CN103547908B - 可渗透的测量单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一个可渗透的测量单元，具有：‑一用于流体流入的入口（2），‑一用于流体流出的出口（3），‑一设置在入口（2）与出口（3）之间的、尤其唯一的测量室，‑一用于测量在测量单元（1,1’）中的流体与测量单元（1,1’）外部的电磁射线的相互作用的射线测量范围（6），其中所述射线范围（6）由两个对置设置的窗口（7,7’,8,8’）限制，由此规定一用于流入电磁射线的窗口和另一个用于流出电磁射线的窗口，其特征在于，所述测量单元（1,1’）具有调整范围，该范围具有多个运行位置，它们具有在窗口（7,7’,8,8’）之间的不同距离（A,A’），以该距离可以无旋转地调整、尤其固定测量单元（1,1’）。本发明还涉及一个由这种测量单元（1,1’）组成的系统，具有多个不同长度的间隔部件（19,20），用于调整通过各间隔部件（19,20）定义的距离A’。

Description

可渗透的测量单元

技术领域

本发明涉及一个可渗透的测量单元和一个由所述测量单元组成的系统。

背景技术

为了测量电磁射线与流体在测量单元中的相互作用，必需在测量单元中设有对于测量重要的电磁频谱范围通透或透明的窗口。该窗口必需相对于环境密封测量单元的测量空间，而且也在可能较高的压力时。这尤其适用于在线测量单元。

尤其在吸收测量时必需的是，准确地识别沿着电磁射线的光程派生的层厚或者说光学路径长度，用于可以相应地评价测量值。

在某些测量单元应用时需要经常清洁测量单元和/或提供其它层厚。目前对此使用不同的测量单元或者对于不同的层厚规定不同的使用。

在US 5,905,271中公开了一个具有复杂机械构造的测量单元，其中能够在非常小的范围里面(通过压缩密封31在止挡22上)调整光学路径长度、即窗口之间的距离。在US 3,614,243和US 3,810,695中公开了具有变化的路径长度的测量单元。DE 20 41 256 A1公开了光电计，具有测量区和在两个静止的平行平面板之间的变形的壁体。

发明内容

本发明的目的是，给出一个灵活使用的、成本有利制成的测量单元。

为此，本发明提出一个可渗透的测量单元，具有一用于流体流入的入口、一用于流体流出的出口、一设置在入口与出口之间的测量室、一用于测量在测量单元中流体与来自测量单元外部的电磁射线的相互作用的射线测量范围，其中所述射线测量范围由两个对置设置的窗口限制，其中规定一个用于电磁射线流入的窗口和另一用于电磁射线流出的窗口，所述测量单元具有调整范围，该范围具有多个运行位置，它们具有在窗口之间的不同距离，在窗口里面可以无旋转地调整测量单元，其特征在于，至少一限制测量空间的壁体可以沿着窗口的直线柔性变形并且一用于固定窗口的间隔部件以通过选择间隔部件给定的距离在测量室以外安装在窗口之间。

本发明还有有利的扩展结构。由至少两个在说明书和/或附图中公开的特征组成的所有组合都在本发明的范围内。在给出的数值范围中位于所列界限以内的数值也应该适用于公开的极限值，并且以任意的组合也应该是主张权利的。为了避免重复，按照系统公开的特征也适用于按照装置公开的特征并且主张权利。按照装置公开的特征同样也应该适用于按照系统公开的特征并且主张权利。

本发明的思想是，至少一个设置在光程里面的窗口没有调整结构地在测量单元上或者在测量单元体上沿着光程在装配时可以调节或者随时调整地构成，由此(首次)实现在窗口之间距离A,A’的调节或调整，至少在测量单元的调整状态，尤其以给定的温度范围。换言之，所述测量单元具有多个运行位置，在这些位置可以调节或调整测量单元。通过这个措施可以通过尽可能微少的成本加工测量单元，因为沿着调整范围可以调节大的距离A,A’范围(对应于尤其测量单元的光学路径长度)，尤其在装配时。在装配和调节时或以后可以固定窗口，由此不再能够调整。

在存在调整性时(也不固定窗口)省去了为了改变层厚必需更换测量单元或者必需更换测量单元的至少一嵌件。使用者可以在调整范围内部任意地调节距离A,A’。

测量单元的结构规定，可以无旋转地实现调节/调整。由此避免复杂的机构。也可以省去用于限制运动的止挡。

尤其可以设想，按照本发明以特别简单的可加工的基本形状设有窗口。可以省去外轮廓、尤其止挡或者类似部件的塑形。所述窗口的外轮廓尤其是平面的，或者无台阶的，或者在每个横截面中沿着光程是矩形的。横交于光程所述窗口可以在整个窗口长度上具有一致直径的圆形横截面(必要时除了窗口端面上的倒角)。在一个特别简单的可加工的变化中，所述窗口具有圆柱体形状。可以选择，简单的基本形状也可以由板状的外形组成，具有横交于光程的矩形横截面。

换言之，通过在光程方向上施加压力仅仅由测量单元外部、必要时与用于限制运动的窗口之间的间隔部件组合可以调节运行位置。仅仅从外部意味着，在测量单元本身上没有用于施加压力的机械措施。

在本发明的有利实施例中规定，所述测量单元在调节第一运行位置以后可以在调整范围以内、尤其没有安置在测量单元上的机械调整措施地、最好仅仅在对置的窗口方向上调整。

因为所述测量单元至少在窗口容纳体上、尤其测量单元的绝大部分上、最好基本整个测量单元上由塑料制成，因此能够成本有利地加工测量单元。此外所述测量单元可以由单向测量单元构成。此外可以使至少一个窗口以压配合实现，由此可以沿着压配合调节距离A,A’，并且至少在对置的窗口方向上简单地通过压力从外面调整。由此简化装配，因为通过一致的测量单元可以实现不同的光学路径长度。在装配测量单元时可以固定所调节的距离A,A’(或者说光学路径长度)并且相应地标记，尤其通过编码测量单元。

按照本发明也可以设想，所述运行位置可以沿着窗口或者容纳窗口的窗口容纳体的配合在测量单元里面调节或调整，优选通过与尤其由测量单元体外形构成的、测量单元或测量单元体的导向通道相对的窗口的直接配合。在入口或出口的对面实现配合并且配合具有允差，以该允差至少在装配时沿着光程通过施加压力从测量单元外部可以移动窗口。

同时通过配合允差保证测量室相对于测量单元环境的密封，尤其无需单独的密封措施(如密封环)。所述配合的名义直径沿着调整范围是相同的。

在此一个或两个窗口沿着其直线相互间、尤其沿着一对应于窗口外轮廓的窗口容纳体通道、最好通过摩擦锁合在这个通道里面固定、调整。因为两个窗口可以调整，可以实现更大的调整范围。通过窗口或者说窗口容纳体的相应配合起到摩擦锁合的作用。窗口容纳体通道最好在调整范围里面具有平行的通道壁。

按照本发明的另一有利实施例规定，所述调整范围从最小可调节的距离A,A’至少以最小可调节距离A,A’的因数1.5、尤其至少以因数2、最好至少以因数3延展。调整范围越大，可以更灵活地使用测量单元。

按照本发明的可选择实施例有利地规定，其中至少一限制测量空间的壁体可以沿着窗口的直线柔性变形并且一用于固定窗口平面的间隔部件以通过选择间隔部件给定的距离在测量室以外安装在窗口之间。通过这个实施例能够实现特别大的调整范围。

在此特别有利的是，所述壁体设计成折叠匣。

作为独立的发明一个由上述测量单元组成的系统具有多个不同长度的间隔部件，用于调整通过各间隔部件定义的距离A’。由此能够对于确定的光学路径长度或距离A’提供一套不同的等级。使用者对于相应的不同使用条件可以使用同一套(部件)，无需储备不同的测量单元。

因为所述间隔部件设计成U形轮廓，因此易于测量单元的装配、尤其在调整时。特别有利的是，在改变距离A时无需干预测量室或者敞开测量室。

因为所述壁体同时为了密封测量室密封地设置、尤其固定在一个窗口上，因此所述壁体满足双重功能，因此附加的零部件如密封环等是多余的。

附图说明

由下面借助于实施例以及附图的描述给出本发明的其它优点、特征和细节。附图中：

图1示出按照本发明的测量单元的第一实施例的横截面图，

图2示出按照本发明的测量单元的第二实施例的横截面图，

图3a示出按照本发明的测量单元的第三实施例的立体图横截面图，

图3b示出按照图3a的实施例沿着剖面As的横截面图，

图3c示出按照图3a的第三实施例沿着剖面Bs的横截面图。

在附图中相同的部件和相同功能的部件以相同的标记表示。

具体实施方式

在图1中示出可以通过流体渗透的测量单元1，它具有由测量单元体5限制的测量室4。测量室4被流体通流，其相互作用能够通过电磁射线、尤其来自光源的光测量。

为此设有射线测量范围6，在其旁边横交于流体的流动方向来自未示出的射线源、尤其光源的电磁射线穿过流体传导。在对置的一侧上测量电磁射线。

在光程(横交于流动方向的射线方向)中设有窗口7,8，用于允许电磁射线穿过测量室4进入流体。窗口7,8分别在导向通道11,12里面导引，其内轮廓对应于窗口7,8的外轮廓，由此在窗口7,8与各导向通道11,12之间设有配合。由此能够沿着导向通道11,12的内轮廓调整窗口7,8，由此可以调节或调整窗口7,8之间的距离A。距离A尤其对应于光学的路径长度。

窗口7,8由石英玻璃构成，而测量单元体5在本实施例中由塑料制成。这样设计窗口7,8外轮廓和导向通道11,12内轮廓的尺寸，使窗口7,8在室温时、即在约20℃时可以沿着导向通道11,12滑动地移动，其中也在工艺条件下、即在温度提高时、尤其大于40℃、最好大于60℃时在窗口7,8外轮廓与导向通道11,12各内轮廓之间存在摩擦锁合，因此窗口7,8也在顶压时、尤其大于3bar顶压时使测量室4相对于环境密封。相应地设计配合允差，其中考虑不同材料的不同膨胀。

为此按照本发明有利地规定，窗口7,8具有厚度D，它与窗口7,8宽度B的相比一般较大。优选D与B的比例至少1；10，尤其至少1:5，最好至少1:3，更优选至少1:2。

按照本发明也可以设想，窗口7,8在调整距离A以后在加工/装配窗口7,8时固定，由此结束窗口调整。这尤其在测量单元1作为单向测量单元时是有利的。

在非常类似第一实施例的按照图2的第二实施例中与按照图1的实施例不同，分别设有用于容纳窗口7,8的窗口容纳体9,10。窗口容纳体9,10管状地通过内轮廓构成，内轮廓与窗口的外轮廓对应，由此使窗口7,8固定在窗口容纳体9,10里面。窗口7,8分别在指向测量室4的窗口容纳体9,10端部上、尤其与窗口容纳体9,10齐平地固定在窗口容纳体9,10里面。窗口容纳体9,10通过其外轮廓与导向通道11,12这样对应，使在窗口7,8与导向通道11,12之间的上述相互作用如同在按照图1的第一实施例中那样有效。不仅导向通道11,12与窗口容纳体9,10而且窗口容纳体9,10与窗口7,8都相互间具有配合。分别这样设计配合，使相互间的移动只能在两个配合中的一个配合中实现。两个配合有利地可移动地构成，由此可以实现更大的调整范围。

通过使窗口容纳体9,10在其分别背离窗口7,8的端部上突出于测量单元体5或者说突出于导向通道11,12，能够简化窗口7,8之间的距离A调整，尤其在加大距离A的时候。因此窗口容纳体9,10可以在其突出于测量单元体5或者导向通道11,12的端部上被握住。借助于窗口容纳体9,10沿着光程的尺寸可以测量并计算距离A、即光学路径长度并且相应地自动调节。在此有利的是，只有导向通道11,12与窗口容纳体9,10之间的配合可移动地构成。

第一实施例的描述也类似地适用于第二实施例。

在图3a中示出测量单元1’，具有绝大部分由柔性材料、尤其橡胶制成的测量单元体5’。要被测量的流体通过入口2导引到测量室4’并且通过在图3b中所示的出口3离开测量室。入口2和出口3具有工艺接头，用于连接测量单元1’在工艺管道上，即用于在线测量。

横交于流体的流动方向设有射线测量范围6，在其中测量流体与电磁射线的相互作用。

射线通过窗口7’进入到测量室4’并且通过对置的窗口8’从测量室4’流出。电磁射线由未示出的射线源在测量单元1’外部产生并且横交于流体流动方向穿过测量室4’和窗口7’,8’传导。在对置的一侧、即在窗口8’下面和测量单元1’外部由相应的测量装置检测射线，其中通过与流体沿着在窗口7’,8’之间的光学路径长度的相互作用可以检测表征流体的变化。

检测的主要方面是光学路径长度，它通过窗口7’与窗口8’之间的距离A’组成。

由圆周壁构成的、测量单元体5’的柔性壁体13安置在指向测量室4’的窗口7’一侧上，其中尤其在窗口7’中心设有通流孔14，由此使电磁射线可以进入到测量室4’里面。对应的、对置的、由圆周壁构成的壁体15同样柔性地构成。它相应地在指向测量室4’的窗口8’一侧上固定在窗口8’上并且具有用于电磁射线通过窗口8’流出的通孔16。

测量单元体5’或者测量单元1’通过至少一个、在本实施例中两个U形弹簧箍17,18横交于流体流动方向固定。弹簧箍17,18分别从背离测量室4’的窗口7’,8’一侧围卡测量单元体5’和窗口7’,8’。

为了确定窗口7’,8’之间的距离A’设有至少一个、在本实施例中两个间隔体19,20，它们在测量单元体5’外部作为刚性的间隔体夹紧在窗口7,’,8’之间，而且通过弹簧箍17,18的夹紧作用。

相应地通过更换间隔体19,20和必要时的弹簧箍17,18可以实现通过壁体13,15形状限制的距离A’调整范围，由此得到由一致的测量单元1’和一套弹簧箍17,18和分别对应的间隔体19,20组成的系统。

在此按照本发明有利地规定，为了调整距离A,A’无需更换窗口7,7’,8,8’。对于确定的距离A‘规定的弹簧箍17,18和间隔体19,20可以理解为分别具有确定标识的套件，由此可以相应方便地操作更换。

间隔体19,20分别具有装配孔21,22，尤其在其中中间隔体19,20设计成U形轮廓，由此能够无需断开测量单元1与工艺管道地调整距离A’。

弹簧箍17,18的功能按照未示出的有利实施例可以组合到间隔体里面，通过使窗口7’,8’容纳在间隔体里面。为此间隔体可以在其顶面和底面上具有相应的容纳体、尤其插槽。

附图标记清单

1,1’ 测量单元

2 入口

3 出口

4,4’ 测量室

5,5’ 测量单元体

6 射线测量范围

7,7’ 窗口

8,8’ 窗口

9 窗口容纳体

10 窗口容纳体

11 导向通道

12 导向通道

13 壁体

14 通孔

15 壁体

16 通孔

17 弹簧箍

18 弹簧箍

19 间隔体

20 间隔体

21 装配孔

22 装配孔。

Claims (7)

1.一个可渗透的测量单元，具有：

-一用于流体流入的入口(2)，

-一用于流体流出的出口(3)，

-一设置在入口(2)与出口(3)之间的测量室(4’)，

-一用于测量在测量单元(1,1’)中流体与来自测量单元(1,1’)外部的电磁射线的相互作用的射线测量范围(6)，

其中所述射线测量范围(6)由两个对置设置的窗口(7’,8’)限制，其中规定一个用于电磁射线流入的窗口和另一用于电磁射线流出的窗口，所述测量单元(1’)具有调整范围，该范围具有多个运行位置，它们具有在窗口(7’,8’)之间的不同距离(A,A’)，在窗口里面可以无旋转地调整测量单元(1’)，其特征在于，至少一限制测量室(4’)的壁体(13,15)可以沿着窗口(7’,8’)的直线柔性变形并且一用于固定窗口(7’,8’)的间隔部件(19,20)以通过选择间隔部件(19,20)给定的距离在测量室(4’)以外安装在窗口(7’,8’)之间。

2.如权利要求1所述的测量单元，其中所述壁体(13,15)设计成折叠匣。

3.如权利要求1或2所述的测量单元，其中所述测量单元(1’)部分地由塑料和/或橡胶制成。

4.如权利要求1或2所述的测量单元，其中所述壁体(13,15)为了密封测量室(4’)密封地设置在一个窗口(7’,8’)上，固定在窗口下面。

5.如权利要求1或2所述的测量单元，其中所述调整范围从最小可调节的距离A,A’至少以最小可调节距离A,A’的因数1.5延展。

6.一个由如权利要求1至5中任一项所述的测量单元(1’)组成的系统，具有多个不同长度的间隔部件(19,20)，用于调整通过各间隔部件(19,20)定义的距离A’。

7.如权利要求6所述的系统，其中所述间隔部件(19,20)设计成U形轮廓。