CN103424136A - 可缩回组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于分析过程技术中的浸没、流动和附加的测量系统的用来测量过程容器中介质的至少一个被测变量的可缩回组件（1），包括：具有壳体内部（4.1）的大致圆柱形壳体（4）；浸没管（2），该浸没管（2）在壳体（4）中的缩回的维护位置和从壳体（4）延伸出的过程位置之间可轴向移动，其中，在维护位置，浸没管（2）位于壳体内部（4.1）中；封闭元件（3），该封闭元件（3）在浸没管的面向介质的端部区域上，用于在浸没管（2）位于维护位置时使壳体内部（4.1）与过程容器隔离；以及接近检测器（7），该接近检测器（7）在壳体（4）面向介质的端部区域中或上，用于检测在维护位置的封闭元件（3）。

Description

可缩回组件

技术领域

本发明涉及一种尤其是在分析过程技术中的用于浸没、流动和附加的测量系统的可缩回组件，用来测量过程容器中介质的至少一种被测变量。

背景技术

可缩回组件可从Endress+Hauser企业集团的获得，有大量变体，例如在牌号“Cleanfit H CPA475"之下。

可缩回组件广泛用于分析测量技术。它们用于引导探针出入过程及其介质而不中断过程。探针被固定到浸没管并借助手动或自动（例如气动）的驱动在过程位置和维护位置之间轴向移动。这些事件在一定的时间周期内发生或根据其他可确定或测量的参数而发生。

本发明意义上的探针包括具有至少一个容纳有至少一个传感器的探针，用于测量一个或多个物理或化学的过程变量（process variable）。

在过程技术中，测量例如流体特别是液体的介质的物理或化学的过程变量的可缩回组件的应用领域是很多的。传感器被用于确定过程变量，其中，传感器可以是例如PH传感器、电导率传感器、用于确定被监控介质中包含的物质如O₂、CO₂、特定类型的离子、有机化合物等的浓度的光学或电化学传感器。

例如可缩回组件的组件代表测量点的投资和操作成本的重要部分。容纳传感器的组件通常是接触介质的且因此是高度安全相关的。组件被连接到过程。密封缺失以及然后组件的必要维修导致过程中断。依赖于过程介质，有缺陷的组件可危及人类和环境。

如果可缩回组件用于容纳用来确定至少一个过程变量的传感器，则传感器可在维护位置被检查、校准、清洁和/或更换，其中，传感器在这种情形下位于布置在可缩回组件的壳体中的处理室中。

在本发明意义上，“上”和相关术语表示远离介质。在本发明意义上，“下”和相关术语表示朝向介质。

到达维护位置，通过浸没管撞到远离介质的壳体上的上止挡来确认。在自动可缩回组件的情形中，存在各种变体，其中，在维护位置中的浸没管所到达的位置通过使用端部位置开关的报告器被报告给控制单元。关于这点，参见已提到的CPA475。

在维护位置，浸没管的实心下端与过程（介质）隔离。因此，在过程容器和壳体内部之间以及其和传感器空间之间有密封。仅在该位置，允许将组件打开，因此，在这种情形下，可将传感器取出而不会发生过程介质漏出。

与过程的安全隔离，封闭过程开口是非常重要的，由于在打开组件的情况或为了维护目的将传感器拧下来的情形下，过程介质可通过浸没管漏出。在很多情形中，过程介质处于压力下。它可以是热的、有毒的或腐蚀性的。非期望的打开高度危及人类和环境。为了修复，过程必须停止且在给定情形下区域必须被清洁以及甚至净化。

在前面已知的可缩回组件的情形中，把过程分隔开仅根据如下事实而假设，浸没管已完全缩回到组件中，因此浸没管的上边缘已到达上限或气动的活塞已到达末端位置，且因此浸没管的下端具有与过程隔离的封闭元件。上位置报告器仅检测浸没管的上升位置。

在该情形中，其中浸没管或位于其上的封闭元件已损坏，事实上，检测到“在维护位置的浸没管”，而尽管如此，浸没管的下区域未见到且过程的开口仍打开。如果在该情形中，组件为了传感器维护而打开，则过程介质上升穿过浸没管进入环境。这代表将发生很大损坏危险。

发明内容

因此，本发明的目的是为过程的隔离提供安全和正确的检测。

该目的通过用于测量过程容器中的介质的至少一个变量的可缩回组件来实现，包括：具有壳体内部的大致圆柱形壳体；浸没管，其在壳体中的缩回维护位置和从壳体延伸出的过程位置之间可轴向移动，其中，在维护位置，浸没管位于壳体内部；封闭元件，该封闭元件在浸没管的面向介质的端部区域上，用于在浸没管位于维护位置时使壳体内部与过程容器隔离；以及接近检测器，该接近检测器在壳体的面向介质的端部区域中或上，用于检测在维护位置的封闭元件。

在实施例中，接近检测器是磁性接近开关，且封闭元件具有永磁体。尤其是，磁性接近开关是簧片触件或霍尔传感器。

在一变体中，接近检测器是感应式接近开关，且封闭元件具有铁磁性元件或亚铁磁性元件。

尤其是，感应式接近开关是线圈，且封闭元件的检测经由电磁感应发生。

在一变体中，感应式接近开关是具有至少一个共振频率的振荡器，尤其是LC振荡器，其中，在接近封闭元件的情形下，确定共振频率的电感改变。

替代地，接近检测器是第一振荡器，尤其是LC振荡器，其中在封闭元件中设置第二振荡器，该第二振荡器被实施成使得其共振频率基本上对应于第一振荡器的共振频率，且在第一振荡器中输出的感应功率检测封闭元件的接近。

在另外的变体中，接近检测器是电容式接近开关，其中设有振荡器，尤其是LC振荡器，其确定电容的频率依赖于封闭元件的接近。

在另外的变体中，接近检测器是电路，其中浸没管带有在损坏浸没管情形下被中断的电路。

替代地，接近检测器是机械开关，其中封闭元件在接近的情形下激活机械开关。

在另外替代中，接近检测器是粒子和/或放射线检测器且封闭元件具有放射性元件。

此外，提供安装在封闭元件中的RFID芯片的接近检测器并且接近检测器被实施为接收线圈，其中RFID芯片和接收线圈被实施成使得两者之间的通信仅在浸没管位于维护位置时是可能的。

附图说明

现将基于附图更详细地解释本发明，其中：

图1a是浸没管在维护位置的可缩回组件的侧视图，

图1b是浸没管在过程位置的可缩回组件的侧视图，以及

图2a是通过如图1a所示的可缩回组件的下部的截面图。

具体实施方式

在附图中，对相同的特征设置相同的附图标记。

本发明的可缩回组件总体上以附图标记1来标示。可缩回组件1由大致圆柱形壳体4组成，其可借助连接器5而连接到容器（未示出）。在示例中，连接器是凸缘连接器，例如是一种不锈钢的。然而，其他实施例也是可能的。被测量的介质装在容器中。

图1a示出在维护位置的可缩回组件。图1b示出在过程位置的可缩回组件。这在下面会更详细地解释。

在壳体4内引导浸没管2。探针（未详细描述）通过保持器（同样未详细描述）与浸没管2相连，保持器例如是具有螺纹连接器的保持器。探针用于确定一个或多个物理和/或化学过程变量。可通过探针记录的过程变量包括，例如PH值（还经由ISFET）、氧化还原电势、在介质中吸收的电磁波（例如，具有在UV、IR和/或可见区域的波长）、氧、电导率、浊度、金属和/或非金属材料的浓度以及温度。探针、相应为传感器经由浸没管2的开口6能够接触被测量的介质。

浸没管2被容纳，使得沿中心轴线A分别在朝向容器的方向和远离容器的方向可轴向移位。这样，浸没管2在缩回的壳体4中的维护位置（图1a）和从壳体4延伸出的过程位置（图1b）之间可移动。在过程位置发生测量，而在维护位置执行诸如清洁、校准的大多数维护任务。浸没管2的移动通过手动或自动（例如气动、液压驱动或电动）来实现。这在现有技术中已知且不需要进一步解释。

如果浸没管2位于维护位置，则浸没管2位于壳体内部4.1中。封闭单元3位于浸没管2的下端，用于与过程隔离。封闭单元3使壳体内部4.1与过程隔离，因此与介质隔离。介质可以是热的、有毒的、腐蚀性的或对人类和环境有害的其他形式。因此要注意封闭元件3安全且持久地密封。为了这个目的，不同密封系统被放置在封闭元件3上，尤其是使用密封环。

这样，仅在确保封闭元件3正确放置使得抵靠壳体内部4.1的下端时，传感器的安全维护才是可能的。

浸没管2可由不同的材料制成。现有技术中包括钢（例如不锈钢）的浸没管2。但是，还存在采用非常耐腐蚀的材料的应用，尤其是在化工行业中。因此，浸没管2还可由合成材料制成，例如聚醚醚酮（PEEK）或某些其他合成材料。根据定义，这些材料机械方面比较不稳定且存在破裂危险，尤其是在封闭元件3或封闭元件3上的密封环在过程介质中膨胀并且在行进进入维护位置时破裂。必须确保可检测到这种破裂，相应地在带有封闭元件3的浸没管2损坏时，必须确保组件没有被打开。

图2示出图1a放大的截面B。示出可缩回组件1的下部的横截面。包括设置在壳体4的下端区域的接近检测器7。与接近检测器7相配的对应物引发器8位于封闭元件3中。仅在接近检测器7检测到引发器8，才能够安全打开组件而不用害怕损坏并维护它。尽管未详述，但至少接近检测器7至评估单元9的电连接是绝对必须的。例如，评估单元可以是测量传送器，还用于评估测量数据，但也可以是某种其他智能单元。评估单元9检测到接近检测器7的信号并决定封闭元件3、相应地浸没管2是否已经位于壳体内部4.1，以及因此传感器的维护是可能的而没有危险。

接近传感器7被置于连接器5中的孔中。接近检测器7还可通过粘附、模铸、焊接等固定到位。

如已提到的，典型应用例子中的浸没管2由耐腐蚀合成材料构成。然后，引发器8可被浇铸在封闭元件3中。

接近检测器7和引发器8的不同组合是可能的，下面将更详细地解释。

接近检测器7可以是磁性接近开关，而引发器可以用永磁体的形式实现。然后，检测经由簧片触件或霍尔传感器发生。

同样，在引发器8用铁或亚铁磁性元件的形式被实现时，浸没管2的移动可经由磁感应来检测。在这种情形中，接近检测器7用电线圈的形式来实现。如果接近检测器7以振荡器的形式——尤其是以LC振荡器的形式来构造，则在引发器8与接近检测器7接近的情况下，确定共振频率的感应可改变，并因此检测封闭元件3。

如果不仅接近检测器7而且还有引发器8都由振荡器——尤其是LC振荡器形成，并且两者的共振频率基本相同，则在浸没管2位于维护位置时，通过振荡器中输出的感应功率，就可检测到封闭元件3。

在一种变体中，一种选择是，通过移动，振荡器的电容变化，并且因此共振频率移位，因而可被测量到。

在最简单的情形中，接近检测器7是电路。如果由于某些原因，例如浸没管破裂，电路被中断，则输出报告且可引入相应测量。

此外，还可以是，当封闭元件3在壳体内部4.1中移动时，激活机械开关。仅在该开关从一个位置移动到另一位置时，智能单元允许打开可缩回组件。

在一种变体中，引发器8包括弱放射性元件，其可通过相应的测量装置来检测，例如粒子和/或放射线检测器。

此外，引发器8采用RFID芯片的形式，并且接近检测器7是接收线圈，并且它们仅在封闭元件3与过程隔离时彼此通讯。

附图标记列表

1    可缩回组件

2    浸没管

3    封闭元件

4    壳体

4.1  壳体内部

5    连接器

6    2中的开口

7    接近检测器

8    用于7的引发器

9    评估单元

A    中心轴线

B    浸没管2在维护位置的壳体的端部区域的截面

Claims (13)

1.分析过程技术中的浸没、流动和附加的测量系统的用来测量过程容器中介质的至少一个被测变量的可缩回组件（1），包括：

大致圆柱形壳体（4），所述圆柱形壳体（4）具有壳体内部（4.1），

浸没管（2），所述浸没管（2）在所述壳体（4）中的缩回的维护位置和从所述壳体（4）延伸出的过程位置之间轴向可移动，其中，在维护位置，所述浸没管（2）位于所述壳体内部（4.1），

封闭元件（3），所述封闭元件（3）在所述浸没管的面向所述介质的端部区域上，用于当所述浸没管（2）位于所述维护位置时使所述壳体内部（4.1）与所述过程容器隔离；以及

接近检测器（7），所述接近检测器（7）在所述壳体（4）的面向所述介质的所述端部区域中或上，用于检测在所述维护位置的所述封闭元件（3）。

2.如权利要求1所述的可缩回组件（1），其中

所述接近检测器（7）是磁性接近开关，且所述封闭元件（3）具有永磁体。

3.如权利要求2所述的可缩回组件（1），其中

所述磁性接近开关是簧片触件。

4.如权利要求2所述的可缩回组件（1），其中

所述磁性接近开关是霍尔传感器。

5.如权利要求1所述的可缩回组件（1），其中

所述接近检测器（7）是感应式接近开关，且所述封闭元件（3）具有铁磁性元件或亚铁磁性元件。

6.如权利要求5所述的可缩回组件（1），其中

所述感应式接近开关是线圈，并且所述封闭元件的检测经由电磁感应发生。

7.如权利要求5所述的可缩回组件（1），其中

所述感应式接近开关是具有至少一个共振频率的振荡器，尤其是LC振荡器，

其中，在所述封闭元件的接近的情形下，确定所述共振频率的感应改变。

8.如权利要求1所述的可缩回组件（1），其中

所述接近检测器（7）是第一振荡器，尤其是LC振荡器，

其中，在所述封闭元件（3）中设置第二振荡器，所述第二振荡器被实施成使得其共振频率基本对应于所述第一振荡器的共振频率，

并且所述第一振荡器中输出的感应功率检测所述封闭元件（3）的接近。

9.如权利要求1所述的可缩回组件（1），其中

所述接近检测器（7）是电容式接近开关，

其中，设置有振荡器，尤其是LC振荡器，其确定电容的频率依赖于所述封闭元件（3）的接近。

10.如权利要求1所述的可缩回组件（1），其中

所述接近检测器是电路，

其中，所述浸没管带有在所述浸没管损坏的情形下被中断的电路。

11.如权利要求1所述的可缩回组件（1），其中

所述接近检测器（7）是机械开关，

其中，在接近的情形下，所述封闭元件（3）激活所述机械开关。

12.如权利要求1所述的可缩回组件（1），其中

所述接近检测器（7）是粒子和/或放射线检测器，且所述封闭元件（3）具有放射性元件。

13.如权利要求1所述的可缩回组件（1），其中

所述接近检测器（7）是安装在所述封闭元件（3）中的RFID芯片，并且所述接近检测器（7）被实施为接收线圈，

其中，所述RFID芯片和所述接收线圈被实施成使得两者之间的通信仅在所述浸没管（2）位于所述维护位置时是可能的。

Images