CN104514893B - 密封系统和包括密封系统的可收回组件 - Google Patents

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Abstract

密封系统和包括密封系统的可收回组件。密封系统包括：中空的柱形的壳体，壳体具有内空间和开放到内空间的沟槽，其中沟槽限定了壳体内的平面且该平面的法线平行于壳体的纵向轴线；对应于沟槽且布置在沟槽内的环形密封件，其中环形密封件至少由面向内空间的第一分段和背离内空间的第二分段形成，其中第一分段包括动态密封表面；和可移动部件，平行于壳体的纵向轴线可移动且具有端部区域，并且实施为使得在第一位置处其关闭且无缝密封壳体的内空间。本发明进一步涉及可收回组件。

Description

密封系统和包括密封系统的可收回组件
技术领域
本发明涉及密封系统和包括此密封系统的可收回组件。
背景技术
可收回组件通过Endress+Hauser企业集团以大量的改型如以“Cleanfit HCPA475”制造和销售。
可回收组件广泛地使用在分析测量技术和过程自动化中。所述可收回组件用于从过程取回探头且以此从介质取回探头，而不中断过程，且然后将探头重新引入到过程中。探头保持在浸没管内且通过手动或自动驱动例如在过程位置(测量)和服务位置(维护、校准、冲洗、清洗、探头更换等)之间气压式轴向移动。这些过程周期地发生或根据其他可确定的或测量的参数而发生。
在本发明的意义中的探头包括带有至少一个用于至少一个传感器的容器的探头，所述传感器用于测量一个或多个物理或化学过程变量。
在过程技术中存在许多使用测量例如流体特别是液体的介质的物理或化学过程变量的容器组件的领域。传感器用于确定过程变量。传感器例如可以是pH传感器、传导性传感器、光学或电磁传感器，以用于测量包含在待监测的介质内的例如O2、CO2的物质、一定的离子类型、有机化合物等的浓度。
如果容器组件用于保持用于确定至少一个过程变量的传感器，则传感器可在服务位置被检查、校准、清洁和/或更换，其中传感器在此情况中位于容器组件的壳体内部所谓的服务室内。为使得介质不在服务位置被校准、冲洗/清洗或清洁液体污染，相对于介质所在的容纳器密封服务室，使得不能发生介质/液体的交换。通常，为此目的在容器组件的壳体的介质端部上也存在密封件，所述密封件与浸没管的端部区域相互作用以防止介质/液体的交换。此密封件位于浸没管上或壳体(服务室)内。密封件经常实施为O环。在此情况中，用于密封件的沟槽在横截面上形成为矩形。与圆形形状的O环相互作用时导致了间隙。
间隙和边缘形成了死区，在该死区微粒可容易地沉积且可形成积垢和/或生物膜。这些积垢和/或生物膜是不希望的，因为可收回组件的性能受到影响。在最坏的情况中，细菌等聚集、繁殖且因此污染介质且因此使其不可使用。
发明内容
本发明的目的是提供满足卫生要求的密封系统和可收回组件。
该目的通过密封系统实现，所述密封系统包括：基本中空的柱形壳体，所述壳体带有内空间和开放到壳体中的内空间的圆周沟槽，其中圆周沟槽限定了壳体内的平面且该平面的法线平行于壳体的纵向轴线，其中沟槽包括至少一个——优选两个——用于扩张沟槽的扩展空间，其中扩展空间布置在沟槽的背离内空间的一侧；对应于沟槽且布置在沟槽内的环形密封件，其中环形密封件至少由面向内空间的第一分段和背离内空间的第二分段形成，其中第一分段包括动态密封表面；和平行于壳体的纵向轴线可移动的部件，且该可移动部件具有端部区域，其中可移动部件实施为使得在第一位置处它关闭且无间隙地密封壳体的内空间，特别是当可移动部件的端部区域与环形密封件位于相同的轴向位置时，特别是与动态密封表面位于相同的轴向位置时。
以此方式，在内空间到外部空间的过渡区域处，环形密封件和可移动部件的端部区域之间形成无间隙密封，可满足卫生要求。
在优选的实施例中，壳体包括第一部分和第二部分，其中第一部分使得壳体可与容纳器连接，其中第二部分形成内空间，其中沟槽通过第一部分和第二部分的组装而形成，且其中第二分段包括第一静态密封表面和第二静态密封表面，其中环形密封件实施为使得沟槽在至少第一静态密封表面和第二静态密封表面处无间隙地围绕环形密封件。
两个部分的构造便于环形密封件的简单制造和安装。另外，两个另外的无间隙的密封表面保证可满足卫生要求。
在优选的实施例中，环形密封件的横截面由背离内空间的圆形横截面和面向内空间的矩形横截面的组合形成。其他实施例是可以的。希望的实施例允许满足所提出的要求。
有利地，沟槽的横截面小于环形密封件的横截面。因此，环形密封件略微被压缩且向内施加一定的压力。特别地，圆形分段小于沟槽。以此方式，圆形横截面的上部分和下部分被分别向上和向下压缩。
术语“之上”、“朝上”和相关的术语在本发明的意义中是中离开介质，而“之下”、“下”和相关的术语在本发明的意义中是指朝向介质。“之外”、“朝外”和相关的术语在本发明的意义中是指离开壳体的纵向轴线，而“内”、“之内”和相关的术语在本发明的意义中是指朝向该纵向轴线。
在实施例的有利的形式中，环形密封件的材料是二元乙丙橡胶(EPM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、含氟橡胶(FKM)、全氟橡胶(FFKM)、聚四氟乙烯(PTFE)或硅胶。
优选地，扩展空间的体积对应于环形密封件的体积的3％至20％。通过应用至少一个扩展空间，选择是环形密封件可在温度改变时特别是在温度升高时膨胀到膨胀空间内，且因此也在温度改变时保证动态的第一密封表面和静态的第二密封表面处的无间隙的密封。
本发明目的进一步通过用于测量容纳器内的介质的至少一个测量变量的可收回组件实现，所述可收回组件包括：基本中空的柱形壳体，所述壳体具有形成在该壳体的内空间内的服务室；具有端部区域的浸没管，所述浸没管在壳体内从介质离开的服务位置至进入到介质内的过程位置之间轴向可移动，其中在服务位置中浸没管定位在服务室内；至少一个如上所述的密封系统，其中壳体由可收回组件壳体形成，其中可移动部件通过浸没管形成，其中第一位置对应于服务位置，其中在服务位置中环形密封件关闭且无间隙地密封了服务室，使得浸没管的端部区域抵靠环形密封件的动态密封表面。
在有利的变体中提供了冲洗/清洗室，所述冲洗/清洗室在壳体内布置在容纳器和服务室之间，其中如上所述的密封系统密封服务室使得与冲洗/清洗室隔离。
添加了服务室，因此两个不同的室可用于在探头上执行工作。正是在卫生应用的情况中，冲洗/清洗室可因此用作介质和服务室之间的另外的屏障。
在优选的实施例中，在壳体上布置了用于服务室和/或用于冲洗/清洗室的至少一个冲洗清洗连接件，所述连接件实施为使得当浸没管的端部区域在从服务位置移动到过程位置的情况中在环形密封件上经过时，流过冲洗清洗连接的清洗或冲洗介质冲洗、清洗、清洁和/或消毒环形密封件，特别是动态密封表面。
在此方面，浸没管在其面向介质的端部上具有其中安放了传感器的球门状开口。替代地或补充地，浸没管可向上展开。
为执行清洁过程，优选地提供了锁定设备，所述锁定设备将浸没管锁定到一位置，在该位置可进行环形密封件的清洁。优选地，在此位置中执行动态密封表面的前述冲洗/清洁/消毒。
附图说明
本发明现在将基于附图解释，所述附图如下：
图1示出了安装有本发明的密封系统的本发明的可收回组件，
图2示出了放大表示的本发明的密封系统，
图3示出了处于用于冲洗/清洗密封系统的位置的安装有本发明的密封系统的本发明的可收回组件，和
图4示出了带有另外的冲洗/清洗室的本发明的可收回组件。
具体实施方式
在附图中，相同的特征提供有相同的附图标号。
本发明的可收回组件在图1和图3中以附图标号1示出。可收回组件1包括基本柱形可收回组件壳体8，所述可收回组件壳体8可通过过程连接件19连接到容纳器(未示出)。过程连接件19例如可以是例如由不锈钢制成的凸缘连接件。过程连接件19将在下文中详细描述。在容纳器内布置了待测量的介质7。容纳器例如可以是容器、壶、管、管道等。
术语“上方”、“朝上”和相关的术语在本发明的意义中是指离开介质7，而“下方”、“之下”和相关的术语在本发明的意义中是指朝向介质。“之外”、“向外”和相关的术语在本发明的意义中是指从壳体8的纵向轴线L离开，而“之内”、“内部”和相关的术语在本发明的意义中是指朝向纵向轴线L。
图1示出了处于服务位置的可收回组件1。所述可收回组件1在下文中详细解释。
浸没管5在壳体8内被引导。探头与浸没管5例如通过螺纹连接而连接，即探头安装在浸没管5内。在本发明的意义上，探头包括具有至少一个接受器的探头，所述接受器用于用来测量一个或多个物理或化学过程变量的传感器。所述变量例如包括pH值，也通过ISFET包括氧化还原电势，例如在UV、IR和/或可见光波长范围内的电磁波在介质中的吸收、氧含量、导电率、混浊度、金属或非金属物质的浓度以及温度。
如果浸没管5位于服务位置，则浸没管5的一部分特别是传感器3位于内空间9内，即所谓的服务室17内，以用于冲洗、清洗、清洁、校准等。在浸没管5的下端区域6(因此朝向介质)处布置了封闭元件20用来密封使得与过程隔离。封闭元件20密封内空间9使得与过程隔离，且因此与介质7隔离。介质7可以是热的、有毒的、腐蚀性的或以其他方式对于人员和环境有害的介质。因此，需要封闭元件20实现安全且耐久的密封。为此目的，在壳体8上/内设置密封系统2，特别使用一个或多个成形的密封件12。这将在下文中详细解释。
在服务位置可执行大多数种类的服务任务，例如清洁或校准。在此情况下，通过连接件4可将清洁液体、冲洗液体、清洗液体和校准液体引入到内空间9内。通过相应的另外的出口又可将液体排出(在此方面，例如见图3中的上连接件4，其中可收回组件1相对于垂直方向倾斜地安装；注意冲洗、清洗方向也可反向)。
浸没管5可由不同的材料制成。根据现有技术，浸没管5由不锈钢、钛和其他化学耐受性材料制成。浸没管5也可由合成材料生产，例如聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基聚合物(PFA)或一些其他合成材料或耐受性金属，例如Hastelloy。同样材料适用于壳体8。
浸没管5轴向可位移地被引导，使得沿中心轴线L朝向介质7移动，或朝背离介质7的方向移动。在此情况下，浸没管5在进入到壳体8内的服务位置(如所描述，见图1)和从壳体2离开的过程位置-即传感器3与介质7接触的位置-之间移动。
浸没管5的移动通过手动或自动驱动实现，例如借助于能量源(未详细示出)。如果能量源通过连接件(未示出)来提供，则浸没管5从服务位置移动到过程位置。另外的连接件(也未示出)则用作排放。如果能量源在相反的方向上引入，则浸没管5从过程位置引导到服务位置。从现有技术已知气压、液压和电动驱动。
测量在过程位置进行。探头或传感器3已通过浸没管5内的球门状开口获得待测量的介质7。替代地或补充地，浸没管向上呈喇叭口(因此离开介质)，以实现浸没管5特别是封闭元件20的冲洗、清洗、清洁或消毒(细节见图3的描述)。
在下文中将详细描述用于密封内空间9使得与容纳器或介质7隔离的密封系统2。
密封系统2基本由三个部分形成：环形密封件12，壳体8内的用于环形密封件12的沟槽10，和浸没管5的端部区域6内的封闭元件20，即可收回组件1的可移动部分。
壳体8通过过程连接件19和第二部分22形成。沟槽10通过过程连接件19中的、以及壳体8的第二部分22中的相应的凹陷形成。沟槽10限定一平面，其中该平面的法线基本上平行于壳体8的纵向轴线延伸。通过将过程连接件19与第二部分22组装(例如，通过螺纹连接组装)，导致在壳体8内开放到内空间9的环绕的沟槽10。环形密封件12的更换可通过把过程连接件19和壳体8的第二部分22拆开来进行。壳体8的两部分的结构便于简单地进行环形密封件的制造和安装。沟槽10也能以要求的精度、特别是表面粗糙度来生产。
用于沟槽10的环形密封件12在图2中详细示出。环形密封件12包括面向内空间9的第一分段13和背离内空间9的第二分段14。在示例中，第一分段13的横截面为矩形且第二分段14的横截面为圆形。第一分段13和第二分段14在连接处形成台阶。大多数不同的形状，例如楔形形状，提供了其他的选择。
沟槽10和环形密封件12被实施以形成动态密封表面15。动态密封表面15是位于内部的、环形密封件12的包围区。动态密封表面15基本与壳体8的内部边缘齐平。
内空间9被无间隙地密封使得与容纳器或介质7隔离，特别地通过与浸没管5相互作用的动态密封表面15，更确切地通过封闭元件20无间隙密封。因此，在壳体8和环形密封件12之间无间隙可形成。在实施例中，动态密封表面15突出到内空间9内；此区域当浸没管5在环形密封件12上方移动的情况下首先略微向外被压。
另外，沟槽10实施为使得在第二分段14内形成至少第一静态密封表面16.1和另一个第二静态密封表面16.2。第一静态密封表面16.1布置在环形密封件12上方的第二分段14上，而第二静态密封表面16.2布置在环形密封件12上的第二分段14下方。第一和第二静态密封表面16.1、16.2无间隙地密封内空间9使得与外部空间隔离。另外，第一和第二静态密封表面16.1、16.2负责保证过程连接件19和壳体8的第二部分22相对于彼此的密封。
因此，作为整体存在至少三个无间隙的密封表面。为进一步保证此无间隙性，沟槽10的横截面实施为小于环形密封件12的横截面。
环形密封件12例如包括二元乙丙橡胶(EPM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、含氟橡胶(FKM)、全氟橡胶(FFKM)、聚四氟乙烯(PTFE)或硅胶。
用于扩张沟槽10的扩展空间11位于沟槽10的外部分处。优选地，如在示例中所示，存在两个扩展空间11。扩展空间的体积典型地达到环形密封件12的体积的5％至15％。环形密封件12的与动态密封表面相反对置的区域邻接扩展空间11。
在例如由于消毒过程所导致的温度改变的情况中，环形密封件12可膨胀到扩展空间11内，而在动态的第一密封表面和静态的第二密封表面15、16.1、16.2处的无间隙性不降低。换言之，在任何温度下不形成间隙。取决于材料，环形密封件12可经受-20℃到+140℃的温度改变。
为卫生目的，需要清洁即冲洗、清洗、清洁且在需要时消毒环形密封件12。图3图示了此清洁过程。浸没管5运动到位于服务位置和过程位置之间的位置。这通过锁定设备18锁定。锁定设备18在图3中以符号表示，且例如是锁定元件、自限制驱动或自动运行的机构。
通过下连接件4流入的冲洗、清洁或消毒介质围绕环形密封件12流动且因此将其冲洗、清洁或消毒。流入介质可排放到介质7内(其流动在要求时关闭)或容纳器内。
在实施例中，在图4中在壳体8内在服务室17下方因此在服务室17和容纳器之间布置了另一个室，即所谓的冲洗/清洗室21。正是在卫生应用的情况中，此室21可被消毒而作为介质7和服务室17之间的另外的屏障。考虑到服务室17，则存在两个不同的室以用于在探头上执行工作。其一个示例是探头在服务室17内的消毒或校准。可存在其他的冲洗清洗连接件4。服务室17和冲洗/清洗室21也通过本发明的密封系统相对于彼此密封。
附图标号列表
1 可收回组件
2 密封系统
3 传感器
4 冲洗清洗连接件
5 浸没管
6 浸没管5的端部区域
7 介质
8 壳体
9 内空间
10 沟槽
11 扩展空间
12 环形密封件
13 环形密封件12的第一分段
14 环形密封件12的第二分段
15 动态密封表面
16.1 第一静态密封表面
16.2 第二静态密封表面
17 服务室
18 锁定设备
19 过程连接件
20 封闭元件
21 冲洗/清洗室
22 壳体8的第二部分
L 纵向轴线

Claims (14)

1.密封系统(2)，包括：
-基本中空的柱形壳体(8)，所述壳体(8)具有内空间(9)和开放到壳体(8)中的所述内空间(9)的圆周沟槽(10)，
其中所述圆周沟槽(10)限定了壳体(8)内的一平面且该平面的法线平行于所述壳体(8)的纵向轴线(L)，
其中所述沟槽(10)包括至少一个用于扩张沟槽(10)的扩展空间(11)，
其中所述扩展空间(11)布置在所述沟槽(10)的背离所述内空间(9)的一侧；
-环形密封件(12)，该环形密封件(12)对应于所述沟槽(10)且布置在所述沟槽(10)内，
其中所述环形密封件(12)至少由面向所述内空间(9)的第一分段(13)和背离所述内空间(9)的第二分段(14)形成，
其中所述第一分段(13)包括动态密封表面(15)；和
-平行于所述壳体(8)的纵向轴线(L)可移动的部件，并且该可移动的部件具有端部区域(6)，所述可移动的部件被实施为使得在第一位置处它关闭且无间隙地密封所述壳体(8)的内空间(9)。
2.根据权利要求1所述的密封系统(2)，其中所述沟槽(10)包括两个扩展空间(11)。
3.根据权利要求1所述的密封系统(2)，其中当所述可移动的部件的端部区域(6)与所述环形密封件(12)位于相同的轴向位置时，所述可移动的部件关闭且无间隙地密封所述壳体(8)的内空间(9)。
4.根据权利要求1所述的密封系统(2)，其中当所述可移动的部件的端部区域(6)与所述动态密封表面(15)位于相同的轴向位置时，所述可移动的部件关闭且无间隙地密封所述壳体(8)的内空间(9)。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的密封系统(2)，其中所述壳体(8)包括第一部分(19)和第二部分(22)，
其中所述第一部分(19)使得所述壳体(8)与容纳器可连接，
其中所述第二部分(22)形成所述内空间(9)，
其中所述沟槽(10)通过所述第一部分(19)与所述第二部分(22)的组装而形成，且
其中所述第二分段(14)包括第一静态密封表面(16.1)和第二静态密封表面(16.2)，
其中所述环形密封件(12)被实施为使得所述沟槽(10)在至少所述第一静态密封表面(16.1)和所述第二静态密封表面(16.2)处无间隙地围绕所述环形密封件(12)。
6.根据权利要求1至4中的一项所述的密封系统(2)，其中所述环形密封件(12)的横截面由背离所述内空间(9)的圆形截面和面向所述内空间(9)的矩形截面的组合而形成。
7.根据权利要求1至4中的一项所述的密封系统(2)，其中所述沟槽(10)的横截面小于所述环形密封件(12)的横截面。
8.根据权利要求1至4中的一项所述的密封系统(2)，其中所述环形密封件(12)的材料是二元乙丙橡胶(EPM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、含氟橡胶(FKM)、全氟橡胶(FFKM)、聚四氟乙烯(PTFE)或硅胶。
9.根据权利要求1至4中的一项所述的密封系统(2)，其中所述扩展空间(11)的体积是所述环形密封件(12)的体积的3％至15％。
10.一种在分析过程技术中浸没、流动和接附测量系统以测量容纳器内的介质(7)的至少一个测量变量的可收回组件(1)，包括：
-基本中空的柱形壳体，所述壳体具有形成在该壳体的内空间中的服务室(17)，
-具有端部区域的浸没管，所述浸没管在所述壳体内、在从介质(7)离开的服务位置和进入到介质(7)内的过程位置之间轴向可移动，
其中，在所述服务位置，所述浸没管定位在所述服务室(17)内；
-至少一个根据权利要求1至9中的一项所述的密封系统，
其中所述壳体(8)由所述可收回组件的壳体形成，
其中所述可移动的部件由所述浸没管形成，
其中所述第一位置对应于所述服务位置，
其中，在所述服务位置，所述环形密封件(12)关闭且无间隙地密封所述服务室(17)，使得所述浸没管的端部区域(6)抵靠所述环形密封件(12)的所述动态密封表面(15)。
11.根据权利要求10所述的可收回组件(1)，
其中设置冲洗/清洗室(21)，所述冲洗/清洗室(21)在所述壳体(8)内布置在所述容纳器和所述服务室之间，
其中根据权利要求1至9中的一项所述的密封系统(2)密封所述服务室(17)使得与所述冲洗/清洗室(21)隔离。
12.根据权利要求10或11所述的可收回组件(1)，其中在所述壳体(8)上布置用于所述服务室(17)和/或用于冲洗/清洗室(21)的至少一个冲洗清洗连接件(4)，所述冲洗清洗连接件被实施为使得当所述浸没管的端部区域(6)在从所述服务位置移动到所述过程位置的情况下在环形密封件(12)上经过时，流过所述冲洗清洗连接件(4)的清洗或冲洗介质冲洗、清洗、清洁和/或消毒所述环形密封件(12)或多个环形密封件(12)。
13.根据权利要求12所述的可收回组件(1)，其中所述清洗或冲洗介质冲洗、清洗、清洁和/或消毒所述动态密封表面(15)。
14.根据权利要求12所述的可收回组件(1)，其中提供了锁定设备(18)，所述锁定设备把所述浸没管锁定到一位置，在该位置可进行所述环形密封件(12)的清洁。
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