CN111121844B - 用于传感器的工艺接头和工艺接头的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于传感器的工艺接头和工艺接头的制造方法。工艺接头(1)适用于通过工艺密封装置(3)和固定元件(4)与工艺输入端(2)连接。工艺接头包括传感器壳体(10)和压紧元件(20)。传感器壳体具有壳体主体(11)和壳体凸缘(12)。壳体主体构造成用于接受传感器。壳体凸缘围绕壳体主体延伸，并且具有环绕壳体主体的第一壳体凸缘密封区段(13)和壳体凸缘压紧区域(14)。壳体凸缘与壳体主体一体式地构造。第一壳体凸缘密封区段适用于接受工艺密封装置，以便通过壳体凸缘流体密封地封闭工艺输入端。压紧元件(20)具有压紧元件压紧区域(22)，其适用于与壳体凸缘压紧区域接触，以便将壳体凸缘压到工艺密封装置上。

Description

用于传感器的工艺接头和工艺接头的制造方法
技术领域
本发明涉及用于传感器的工艺接头和该工艺接头的制造方法。
背景技术
用于传感器的工艺接头使用在各种各样的工业工艺中。工艺接头用于使不同的传感器、例如电导率传感器与工艺的工艺介质接触。控制工艺的设备、例如管线路或其他的容器为此具有工艺输入端。工艺输入端和工艺接头必须紧密地和可拆卸地相互连接。为了紧密地封闭工艺输入端，工艺密封装置安置在工艺接头与工艺输入端之间。附加地，固定元件、例如夹子、螺钉或锁紧螺母用于使工艺接头可拆卸地与工艺输入端连接。固定元件将工艺接头按压到工艺密封装置上，以便阻止工艺介质的逸出。通过工艺输入端和工艺接头的可拆卸的连接能够实现工艺接头或传感器的维护。
工艺接头和工艺输入端的某些特性根据应用领域由不同的规定决定，这些规定通过国家和国际标准(例如DIN 11851、DIN 11864-1、ISO 2852等)或应用行业的准工业标准(“Varivent”、“Biocontrol”等)限定。在食品和饮料工业的工艺中恰好存在针对工艺接头的卫生的严格规定。
工业接头的卫生特性主要通过存在的缝隙、棱边或密封装置受到损害，因为在那里可能容易形成沉积物。存在满足卫生的工艺接头，它们例如具有少量密封装置，但又仅匹配于刚好一个具有特定的直径的工艺输入端。然而由于存在多个分别具有不同的输入端直径的工艺输入端，所以用于实现各种各样的用于传感器系列的工艺接头的成本是非常高的。
发明内容
本发明的任务是提供一种用于传感器的工艺接头，其能够以经济的方式和方法实现出色的卫生特性和针对多个工艺输入端的可使用性。
该任务通过根据本发明所述的用于传感器的工艺接头来解决。
本发明涉及用于传感器的工艺接头。工艺接头适用于通过工艺密封装置和固定元件与工艺输入端连接。工艺接头包括传感器壳体和压紧元件。传感器壳体具有壳体主体和壳体凸缘。壳体主体构造成用于接受传感器。壳体凸缘围绕壳体主体延伸，并且具有环绕壳体主体的第一壳体凸缘密封区段和壳体凸缘压紧区域。壳体凸缘与壳体主体一体式地构造。第一壳体凸缘密封区段适用于接受工艺密封装置，以便通过壳体凸缘流体密封地封闭工艺输入端。压紧元件具有压紧元件压紧区域，其适用于与壳体凸缘压紧区域接触，以便将壳体凸缘压到工艺密封装置上。
根据本发明的工艺接头能够实现若干优点，其中，随后仅以示范性的方式提到一些优点。通过传感器壳体、尤其是壳体主体和壳体凸缘的一体性形成的优点是，避免附加的密封部位。因此一方面存在少量其中可能形成沉积物的缝隙，这有利地影响传感器壳体的卫生特性，并且另一方面在工艺接头上存在少量待维护的元件。单独的压紧元件的优点是，压紧元件可以用于接受固定元件的压紧力，并且将其传输至传感器壳体。因此，壳体凸缘可以在制作方法方面优化地设计，并且匹配于工艺输入端的各自的直径。因此，由于根据本发明的工艺接头可能的是，实现灵活的制作并且同时实现可靠的密封作用。
根据实施方式，压紧元件是环形的并且具有轴向环绕的第一压紧元件密封区段，其适用于接触工艺密封装置，以便通过压紧元件流体密封地封闭工艺输入端。
根据实施方式，工艺接头具有环形的密封元件，其布置在传感器壳体与压紧元件之间。
根据实施方式，环形的密封元件布置在传感器壳体的壳体主体与压紧元件之间。
根据实施方式，壳体凸缘的第一壳体凸缘密封区段布置在环形的壳体凸缘的径向外端部上的端侧上。
根据实施方式，第一壳体凸缘密封区段具有下列横截面形状之一：平坦的、锥形的或槽形的，尤其是半圆形的或矩形的。
根据实施方式，传感器壳体具有过渡区域，其布置在壳体凸缘与壳体主体之间，并且具有在3.2mm至6mm之间的或大于6mm的半径。
本发明同样涉及一种根据本发明的工艺接头的制造方法。
用于预先确定的工艺输入端和预先确定的工艺密封装置的根据本发明的工艺接头的根据本发明的制造方法包括如下步骤：
-制作传感器壳体，使得壳体主体和壳体凸缘一体式地构造，
-匹配壳体凸缘，使得壳体凸缘具有对于预先确定的工艺输入端和工艺密封装置来说适配的外直径及第一壳体凸缘密封区段，和
-制作压紧元件。
根据本发明的制造方法带来如下优点，传感器壳体可以节约材料地制造。因此，针对传感器壳体可以使用高价值的材料，而不会由此受到太大的生产成本的负担。通过使壳体凸缘匹配于工艺输入端的外直径而可能的是，传感器壳体匹配于工艺输入端的每个任意的外直径。
根据实施方式，通过注射成型来制作传感器壳体。
根据实施方式，壳体凸缘的匹配步骤通过分离方法、例如切削方法实现。
附图说明
本发明借助下列的附图说明详细阐述。其中：
图1示出通过密封环与工艺输入端连接的根据本发明的工艺接头的示意性的截面图；
图2示出图1所示的工艺接头的实施方式；
图3示出图2的细节片段图；
图4示出工艺接头的备选的实施方式；
图5示出图2所示的工艺接头的备选的实施方式；
图6示出图2所示的工艺接头的备选的实施方式；
图7示出图2所示的工艺接头的备选的实施方式。
具体实施方式
图1示出用于传感器的工艺接头1。工艺接头1包括传感器壳体10和压紧元件20。工艺接头1适用于通过工艺密封装置3和固定元件4(在图2和3中示出)与工艺输入端2连接。
传感器壳体10具有壳体主体11和壳体凸缘12。壳体主体11构造成用于接受传感器。壳体主体11使得传感器能够通过工艺输入端2分析工艺介质。当传感器例如是感应式电导率传感器时，感应式电导率传感器的测量线圈被壳体主体11包围，并且因此可以沉入工艺介质、例如液体中。在光学传感器中，壳体主体11使得传感器例如仅以光学方式访问工艺介质。
壳体凸缘12围绕壳体主体11延伸，如在图1～7中示出的那样。壳体凸缘12具有环绕壳体主体11的第一壳体凸缘密封区段13。第一壳体凸缘密封区段13适用于接受工艺密封装置3，以便通过壳体凸缘12流体密封地封闭工艺输入端2。壳体凸缘12设计为使得当工艺接头紧固在工艺输入端2上时，第一壳体凸缘密封区段13位于工艺密封装置3上。
壳体凸缘12延展离开壳体主体11。在实施方式中，壳体凸缘12具有2mm至3.1mm之间的厚度。这能够实现节约传感器壳体10上的材料。壳体凸缘11的材料厚度根据优选的制作方法选择，以便实现期望的质量和/或期望的成本节约。
壳体凸缘12具有壳体凸缘压紧区域14。壳体凸缘压紧区域14适用于承受压紧力，从而传感器壳体10被按压到工艺密封装置3上。
壳体凸缘12与壳体主体11一体式地构造。因此取消了除工艺密封装置3外的附加的密封部位。
工艺接头1的压紧元件20具有压紧元件压紧区域22(参见图1)。压紧元件压紧区域22适用于与壳体凸缘压紧区域14接触，以便将壳体凸缘12压到工艺密封装置3上。
如在图3中示出的那样，压紧元件20被两个潜在的泄漏路径L1、L2部分包围。第一泄漏路径L1对于布置在工艺接头1中的传感器来说是无害的，这是因为泄漏路径L1不能够进入工艺接头1的内部。第二泄漏路径L2对于布置在工艺接头1中的传感器来说是潜在有害的，这是因为第二泄漏路径L2进入工艺接头1的内部。
压紧元件20是环形的。环形意味着的是，压紧元件20成形为闭合的环。环形的压紧元件20的径向横截面可以任意构造。
压紧元件20具有轴向环绕的第一压紧元件密封区段21和轴向环绕的第二压紧元件密封区段23(参见图3)。
第一压紧元件密封区段21适用于接触工艺密封装置3，以便通过压紧元件20流体密封地封闭工艺输入端2。通过压紧元件20的环绕的第一压紧元件密封区段21，压紧元件20除了传感器壳体10以外还与工艺密封装置3接触，并且因此形成在工艺密封装置3的内部和外部之间的另外的密封部位，从而壳体凸缘12与压紧元件20之间的密封作用仅利用总归需要的工艺密封装置3实现。
在备选的实施方案(参见图7)中，压紧元件20不触碰工艺密封装置3。
第二压紧元件密封区段23适用于接触环形的密封元件15。环形的密封元件15布置在传感器壳体10与压紧元件20的第二压紧元件密封区段23之间(参见图2～4)。因此工艺介质在压紧元件20与传感器壳体10之间的潜在的第二泄漏路径L2被密封。工艺介质因此在工艺密封装置3失效时不会进入传感器壳体10的内部。
在一种实施方式(未示出)中，压紧元件具有泄漏钻孔。泄漏钻孔布置在压紧元件的第一压紧元件密封区段21与第二压紧元件密封区段23之间，从而在第二泄漏路径L2上流动的工艺介质通过泄漏钻孔至少部分被导出。泄漏钻孔适用于使工艺介质沿潜在的第二泄漏路径L2的逸出对于用户可见。
环形的密封元件15例如布置在压紧元件20与壳体主体11之间，如在图2至4中示出的那样。环形的密封元件15可以具有不同的横截面形状。例如，环形的密封元件15是O形环密封装置。压紧元件20与壳体主体11精确匹配地构造。传感器壳体10具有第二密封区段17，其布置在壳体主体11上，以便与密封元件15接触。密封元件15例如是弹性体密封装置。
备选地，密封元件15、压紧元件20的第二压紧元件密封区段23和传感器壳体10的第二密封区段17可以布置为使得在压紧元件20与传感器壳体10的壳体凸缘12之间形成通过密封元件15形成的密封部位(未示出)。
如在图4中示出的那样，在工艺接头1的备选的实施方式中，壳体凸缘12的第一壳体凸缘密封区段13布置在壳体凸缘12的端侧18上。壳体凸缘12的端侧18位于环形的壳体凸缘12的径向外端部上。
壳体凸缘12的第一壳体凸缘密封区段13可以具有不同的横截面形状。例如，第一壳体凸缘密封区段13是平坦的，或者是槽(例如半圆形的或矩形的)。因此，工艺接头1例如适用于满足SMS 1147、DIN 11851或ISO 2852的规定的工艺输入端2。
传感器壳体10具有过渡区域16，其布置在壳体凸缘12与壳体主体11之间并且具有在3.2mm与6mm之间的或大于6mm的半径，这可特别好地在图3中看到。备选地，过渡区域16具有大于6的半径。这能够实现的是，工艺接头1不易于工艺介质的沉积。因此改进了工艺接头1的卫生特性。
随后描述上述的根据本发明的工艺接头1的制造方法。
在第一步骤中制作传感器壳体10。在该制作步骤中，壳体主体11和壳体凸缘12一体式地构造。壳体主体11和壳体凸缘12的一体式的制作避免在工艺接头上形成缝隙，并且避免附加的密封部位。
传感器壳体10可以制作为使壳体凸缘具有外直径D，从而传感器壳体10大于一类工艺输入端的最大的工艺输入端2。因此，针对多个工艺输入端仅需要制作传感器壳体10的唯一的“标准轮廓”，这减小制作成本和制作额外时间。
传感器壳体10可以通过初次成型方法(例如铸造)、改型方法(例如压力改型)、分离方法(例如切削)或通过组合之前提到的方法来制造。
为了制作传感器壳体10，例如从下的材料之一选择原料：热塑性塑料、热固性塑料、聚醚醚酮、热塑性聚醚醚酮、金属、陶瓷或玻璃。
传感器壳体10例如通过注射成型方法来制造。这具有如下优点：同样零件可以廉价地以高的件数制作，并且可以在满足卫生的设计中在高的形状自由度中制造闭合的传感器壳体。此外，因此可以实现闭合的、无需密封的表面和大的设计自由度。
在下一步骤中匹配壳体凸缘12，从而使壳体凸缘12具有对于预先确定的工艺输入端2来说适配的外直径D。这能够实现的是，传感器壳体的标准类型匹配于个别的工艺输入端2，以便实现针对工艺接头1的最大的精密性。如果壳体凸缘12匹配于一类工艺输入端的最大的工艺输入端2，那么匹配步骤用于达到针对工艺输入端的更高的匹配精度。
如在图5至7中示出的那样，壳体凸缘12的匹配步骤也包括匹配传感器壳体10的第一壳体凸缘密封区段13，从而密封区段13适用于接受特定的工艺密封装置3。密封区段13例如平坦地、锥形地或槽形地，尤其是半圆形地或矩形地构造。
例如可以在匹配步骤期间以如下方式构造第一壳体凸缘密封区段13，即，使得根据ISO 2852的成形密封装置可以由第一壳体凸缘密封区段13容纳(参见图5)。
例如可以在匹配步骤期间以如下方式构造第一壳体凸缘密封区段13，即，使得根据SMS 1147的扁平形环密封装置可以由第一壳体凸缘密封区段13容纳(参见图6)。
例如可以在匹配步骤期间以如下方式构造第一壳体凸缘密封区段13，即，使得根据DIN 11851的D形环密封装置可以由第一壳体凸缘密封区段13容纳(参见图7)。
壳体凸缘12的匹配步骤例如通过壳体凸缘12的切削加工实现。这具有在高的精密性情况下的高的原料和几何灵活性的优点。
在另一步骤中制作压紧元件20。压紧元件20制作为使其对于针对个别的工艺输入端2的传感器壳体10来说是适配的。
压紧元件20可以通过初次成型方法(例如铸造)、改型方法(例如压力改型)、分离方法(例如切削)或通过组合之前提到的方法来制造。压紧元件20的制作方法也可以根据针对传感器壳体10选择的制作方法来选择。
为了制作压紧元件20，例如从下列材料之一选择原料：热塑性塑料、热固性塑料、聚醚醚酮、热塑性聚醚醚酮、金属、陶瓷或玻璃。
压紧元件20例如通过切削加工法来制造。这具有如下优点，实现压紧元件20的灵活的、满足要求的原料选择和在低成本制作压紧元件20的情况下的高的精密性。

Claims (11)

1.用于传感器的工艺接头(1)，其中，所述工艺接头(1)适用于通过工艺密封装置(3)和固定元件(4)与工艺输入端(2)连接，其中，所述工艺接头(1)包括传感器壳体(10)和压紧元件(20)，其中，
-所述传感器壳体(10)具有壳体主体(11)和壳体凸缘(12)，
其中，所述壳体主体(11)构造成用于接受传感器，其中，所述壳体凸缘(12)围绕所述壳体主体(11)延伸，并且具有环绕所述壳体主体(11)的第一壳体凸缘密封区段(13)和壳体凸缘压紧区域(14)，其中，所述壳体凸缘(12)与所述壳体主体(11)一体式地构造，其中，所述第一壳体凸缘密封区段(13)适用于接受所述工艺密封装置(3)，以便通过所述壳体凸缘(12)流体密封地封闭所述工艺输入端(2)，
-其中，所述压紧元件(20)具有压紧元件压紧区域(22)，所述压紧元件压紧区域适用于与所述壳体凸缘压紧区域(14)接触，以便将所述壳体凸缘(12)压到所述工艺密封装置(3)上，
-其中，所述压紧元件(20)是环形的并且具有轴向环绕的第一压紧元件密封区段(21)，所述第一压紧元件密封区段适用于接触所述工艺密封装置(3)，以便通过所述压紧元件(20)流体密封地封闭所述工艺输入端(2)。
2.根据权利要求1所述的工艺接头(1)，其中，所述工艺接头(1)具有环形的密封元件(15)，所述环形的密封元件布置在所述传感器壳体(10)与所述压紧元件(20)之间。
3.根据权利要求2所述的工艺接头(1)，其中，所述环形的密封元件(15)布置在所述传感器壳体(10)的壳体主体(11)与所述压紧元件(20)之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的工艺接头(1)，其中，所述壳体凸缘(12)的第一壳体凸缘密封区段(13)布置在环形的壳体凸缘(12)的径向外端部上的端侧(18)上。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的工艺接头(1)，其中，所述第一壳体凸缘密封区段(13)具有下列横截面形状之一：平坦的、锥形的或槽形的。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的工艺接头(1)，其中，所述第一壳体凸缘密封区段(13)具有半圆形的或矩形的槽形横截面形状。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的工艺接头(1)，其中，所述传感器壳体(10)具有过渡区域(16)，所述过渡区域布置在所述壳体凸缘(12)与所述壳体主体(11)之间并且具有在3.2mm至6mm之间的或大于6mm的半径。
8.用于预先确定的工艺输入端(2)和预先确定的工艺密封装置(3)的根据权利要求1至7中任一项所述的工艺接头(1)的制造方法，其中，所述制造方法包括下列步骤：
-制作传感器壳体(10)，使得壳体主体(11)和壳体凸缘(12)一体式地构造，
-匹配所述壳体凸缘(12)，使得所述壳体凸缘(12)具有对于预先确定的工艺输入端(2)和工艺密封装置(3)来说适配的外直径(D)及第一壳体凸缘密封区段(13)，和
-制作压紧元件(20)。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其中，通过注射成型来制作传感器壳体(10)。
10.根据权利要求8或9所述的制造方法，其中，壳体凸缘(12)的匹配步骤通过分离方法实现。
11.根据权利要求8或9所述的制造方法，其中，壳体凸缘(12)的匹配步骤通过切削方法实现。
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