CN103003671B - 用于连接测量仪器和包含待测介质的容器的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组件，所述组件特别用于测量过程变量，该组件由测量仪器和适配器组成，所述测量仪器具有工艺连接器和壳体，该测量仪器至少在工艺连接器的区域内是部分旋转对称的，所述适配器具有轴向延伸的通孔和位于该通孔内的密封网，测量仪器和适配器通过两个密封表面以可松开和密封的方式彼此相连，根据本发明，至少一个密封表面具有聚对二甲苯涂层，此外，本发明涉及一种用于可松开和密封地连接两个介质运输部件、特别是管道、的组件。

Description

用于连接测量仪器和包含待测介质的容器的装置

技术领域

本发明涉及用于连接测量仪器和包含待测介质的容器的组件、用于可松开和密封连接两个介质输送部件特别是管道的组件，以及用于过程测量技术的测量仪器。

背景技术

测量仪器经常用于自动化工程中监控介质，或根据情况监控介质的性质。在该连接中，容器中介质的填充水平、压力或温度得到测量。这种测量仪器主要由命名为工艺连接器的底部部件和位于其上作为上部部件的壳体组成，所述壳体主要用于保护传感器和相关电子器件。所述工艺连接器将测量仪器连接至容器或根据情况连接至管道，或根据情况连接至连接件，并就其本身而论通常包含传感元件。所述传感元件为，例如，在压力测量仪器中设置成压阻式的或电容式的测量单元。

为了将测量仪器连接至设备或根据情况连接至包含待测量介质的容器，套筒类适配器已经证明具有优势，例如，如德国专利DE19628551B4所述的套筒类适配器。这些适配器具有在轴向方向延伸的通孔和设置成弹簧网的周向密封网。测量仪器通常拧入适配器中，测量仪器的底部部件，即工艺连接器与周向密封网接触。工艺连接器和密封网之间的接触压力可由拧紧测量仪器的具体扭矩限定。

在一些应用中，已经证明在没有额外的密封元件的情况下，在工艺连接器和适配器之间实现连接是有优势的，因为单独的密封元件是易失的元件，另一方面，该密封元件同样代表额外的成本因素，并且另一方面也因此增加了误差。没有额外的密封元件，工艺连接器和适配器的接触表面形成所谓的金属-金属密封。具有这种密封观念的连接器实际上不适合用于频繁地松开连接，这对于将要实施的检测和维护工作可能是不利的。

发明内容

目前，本发明以下的目的在于实现在测量仪器和适配器之间，或根据情况在上述装置的适配器的两部分之间，或根据情况在工艺连接器和易于在没有额外的密封元件情况下使用的测量单元之间的连接，并且，优选地，就重复的松开进一步改善所述连接。

根据本发明，该目的通过分别通过独立权利要求所述的组件或测量元件实现。本发明有利的实施例在从属权利要求中详细说明。

根据本发明，其中一个密封表面具有聚对二甲苯涂层，密封表面被认为是分别与测量仪器和适配器，或分别与适配器的两部分相结合的接触表面，其中所述测量仪器和所述适配器，或根据情况适配器的两部分在密封网的范围内相互接触。在每种情况下仅可以涂层一个或两个密封表面。利用压力测量设备的实施例，在压力达到50帕的情况下，通过数百万次压力循环来测试持久性。

以下将描述本发明的另外两个方面：具有用于静态和动态压力测量的测量仪器的两个介质输送部件的可松开和密封的连接，以及第一方面，测量仪器的工艺连接器和适配器的相互作用；由于本发明也可用于连接两个介质输送部件以及用作压力测量仪器。具体地，介质输送部件被认为是管道或组件，比如真空管。例如，如果两条管道优选地以可松开的方式连接至用于食品工业的设备，当测量仪器与工业设备连结时，在某种程度上也会出现相似的问题。

具体地，根据本发明的方案的优势在于当连接测量仪器和适配器，或根据情况连接适配器的两部分，或根据情况连接工业连接器和测量单元时，聚对二甲苯涂层防止密封表面相互的磨损。因此该涂层用作保护作用，但不会对良好的金属-金属密封的密封特性或根据情况当密封材料组合没有弹性时产生恶化的效果。

聚对二甲苯为疏水耐化学涂料，相比无机的和有机的介质，强酸，滤液，气体和水蒸气，聚对二甲苯具有好的阻挡特征。作为具有FDA(食品和药物管理局)准入证书的生物稳定和生物相容性涂层，其耐温高达220℃，并且在-200℃至+150℃内具有机械稳定性。更进一步的有利的是，在涂抹期间产生的机械张力低，并且聚对二甲苯尤其耐磨损，这就是为什么这种涂层非常合适用于保护形成金属-金属密封的部件的原因。两个密封表面之间的接触表面在一些应用中缩小至类似线状的区域，这也是明显的。然后该聚对二甲苯屈服于增加的抗压强度并且不被撕裂。此外，聚对二甲苯涂层能使刮痕和密封表面的普遍的粗糙表面平滑，从而增加密封效果。因此，由聚对二甲苯组成的涂层是具有良好的滑动性质的非常精密的阻挡层。

一般通过气相液化涂抹涂层，即聚对二甲苯在工件上气相沉淀。这在可能产生大量均匀的涂层上具有优势。气相沉淀层也可能为有机修饰SiOX层。在另一方面，也存在其它涂层，这些涂层在液相或粉末相中涂抹，例如溶胶-凝胶涂层或油漆，其中这种均匀度是不可能的或不大可能的。但是，为了不超过公差极限，这种均匀度必须具有非常薄的涂层。

在这种连接中，类似的材料，其初始材料为二聚对二甲苯即对二甲苯的二聚物(或卤代物)的，也应该包含在术语“聚对二甲苯”中。这些材料的专业术语称为环芳(cyclophane)。聚对二甲苯实质上具有如下命名的四种不同的二聚物：聚对二甲苯C,聚对二甲苯N,聚对二甲苯D和聚对二甲苯F，优选聚对二甲苯C。

这种由聚对二甲苯组成的涂层是由例如德国Rosenheim的“Plasma-ParyleneSystemsGmbH”公司输送的。

除了聚对二甲苯之外，由聚醚醚酮(PEEK)或聚四氟乙烯(PTFE)组成的涂层也是可以的，因为与聚对二甲苯相似，由聚醚醚酮(PEEK)或聚四氟乙烯(PTFE)组成的涂层为自动润滑的，并能达到良好的干润滑效果，聚醚醚酮(PEEK)优选地与聚醚醚酮(PEEK)和/或硅酮部分混合以改善性质。聚醚醚酮(PEEK)化学性质非常稳定。并且在典型的负载类型和温度范围下，即食品和药物工业中，不具有流动性。同样食品和药物管理局也认可(FDA认可)聚醚醚酮(PEEK)，实际上，相比其它，聚醚醚酮(PEEK)很突出，同样合适的高质量塑料。聚醚醚酮(PEEK)也可能加入至少一种填充料或增强材料，即微量的聚合物基体和/或由例如陶器、金属、玻璃、石墨或弹性体或根据情况由上述材料的组合所组成的纳米级的颗粒。

在优选的实施例中，聚对二甲苯层的厚度在0.1μm至50μm之间。该厚度特别优选在5μm和30μm之间，由于在该范围内技术效果和效益之间具有最佳的关系。

在另一个优选的实施例中，密封网设置成弹簧网，当测量仪器拧入适配器或根据情况适配器的两部分结合时，弹簧网被施加预应力。这种密封网的预应力现在作为弹簧网产生“缓冲作用”，该缓冲作用能动态地反应压力和温度波动，即影响密封效果的因素。预应力进一步增加，或减小，其结果是一直保证起源于弹簧网的接触压力足够强大以保证持久的密封效果。预应力优选地通过工艺连接器的周向肩状延伸来限定。通过这种向外的延伸，工艺连接器与适配器接触，其结果是插入部分，或根据情况拧入深度是有限的，取决于可松开的连接器。在螺纹连接中，拧入深度和因此产生的弹簧网的预应力必须不是由预定的拧紧力矩确定，而是由组件本身的构造设计限定。

在特别优选的实施例中，测量仪器和适配器之间或为适配器的两部分之间的可松开的连接是通过螺纹和/或法兰和/或夹紧连接实现的。螺纹连接是通过工艺连接器或适配器的半部上的外螺纹、和适配器的彼此互补的半部上的内螺纹建立的。在法兰和夹紧连接器的情况下，适配器和工艺连接器或适配器的两部分可能通过咬接件，插件和夹紧设备，特别是夹紧连接器以可松开而牢固的方式彼此相连。

本发明有利的应用包括测量仪器，特别是测量过程变量的测量仪器，其与从牛奶场和啤酒厂至制药厂一系列工业厂相关，因此所述测量仪器能符合待测介质和自动清理工艺的温度和压力波动，变化的特别要求。所有与进程测量技术相关的物理变化，特别是压力、温度、流量变量，或根据情况为流速、填充水平和分析测量技术都被认为是过程变量。

所有接触介质的设备，例如流体或气体或介质输送设备，例如管道，容器，组件，真空管或类似物，从本发明意义上被认为是介质输送部件。相应地，用于介质输送部件的连接器为管道，容器或类似物之间的连接器。容器，管道等等被认为是术语所说的容器。

附图说明

以下结合附图，通过实施例的方式，描述本发明。

附图展示了

图1：根据本发明，安装前的组件的部分剖面图。

图2：根据本发明，由适配器和测量仪器的拧入式工艺连接器组成的组件的纵剖视图。

图3:图2的放大的细节，展示了适配器的密封弹簧网的涂层。

图4：穿过用于连接两个管道连接器的适配器的壁的纵剖视图。以及

图5：图2的放大的细节，展示了工艺连接器的密封弹簧网的涂层。

具体实施方式

除了特别说明，类似的附图标记代表具有相同意义的类似部件。

图1展示了用于工艺测量技术的测量仪器1，在本实例中，压力测量仪器基本上能分为工艺连接器100和位于工艺连接器100上的壳体2。虽然在此是通过实施例的方式展示压力测量仪器，但本发明不限于这种测量仪器，而是能包括上面所述的任何类型的测量仪器，特别是温度和流体测量仪器。工艺连接器100具有在外侧的六边形101，第一向外延伸的周向止动器110和外螺纹150。相关的细节将在下图中详细描述。如果只提及测量仪器1和适配器200之间的螺纹连接，那么这仅仅代表一个优选的实施例。所有已知的连接技术的类型，例如咬接件，耦合连接器明显是可能的。

工艺连接器100优选地由不锈钢(V4A,V2A)，优质钢材或硬质塑料制成。不锈钢非常适合应用于食品工业中。在底部的左边以纵剖视图的形式切出的小截面图可以看见测量单元3在测量仪器的密封弹簧网130上的位置。关于这点的详细信息在上文所述的德国专利DE19628551B4已公布。此外，横截面可以看见倒角密封边缘160。

图1进一步展示了适配器200，所述适配器200在本实施例中可能是夹紧连接器的一半。但是，在该实施例中，本发明不限于夹紧连接器，而是包括所有类似的适配器或法兰设备。由于食品工业中的应用，适配器200优选地由不锈钢(V4A,V2A)制成，非常硬的塑料原则上也是可以的。适配器200的底部具有周向凹槽220，具有双向凸起的平面密封可以插入其中。如果两个相似的适配器200设置成彼此相对，这些凸起接合凹槽220并因此防止平面密封滑动。周向密封网210也是可见的。

密封网210在下文中将仅仅命名为“密封弹簧网”，因为密封网210的弹簧作用代表优选的实施例。虽然如此，本发明也可以通过没有弹簧类性质的密封网来实施，并且因此不限于密封弹簧网。弹簧的弹性也可通过使用的元件本身的弹性，或根据情况通过向后的弹性定位来实现。

密封弹簧网210，从横截面直径看去，在该区域测得其长度为2-8mm，并且该密封弹簧网也肯定能更长。适配器的内壁具有内螺纹230，当测量仪器拧紧时，工艺连接器100的外螺纹150可接合至该内螺纹230。为了展示彼此之间拧入的可能性，测量仪器1和适配器200并排地，即以相同的中心轴，展示出来，因此可以很好地想象出测量仪器1如何拧入适配器200中。

一旦测量仪器1拧入适配器200中足够深，工艺连接器100的密封边缘160(图2)接触密封弹簧网210。由于密封网210的弹簧弹性，其在轴向方向几十毫米的范围内，优选地在0.08mm和0.2mm之间，是可施加预应力的。最大的拧入深度由在工艺连接器100的上边缘上的周向止动器110限定。

图2和3展示了根据本发明由测量仪器1和适配器200组成的组件，其中测量仪器1以工艺连接器100作为代表，其中图3以放大的方式展示了图2中的圆圈内显示的细节。测量仪器1和适配器200通过螺纹连接230彼此相连，其中连接工艺100的外螺纹150与适配器200的内螺纹相互作用。在拧入期间，工艺连接器100的区域，命名为密封边缘160，与适配器200接触，即，工艺连接器的密封网或根据情况密封弹簧网210因此形成金属-金属密封。这些接触表面命名为密封表面。测量仪器1拧入适配器中越深，密封弹簧网210的预应力就越大。限位止动器110用于限定最大的拧入深度。

在图3中，通过粗黑线条示意地展示了涂层300。是否只涂了密封弹簧网210的密封表面，或工业连接器100的密封表面或上述两个密封表面，或根据情况整个密封弹簧网210，整个适配器200，和/或整个工业连接器200等等，与本发明是不相干的。对本发明来说必要的是密封弹簧网210和工业连接器100的密封边缘160之间互相接触的部分具有涂层300。

图4为本发明的原理应用于两条管道的连接，如该文件所示。在此实施例中，建立连接的适配器200a分为第一部分201a和第二部分202a。部分201a，202a都位于管道之上作为管道的延伸，或根据情况为管道的一部分，适配器的部分201a，202a和管道的末端之间的连接优选焊接。适配器部分201a，202a构造不同，第一部分201a具有密封弹簧网210a。在此实施例中，密封弹簧网210a与轴向方向对齐。理想地，适配器200a的内径与管道的内径匹配。由于这个原因，密封弹簧网210a的轴对齐是最好的选择。与用于密封测量仪器的中心对齐的实施例相比，其作用是相同的。适配器202a的第二部分具有密封边缘160a。密封弹簧网201a与密封边缘160a接触，如上文典型的实施例所述，其结果是形成金属-金属密封。本发明的优点也可以通过涂层300a的方式应用于管道连接。为了更好地说明，涂层300a在图4中以粗线的方式刻意放大。因此不能从中得出关于精确的厚度或长度的结论。如图3中所展示，涂层的范围，即涂了什么部分与本发明是不相干的，但密封弹簧网210a和密封边缘160a之间彼此接触的表面必须涂抹。

图5展示了图2的细节，其展示了工艺连接器100的密封弹簧网130上的压力测量单元3的位置。如德国专利DE19628551B4所知，压力测量单元，通常由陶瓷制成，能置于密封弹簧网130上以利用已经描述的缓冲力优势。最后，在此连接器中已经使用了单独的密封单元，例如以PTFE制成的平面密封环的方式。该(类似的)金属-金属密封也能用于此实施例中，指定的“金属-金属”不再是十分恰当的。由于包含了密封的类型，即没有额外的密封装置的密封，指定金属-金属密封将被保持以显示之前描述的实施例长的连接。

参见图4，在此实施例中，为了更好地说明，涂层300a也以粗线的方式特意放大。因此不能从中得出关于精确的厚度或长度的结论。如图3中所展示，涂层的范围，即涂了什么部分与本发明是不相干的，但密封弹簧网210a和密封边缘160a之间彼此接触的表面必须涂抹。根据之前描述的实施例，本发明的概念也基本以与本实施例相同的方式得以应用，为免重复，相应的内容可参考前文，在此不再复述。

附图标记

1测量仪器

2壳体

3测量单元

5连接器插座

100工艺连接器

101六边形

110止动器

130(测量仪器的)密封弹簧网

150外螺纹

160,160a密封边缘

200,200a适配器

201a适配器的第一部分

202a适配器的第二部分

210,210a(适配器的)密封网，密封弹簧网

220凹槽

230内螺纹

300涂层

330金属-金属密封

Claims (13)

1.一种组件，所述组件由测量仪器(1)和适配器(200,200a)组成，所述测量仪器(1)具有工艺连接器(100)和壳体(2)，该测量仪器(1)至少在工艺连接器(100)的区域内是部分旋转对称的，所述适配器(200,200a)具有轴向延伸的通孔和位于该通孔中的第一密封网(210)，测量仪器(1)和适配器(200,200a)通过两个密封表面以可松开和密封的方式彼此直接相连且两个密封表面之间没有额外的密封元件，其特征在于，至少一个密封表面具有聚对二甲苯涂层(300)。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述组件用于测量过程变量。

3.用于可松开和密封地连接两个介质运输部件的组件，其中两个介质运输部件分别设置成在一端旋转对称，并分别通过轴向延伸的通孔插入到适配器的一个半部(201a,202a)中，适配器的至少一个半部(201a,202a)具有位于所述通孔内的第二密封网(210a)，并且通过分别位于适配器的两个半部(201a,202a)上的两个密封表面形成可松开和密封的直接连接且两个密封表面之间没有额外的密封元件，其特征在于，至少一个密封表面具有聚对二甲苯涂层(300)。

4.根据权利要求3所述的用于可松开和密封地连接两个介质运输部件的组件，其特征在于，所述介质运输部件为管道。

5.一种用于过程检测技术的测量仪器(1)，所述测量仪器(1)由工艺连接器(100)、壳体(2)和测量单元(3)组成，所述壳体(2)位于工艺连接器(100)上，所述工艺连接器(100)具有向内突出的第三密封网(130)，所述测量单元(3)接触所述第三密封网(130)，并且在工艺连接器(100)和测量单元(3)之间通过两个密封表面密封地直接连接且两个密封表面之间没有额外的密封元件，其特征在于，至少一个密封表面具有聚对二甲苯涂层(300)。

6.根据前面的权利要求中的任意一项所述的组件或测量仪器，其特征在于，聚对二甲苯涂层(300)的厚度在0.1μm和50μm之间。

7.根据权利要求6所述的组件或测量仪器，其特征在于，聚对二甲苯涂层(300)的厚度在5μm和30μm之间。

8.根据权利要求1到3和5中任意一项所述的组件或测量仪器，其特征在于，第一密封网(210)、第二密封网(210a)和第三密封网(130)设置成弹簧网。

9.根据权利要求8所述的组件或测量仪器，其特征在于，弹簧网被施加预应力，所述预应力由周向肩形延伸部(110)界定，所述周向肩形延伸部(110)设置在工艺连接器(100)处，或根据情况设置在介质运输部件处。

10.根据权利要求9所述的组件或测量仪器，其特征在于，所述预应力作用于轴向方向。

11.根据权利要求1到3和5中任意一项所述的组件或测量仪器，其特征在于，测量仪器(1)和适配器之间、或适配器的两个半部(201a,202a)之间的可松开的连接是通过螺纹、法兰和/或夹紧连接来实现的。

12.根据权利要求1到3和5中任意一项所述的组件或测量仪器，其特征在于，测量仪器(1)适于测量过程变量。

13.根据权利要求12所述的组件或测量仪器，其特征在于，测量仪器(1)适于测量压力、温度、流量和填充水平。