CN113091791A - 用于确定清洁必要性和/或清洁成功的方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于确定清洁必要性和/或清洁成功的方法。本发明公开了一种用于在可伸缩组件中有传感器的情况下确定措施的必要性和/或措施的成功的方法，该方法包括以下步骤：在可伸缩组件的维修室的方向上移动传感器；分析与传感器相关联的属性，其中，该属性是传感器的表面的至少一部分的状态和/或维修室中的介质成分；并从分析中得出措施。本发明还公开了一种系统，该系统包括具有传感器和对应的分析设备的可伸缩组件。

Description

用于确定清洁必要性和/或清洁成功的方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定在可伸缩组件中传感器的清洁必要性和/或清洁成功的方法。本发明还涉及一种具有传感器和相应的分析设备的可伸缩组件。

背景技术

Endress+Hauser公司集团提供和销售例如在“Cleanfit CPA875”的名称下的各种各样的可伸缩组件。可以在申请人的网站http://www.endress.com/cpa875上找到有关这些可伸缩组件的信息，例如关于申请日期的信息。

可伸缩组件被广泛用于分析测量技术和过程自动化。可伸缩组件被用于从过程中移除传感器，从而从介质中移除传感器，而不会中断过程，并且用于之后将它们重新引入过程中。传感器被固定在汲取管中，并且借助于在过程位置(测量)和维修位置(维护、校准、冲洗、更换探头等)之间的驱动器手动地或自动地(例如气动地)轴向移动。这些操作在特定时间周期内运行。传感器被用于测量一个或多个物理或化学过程变量。

在过程技术中，用于测量介质(例如流体，尤其是液体)的物理或化学过程变量的可伸缩组件的使用领域是多方面的。传感器被用于确定过程变量，其中，传感器例如是pH传感器、电导率传感器、光学或电化学传感器，用于确定要监测的介质(诸如O₂)、某些类型的离子或有机化合物等中所含物质的浓度。

如果使用可伸缩组件来容纳传感器以确定至少一个过程变量，则可以在维修位置检查、校准、清洁和/或更换传感器，其中，传感器位于所谓的维修室中。为了使介质不受校准液、冲洗液或清洁液的污染，维修室在维修位置中密封并与介质所处的容器隔开，以这种方式使得不会发生介质/液体的交换。通常，为此目的，密封件位于可伸缩组件的外壳的中侧端，并且与汲取管上的封闭元件共同作用以防止介质/液体的交换。

如上所述，这种清洁或冲洗通常是时间控制的。没有检查是否甚至需要清洁。也根本无法确定清洁是否成功。

发明内容

本发明基于以下目的：确定在可伸缩组件中有传感器的情况下可能必要的措施，并且如果该措施是必要的，则检查其是否成功。特别地，例如，目的是确定可伸缩组件中传感器的可能必要的清洁，并且(如果需要清洁)检查该清洁是否成功。

该目的通过一种方法来实现，该方法包括以下步骤：将传感器移向可伸缩组件的维修室；分析与传感器相关联的属性，其中，该属性是传感器的表面的至少一部分的状态和/或维修室中的介质成分；并且从分析中得出措施。

因此分析了传感器的表面状况。例如，要检测可能影响传感器性能的沉积物(生物膜、污垢、侵蚀等)、材料去除或颜色变化。

检查措施的必要性或成功与否，并且使得措施能够最优化。在一种改进方案中，措施是清洗或开始清洗。因此可以检查清洁的必要性或成功。与传感器的更换和维护有关的信息是从传感器状态中得出的。

此外，可以分析提供关于清洁成功的信息的介质组成部分。

清洁成功的检查使得能够例如通过闭合控制回路来优化清洁过程以及清洁循环。从传感器状态得出有关传感器的更换、维护，开始清洁循环或进一步测量的信息(请参阅下文)。

中断过程需要时间，并浪费资源。通过所要求保护的方法，可以更好地计划和控制传感器的实际更换或维护的时间点。

在一种改进方案中，传感器的部分是膜、隔膜、用于桥接电解质的填充开口、传感器轴、玻璃轴、光学测量窗口或电极。

在一种改进方案中，分析已经在传感器沿维修室的方向移动期间进行，因此在传感器的横向测量范围内执行连续分析。

在一种改进方案中，借助于将掠射光入射在传感器的表面上以测量反射性能来分析表面，和/或借助于其他的光谱分析来分析表面。

在一种改进方案中，介质是传感器要分析的清洁液、冲洗液或介质，其在传感器移动期间进入维修室。

一种改进方案提供了在远离可伸缩组件的位置处要分析的介质。

在一种改进方案中，措施的得出包括以下步骤中的至少一个步骤：开始清洁循环，更换传感器，维护传感器或进行进一步的测量。

该目的还通过下述部分来实现：具有至少一个维修室的可伸缩组件；传感器，其布置在可伸缩组件中，并且可在维修位置和过程位置之间移动，其中，处于维修位置的传感器在维修室中；以及，分析设备，用于分析与传感器相关联的属性。

在一种改进方案中，分析设备是光谱仪、荧光测量设备或基于激光的测量设备，特别用于测量散射或反射。这样的光谱仪因此也可以是质量或原子吸收光谱仪。在此，作为其他示例，可以提及UV/VIS/NIR范围内的光学吸收光谱仪、拉曼光谱仪、浊度仪、比浊计、反射仪、折光仪或基于相机或高光谱的检查系统。这些可以具有激光器、LED或灯作为光源。此列表不完整，并且无意排除光学测量技术，例如电化学传感器或分子生物学检测方法。

在一种改进方案中，可伸缩组件包括在维修室上的至少一个光学窗口，特别是恰好一个窗口，并且分析设备然后经由所述窗口分析属性。至少一个光学窗口布置在维修室的壁中。

在一种改进方案中，可伸缩组件包括在维修室上的至少两个相对布置的光学窗口。

在一种改进方案中，该属性是借助于穿过维修室的透射测量来确定的。

在一种改进方案中，两个窗口彼此相对地布置，特别是在透射测量的情况下。在一种改进方案中，通过传感器测量介质。在一种改进方案中，在传感器处进行对于掠入射的测量。

在一种改进方案中，可伸缩组件包括在维修室上的至少两个非平行的光学窗口，特别是两个窗口彼此正交地布置。在一种改进方案中，通过传感器测量介质。在一种改进方案中，在传感器处进行对于掠入射的测量。

在一种改进方案中，借助于比浊法或在传感器表面上的粗糙度或散射光测量来确定属性。

一种改进方案规定，可伸缩组件包括至少一个冲洗连接件，并且分析设备经由所述连接件来分析属性。

附图说明

参考以下附图对此进行更详细的说明。

图1示出了要求保护的可伸缩组件。

图2以横截面示出了要求保护的可伸缩组件。

图3a/3b以从上方观察的横截面示出了所要求保护的可伸缩组件的维修室，其具有一个窗口，该窗口具有两种变体。

图4a/4b/4c以从上方观察的横截面示出了所要求保护的可伸缩组件的维修室，其具有两个平行窗口，该窗口具有三种变体。

图5a/5b以从上方观察的横截面示出了所要求保护的可伸缩组件的维修室，其具有两个不平行的窗口，该窗口具有两个变体。

具体实施方式

在附图中，由相同的附图标记标识相同的特征。

在本发明的含义内的“顶部”、“上方”和相关术语是指背离测量介质14。在本发明的含义内的“底部”、“下方”和相关术语是指面向测量介质14。

所要求保护的带有可伸缩组件的系统整体具有附图标号30，并在图1和图2中显示。系统30包括可伸缩组件1。可伸缩组件1包括一个基本为圆柱形的外壳2，该外壳可以通过连接装置13连接到容器15。连接装置13可以例如设计为法兰连接，其例如由不锈钢制成。但是，其他改进方案也是可能的。待测量的测量介质14位于容器中。容器15可以是例如罐、锅炉、管子或管道等。

图1示出了处于过程位置的可伸缩组件1。这将在下面更详细地说明。图2示出了处于维修位置的可伸缩组件1。

汲取管3在外壳2内被引导。系统30还包括传感器16。传感器16通过插口(未更详细描述)例如通过螺钉连接而连接到汲取管3。在本发明的含义中的传感器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。这些例如是还经由ISFET的pH值、氧化还原电势、测量介质14中电磁波(例如波长在UV、IR和/或可见范围内)的吸收率、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可通过汲取管3中的开口8进入测量介质14。在这种情况下，开口8被设计成使得它在流动方向上是敞开的，即测量介质14最佳地流向传感器16，特别是在将可伸缩组件1用于管道中时。

传感器16连接到电缆19。电缆又连接到未示出的变送器。

汲取管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汲取管3。但是，使用高电阻材料的应用很普遍，特别是在化学工业中。汲取管3因此也可以由塑料制成，例如聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFA)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、另一种塑料或诸如哈氏合金的耐蚀金属。也可以使用陶瓷。另一种选择是使用上述聚合物的一种或多种涂层。同样的可以适用于外壳2。

汲取管3以可沿测量介质14的方向或在背离测量介质14的方向沿中心轴线L轴向可移位的方式安装。汲取管3可以在缩入外壳2中的维修位置(如图2所示)和从外壳2伸出的过程位置(如图1所示)之间移动。测量在过程位置中进行。探针或传感器16可以通过汲取管3中的笼状开口8进入测量介质14。在维修位置执行多种维修任务，例如清洁或校准。冲洗/清洁/校准和/或灭菌介质可被允许通过连接件7进入维修室11(请参阅下文)。冲洗/清洁/校准和/或灭菌介质可以是液体或气体。液体可以再次通过相应的连接件22排出，该连接件可以相对于连接件7在轴向和径向都偏移地定位。冲洗方向也可以相反。

汲取管3的移位由位于维修室11上方的驱动器设备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。例如通过自动驱动器(诸如通过供能)来执行移动。如果通过连接件4引入了供能，则汲取管3从维修位置移动到过程位置。然后，连接件5用作出口。如果通过连接件5引入了供能，则汲取管3从过程位置移动到维修位置。然后，连接件4用作出口。例如，从现有技术中已知气动的、液压的或电的驱动器。所示的可伸缩组件使用气动驱动器。在下面更详细地说明汲取管3的移位过程。

活塞(未示出)牢固地连接到汲取管3或是汲取管3的组成部分。该活塞例如被设计为环形活塞并且形成驱动器18的一部分。该活塞将外壳内部12的驱动器部分划分为上部区域和下部区域。汲取管3可经由连接件4移动到上部区域中，并且经由连接件5移动到活塞上方或下方的下部区域中：当压缩空气通过连接件4进入上部区域时，汲取管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件5。也可以主动地从下部区域吸入空气，以便支持沿介质14方向的移动。当压缩空气通过连接件5进入下部区域时，汲取管3离开介质14，其中，来自上部区域的空气同时流过连接件4。为了支持移动，也可以主动地从上部区域吸入空气。

不言而喻的是，相应的密封件(未示出)需要确保压缩空气不会逸出，而是仅通过连接件4、5导通。

连接件4、5从侧面安装在外壳2上。连接件4可以位于活塞上方(汲取管3处于维修位置)，连接件5可以位于活塞下方(汲取管3处于过程位置)。可以想到，两个入口4、5都位于活塞上方或下方的外壳2上，并且为了适当的功能，将一条线引导到外壳2内部的各个其他区域中。图1示出了连接件4、5在活塞上方(维修位置)并排布置。图2示出了它们一个在另一个之上的布置。用于将连接件5引导到下部区域中的相应线位于外壳2的内部。连接件4、5不必一定位于相同的前平面中。

如果汲取管3处于维修位置，则汲取管3的一部分，特别是传感器16，位于维修室11中，用于冲洗、清洁、校准、消毒等。用于过程分离的封闭元件9位于汲取管3的下端处。封闭元件9将维修室11相对于过程密封，从而相对于测量介质14密封。测量介质可能是热的、有毒的、腐蚀性的或对人体和环境有害的。因此，必须确保封闭元件9可靠且永久地密封。为此，各种密封设备附接到外壳2；特别是使用一个或多个介质密封件10。在所示的改进方案中，介质密封件10布置在外壳2上。可替代地，介质密封件10可以布置在汲取管3的下端区域(未示出)上。

在汲取管3的上部区域上布置至少一个密封件17，在示例中为两个密封件17、23。密封件17、23将维修室11相对于驱动器设备18密封，特别是在从维修位置移动到过程位置时，反之亦然。在维修位置，上密封件17布置在连接件22上方，下密封件23布置在相同高度或连接件22下方。

分析设备6连接到入口7和/或出口22(见图2)。如果传感器16沿维修室11的方向移动，则进行对与传感器16相关联的属性的分析，其中，该属性是传感器16的至少一部分表面的状态和/或维修室11中的介质的成分。最后，从中得出措施。

在分析中，检查属性是否在某个参数范围内。如果属性超出公差范围，则必须采取不同于属性处于公差范围内时的措施。

传感器16分析膜、隔膜、用于桥接电解质的填充开口、传感器轴、玻璃轴、光学测量窗口和/或电极。

当传感器16移动到维修位置时(或者，当它移动到过程位置时)，在传感器16移动(优选地向上移动)期间进行分析。可替代地，这在传感器16位于维修室11中时发生。

“介质”例如是在移动期间向上输送的测量介质14，或者是校准、冲洗或清洁液体。

分析设备6例如是用于介质的成分的化学、物理或生物学确定的装置。

分析设备6也可以是光学分析设备，例如借助于光的掠入射到传感器16的表面上以测量反射特性或借助于进一步的光谱分析；参见下面，例如图4c。为此目的，例如，可以使用以浅角度对准传感器16处的激光。

在一种改进方案中，具有维修室11的可伸缩组件1在维修室11的壁11a中包括一个或多个窗口20，这将在下面讨论。“窗口”应理解为不仅指平面平行的板，还指棱柱形、球形、非球形或自由形状的透明体，其例如也与介质的光学折射率匹配。传感器1和壁11a的组合不必是同心的。

图3a以使用一个窗口20从上看的横截面示出了可伸缩组件1的维修室11。光通过窗口20进入维修室11的内部并且在传感器16处被反射。由于辐射的入射角为α＝0°，光以完全相同的角度反射回去。半透反射镜可以将反射光引导回到分析设备6上。在图3b的变体中，辐射的入射角为α≠0°。

图4a以使用两个平行的窗口20、21从上看的横截面示出了维修室11。光线穿过维修室，并且连接的分析设备检测通过维修室11中的介质的透射。在图4b中的变体中，不仅是用作窗口的平面平行板，而且是对辐射光透明的自由形状体。在此，光的倾斜入射也可能；参见图4c。

图5a以使用两个不平行的窗口20、21从上看的横截面示出维修室11。在这种情况下，传感器16被磨光并且例如测量以90°角的散射。在图5b的变体中，传感器16未被磨光。

可以在远离可伸缩组件1的位置分析介质。

清洁循环的开始、传感器16的更换、传感器16的维护或进一步的措施(例如，如果分析未显示出相对于设定值的任何偏差)可以认为是从分析得出的措施。校准和/或调整也可以作为维护进行。

这产生了例如借助于光谱方法得到的关于介质状态或关于冲洗液的状态的附加信息。这使得能够分析涂层或传感器材料的可能组成部分的含量。此外，获得关于传感器表面的不同有源区域的状态的附加信息。最后，可以确定整个传感器表面的完整性或对其进行分析。

参考标记列表

1 可伸缩组件

2 外壳

3 汲取管

4 连接件，供能

5 连接件，供能

6 分析设备

7 用于11的连接件

8 开口

9 封闭元件

10 介质密封件

11 维修室

11a 11的壁

12 外壳内部

13 连接装置

14 测量介质

15 容器

16 传感器

17 密封件

18 驱动器设备

19 电缆

20 11a中的窗口

21 11a中的窗口

22 用于11的连接件

23 密封件

30 系统

L 1的纵向轴

α 角

Claims (12)

1.一种用于在可伸缩组件(1)中的传感器(16)的情况下确定措施必要性和/或措施成功的方法，包括以下步骤：

-沿所述可伸缩组件(1)的维修室(11)的方向移动所述传感器(16)；

-分析与所述传感器(16)相关联的属性，

其中，所述属性是所述传感器(16)的表面的至少部分的状态和/或所述维修室(11)中的介质的成分；以及

-从所述分析中得出所述措施。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述传感器(16)的所述部分是膜、隔膜、用于桥接电解质的填充开口、传感器轴、玻璃轴、光学测量窗口或电极。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其中，所述分析已经在所述传感器(16)沿着所述维修室(11)的所述方向的所述移动期间进行，并且进行了连续分析。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，所述介质是清洁液、冲洗液或待由所述传感器分析的介质，所述介质在所述传感器(16)的所述移动期间进入所述维修室(11)。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，在远离所述可伸缩组件(1)的位置处分析所述介质。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，得出所述措施包括以下至少一个步骤：

-开始清洁循环，

-更换所述传感器(16)，

-维护所述传感器(16)，或者

-进一步的测量。

7.一种用于确定在可伸缩组件(1)中传感器(16)的清洁必要性和/或清洁成功的系统，所述系统包括：

-具有至少一个维修室(11)的可伸缩组件(1)；

-传感器(16)，所述传感器布置在所述可伸缩组件(1)中并且在维修位置和过程位置之间可移动，其中，处于所述维修位置的所述传感器(16)在所述维修室(11)中；以及

-用于分析与所述传感器(16)相关联的属性的分析设备(6)。

8.根据前述权利要求所述的系统，

其中，所述分析设备(6)是光谱仪、荧光测量设备或基于激光的测量设备，特别是用于测量散射或反射。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，

其中，所述可伸缩组件(1)包括在所述维修室(11)上的至少一个光学窗口(20、21)，特别是恰好一个窗口(20)，并且所述分析设备(6)经由所述窗口分析所述属性。

10.根据权利要求9所述的系统，

其中，所述可伸缩组件(1)包括在所述维修室(11)上的至少两个相对布置的光学窗口(20、21)。

11.根据权利要求9所述的系统，

其中，所述可伸缩组件(1)包括在所述维修室(11)上的至少两个不平行的光学窗口(20、21)，特别是所述两个窗口(20、21)彼此正交布置。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，

其中，所述可伸缩组件(1)包括至少一个冲洗连接件(7、22)，并且所述分析设备(6)经由所述连接件来分析所述属性。

Images