CN101573610A - 可换式配件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可换式配件(1)，其包括配件壳体(11)和用于传感器(3)的管状支持器(2)，该支持器在配件壳体(11)中通过冲程运动而被线性地在第一位置和第二位置之间引导，其中传感器(3)确定过程中的物理和/或化学变量，其中提供在线电子器件(6)，其确定有关可换式配件(1)、过程和/或传感器(3)的至少一个其他状态变量的信息作为实际值，以及其中为在线电子器件(6)分配一个存储单元(15)，其中存储了确定的实际值和/或预定的期望值。

Description

可换式配件

技术领域

本发明涉及一种可换式配件，其包括配件壳体和用于传感器的管状支持器，该支持器在配件壳体中通过冲程运动而被线性地在第一位置和第二位置之间引导，其中传感器确定过程中的物理和/或化学过程变量。传感器可以例如是pH电极、电流计传感器、气体传感器、电导率传感器等。

背景技术

可换式配件广泛应用于分析测量技术中。它们用于甚至在存在较高过程压力的情况下从过程中抽出传感器并且之后将传感器再引入过程中，而不中断过程。这里，传感器自动或者手动地从测量位置移动到维护位置，并且之后移动回到测量位置。在维护位置，传感器被检查、标定或者简单地清洁，这些根据特定的应用情况将会对测量的质量非常重要。在测量位置，测定要被确定或监控的过程变量。

作为到介质的过程接口，使用两种不同技术方案。在第一实施方式中，使用球阀或塞阀，其通过旋转而向过程打开或关闭开口，传感器通过该开口而移入或移出过程。在第二实施方式中使用封闭塞。这个封闭塞是可换式配件的整体部件。

球阀配件优选地用于含有固体成分的介质。“固体”包括纤维，还包括附着的石灰及类似材料。球阀配件中的传感器移入并移出与关闭/打开机构相分离的过程。为此，球阀被关闭和打开。为了清洁传感器，传感器在维护位置中被带入与过程分离的漂洗腔中。

可换式配件可以以不同实施方式从本申请人处得到，商标为“CleanFit”。具有封闭塞的配件例如具有标识符CleanFit S、CPA 471、CPA 472、CPA 473和CPA 474。在这些可换式配件中，用于传感器的支持器自身被构造为密封件。支持器的前部为插塞的形式，其在移动回过程连接期间径向密封。配件CPA 471和CPA 472的密封系统的构造保证漂洗腔与“外部世界”和过程基本在支持器的每一位置中的完美分离。

当然，这个分离仅仅当密封环未被损坏时才有效。因而，强烈推荐经常检查密封环。然而，在许多配件的情况中，检查意味着解散整个可换式配件并因而要消耗大量时间。而且，要注意的是，密封环的检查或替换应当只能够由经过训练的人员执行，因为可换式配件必须在起支配性作用的过程条件下再次正确工作。

为了保证密封功能，必须以一定的时间间隔替换密封环，因为通常由聚合物制成的O形环在一定量的使用时间之后将会粘附至所压向的表面。如果支持器相对于配件壳体移动，那么存在聚合物即O形环的表面被破坏的危险。这被称为“滑动粘附现象”。当发生这种现象时，不再能够保证O形环的密封功能。

从以上讨论可以清楚地看到，冲程运动的次数较大地影响密封环的功能，并因而影响可换式配件的密封性。其它与密封环的磨损相关的影响变量是温度和压力。过去，在设置维护间隔时没有考虑这些变量。而是基于经验估计而设置两次相邻维护间隔的间距。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能可换式配件，其能够执行自诊断。

该目的通过以下特征得以实现：提供在线电子器件，其确定有关可换式配件、过程和/或传感器的至少一个其他状态变量的信息作为实际值；以及为在线电子器件分配一个存储单元，其中存储确定的实际值。实际值可以例如是由可换式配件执行的冲程运动的次数、可换式配件的或过程中的温度、过程压力、可换式配件的压力供应管线路中的压力，等等。

于是，根据本发明，涉及一种数字化的可换式配件。优选地，可换式配件还装备有唯一的标识符。以这种方式，可以以简单的方式实现由可换式配件特定的维护事件追踪。

在本发明的可换式配件的具有优点的进一步发展中，在线电子器件设置在电子器件模块中或者电子器件盒中。或者电子器件模块或电子器件盒集成在可换式配件中，或者可换式配件可利用电子器件模块或电子器件盒而改型，从而已经安装在现场中的可换式配件可以装备有本发明的辅助功能。

在本发明的可换式配件的一个优选实施例中，在在线电子器件上提供至少一个接口或插塞连接，在线电子器件通过它与测量变换器的远程电子器件交换信息并且/或者在线电子器件通过它而被供应能量并且/或者在线电子器件通过它与配属于传感器的传感器电子器件交换信息和/或能量。通过接口，例如向在线电子器件提供能量，而可换式配件优选地被气动地操作。。本申请人已经在商标为MEMOSENS的产品中使用了一种相应的技术。这种已知的MEMOSENS技术在这里被合并，作为本申请的公开内容。

在本发明的装置的具有优点的进一步发展中，正如当前在MEMOSENS传感器中已经提供的那样，可换式配件具有传感器插塞。正如已经提到的，这个插塞将测量变换器与可换式配件中的在线电子器件相连。从在线电子器件，无接触式插塞连接进一步延伸至传感器电子器件。于是，数字可换式配件还可与非数字可换式配件兼容。目前，这种实施例是具有优点的，因为从测量变换器到可换式配件仅仅必须提供一个连接线。连接自然还可以利用电子触点而实现。

在本发明的可换式配件的一个优选实施例中，提供至少一个检测器，其检测管状支持器在可换式配件中的冲程运动；控制/分析单元提供完成的冲程运动的次数作为实际值，并且/或者当冲程运动的次数达到或超过作为期望值而预定的冲程运动次数时产生警报通知。这个警报通知用于表示必须维护可换式配件或者必须替换密封环。于是，本发明的可换式配件装备了允许预测性维护的装置；也就是说，只有当确实需要时，才进行维护。以这种方式，可以降低操作成本；任何时刻都能够保证可换式配件的功能性。

在线电子器件与布置在测量变换器中的控制/分析单元相连。特别地，可换式配件装备有传感器插塞，特别是无接触式传感器插塞。一旦执行的冲程运动的次数达到预定的冲程运动次数，控制/分析单元就生成一通知，表示已经发生了预定次数的冲程运动。这个通知或者被输出在显示器上，或者被转发至上位的控制站。当然，也可以为在线电子器件或电子器件模块装备显示器。一种选择是，为电子器件模块或者在线电子器件装备无线电模块，从而数据交换可以无线地进行。以这种方式，可换式配件对于漂洗水和腐蚀性蒸汽不太敏感。

优选地，检测器是两个末端位置开关，它们检测达到管状支持器的第一位置(测量位置)和第二位置(维护位置)。

正如已经指出的，除了机械冲程运动之外，在可换式配件的环境中的其他状态变量也影响两次维护间隔之间的时间。于是，根据本发明的可换式配件的具有优点的进一步发展，提供至少一个温度传感器，其确定可换式配件和/或过程的温度；并且控制/分析单元在存储单元中存储最大测量温度值和/或温度高于预定阈值的时间长度。

正如已经提到的，一旦冲程运动的次数达到预定的期望值，就显示自从上一次维护以来执行的冲程运动的当前次数和/或有关替换可换式配件的磨损部件的指示。当然，冲程运动的可实现的次数强烈依赖于温度和压力，从而冲程运动的期望次数优选地是依赖于这两个变量而确定的。

正如上面已经提到的，通过气动的操纵单元手动地或自动地操纵可换式配件，该操纵单元在可换式配件中将用于传感器的管状支持器在第一位置和第二位置之间或者在第二位置和第一位置之间移动。

根据本发明的装置的具有优点的实施例，在可换式配件的自动操纵的情况中，提供计时器，其确定管状支持器行经第一位置和第二位置之间的距离所需的时间长度。在存储单元中，保存在可换式配件正确工作的情况中可换式配件将传感器从第一位置移动至第二位置所消耗的时间，作为期望值。当达到或超过预定的时间长度时，控制/分析单元生成警报通知。

为了提高可换式配件的上述用于自诊断的监控的精度，提供第一压力传感器，其检测在气动操纵单元的供应管线中的压力。作为补充或者替代，提供第二压力传感器，其确定过程中的压力；控制/分析单元考虑在供应管线和/或过程中测量的压力而校正作为期望值而预定的时间。于是，保证当可换式配件的工作能力变差时生成警报通知。

在本发明的可换式配件的具有优点的实施例中，在气动操纵单元的连接线中提供压力/电流转换器，其向在线电子器件和/或传感器电子器件提供能量。这种技术方案是从测量变换器向在线电子器件提供能量的实施方式的替代方式。利用本发明的这个实施例，近似创建了智能的自给自足式可换式配件，其也可以在有爆炸危险的区域中毫无问题地得以使用。

另外，在在线电子器件的存储单元中保存有关可换式配件的标识数据和/或维护措施。另外，为了唯一的标识而为可换式配件分配RF/ID标签。

附图说明

现在根据附图详细解释本发明，附图中：

图1部分以纵截面描绘了本发明的可换式配件；

图2是本发明的可换式配件的透视图；和

图3是本发明的可换式配件的优选实施例的示意图。

具体实施方式

图1部分以纵截面显示了本发明的可换式配件1的一个实施例。可换式配件1被通过法兰4而固定至图1中未特别示出的容器，待监控的介质位于该容器中。传感器3位于管状支持器，即所谓的传感器支持器2中。传感器支持器2用于保护比较敏感的传感器3不接触介质。传感器2例如是pH电极。图1显示可换式配件1在测量位置中，其中传感器3接触介质。可换式配件1被构造为，使得传感器3自动在测量位置和维护位置之间来回运动。在维护位置，传感器3例如被标定和/或清洁。可换式配件1被通过已知的气动操纵单元22而控制。

优选地，为了移动传感器3，使用气动操纵单元22。如果不应用合适的保护措施，有在传感器支持器2上形成沉淀的危险，这在极端情况中导致传感器支持器2再也不能在可换式配件1中移动。在可移动零件上的沉淀降低了可换式配件1的工作能力，在最坏的情况中，令可换式配件1完全停机。特别是在非常脏的介质中使用可换式配件1和传感器3的情况中，绝对需要规律性地清洁传感器3。

这种在移动零件上的沉淀可以例如间接且早期地通过传感器支持器2从一个位置移动到另一位置所耗的时间逐渐延长而检测到。这里，为了具有较高的安全性，在本发明的可换式配件1的一个实施例中，考虑在到气动操纵单元22的供应管线18a、18b中的压力。优选地，利用计时器20监控为了将传感器3从一个位置移动到另一位置所耗的时间。计时器20与存储单元15一样布置在在线电子器件6中。如果在开始冲程运动与达到末端位置之间的时间长度达到预定的时间长度，那么在显示器7上给出警报通知。作为替代或者补充，可以通过无线电接口将警报通知发送至上位控制站。

图2显示了本发明的可换式配件1的透视图。同样，本发明的可换式配件1装备有在线电子器件6。可换式配件1具有插塞或插塞连接8a，其与当前结合MEMOSENS技术使用的插塞相同。通过这个插塞8a和连接线10，在线电子器件6与测量变换器5相连。控制/分析单元19布置在测量变换器5中。在所示情况中，插塞8a被构造为根据已知的MEMOSENS技术而感应地进行对于在线电子器件6的数据传递和能量供应。在所示的情况中，无接触式插塞连接8b从在线电子器件6延伸，经由连接线9引向传感器电子器件23。当然，作为无接触式插塞连接8a、8b的替代，还可实现经由插塞触点的电接触。

于是，上面描述的这个实施例是具有优点的，因为这里从测量变换器5到可换式配件1仅需要提供一个连接线10。在测量变换器5和传感器电子器件23之间通常必需的连接线可以被省略。当然，一条连接线也可以从测量变换器5通向传感器电子器件23。

图3显示了本发明的可换式配件1的优选实施例的示意图。可换式配件1被优化，使得通过监控系统中的不同状态变量，在传感器3或者过程中就能够实现预测性维护。系统(即可换式配件1)的状态变量例如是传感器3从测量位置移动到维护位置的冲程运动的次数。冲程运动由两个末端位置开关14a、14b检测。

温度传感器13发送有关可换式配件1中的状态变量温度的信息。通过压力传感器17a提供有关气动操纵单元的供应管线18a中的压力的信息。通过压力传感器17b检测过程压力。

在线电子器件6将当前确定的状态变量与预定的期望值比较。作为替代或者补充，确定的状态变量被保存在存储单元15中，例如作为历史数据。如果例如达到了冲程运动的预定次数，那么在显示器7上显示警报通知，或者警报通知被经由连接线10转发至测量变换器5并在那里以合适的方式输出。警报通知向操作人员提供了必须替换可换式配件1上的密封环21的提示。进一步，如果已知对于可换式配件1的磨损部件的温度影响，那么可以输出关于下一次必须替换密封环21的时刻的诊断。

图3中显示的实施例装备有内部能量产生单元12，用于操作在线电子器件6。在线电子器件6实施为具有显示器7的独立电子器件模块6。电子器件模块6可以之后适配可换式配件1。能量产生单元进一步是压力/电流转换器12，其优选地安装在气动操纵单元22的供应管线18a、18b中。

附图标记

1     可换式配件

2     传感器支持器/管状支持器

3     传感器

4     法兰

5     测量变换器

6     在线电子器件/电子器件模块/电子器件盒

7     显示器/显示单元

8a    插塞/接口

8b    插塞/接口

9     连接线

10    连接线

11    壳体

12    压力/电流转换器

13    温度传感器

14a   末端位置开关

14b   末端位置开关

15    存储单元

16    检测器

17a   压力传感器

17b   压力传感器

18a   供应管线

18b   供应管线

19    控制/分析单元

20    计时器

21    密封环

22    气动操纵单元

23    传感器电子器件

24    RF/ID标签

Claims (13)

1.可换式配件(1)，包括配件壳体(11)和用于传感器(3)的管状支持器(2)，该支持器在配件壳体(11)中通过冲程运动而被线性地在第一位置和第二位置之间引导，其中传感器(3)确定过程中的物理和/或化学过程变量，

其特征在于，

提供在线电子器件(6)，其确定有关所述可换式配件(1)、所述过程和/或所述传感器(3)的至少一个其他状态变量的信息作为实际值，以及

为所述在线电子器件(6)分配一个存储单元(15)，在该存储单元中存储了确定的实际值和/或预定的期望值。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，

在线电子器件(6)设置在电子器件模块中或者电子器件盒中；

电子器件模块或电子器件盒集成在可换式配件中；或者

可换式配件(1)能够被利用电子器件模块(6)或电子器件盒而改型。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，

在在线电子器件(6)上提供至少一个接口(8a，8b)或插塞连接，在线电子器件(6)通过该接口或插塞连接与传感器(3)的远程测量变换器(5)交换信息；并且/或者在线电子器件(6)通过该接口或插塞连接而被供应能量；并且/或者在线电子器件(6)通过该接口或插塞连接与配属于传感器(3)的传感器电子器件(23)交换信息和/或能量。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，

在可换式配件(1)上提供至少一个检测器(14a，14b)，其检测管状支持器(2)在可换式配件(1)中的冲程运动；

控制/分析单元(19)提供完成的冲程运动的次数作为实际值，并且/或者当冲程运动的次数达到作为期望值而预定的冲程运动次数时产生警报通知。

5.根据权利要求1或4所述的装置，其中，

检测器是两个末端位置开关(14a，14b)，它们检测达到管状支持器(2)的第一位置和第二位置。

6.根据权利要求1或4所述的装置，其中，

提供至少一个温度传感器(13)，其确定可换式配件(1)和/或过程的温度；并且

控制/分析单元(19)在存储单元(15)中存储最大测量温度值和/或温度高于预定阈值的时间长度。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其中，

提供显示设备(7)，其上显示冲程运动的次数的实际值并且/或者当冲程运动的次数达到预定的期望值时显示关于替换可换式配件(1)的磨损部件(21)的提示，其中冲程运动的期望值依赖于温度。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，

提供气动操纵单元(22)，管状支持器(2)通过该气动操纵单元而能够在可换式配件(1)中在第一位置和第二位置之间或者在第二位置和第一位置之间移动。

9.根据权利要求1或8所述的装置，其中，

提供计时器(20)，其确定管状支持器(2)经过第一位置和第二位置之间的路程所需的时间长度；

在存储单元(15)中，保存在可换式配件(1)正确工作的情况中可换式配件将传感器(3)从第一位置移动至第二位置所消耗的时间，作为期望值；以及

当达到或超过预定的时间长度时，控制/分析单元(19)生成警报通知。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，

提供第一压力传感器(17a)，其检测在气动操纵单元(22)的供应管线(18a，18b)中的压力；并且/或者

提供第二压力传感器(17a)，其确定过程中的压力；以及

控制/分析单元(19)考虑在供应管线(18a，18b)和/或过程中测量的压力而校正作为期望值而预定的时间。

11.根据权利要求8或10所述的装置，其中，

在气动操纵单元(22)的供应管线(18a，18b)中提供压力/电流转换器(12)，该压力/电流转换器向在线电子器件(6)和/或传感器电子器件(23)提供能量。

12.根据权利要求1所述的装置，其中，

在在线电子器件(6)的存储单元(15)中保存标识数据和/或维护措施。

13.根据权利要求1或12所述的装置，其中，

为可换式配件(1)分配RF/ID标签(24)。

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