，其中尿素传感器保护组件的内部笼架和外部笼架特别地单独地固定到所述至少一个管状构件。根据本发明的尿素传感器系统还受益于如上所述的尿素传感器保护组件的优点。
下面描述本发明的进一步改进。取决于特定应用中是否需要特定改进的特定优点，额外的改进可以彼此独立地组合。
根据本发明的尿素传感器保护组件的第一有利改进，外部笼架可以由至少一个上部盖和至少一个下部盖构成，所述至少一个上部盖和所述至少一个下部盖共同组形成用于内部笼架的容置部。提供由至少两个部分组成的外部笼架可以便于尿素传感器保护组件的组装。此外，还可以便于制造外部笼架的部分。
为了提供足够的液体流入和流出外部笼架，所述至少一个上部盖和所述至少一个下部盖可以每个包括至少一个过滤器构件。特别地，所述至少一个上部盖可以包括在上壁中的至少一个过滤器构件，并且所述至少一个下部盖优选地包括在底壁或下壁中的至少一个过滤器构件。因此，向上和向下的方向与气泡上升方向有关，气泡上升方向指的是向上方向，相反方向与重力方向相同并且限定向下方向。
如果流体传感器布置在尿素传感器保护组件中，则其优选地基本上布置在上部盖中的至少一个过滤器构件和下部盖中的至少一个过滤器构件之间。
为了形成稳定的外部笼架，在组装状态下，所述至少一个上部盖和所述至少一个下部盖优选地通过一体地形成的固定器件彼此固定。例如，两个盖可以设置有彼此互补地形成的一体形成的固定器件。可选地或附加地，盖可以通过诸如螺钉的附加的固定器件而彼此固定。
根据本发明的尿素传感器保护组件的另一有利的改进，内部笼架可以由优选地彼此互补地形成的至少一个上部部分和至少一个下部部分构成。在此，形成具有至少两个部分的内部笼架也可以便于内部笼架本身的生产以及部分的组装以形成内部笼架。此外，可以便于将流体传感器插入内部笼架中。所述至少一个上部部分和所述至少一个下部部分优选地设置有通孔，用于使流体从外部笼架通过内部笼架进入流体传感器。
为了有效地支撑流体传感器，所述至少一个上部部分优选地包括用于在组装状态下固定流体传感器的至少一个传感器保持器，特别是将流体传感器固定在所述至少一个传感器保持器本身与所述至少一个下部部分之间。所述至少一个传感器保持器优选地设置有用于使流体流入和流出流体传感器的通孔。在组装状态下，所述至少一个传感器保持器优选地布置在外部笼架的上部盖的至少一个过滤器构件与流体传感器之间。
来自内部笼架和/或外部笼架的至少一个固定器件优选地形成为夹状件，以用于固定到传感器系统的管状部件，该管状部件特别是加热管。因此，所述至少一个固定器件优选地与管状部件互补地形成。例如，如果管状部件具有圆形横截面，则所述至少一个固定器件可具有至少部分地类似于圆柱形壳体的内部侧的形状。
为了允许可能在尿素传感器保护组件内形成的气泡离开组件，尿素保护组件优选地设置有至少一个气泡出口开口。
为了允许气泡容易地离开尿素传感器保护组件，在气泡上升方向上看，所述至少一个气泡出口开口优选地布置在内部笼架上方，尤其是在气泡传感器上方。更优选地，在气泡上升方向上看，所述至少一个气泡出口开口布置在外部笼架的最上部分中。
为了将气泡导向至少一个气泡开口，上部盖可以具有倾斜的上壁，该上壁沿气泡上升方向朝向所述至少一个气泡出口开口上升。替代地，上部盖可以水平取向，或者垂直于气泡上升方向。
该至少一个气泡出口开口可以由内部笼架和外部笼架之间的间隙形成。由此，可以容易地形成至少一个气泡出口开口。
为了容易地限定开口的尺寸并保持所述至少一个气泡出口开口打开，内部笼架和外部笼架可以通过至少一个间隔件间隔开。通过该至少一个间隔件，可以形成所述至少一个气泡出口开口。该至少一个间隔件优选地与内部和/或外部笼架一体地形成。当所述至少一个间隔件布置在所述两个开口之间时，所述至少一个间隔件还可以保持两个气泡出口开口打开。
内部和外部笼架之间的间隙可以容易地形成在外部笼架的上部盖和内部笼架的上部部分之间。这些部分可以通过上述间隔件分隔开。
过滤器构件的性质和气泡出口开口的尺寸优选地被选择为使得流体可以通过外部和内部笼架，但是以适中的流速通过。这有助于防止组件内部过强的热梯度。例如，如果流体罐中流体的温度快速变化，则组件内的流体将缓慢跟随温度变化，以均衡温度曲线中的峰值。
外部笼架优选地从至少三个侧面封闭，其中内部笼架可以插入另一侧中。特别地，外部笼架的两个侧部可以包括过滤其构件，特别是上部侧部和下部侧部。从其余四个侧面中，三个侧面优选地是封闭的。第四侧面可以打开以接收内部笼架。这允许稳定和紧凑的结构。
优选地封闭的所述至少三个侧面更优选地由实心侧壁形成。如果使用光学和/或光敏传感器，这是特别有利的。实心侧壁可以防止光线扭曲由内部笼架内的流体传感器进行的测量，并因此可以改善流体传感器的测量。该布置可以进一步形成为使得外部笼架中的诸如金属和/或金属化部分的反射部分不面向流体传感器，特别是光敏和/或光学传感器，使得流体传感器的光学传感器不受所述金属部分上的光反射的干扰，例如通过外部光源或流体传感器本身的光源。
尿素传感器装置的至少一个流体传感器优选地为光学和/或光敏传感器，特别是在近红外区域中工作的光学和/或光敏传感器。附加地或替代地，流体传感器可以是超声波传感器。取决于待测量的量，所述至少一个流体传感器可以附加地或替代地由任何适当的传感器形成。
根据本发明的尿素传感器系统还可以被改进，其中在管状构件上内部笼架的至少一个固定器件邻接外部笼架的至少一个固定器件。由此，内部笼架和外部笼架可以在组装期间相对于彼此对齐。
为了防止由流体内的热梯度导致的至少一个流体传感器的测量结果的扭曲，内部笼架可以布置在至少一个管状构件的两个平行部段之间。特别是如果管状构件是加热管，这可能对内部笼架产生影响。此外，尿素传感器系统组件优选地与加热管的环路部段间隔开，以防止管对传感器的过强加热。
附图说明
在下文中，使用示例性实施例并参照附图更详细地描述本发明及其改进。如上所述，实施例中所示的各种特征可以在具体应用中彼此独立地使用。
在以下附图中，具有相同功能和/或相同结构的元件将由相同的附图标记表示。
在附图中：
图1以分解图示出了处于预组装状态的根据本发明的传感器系统；
图2示出了图1的系统，在该状态下，为了更好的可见性而将外部笼架从剩余系统抬离；
图3示出处于组装状态的系统；
图4从不同的角度示出了如图3所示的系统；和
图5以放大图示出了图4的一部分。
具体实施方式
在图1中以分解图示出了根据本发明的尿素传感器系统1。尿素传感器系统1包括管状构件3，该管状构件3例如是加热管5。替代地，管状部件3也可以是吸管或任何其他管状构件。
尿素传感器系统1还包括可连接到管状构件3的尿素传感器装置7。
尿素传感器装置7由根据本发明的尿素传感器保护组件9和流体传感器11构成。作为示例，流体传感器11是光学传感器，特别是近红外(nir)传感器。替代地，流体传感器11也可以是利用可见光工作的传感器或者利用诸如超声波的其它技术或其他手段工作的传感器。
尿素传感器系统1可以用在由虚线表示的流体罐13中。流体罐13尤其可以是尿素罐15，其可以用于工业和商业运输以及汽车应用，包括商用车辆，诸如卡车、拖拉机和任何其他具有内燃发动机的车辆，以便提供用于柴油发动机的柴油机排出流体(def)。应用包括任何类型的移动式和/或固定式内燃发动机。
下面更详细地描述尿素传感器保护组件9及其部件。尿素传感器保护组件9包括用于接收流体传感器11的内部笼架17和包括外部笼架19。
内部笼架17和外部笼架19均由两部分组成。
内部笼架17由彼此互补地形成的上部部分21和下部部分23组成。下部部分23可以与尿素传感器系统1的底板25一体地形成。下部部分23包括下部固定部分30。下部部分23的下部固定部分30与管状构件3互补地形成。因此，下部固定部分30形成容置部29，容置部29在其内侧上具有整体圆柱形状。
下部部分23还设置有用于接收流体传感器11的流体传感器容置部31。流体传感器11可以插入流体传感器容置部31中，直到其安置于容置部31中。由此，它可以由容置部31的内壁33支撑。
形成流体传感器容置部31的下端的下部部分23的底壁35可以设置有通孔(未示出)，用于使流体进入流体传感器容置部31中，以便被流体传感器11分析。
上部部分21包括与下部部分23的下部固定部分30互补地形成的上部固定部分28。上部固定部分28与管状构件3互补地成形。因此，上部部分21的上部固定部分28类似于圆柱形壳体的形状。上部部分21的每个固定器件27设置有凹部37，布置在下部部分23的每个下部固定部分30上的突起39可以在组装状态下突出到凹部37中。
在组装状态a(未示出)中，上部固定部分28和下部固定部分30一起形成内部笼架17的固定器件27。应该提到的是，这种布置也可以是其他方式，例如，凹部37可以布置在下部部分23的下部固定部分30中，并且突起39可以布置在上部部分21的上部固定部分28中。
上部部分21还设置有传感器保持器41。传感器保持器41适于在组装状态中固定流体传感器11。传感器保持器41由上部部分21的上壁43形成。传感器保持器41，更优选地整个上壁43可以包括用于使流体转至流体传感器11的通孔45。通孔45由圆圈表示。然而，通孔45可以具有任何其他适当的形状，并且可以以任何适当的数量布置。
传感器保持器41以条状形状远离承载固定器件27的上部部分21的侧面延伸。传感器保持器41在其远端上包括具有闩锁钩49的臂47，该闩锁钩49适于闩锁到下部部分23。下部部分23优选地设置有用于接收闩锁钩49的互补器件。
外部笼架19由彼此互补地形成的上部盖51和下部盖53组成。上部盖51包括过滤器构件55，过滤器构件55优选地是半渗透性的并且由网状材料形成。过滤器构件55优选地适于使流体、特别是尿素溶液通过，而气泡和/或诸如碎屑或冰的颗粒被阻拦。
过滤器构件55布置在形成在上部盖51的上壁59中的窗口57中。上部盖51设置有锁定突起61，该锁定突起61适于插入形成在下部盖53中的互补形状的锁定开口63中。此外，上部盖51设置有用于接收可连接到下部盖53的螺钉的螺钉接收管道65。下部盖53因此包括用于螺钉(未示出)的内螺纹，其可以延伸穿过螺钉接收通道65以固定到内螺纹67。通过这种方式，上部盖51可以永久地连接到下部盖53。
为了将外部笼架19固定到加热管5，上部盖51包括上部固定部分69，下部盖53包括下部固定部分71。上部固定部分69与下部固定部分71互补地形成，并且可以在组装状态下形成外部笼架19的固定器件73。上部固定部分69和下部固定部分71每个被成形为使得它们可以部分地容纳加热管5。换句话说，上部固定部分69和下部固定部分71每个包括圆柱体内侧的形状。
下部盖53包括过滤器构件75。优选地，过滤器构件75具有与上部盖51的过滤器构件55相似的特性。作为上部盖51的过滤器构件55，下部盖53的过滤器构件75优选地布置在设置于下部盖53的下壁79中的窗口77中。
在下文中，关于图2描述尿素传感器保护组件和尿素传感器系统。
在图2中，内部笼架17通过上部部分21与下部部分23之间的连接而组装。内部笼架17通过固定器件27固定到管状构件3，该管状构件3是加热管5。固定器件27通过将上部部分21的上部固定部分28与来自下部部分23的下部固定部分30连接而形成。由此，突起39容纳在凹部37中。
此外，传感器保持器41上的臂47的闩锁钩49(这里未示出)被容纳在下部部分23的互补成形部分中。流体传感器11由内部笼架17支撑。由此，具有传感器保持器41的上部部分21将流体传感器11固定在下部部分23上。在优选的布置中，流体传感器11布置在管状构件3的两个平行部段81之间。此外，流体传感器11与管状构件3的环路部段83分隔开。
传感器11可以包括至少一个光学路径85，其在图2中由虚线表示。由流体传感器11的光发送装置发送的光可以沿着光学路径85行进到流体传感器11的光检测装置。仅作为示例，流体传感器11被示出为具有两个光学部件87，这两个光学部件87可以包括发光和/或光检测装置。流体传感器11被布置为使得光学部件87和光学路径85被布置为使得它们面对尿素传感器系统1的管状构件3。此外，光学路径85基本上与所述管状构件3平行地布置。因此，流体可以沿着平行于气泡上升方向b的方向在光学部件87之间通过。此外，气泡可能容易地离开光学路径85周围的区域而不被光学部件87阻挡。
图3示出处于组装状态a的尿素传感器系统7和尿素传感器保护组件9。在组装状态a中，组件9的上部盖51和下部盖53彼此连接以形成外部笼架19。内部笼架17布置在外部孔家19的内部容积部89中。因此，上部盖51和下部盖53共同形成用于内部笼架17的容置部91。
外部笼架19在三侧面93、95和97处封闭。这些侧面优选地由实心侧壁99、101和103形成。由于外部笼架19由上部盖51和下部盖53构成，所以侧壁99、101和103也由两个部分形成。侧壁99与流体传感器11的光学部件87(图3中未图示)相对地布置。封闭的侧壁99有助于阻挡环境光，使得流体传感器11不受这种环境光的干扰。此外，侧壁99优选由非金属和/或非反射材料形成，从而防止了侧壁99上的反射。
沿着气泡上升方向b，外部笼架19被下壁79和上壁59封闭。如已经提到的那样，这些壁59和79包括具有过滤器构件55和75的窗口57和77。过滤器构件55和75允许流体穿过窗口57和77并到达外部笼架19的内部容积部89，使得流体可以由流体传感器11分析。在第六侧面104处，外部笼架19由插入的内部笼架17封闭。
内部笼架17和外部笼架19分别固定在管状构件3上，管状构件3用作笼架17和19的公共保持件106。由此，内部笼架17通过固定器件27固定，而外部笼架19通过固定器件73固定。固定器件27和73在管状构件3上彼此邻接。该邻接可以帮助将内部笼架17和外部笼架19相对于彼此对齐。由于内部笼架17和外部笼架19的单独固定，外部笼架19的重量不必由承载流体传感器11的内部笼架17承载。因此，内部笼架17和流体传感器11上的应力减小。
下面参照图4和5更详细地描述根据本发明的尿素传感器保护组件9的另一有利特征。从而，图5示出了图4中的被环绕区域的放大图。为了获得更好的可视性，图5中该区域的视角略有偏移。
上部盖51的上壁59在气泡上升方向b上倾斜并上升。在上壁59的沿着内部笼架17的固定器件27的方向面向的端部105处，上壁59与内部笼架17的上部部分21分隔开。由此，在上部盖51和上部部分21之间形成间隙112。为了保持上部盖51的上壁59与内部笼架17的上部部分21之间的距离107，在上部部分21和上部盖51之间布置间隔件109。间隔件109与上部部分21整体地形成。然而，间隔件109中的至少一个也可以与上部盖51整体地形成。
在上部部分21和上部盖51之间，三个气泡出口开口111由间隙112形成。气泡出口开口111允许气泡离开尿素传感器保护组件9，以便不干扰流体传感器11的测量结果。
倾斜的上壁59可以将气泡导向气泡出口开口111。但是，这不是强制性的。替代地，上壁59可以具有不同的形状。例如，上壁59可基本上垂直于气泡上升方向b延伸。
外部笼架19的下壁79可以设置有至少一个碎屑出口出口(未示出)，以便通过重力使诸如碎屑或冰的颗粒离开外部笼架19。
参考标记
1尿素传感器系统
3管状构件
5加热管
7尿素传感器装置
9尿素传感器保护组件
11流体传感器
13流体罐
15尿素罐
17内部笼架
19外部笼架
21上部部分
23下部部分
25底板
27固定器件
28上部固定部分
29容置部
30下部固定部分
31流体传感器容置部
33侧壁
35底壁
37凹部
39突起
41传感器保持器
43上部部分的上壁
45通孔
47臂
49闩锁钩
51上部盖
53下部盖
55过滤器构件
57窗口
59上部盖的上壁
61锁定突起
63锁定开口
65螺钉接收管道
67内螺纹
69上部固定部分
71下部固定部分
73固定器件
75过滤器构件
77窗口
79下壁
81平行部段
83环路部段
85光学路径
87光学部件
89外部笼架的内部容积部
91用于内部笼架的容置部
93、95、97、104侧面
99、101、106侧壁
105上壁的端部
10公共保持件
107距离
109间隔件
111气泡出口开口
112间隙
a组装状态
b气泡上升方向