CN103906960A - 用于高压场合中传感器的保持装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于将传感器(30)连接到高压部件(10)的装置，所述传感器具有锥形的密封锥面(31)和在密封锥面(31)前面的外螺纹(32)，所述装置包括在所述高压部件(10)中的孔(11)和连接管线(15)，其中所述孔(11)具有内螺纹(12)，且所述孔的端面(13)通过锥形的密封锥面(14)连接至所述连接管线(15)，所述装置还包括带有外螺纹(21)的空心压力螺钉(20)，所述压力螺钉的所述外螺纹设计成适于接合在所述孔(11)的所述内螺纹(12)中，其中所述压力螺钉(20)具有内螺纹(22)，所述压力螺钉的所述内螺纹设计成适于接合在所述传感器(30)的所述外螺纹(32)中，其中所述压力螺钉(20)的所述外螺纹(21)和所述内螺纹(22)的旋向相反，从而能够通过将所述压力螺钉(20)旋拧入所述高压部件(10)的所述孔(11)中使所述传感器的所述密封锥面(31,14)和所述孔(11)的端面(13)以密封方式彼此压靠。

Description

用于高压场合中传感器的保持装置

本申请通过引用结合于2011年9月7日提交的美国临时专利申请61/531,659。

技术领域

本发明涉及一种用于将传感器连接到高压部件的装置，所述传感器具有锥形的密封锥面和在密封锥面前面的外螺纹，所述装置包括高压部件中的孔和连接管线，其中该孔具有内螺纹并且孔的端面通过锥形的密封锥面连接到连接管线，所述装置还包括带有设计成与孔的内螺纹接合的外螺纹的空心压力螺钉。此外，本发明还涉及该装置在高压生产工艺中的应用。背景技术

已经知道用于在高压环境中的一般设备一段时间，例如用于将高压管连接至高压部件或用于连接高压管线。因此，在美国专利说明书2679411中公开了一种装置，高压管通过该装置以密封方式连接到高压部件，高压管的端部被设计成锥形的密封锥面，其中高压部件具有带内螺纹的孔和在孔的端面中的锥形的密封锥面。高压管具有外螺纹，压力套筒旋拧到所述外螺纹。带有外螺纹的、并且在其内表面上带有圆周肩部的空心压力螺钉被推过高压管并且被拧入所述孔的内螺纹中。密封连接由压力螺钉的肩部朝向孔的端面推动压力套筒来实现，直到高压管的密封锥面的锥形表面和高压部件彼此充分压紧。

在德国专利申请公开DE1273282A1中描述了一种用于将高压管连接至高压部件的类似装置。在该申请中，密封连接也通过空心压力螺钉(在该申请中称为压紧螺母)与压力套筒(在该申请中称为套筒或轴环)之间的相互作用来实现。相同的原理适用于专利说明书DE19751138C1，以在用于改变高压管方向的弯头中产生密封连接。

所有已知的上述装置的共同特征为，为了获得用于密封的足够的接触力，空心压力螺钉与压力套筒相互作用，其中压力套筒紧固到高压管的一端，并且压力螺钉作为接合螺母拧进高压部件的孔中。

与将高压管连接到其它高压部件一样，这种类型的装置还用于例如在两条高压管线之间的透镜座处将杆或管形传感器以密封方式固定到高压部件。由于结构性原因，在这种类型的应用中，用来容纳传感器和压力螺钉的空间往往是有限的。因此，上述已确定的连接技术因此受到传感器和压力螺钉的最大容许外径方面的限制。当压力螺钉的最大外径预先确定时，借助于根据高压部件中所使用的材料和压力范围的强度计算，得出了传感器的最大容许外径。期望用在很多场合的、具有较大外径的传感器不能用在采用先前已知的连接技术的情况中。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于将传感器连接至高压部件的装置，其扩大了传感器在高压场合中的使用范围，同时保留了已知技术的良好密封性能。

根据本发明，该目的由根据权利要求1的装置实现。在从属权利要求2至4中给出了本发明的多个有利实施例。根据本发明的装置在高压化工生产工艺中的应用为权利要求5至7的主题。

根据本发明的装置适合于将传感器以密封方式连接到高压部件，该传感器具有锥形的密封锥面和在密封锥面前面的外螺纹。密封锥面可形成传感器的锥形端部，其类似于如同从前文提到的现有技术中已知的高压管。然而，密封锥面还可形成作为传感器的具有不同直径的两部分之间的过渡的锥形接续部。在这个例子中，外螺纹设在具有较大直径的部分上。这样的传感器将通过示例在下文中详细描述。

本发明可有利地应用于不同类型的高压部件。高压部件在下文中被理解为在部件内部的压力高于100bar的部件。本发明可特别有利地应用于在运行期间在部件内部的压力为325bar到3600bar的高压部件。例如为高压管线的集管、分配器或高压管线之间的透镜座。

根据本发明的装置包括在高压部件中的孔和连接管线，其中所述孔具有内螺纹并且孔的端面通过锥形的密封锥面连接到连接管线。当(孔的端面和连接管线)已连接时，传感器被连接至连接管线以借助于连接管线检测高压部件中的参数例如压力或温度。

装置还包括带有外螺纹的空心压力螺钉，所述压力螺钉的外螺纹设计成适于接合在孔的内螺纹中。根据本发明，压力螺钉还具有设计成适于接合在传感器的外螺纹中的内螺纹，其中(压力螺钉的)外螺纹和内螺纹的旋向相反，从而通过将压力螺钉拧到高压部件的孔中使传感器的密封锥面和孔的端面以密封方式彼此压紧。

因为压力螺钉的外螺纹和内螺纹的旋向相反，所以传感器的密封锥面仅可被轴向地按压到孔的端面中的密封锥面上。如果它们的旋向相同，传感器会需要相对于高压部件中的孔旋转以便产生足够大的接触压力，这会对两密封锥面之间的密封表面造成损坏。在本发明的优选实施例中，首先将压力螺钉拧到传感器的外螺纹上。然后将压力螺钉拧入孔中，此时传感器不可旋转地固定，例如通过使用扳手在合适地设计的接合位置保持传感器使传感器不能转动。

在本发明的一优选的实施例中，压力螺钉的外螺纹被设计成右旋螺纹并且内螺纹被设计成左旋螺纹。

传感器的密封锥面的锥度优选从75°到81°，特别是78°。在孔的端面中的密封锥面的锥度优选为比传感器的密封锥面的锥度大1°到3°，特别是2°。从优选的范围选择锥度意味着在传感器上的径向力的比例小于具有更小的锥度的已知方案的情况(中的径向力)。由于这种设计特征，可提高测量精度，特别是对于对外部压力影响反应灵敏的传感器。

根据本发明的装置可有利地用于高压化工生产工艺中，特别是连接管线中的压力为325至3600bar的情况下。根据本发明的装置可尤其有利地用于管式反应器中的高压聚合反应，尤其是用于生产低密度聚乙烯(LDPE)。通常，在此工序中将用于检测压力或温度的传感器附接到所谓的测量透镜处。测量透镜为盘形部件，其作为法兰接头被拧紧在两高压管线的端部之间。测量透镜设有用于保持传感器的一个或多个孔。

出于结构性原因，测量透镜的厚度并且因此管线的端部之间的距离受到了限制。孔的最大容许外径并且因此压力螺钉的最大容许外径也由强度要求和具体压力范围确定。在用于将传感器连接到作为高压部件的测量透镜的常规方法中，需要两个部件，即压力螺钉和压力套筒，它们必须同时具有最小材料厚度。根据本发明的装置具有这样的优点，即其使用仅一个压力螺钉，并且因此可靠地满足密封要求并且提供用于连接的紧凑结构。因此现在也可将比先前具有更大外径的传感器与高压部件相连接。

在传感器的多个实施例的情况下，其中密封锥面在传感器具有不同直径的两部分之间形成锥形接续部，传感器的较大外径还允许了该锥形接续部之后的部分具有较大直径。然而在现有技术中，对于高压管线的透镜座中相应的传感器，直径约为5mm是迄今已知的。本发明现在允许使用直径为10mm以及更大的传感器。通过本发明，可使用的传感器的范围因此大大扩展。

当根据本发明的装置中的传感器的外径预先确定时，在高压部件中的孔的直径可设计成较小，这在强度考虑的方面是有利的。

附图说明

在下文中对本发明作进一步解释，其中附图应当理解为示意图。它们例如在部件的具体尺寸或替代形式方面并不限制本发明。在附图中：

图1示出了传感器的一个例子；

图2示出了穿过高压部件的截面的一部分；

图3示出了根据本发明的压力螺钉的一个实施例；

图4示出了三个传感器连接至高压管线的透镜座的例子。

具体实施方式

图1示出了杆状压力测量传感器30的一个例子。传感器30包括具有不同直径的两个圆柱形部分。这两个部分通过锥形接续部合并(在一起)，该锥形接续部称为密封锥面31。在密封锥面31前面具有较大直径的部分处设有外螺纹32。传感器的其它部件例如化学密封和电连接，均未在图1中示出。

图2以示例方式示出穿过高压部件10的部分截面。孔11从高压部件10的外表面朝向该部件的内部延伸。孔11设有内螺纹12。连接管线15从孔11的底面13进一步通向高压部件10的内部。从孔的底面13到连接管线15的过渡具有设计成密封锥面14的锥形结构。

在图3中的右手侧以主视图和在左手侧以穿过圆柱体轴线的纵剖面示出了根据本发明的空心压力螺钉20的优选实施例。压力螺钉的外上部被设计成外六角形，而外表面的下部设有外螺纹21。内表面的下部设有内螺纹22，所述内螺纹22与外螺纹21旋向相反。在此示例中，内表面的上部被设计为平滑的圆柱面。然而，本发明还包括这样的实施例，其中整个内表面设有内螺纹21。

作为应用场合的一个例子，图4示出了三个传感器30连接至作为高压部件的高压管线的透镜座。在图4的左手侧示出透镜座的主视图，并且在右手侧示出透镜座的侧视图，在此处未示出传感器。尺寸的单位为毫米。透镜座还用作高压管线之间的密封元件，并且设有沿圆周分布的八个孔用于法兰螺纹连接。在运行状态下，流体在高压下流动通过透镜座的中心开口。所述部件装有用于连接根据本发明的传感器的三个相同设计的装置。所述传感器30对应于图1中所示的传感器类型。

孔从透镜座的外侧朝向中心延伸。所述孔设有内螺纹。孔的端面经由密封锥面14被连接至连接管线15，所述连接管线通向透镜座的中心开口处。在任何情况下传感器30借助于压力螺钉20密封地连接至高压部件。为了避免压力螺钉意外松脱，止动片40被附接在压力螺钉20周围并且由螺钉41通过间隔套42固定至高压部件。止动片具有与压力螺钉的外轮廓一致的形状的凹部，并且在示例中止动片的凹部为六边形。锁紧螺母23被拧上以固定传感器30防止意外松脱。

Claims (7)

1.一种用于将传感器(30)连接到高压部件(10)的装置，所述传感器具有锥形的密封锥面(31)和在密封锥面(31)前面的外螺纹(32)，所述装置包括在所述高压部件(10)中的孔(11)和连接管线(15)，其中所述孔(11)具有内螺纹(12)，且所述孔的端面(13)通过锥形的密封锥面(14)连接至所述连接管线(15)，所述装置还包括带有外螺纹(21)的空心压力螺钉(20)，所述压力螺钉(20)的所述外螺纹设计成适于接合在所述孔(11)的所述内螺纹(12)中，其中所述压力螺钉(20)具有内螺纹(22)，所述压力螺钉(20)的所述内螺纹设计成适于接合在所述传感器(30)的所述外螺纹(32)中，其中所述压力螺钉(20)的所述外螺纹(21)和所述压力螺钉(20)的所述内螺纹(22)的旋向相反，从而能够通过将所述压力螺钉旋拧入所述高压部件的所述孔中使所述传感器的所述密封锥面(31,14)和所述孔的所述端面以密封方式彼此压靠。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述压力螺钉(20)的所述外螺纹(21)设计成右旋螺纹并且所述压力螺钉的所述内螺纹(22)设计成左旋螺纹。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述传感器(30)的所述密封锥面(31)的锥度为75°至81°，尤其是78°，并且所述孔(11)的所述端面(13)中的所述密封锥面(14)的锥度比所述传感器(30)的所述密封锥面(31)的所述锥度大1°到3°，尤其是2°。

4.根据权利要求1至3之一所述的装置，其中，所述高压部件(10)为高压管线的集管、分配器或透镜座。

5.根据权利要求1至4中至少一项所述的装置在化工生产工艺中的应用，其中，在所述连接管线(15)中存在325至3600bar的压力。

6.根据权利要求1至4中至少一项所述的装置在化工生产工艺中的应用，其中，所述传感器(30)为用于检测压力或温度的检测器。

7.根据权利要求5或6所述的装置的应用，其中，所述生产工艺为高压聚合反应，尤其是用于生产低密度聚乙烯(LDPE)。

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