CN113008285A - 分析过程技术的浸没、流动和安装测量系统的可缩回组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分析过程技术的浸没、流动和安装测量系统的可缩回组件(1)，其用于接纳传感器(16)，该传感器(16)被设计用以测量容器(15)中的介质(14)的至少一个测量变量，该组件包括：大致中空圆柱形外壳(2)，所述大致中空圆柱形外壳(2)包括外壳壁(2a)；维护室(11)，其形成在外壳的区域中的内部(12)中；以及浸管(3)，其能在外壳(2)中在移出介质(14)外的维护位置和移入介质(14)中的过程位置之间轴向移动，在维护位置中，浸管(3)被定位在维护室(11)中，并且传感器(16)能被接纳在浸管(3)中，其特征在于，至少一个光学窗口(6)在维护室(11)的区域中被布置在外壳壁(2a)中。

Description

分析过程技术的浸没、流动和安装测量系统的可缩回组件

技术领域

本发明涉及一种用于分析过程技术中的浸没、流动和安装测量系统的可缩回组件，其用于接纳传感器，该传感器被设计用以测量容器中的介质的至少一个测量变量。

背景技术

Endress+Hauser公司集团提供和销售各种各样的可缩回组件，例如以“CleanfitCPA871”为名称。关于它们的信息可以在申请人的网站上找到，例如关于申请日以http://www.endress.com/cpa871。

可缩回组件广泛应用于分析测量技术和过程自动化。它们用于在不中断过程的情况下从过程中移除传感器，并且从而移除介质，然后再将传感器重新引入过程中。传感器被紧固在浸管中，并且通过手动或自动(例如气动)借助于在过程位置(测量)和维护位置(维修、校准、冲洗、探针更换等)之间驱动而轴向移动。根据测量值的漂移或测量元件的污染，这些过程在一定的时间段内发生。传感器用于测量一个或多个物理或化学过程变量。

在过程技术中使用可缩回组件来测量介质(例如流体，尤其是液体)的物理或化学过程变量的领域是多方面的。传感器用于确定所述过程变量，其中传感器是例如pH传感器、电导率传感器、光学或电化学传感器，用于确定包含在所要监测的介质中的物质(例如O₂、某些离子种类、有机化合物等)的浓度。

如果可缩回组件用于接纳用于确定至少一个过程变量的传感器，则可以在维护位置中检查、校准、清洁和/或更换传感器，其中传感器位于所谓的维护室中。为了使介质不被校准液体、冲洗液体或清洗液体污染，维护室在维护位置与介质所在的容器密封隔离开，使得不会发生介质/液体的交换。通常，为此目的，密封件位于可缩回组件的外壳的介质侧端部处，并且与浸管上的封闭元件相互作用，从而防止介质/液体的交换。

可更换的组件也用于不利条件下，例如用于测量潜在的危险或有毒物质。目前，在不移除传感器的情况下，不可能检测到传感器破损，即，用户可能没有注意到他的所要测量的介质正在流入维护室中。传感器的沉积物形成或需要清洁传感器同样是不可检测的。浸管上的或维护室本身中的缺陷也无法被检测到。也检测不到将过程与维护室间隔开的密封件的缺陷。传感器清洁的验证是困难的或不可能的；这只能通过移除传感器来进行。一般来说，不可能确定维护室内的组件、传感器和/或过程密封件的状况，并且在不拆卸组件的情况下，无法检测到密封系统的污染和损坏或化学侵蚀。

发明内容

本发明的目的是能够较早地检测到由于磨损、故障或污染引起的安全问题或用户危害和/或过程危害。

该目的是通过一种用于分析过程技术中的浸没、流动和安装测量系统的可缩回组件来实现的，该可缩回组件用于接纳传感器，该传感器被设计用以测量容器中的介质的至少一个测量变量，该可缩回组件包括：大致中空圆柱形外壳，该外壳包括外壳壁；维护室，其形成在外壳的区域中的内部中；以及浸管，其能够在外壳中在移出介质外的维护位置和移入介质中的过程位置之间轴向移动，其中在维护位置中，浸管被定位在维护腔室中，其中传感器能够被接纳在浸管中。该组件的特征在于，至少一个光学窗口在维护室的区域中被布置在外壳壁中。

允许从外部直接观察维护室的至少一个光学窗口的集成使得可以视觉检查组件的组件内部的状态，或者在早期阶段检测到沉积物、化学侵蚀或污染。这尤其用于优化维护周期，并且允许在早期阶段检测到潜在的急剧增加的磨损(例如，由于沉积物)。也可以用简单的方式检测到可能对传感器调整/校准产生负面影响的可能污染。过程密封件的潜在损坏(在维护位置和过程位置中的过程介质的进入)的早期检测成为可能。

将至少一个光学窗口直接集成到维护室中还可以视觉检查传感器的状态，特别是在维护位置中的不透明介质的情况下，并且可以在优化清洁周期和在测量链损坏的情况下进行故障识别期间验证具有积极效果的传感器清洁。同样，也可以检测传感器的玻璃破损，而不必移除传感器。

将至少一个光学窗口直接集成到维护室还允许在对组件进行工作之前进行视觉检查，以检测由于过程位置和维护位置中的密封系统损坏或毁坏而导致的潜在危险。这可以通过以有针对性的方式(例如通过阀)清空所述室并且在重新关闭所述室之后观察介质的渗漏来实现。

窗口上存在薄膜的这一事实同时表明浸管和传感器也需要进行清洁。通过本发明的权利要求书，窗口可以与传感器的清洁一起而被自动清洁。结果是，在相当更加长的时间内确保了窗口的透明性，因此使用寿命显著增加。

一个或多个窗口可以通过将完成的采购零件安装到维护室中或通过维护室本身处的优化专有设计来集成。窗口的最大尺寸可以适应维护室的可用安装空间。

在一个实施例中，窗口通过胶粘、折边安装、挤压、夹紧、焊接和/或螺纹连接而被结合到外壳壁。

在一个实施例中，窗口由玻璃制成；窗口尤其由硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃、一种或多种塑料材料(尤其是PA、PC或PMMA)或窗玻璃制成。

在一个实施例中，窗口是圆形的。

在一个实施例中，窗口的直径为1至3cm，尤其是1.5cm。

在一个实施例中，窗口是透镜形状的或者包括透镜。

在一个实施例中，两个彼此相对布置的窗口安装在外壳壁中。手电筒、LED、环境照明装置等然后可用于使光通过更混浊的介质发光，并更多/更好地看到组件内部。

在一个实施例中，维护室包括内部照明装置。

在一个实施例中，维护室包括用于检测液位高度的传感器。

在一个实施例中，组件包括传感器。在一个实施例中，窗口中的一个窗口包括反射光屏障。在传感器上设置有反射元件，该反射元件以限定的方式引入并在维护位置中位于反射光屏障的前面。因此，可以自动确定传感器是否已经正确延伸出去，传感器头是否基本上仍然在那里，并且/或者是否存在过度污染。

附图说明

以上所述将基于以下附图进行更详细的解释。

图1示出了所要求保护的可缩回组件。

图2示出了所要求保护的可缩回组件的横截面。

图3a/3b示出了所要求保护的可缩回组件的横截面，其中图3a示出了概略视图，并且图3b示出了放大视图。

具体实施方式

在附图中，相同的特征由相同的附图标记标识。

本发明含义内的“顶部”、“上方”和相关术语是指背对测量介质14。本发明含义内的“底部”、“下方”和相关术语是指面向介质14。

所要求保护的可缩回组件作为一个整体由附图标记1表示，并在图1至图3中示出。可缩回组件1由大致圆柱形的外壳2组成，该外壳2可以通过连接装置13被连接到容器15。外壳2由外壳壁2a形成。连接装置13可以例如被设计成法兰连接部，由例如不锈钢制成。然而，其它实施例也是可能的。所要测量的测量介质14位于容器中。容器15可以是例如罐、锅炉、管、管道等。

图1示出了处于过程位置中的可缩回组件1。这将在下面详细解释。图2示出了处于维护位置中的可缩回组件1。

浸管3在外壳2内被引导。传感器16被布置在浸管3内。传感器16通过容座(其未被更详细地描述)被连接到浸管3，例如通过螺纹连接被连接到浸管3。本发明的含义内的传感器16包括用于测量一个或多个物理或化学过程变量的传感器。例如，这些过程变量是pH值(也通过ISFET)、氧化还原电位、介质14中的电磁波(例如具有在UV、IR和/或可见光范围内的波长)的吸收、氧气、电导率、浊度、金属和/或非金属材料的浓度、或温度。传感器16可以通过浸管3中的开口8接触到介质14。在这种情况下，开口8被设计用以使得其在流动方向上是打开的，也就是说，测量介质14最优地是流向传感器16，尤其是当可缩回组件1用于管道中时。

传感器16被连接到电缆19。电缆又被连接到未示出的发射器。

浸管3可以由各种材料制成。现有技术公开了由钢或不锈钢制成的浸管3。然而，使用高电阻材料的应用是常见的，尤其是在化学工业中。浸管3因此也可以由塑料(例如聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFA)、全氟烷氧基聚合物(PFA))、另一种塑料或耐腐蚀金属(例如哈氏合金)制成。也可以使用陶瓷。另一种选择是使用一种或多种由上述聚合物构成的涂层。外壳2也是如此。

浸管3被安装成可沿着中心轴线L在介质14的方向上或者在背对介质14的方向上轴向移动。浸管3可在缩回到外壳2中的维护位置(图2中所示)和伸出外壳2外的过程位置(图1中所示)之间移动。测量在过程位置中进行。传感器16可以通过浸管3中的笼状开口8接触介质14。在维护位置中执行各种维护任务，如清洁或校准。冲洗/清洁/校准和/或消毒介质可以通过连接部7进入维护室11中，参见下文。冲洗/清洁/校准和/或消毒介质可以是液体或气体。液体可以通过相对应的连接部22再次排出，连接部22可以位于与连接部7轴向和径向均偏移的位置处。冲洗方向也可以反过来。

浸管3的位移由位于维护室11上方的驱动装置18执行。驱动器18是外壳2的一部分。外壳2包括外壳内部12。例如，通过自动驱动，例如通过供应能量来执行移动。如果通过连接部4引入供应能量，则浸管3从维护位置移动到过程位置中。连接部5然后用作出口。如果通过连接部5引入供应能量，则浸管3从过程位置移动到维护位置中。连接部4然后用作出口。气动驱动器、液压驱动器或电动驱动器例如从现有技术中是已知的。所示的可缩回组件使用气动驱动器。手动移动同样是可能的。下面将通过气动驱动器更详细地解释使浸管3移位的过程。

活塞24(参见图3a)被牢固地连接到浸管3或者是浸管3的一体部分。活塞24被设计成例如环形活塞，并形成驱动器18的一部分。活塞24将外壳内部12的驱动部分分成上部区域和下部区域。浸管3可以通过连接部4移动到上部区域，并通过连接部5移动到活塞上方或下方的下部区域：当压缩空气通过连接部4进入上部区域时中，浸管3沿介质14的方向移动，其中来自下部区域的空气同时流过连接部5。空气也可以从下部区域被主动抽出，以支持在介质14的方向上的移动。当压缩空气通过连接部5进入下部区域中时，浸管3远离介质14行进，其中来自上部区域的空气同时流过连接部4。空气也可以从上部区域被主动抽出，以支持移动。

相对应的密封件(未示出)可用于确保压缩空气不会逸出并且仅被引导通过连接部4、5。

连接部4、5被横向地附接到外壳2。连接部4可位于活塞上方(浸管3处于维护位置中)，连接部5可位于活塞下方(浸管4处于过程位置中)。可以想到的是，两个入口4、5都在活塞上方或下方定位在外壳2上，并且为了正常运行，线被引导到外壳2的内部的相对应另一区域中。图1示出了连接部4、5在活塞上方彼此相邻地布置(维护位置)。图2显示它们被布置成一个在另一个上面。用于引导连接部5进入下部区域的相对应的线位于外壳2的内部。连接部4、5不一定必须位于同一前面平面中。

维护室11位于外壳2的内部12中，并由壁2a形成。在该示例中，维护室11位于连接装置13的正上方。有入口7和出口22通到维护室11。

如果浸管3处于维护位置中，则浸管3的一部分，尤其是传感器16位于维护室11中，用于冲洗、清洁、校准、消毒等。用于过程隔离的封闭元件9位于浸管3的下端。封闭元件9将维护室11与过程密封隔离开，从而与测量介质14密封隔离开。测量介质可以是热的、有毒的、腐蚀性的、致癌的或以其它方式对人类和环境有害的。这些介质特性的组合通常也存在于化工厂中。因此，必须确保封闭元件9可靠且永久地密封。为此，各种密封装置被附接到外壳2；特别地是，使用一个或多个介质密封件10。在所描述的实施例中，介质密封件10被布置在外壳2上。可替代地是，介质密封件10可以布置在浸管3的下端区域(未示出)。

至少一个密封件17，在示例中为两个密封件17、23被布置在浸管3的上部区域上。密封件17、23将维护室11与驱动装置18密封隔离开，特别是当从维护位置移动到过程位置中时，并且反之亦然。在维护位置中，上部密封件17被布置在连接部22上方，并且下部密封件23被布置在相同高度或连接部22下方。

图3a和图3b示出了可缩回组件1的横截面，并且与图2相比，示出了绕轴线L旋转的视图。这里不能够看到连接部7、22。

带有维护室11的可缩回组件1包括处于壁2a中的一个或多个窗口6。“窗口”应理解为不仅指平面平行的板，而且还指棱柱形、球形、非球形或自由形成的透明形体，例如也与介质14的光学折射率相匹配。窗口6被安装在传感器16的敏感元件的水平高度处。如果传感器16被设计为pH传感器，则窗口6被布置成以便处于pH敏感膜的水平高度处。

窗口6通过胶粘、卷边(折边安装)、挤压、夹紧、焊接和/或螺纹连接而被结合到壁2a。例如，它是圆形的，并且直径为1.5cm。窗口6的最大尺寸适合于维护室11的可用安装空间。

窗口6例如由玻璃制成，更准确地说，由硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃、一种或多种塑料材料(特别是PA、PC或PMMA)或者由窗玻璃制成。

窗口6必须对于透过它的辐射是透明的。例如，如果用户希望通过简单的视觉检查来检查维护室11的内容物，则窗口必须对可见光透明。这在图3b中由眼睛示出。

可替代地是，照相机也可以被连接到窗口6。如果组件1被附接在难以接近的位置中，则这是特别有利的。照相机可以被设计成红外照相机，选择取决于相对应的介质14，并且因此窗口6必须对红外辐射透明。

特别是，如果维护室11将要通过简单的视觉检查来检查，则维护室中的附加照明装置20是有利的。这可以是被安装在壁2a中的LED。

在一个实施例中，用于检测液位高度的传感器被安装在维护室11中，在一个简单的实施例中为例如球形的浮子21。

还可以安装通向维护室11的多于一个的窗口，例如两个窗口。然后，它们相互之间以90°或180°的角度布置。

具有三个窗口(彼此相对成120°角)或四个窗口(彼此相对成90°角)的变型也是可能的。

在一个实施例中，多个窗口(例如彼此相对布置的两个窗口)被安装在壁2a中。

当窗口位于室11的相对侧上时，LED被安装在该相对侧后面。

窗口中的至少一个窗口是透镜形状的或者包括透镜，因此提供了放大的图像。这允许对传感器表面进行更详细的观察。

在一个实施例中，一个或多个窗口也被布置在可旋转环上。

在一个实施例中，窗口6中的一个窗口包括反射光屏障。在传感器16上设置有反射元件，该反射元件以限定的方式引入并且在维护位置中位于反射光屏障的前面。因此，可以自动确定传感器16是否已经正确延伸出去，传感器头是否基本上仍然在那里(传感器破损)，并且/或者是否存在过度污染(可能在冲洗过程之后)。

附图标记列表

1 可缩回组件

2 外壳

2a 2的壁

3 浸管

4 连接部，供应能量

5 连接部，供应能量

6 窗口

7 11的连接部

8 开口

9 封闭元件

10 介质密封件

11 维护室

12 外壳内部

13 连接装置

14 介质

15 容器

16 传感器

17 密封件

18 驱动装置

19 电缆

20 11中的照明装置

21 11中的液位高度检测

22 11的连接部

23 密封件

24 活塞

L 1的纵向轴线

Claims (9)

1.一种用于分析过程技术中的浸没、流动和安装测量系统的可缩回组件(1)，所述可缩回组件(1)用于接纳传感器(16)，所述传感器(16)被设计用以测量容器(15)中的介质(14)的至少一个测量变量，所述可缩回组件(1)包括：

-大致圆柱形的外壳(2)，所述外壳(2)具有外壳壁(2a)，

-维护室(11)，所述维护室(11)形成在所述外壳的区域中的内部(12)中，以及

-浸管(3)，所述浸管(3)能够在所述外壳(2)中在移出所述介质(14)外的维护位置和移入所述介质(14)中的过程位置之间轴向移动，

在所述维护位置中，所述浸管(3)被定位在所述维护室(11)中，

所述传感器(16)能够被接纳在所述浸管(3)中，

其特征在于，至少一个光学窗口(6)在所述维护室(11)的区域中布置在所述外壳壁(2a)中。

2.根据权利要求1所述的可缩回组件(1)，其中所述窗口(6)通过胶粘、卷边(折边安装)、挤压、夹紧、焊接和/或螺纹连接而被结合到所述外壳壁(2a)。

3.根据权利要求1或2中的至少一项所述的可缩回组件(1)，其中所述窗口(6)由玻璃制成；所述窗口(6)尤其由硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃、一种或多种塑料材料、尤其是PA、PC或PMMA或窗玻璃制成。

4.根据权利要求1至3中的至少一项所述的可缩回组件(1)，其中所述窗口(6)是圆形的。

5.根据权利要求4所述的可缩回组件(1)，其中所述窗口(6)的直径为1cm至3cm，特别是1.5cm。

6.根据权利要求1至5中的至少一项所述的可缩回组件(1)，其中所述窗口(6)是透镜形状的或者包括透镜。

7.根据权利要求1至6中的至少一项所述的可缩回组件(1)，其中彼此相对布置的两个窗口(6)被安装在所述外壳壁(2a)中。

8.根据权利要求1至7中的至少一项所述的可缩回组件(1)，其中所述维护室(11)包括内部照明装置(20)。

9.根据权利要求1至8中的至少一项所述的可缩回组件(1)，其中所述维护室(11)包括用于液位高度检测的传感器(21)。

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