CN103383386A - 可伸缩组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可伸缩组件1，包括：壳体3；浸没管4，能够在壳体3中的工作位置与壳体3外的过程位置之间轴向地移动；固定至该壳体3的至少第一端位置止动装置8，用于将浸没管4保持在过程位置中，其中，第一移位元件9被设置在面对该介质2的浸没管4端区域处，在将浸没管4从工作位置移至过程位置的情况下，第一移位元件9被实施为第一机械阻挡构件10抵抗弹簧偏置11基本上径向地移位，并且阻挡构件10接合在浸没管4上的第一凹槽12中，因而该浸没管的移动性被阻挡，并且其中弹簧11偏置被实施为对第二入口7供应能量将阻挡构件10从凹槽12释放，因而使浸没管4从过程位置移动到工作位置成为可能。

Description

可伸缩组件

技术领域

本发明涉及一种用于在分析过程技术中的浸没系统、流动系统和附件测量系统的可伸缩组件，该可伸缩组件用于测量介质的至少一个被测变量。

背景技术

在分析测量技术中广泛地使用可伸缩组件。可伸缩组件用于在无过程中断的情况下将探针引入到过程及其介质以及将探针从过程及其介质移除。探针被固定在浸没管中并且借助于驱动器，例如在过程位置与工作位置之间轴向地、手动地或自动地（例如，气动地）移动。这些事件在某一定时循环内发生或作为其它可决定或被测参数的函数。

从本发明的意义上说，探针包括具有至少一个容纳部的探针，该至少一个容纳部用于至少一个用于测量一个或多个物理或化学过程变量的传感器。

在过程技术中，用于测量介质（例如，流体，尤其是液体）的物理或化学过程变量的可伸缩组件的使用领域是很多的。使用传感器用于确定过程变量，其中所述传感器能够是例如pH传感器、电导传感器、光学或电化学传感器，用于确定将被监测的介质（例如，O₂、CO₂）中所包含的物质的深度、某些类型的离子、有机化合物等。

如果使用可伸缩组件用于容纳用于确定至少一个过程变量的传感器，则在工作位置中可以对传感器进行检查、校准、清洁和/或更换，其中传感器在此类情况下位于处理腔中，该处理腔布置在可伸缩组件的壳体中。

可伸缩组件可从Endress+Hauser公司集团获得，在大多数变型中，一个示例是具有型号“Cleanfit HCPA475”的可伸缩组件。

频繁地，高温并且尤其是高压力在过程中占支配地位。10巴及以上的过程压力不罕见。如果浸没管是在过程试运行（run-in）位置（过程位置）中，则该压力因此也作用在浸没管上，并且浸没管具有被挤压回到组件中的趋势。这必须被防止，因为，如果不防止上述情况，在最简单的情况下，测量会受到破坏/被防止，或在最糟糕的情况下，当过程介质失控泄露时，能够危及操作人员或环境的安全性。只要驱动器恰当地工作，则不存在问题。然而，如果由于某种原因，驱动器不再能够运行，则浸没管能够由过程压力推动回到组件中并且随其到未定义的位置。

同样地，此类推理适用于相反的情况，即，当浸没管位于工作位置中时，必须阻止浸没管被失控地拉拔到过程中。

从技术现状（与提及的CPA475相比较）获知手动锁定螺栓，所述手动锁定螺栓减轻自动化程度，并且在不当操作的情况下，表现出显著的安全风险。

EP 0545 177 A1示出用于浸没管的安全系统，其中当驱动器不工作时，该浸没管从过程位置的可移动性被阻挡。然而，在完好的驱动器的情况下，浸没管仍然能够被手动地推入到该过程中或从该过程被拉拔。而且，需要附加管线/软管用于安全系统。

因此，本发明的目的是提供安全系统，该安全系统确保在任意情形下，浸没管不能从工作位置（相应地，过程位置）不受控制地移动。

发明内容

由可伸缩组件来实现该目的，该可伸缩组件包括：基本上圆柱形壳体；具有活塞的浸没管，其中该浸没管借助于能源供应，尤其是压缩空气能够在从介质出来的工作位置与进入到介质中的位置之间轴向地移动，其中至少第一入口和第二入口被设置在该壳上，其中该第一入口位于活塞的背离该介质的一侧，并且该第二入口位于活塞的面对该介质的一侧，其中通过对该第一入口供应能量将该浸没管从工作位置移至过程位置，并且其中通过对第二入口供应能量将该浸没管从过程位置移至工作位置；至少第一端位置止动装置，该至少第一端位置止动装置被固定至该壳体用于将该浸没管保持在该过程位置中，其中，第一移位元件被设置在面对该介质的浸没管端区域处，在将该浸没管从工作位置移至过程位置的情况下，该第一移位元件被实施为第一机械阻挡构件抵抗弹簧偏置基本上径向地移位，并且该阻挡构件接合在该浸没管上的第一凹槽中，因而该浸没管的移动性被阻挡。其中该第一凹槽在从工作位置至过程位置的移动方向上位于该第一机械阻挡构件的后方，并且其中该弹簧偏置被实施为对该第二入口供应能量将该阻挡构件从该凹槽释放，因而使该浸没管从过程位置移动到工作位置成为可能。

该移位元件通过该浸没管从工作位置到过程位置的移动自动地移位，在浸没管的进一步移动的过程中阻挡构件接合在浸没管上的凹槽中，并且因此，防止浸没管的进一步移动。浸没管从工作位置到过程位置的移位还借助于活塞将压缩空气驱逐通过第二入口。该加压空气罐也能够使阻挡构件抵抗弹簧而移位，并且因此，活塞能够畅通无阻地经过阻挡构件。然后，阻挡构件接合在为其设置的凹槽中。

因此，机械阻挡构件防止浸没管独立于驱动器以及压缩空气的存在不受控制的移位，即，在驱动器故障的情况下，浸没管被安全地锁定。只有在故意对面向过程的第二入口供应压缩空气的情况下，才能够向后移动。在这样的情况下，首先，阻挡构件抵抗弹簧偏置从凹槽被释放，然后，浸没管能够从过程位置移回至工作位置。能够使用所有当前的管线，并且不需要附加的管线。

因此，实现了本发明的目的。浸没管既不能在驱动器故障的情况下也不能被手不适当地推入到未定义的位置中，而是替而停留在工作位置或过程位置，视情况而定。

在实施例中补充地，第二端位置止动装置被设置成固定至壳体用于将浸没管保持在工作位置中，其中，第二移位元件被设置在背向介质的浸没管端区域处，在浸没管从过程位置移动到工作位置的情况下，该第二移位元件被实施为第二机械阻挡构件抵抗弹簧偏置基本向径向移位，并且阻挡构件接合在浸没管上的第二凹槽中，因而浸没管的移动性被阻挡，其中该第二凹槽在从过程位置至工作位置的移动方向上位于该第二机械阻挡构件的后方，并且其中该弹簧偏置被实施为对该第一入口供应能量将该阻挡构件从该凹槽释放，因而使该浸没管从工作位置移动到过程位置成为可能。

该移位元件通过该浸没管从过程位置到工作位置的移动自动地移位，在浸没管的进一步移动的过程中阻挡构件接合在浸没管上的凹槽中，并且因此，防止浸没管的移动。浸没管从过程位置到工作位置的移位也借助于活塞将压缩空气驱逐通过第一入口。该压缩空气也能够使阻挡构件抵抗弹簧偏置而移位，使得活塞能够畅通无阻地经过阻挡构件。然后，阻挡构件接合在为其设置的凹槽中。

因此，机械阻挡构件防止浸没管独立于驱动器以及压缩空气的存在不受控制的移位，即在驱动器故障的情况下，浸没管被安全地锁定。只有在故意对背向过程的第一入口供应压缩空气的情况下，才能够再次移动。在这样的情况下，首先，阻挡构件通过其与弹簧偏置相反的移位而从凹槽被释放，然后，浸没管能够从工作位置移回至过程位置。

在实施例的形式中，移位元件被实施成锥形，其中圆锥的底部位于浸没管上。在变型中，在此类情况下，移位元件被实施为截头锥体。在特别的实施例中，截头锥体被实施为具有锥形头的固定元件。在有利的进一步的发展中，锥形状的移位元件的半锥角小于/等于45°。实施例的这些特定的形式确保移位元件能够使阻挡构件基本上尽可能简单地且无摩擦力地径向移位，并且因此不需要（大量）附加能量。

有利地，凹槽中的至少一个凹槽被实施为环形槽。这能够被相对简单地制造并且使得能够实现锁定元件（相应地，浸没管）的最佳固定。

在优选的变型中，滑环被设置在至少一个凹槽中用于增加浸没管的移动性，其中滑环的用于阻挡构件的区域被省略。

替代环形槽，凹槽中的至少一个凹槽被实施为圆弓形凹槽、径向孔或在浸没管的圆周上的切向腔。

为了安全原因，例如，能够发生的是，浸没管必须从锁定位置被迅速释放。因此，提供紧急解锁部，该紧急解锁部将阻挡构件从凹槽释放并且因此即使当没有能源供应存在时，也使得能够实现浸没管的移动。

附图说明

现在将基于附图更详细地解释本发明，附图的图示出如下：

图1本发明的在浸没管到达过程位置之前不久的可伸缩组件的截面；

图2本发明的在过程位置中的可伸缩组件的截面；

图3本发明的在浸没管到达工作位置之前不久的可伸缩组件的截面；并且

图4本发明的在工作位置中的可伸缩组件的截面。

在这些图中，对同样的特征提供同样的附图标记。

具体实施方式

本发明的可伸缩组件以其整体以附图标记1被给出。可伸缩组件1由基本上圆柱形壳体3构成，该圆柱形壳体3能够借助于未更详细地示出的连接部被连接至封壳。这能够例如借助于法兰联接等。将被测量的介质2位于该封壳中。

浸没管4在壳体3内被引导。未更详细地描述的探针通过同样未更详细地描述的容纳部保持在浸没管4内。例如，探针通过螺纹连接与浸没管4相连接。探针用于确定一个或更多个物理和/或化学过程变量。可以利用探针记录的过程变量包括例如pH值、氧、导电性、浊度、金属和/或非金属材料的浓度和温度，该PH值也如通过ISFET、氧化还原电位、对在介质2中的（例如，在UV区、IR区和/或可见光区中的波长的）电磁波吸收所测量的。

浸没管4轴向可移位地被保持用于沿着中心轴线A朝封壳或远离封壳移动。在此情况下，浸没管4能够在壳体3中的工作位置与在壳体3外侧的过程位置之间移动。在过程位置中，测量发生，而在工作位置，执行诸如清洁或校准的最多样的工作任务。浸没管4的移位受到手动或者自动例如气动、液压或电力驱动影响。在下文中假设气动传动，但不受限制。

从本发明的意义上说，“上方”以及相关的术语意指背向介质2，而从本发明的意义上说“下方”以及相关的术语意指面朝介质2。

活塞5与浸没管4固定地连接或为浸没4的不可分割的部分。活塞5呈环形活塞的形式。活塞5将壳体内部划分成上区域5.1和下区域5.2。浸没管4能够经由在上区域5.1中的第一入口6和在下区域5.2中的第二入口7移动，该上区域5.1和下区域5.2分别在活塞5的上方和下方：如果将压缩空气通过第一入口6引入到上区域5.1中，则浸没管4在介质2的方向上移动，其中同时地，来自下区域5.2的空气通过第二入口7流出。另外，能够从下区域5.2主动地吸收空气，以便支持在介质2的方向上的移动。

如果将压缩空气通过第二入口7引入到下区域5.2中，则浸没管4移动远离介质2，其中同时地，来自上区域5.1的空气通过第一入口6流出。另外，能够从上区域5.1主动地吸收空气，以便支持移动。

自然地，对应的密封部（未示出）确保，压缩空气不泄露并且仅被导引通过入口6、7。

入口6、7横向地位于壳体3上。第一入口6能够位于活塞5的上方（浸没管4在工作位置中），而第二入口7能够位于活塞5的下方（浸没管4在过程位置中）。一个选项是，在壳体3上的两个入口6、7位于活塞5的上方或下方（浸没管4在工作位置中），并且为了实现功能，在壳体3的内部中管线20被导引至在活塞5下方的区域5.2中。管线20也能够充当浸没管4的扭曲防护器。入口6、7不必位于相同的前平面内。

图1示出在浸没管到达过程位置之前不久的情形。此外，示出第一端位置止动装置8，该第一端位置止动装置8至少由阻挡构件10和弹簧11构成。第一移位元件9位于浸没管4的下端区域上。移位元件9被实施成锥形，其中锥形的底部位于浸没管4上。因此，形成了朝中心轴线A锥形化的斜面9.1。倾斜9.1具有小于/等于45°的圆锥角。移位元件9被实施为浸没管4的可分割的部分或被实施为锥形螺钉。

在浸没管4从工作位置移至过程位置中的情况下，如果移位元件9到达阻挡构件10，则使阻挡构件10经斜面9.1移位，与弹簧11的径向向外的弹簧偏置相反。在进一步移动之后，使得移位元件9经过阻挡构件10，阻挡构件10由弹簧11挤压回到止动位置，阻挡构件10在该止动位置处接合在浸没管4上的凹槽12中。例如，凹槽12被实施为环形槽。

在浸没管4从工作位置到过程位置的移位期间，压缩空气也借助于活塞5通过第二入口7被排出。压缩空气对于使阻挡构件10抵抗弹簧11的弹簧偏置而移位而言是充分的，并且因此，活塞5能够畅通无阻地经过阻挡构件。然后，阻挡构件10进入到为其设置的凹槽12中。

现在，如果驱动器故障，只有来自过程压力的力作用在浸没管4上，使得浸没管4意欲向上移位。然而，这由凹槽12防止，因为端位置止动装置8停留在锁定位置，如图2中所示。

仅随着在下区域5.2中的压力增加，首先，使阻挡构件10径向向外地移位，然后使活塞5（包括浸没管4）向上移位。这成为可能，因为内阻力和弹簧力11彼此匹配，使得与压力上升成比例的力增加首先仅足够移动阻挡构件10，并且之后进一步增加以仅使活塞5移动。

存在浸没管4必须立即从锁定位置被释放的情况（例如，紧急情况）。因此，设置第一紧急解锁部19，该第一紧急解锁部19将阻挡构件10从凹槽12带出，并且因此即使当没有压缩空气存在时，也使得能够实现浸没管4的移动。

图3示出在浸没管到达工作位置之前不久的情形。示出第二端位置止动装置13，该第二端位置止动装置13至少由阻挡构件15和弹簧16构成。第二移位元件14位于浸没管4的上端区域上。移位元件14包括朝中心轴线A锥形化的斜面14.1。该斜面14.1具有小于/等于45°的圆锥角。移位元件14是浸没管4的不可分割的部分或被实施为锥形螺钉。

在浸没管4从过程位置移至工作位置中的情况下，如果移位元件14到达阻挡构件15，则斜面14.1使阻挡构件15移位，与弹簧16的径向向外的弹簧偏置相反。在进一步移动之后，阻挡构件15在经过移位元件14之后由弹簧挤压回到止动位置，阻挡构件15在该止动位置接合在浸没管4上的第二凹槽17中。例如，凹槽17被实施为具有圆弓形的形状的凹槽、实施为径向孔或实施为在浸没管4的四周的切向腔。

浸没管4从工作位置到过程位置的移位也借助于活塞5将压缩空气通过第一入口6排出。该压缩空气足以使阻挡构件15抵抗弹簧16的偏置而移位，使得活塞5能够畅通无阻地经过阻挡构件15。然后，阻挡构件15进入到为其设置的凹槽17中。

然而，现在，如果驱动器故障，则浸没管4被保持在适当的位置，由于端位置止动装置13停留在锁定位置，如图4中所示。

仅当在上区域5.1中的压力增加时，使阻挡构件15径向向外地移位，并且然后使活塞5（包括浸没管4）向下移位。这成为可能，由于内阻力和弹簧力16彼此匹配，使得与压力上升成比例的力增加首先仅足以移动阻挡构件15，并且之后进一步增加仅使活塞5移动。

存在浸没管4必须立即从锁定位置被释放的情况（例如，紧急情况）。因此，设置第二紧急解锁部21，该第二紧急解锁部21将阻挡构件15立即从凹槽17释放，并且因此，即使当没有压缩空气存在时，也使得能够实现浸没管4的移动。

入口6、7和端位置锁部8、13不必位于平面中。因此，入口在图3和图4中是不可见的。

附图标记列表

1可伸缩组件

2介质

3壳体

4浸没管

5活塞

5.15的上方区域

5.25的下方区域

6第一入口

7第二入口

8第一端位置止动装置

9第一移位元件

9.1在9上的斜面

10第一阻挡构件

11第一弹簧

12第一凹槽

13第二端位置止动装置

14第二移位元件

15第二阻挡构件

16第二弹簧

17第二凹槽

18滑环

19第一紧急解锁部

20管线

21第二紧急解锁部

A中心轴线

Claims (10)

1.一种用于测量介质（2）的至少一个被测变量的可伸缩组件（1），所述可伸缩组件（1）用于分析过程技术中的浸没系统、流动系统和附件测量系统，所述组件包括：

–基本上圆柱形壳体（3），

–具有活塞（5）的浸没管（4），其中所述浸没管（4）借助于能源供应，尤其是压缩空气能够在从所述介质（2）出来的工作位置与进入到所述介质（2）中的过程位置之间轴向地移动，

其中至少第一入口（6）和第二入口（7）被设置在所述壳体（3）上，

其中所述第一入口（6）位于所述活塞（5）的背向所述介质（2）的一侧上，并且所述第二入口（7）位于所述活塞（5）的面对所述介质（2）的一侧上，

其中通过对所述第一入口（6）供应能量将所述浸没管（4）从工作位置移至过程位置，并且

其中通过对所述第二入口（7）供应能量将所述浸没管（4）从过程位置移至工作位置，

–至少第一端位置止动装置（8），所述第一端位置止动装置（8）被固定至所述壳体（3）用于将所述浸没管（4）保持在所述过程位置中，

其中，第一移位元件（9）被设置在面对所述介质（2）的浸没管（4）端区域处，在将所述浸没管（4）从工作位置移至过程位置的情况下，所述第一移位元件（9）被实施为第一机械阻挡构件（10）抵抗弹簧（11）偏置基本上径向地移位，

并且所述阻挡构件（10）接合在所述浸没管（4）上的第一凹槽（12）中，因而所述浸没管的移动性被阻挡，

其中所述第一凹槽（12）在从工作位置至过程位置的移动方向上位于所述第一机械阻挡构件（10）的后方，并且

其中所述弹簧（11）偏置被实施为对所述第二入口（7）供应能量将所述阻挡构件（10）从所述凹槽（12）释放，因而使所述浸没管（4）从过程位置移动到工作位置成为可能。

2.如权利要求1所述的可伸缩组件（1），

其中第二端位置止动装置（13）被设置成固定至所述壳体（3）用于将所述浸没管（4）保持在所述工作位置中，

其中，第二移位元件（14）被设置在背向所述介质（2）的浸没管（4）端区域处，在将所述浸没管（4）从过程位置移至工作位置的情况下，所述第二移位元件（14）实施为第二机械阻挡构件（15）抵抗弹簧（16）偏置基本上径向地移位，

并且所述阻挡构件（15）接合在所述浸没管（4）上的第二凹槽（17）中，因而所述浸没管的移动性被阻挡，

其中所述第二凹槽（17）在从过程位置至工作位置的移动方向上位于所述第二机械阻挡构件（15）的后方，并且

其中所述弹簧偏置（16）被实施为对所述第一入口（6）供应能量将所述阻挡构件（15）从所述凹槽（17）释放，因而使所述浸没管（4）从工作位置移动到过程位置成为可能。

3.如权利要求1或2所述的可伸缩组件（1），

其中至少一个移位元件（9、14）被实施为锥形，其中所述锥形的底部位于所述浸没管（4）上。

4.如权利要求3所述的可伸缩组件（1），

其中至少一个移位元件（9、14）被实施为截头锥体。

5.如权利要求4所述的可伸缩组件（1），

其中所述截头锥体被实施为具有锥形头的固定元件。

6.如权利要求3至5中的至少一项所述的可伸缩组件（1），

其中所述锥形移位元件（9、14）的半锥角小于/等于45°。

7.如权利要求1至6中的至少一项所述的可伸缩组件（1），

其所述凹槽（12、17）中的至少一个凹槽被实施为环形槽。

8.如权利要求7所述的可伸缩组件（1），

其中滑环（18）被设置在所述至少一个凹槽（12、17）处用于增加所述浸没管的移动性，

其中所述滑环（18）的用于所述阻挡构件（10、15）的区域被省略。

9.如权利要求1至8中的至少一项所述的可伸缩组件（1），

其中所述凹槽（12、17）中的至少一个凹槽被实施为圆弓形凹槽、径向孔或在所述浸没管的圆周上的切向腔。

10.如权利要求1至9中的至少一项所述的可伸缩组件（1），

其中至少一个紧急解锁部（19、21）被设置，所述至少一个紧急解锁部（19、21）将所述阻挡构件（10、15）从所述凹槽（12、17）释放并且因此即使当没有能源供应存在时，也使得能够实现所述浸没管（4）的移动。