CN117859045A

CN117859045A - 温度计的诊断

Info

Publication number: CN117859045A
Application number: CN202280052487.0A
Authority: CN
Inventors: 迪特马尔·塞克
Original assignee: Endress and Hauser Wetzer GmbH and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser Wetzer GmbH and Co KG
Priority date: 2021-07-29
Filing date: 2022-07-04
Publication date: 2024-04-09
Also published as: EP4377646A1; WO2023006347A1; US20240344903A1; DE102021119770A1

Abstract

本发明涉及一种用于确定和/或监测容器(2)中的介质(M)、尤其是导电介质的温度(T)的装置(1)，该装置(1)包括测量插入件(4)和保护管(3)，测量插入件(4)中布置有至少一个温度传感器(6)，保护管(3)用于接触介质(M)并用于容纳测量插入件(4)。根据本发明，装置(1)还包括至少一个诊断单元(8)，其至少包括第一材料的第一电极(9)，第一电极(9)至少部分地位于装置(1)的内部容积(V)中。

Description

温度计的诊断

技术领域

本发明涉及一种用于使用诊断功能确定和/或监测容器中的介质、尤其是导电介质的温度的装置。

背景技术

温度计在现有技术中的各种实施例中是已知的。因此，存在用于参考具有已知膨胀系数的液体、气体或固体的膨胀来测量温度的温度计，或将材料的电导率或由此导出的变量(诸如例如在应用电阻元件的应用的情况下的电阻)与温度相关联，或在热电偶的情况下使用热电效应的温度计。相反，在辐射温度计，尤其是高温计的情况下，物质的热辐射被利用于确定温度。已经在大量出版物中描述了这些测量设备的测量原理。

在电阻元件形式的温度传感器的情况下，尤其存在所谓的薄膜和厚膜传感器以及所谓的热导体(也称为NTC热敏电阻器)。在薄膜传感器，尤其是电阻温度检测器(RTD)的情况下，例如，传感器元件被用于配备有连接线并施加在基板上，其中支撑基板的背面通常涂覆有金属。用作传感器元件的是所谓的电阻元件，例如以铂元件的形式，其尤其可在商业上以名称PT10、PT100和PT1000获得。

在热电偶形式的温度传感器的情况下，温度又由热电压确定，该热电压发生在不同材料的单侧连接的热电偶线之间。作为用于温度测量的温度检测器应用的通常是DIN标准IEC584的热电偶，例如K、J、N、S、R、B、T或E型热电偶。然而，其他材料对也是可能的，尤其是具有可测量的塞贝克效应的材料对。

温度传感器通常是测量插入件的一部分，该测量插入件可引入到例如可浸入介质中的浸没主体，例如保护管中。因此，保护管原则上满足壳体的功能，该壳体保护测量插入件免受过程环境，例如过程中的腐蚀性介质、力和/或高压和/或温度的影响。保护管又通常被引入到容器——例如容器或测量管——的端口中。

尤其对于安全关键的应用，测量设备的诊断非常重要。例如，需要执行安全预防以确保过程和环境之间的密封。在例如来自过程的介质进入保护管的内部容积的情况下，必须确保这样的介质不能到达传感器的电子器件被布置在其中的区域和/或环境。

在这样的连接中，例如从EP 2343514 A1已知的是用于杆形测量插入件的安装组件，在这种情况下，为可相互连接的壳体部件提供安全腔室。另外，提供了一种密封装置，其用于在测量引入安装壳体中的插入件的情况下将第二安全腔室与第一安全腔室密封，尤其是耐压地和/或液密地。

在DE102011088736A1中，描述了用于容纳测量插入件的密封装置，其包括活塞、插座和至少一个密封元件，其中活塞和插座用于将测量插入件容纳在活塞和插座中的孔中。在这种情况下，活塞与插座交互地连接，使得由活塞施加在插座上的压力用于使密封元件变形，并且因此提供密封动作，以便在存在测量插入件的情况下密封孔，尤其是液密或气密。为了补充地实现实际密封事件的报告，从EP03118583B2补充地已知使用故障检测单元，其包括用于检测密封装置的故障状况的传感器元件。

所有这些密封装置使得能够在给定情况下在腐蚀性或者有毒介质可能从过程中逸出之前检测泄漏。然而，所提出的密封机构基于压力差高于预定极限值而操作。然而，保护管中的泄漏并不总是与这样的压力差相关联。因此，期望能够独立于压力差来检测对保护管的损坏。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能够改进温度计保护管的诊断的装置。

本发明的目的是通过一种用于确定和/或监测容器中的介质、尤其是导电介质的温度的装置来实现的，该装置包括测量插入件和保护管，测量插入件中布置有至少一个温度传感器，保护管用于接触介质并用于容纳测量插入件。根据本发明，装置还包括诊断单元，诊断单元至少包括第一材料的第一电极，第一电极至少部分地位于装置的内部容积中。

第一电极是原电池的一部分。这与第二电极或装置的附加部件——例如，包围装置的内部容积的壁或延伸到装置的内部容积中的部件——一起形成。在介质进入装置的情况下，例如由于保护管的损坏，在原电池上，因此在第一电极和第二电极或装置的附加部件之间导致电压。因此，原电池中电压的存在可以用于诊断装置关于保护管的损坏。例如，在检测到原电池中的电压的情况下，可以实施装置的电子器件，以输出发信号通知介质进入装置的诊断信号。

在实施例中，该装置还包括用于与保护管连接的颈管。颈管用于将电子器件与测量插入件连接。在给定的情况下，该装置还包括用于与电子器件连接或与容器上的过程连接件连接的连接元件。

在另外的实施例中，诊断单元、尤其是第一电极能够被布置或至少部分地被布置在保护管的内部容积中。诊断单元可以被固定在保护管中或作为装置的固定部件集成到测量插入件中，或者以可释放地引入到保护管中的方式实施。

有利地，在该连接中，诊断单元、尤其是第一电极在装置的安装状态下朝向介质可被布置或布置在保护管的端部区域中。在这种情况下，诊断单元被布置在其中也布置有温度传感器的区域中。

在另外的实施例中，诊断单元、尤其是第一电极能够被布置或至少部分地被布置在颈管的内部容积中。

然而，应当理解，诊断单元相对于装置或相对于装置的内部容积的其他位置也是可能的，并且同样落入本发明的范围内。此外，选择将多个诊断单元布置在装置内或装置上的不同位置处。

本发明的装置的另一实施例包括诊断单元、尤其是至少第一电极被不导电的水溶性保护元件包围。以这种方式，可以防止原电池中的电压由装置内的冷凝产生并导致故障诊断。在进入介质的情况下，保护元件被溶解，并且在原电池中产生电压。保护元件可以由例如糖制成。

在实施例中，该装置还包括用于容纳测量插入件的安装装置的模块化密封装置。模块化密封装置可以尤其是根据EP03118583B2、DE102011088736A1或EP 2343514 A1的密封装置。在本发明的上下文中对所有这些文献进行全面引用。诊断单元尤其可以是EP03118583B2中描述的测量元件。

在优选实施例中，第一材料不同于保护管或颈管的材料、尤其是相对于电化学性质不同。当原电池由第一电极和保护管或颈管的壁形成时，这是尤其有利的。

在另一优选实施例中，诊断单元至少包括第一电极和第二电极，其中第一电极的第一材料和第二电极的第二材料彼此不同、尤其是相对于它们的电化学性质不同。在这种情况下，原电池，即诊断单元，包括两个电极，在进入介质的情况下，电压位于这两个电极两端。

有利地，该装置还包括用于固定，尤其是可释放地固定诊断单元的固定装置。诊断单元一方面可以被固定在保护管内或颈管内，并且完全位于装置的内部容积中。然而，在其他实施例中，诊断单元和装置的其他部件也可以被实现为使得诊断单元例如经由装置的部件中的开口可以从外部引入到装置中，例如，引入到颈管中，并且可借助于固定装置固定到装置。

有利地，在该连接中，固定装置是用于产生螺纹连接、夹紧连接或焊接连接的装置。

该装置的另一实施例包括：诊断单元还包括壳体，其中第一电极或第一电极和第二电极至少部分地被布置在壳体中，其中第一电极或第一电极和第二电极至少部分地突出壳体。

在这种情况下，壳体有利地包括与装置的固定装置互补的固定装置。

同样有利地，诊断单元的壳体至少部分地填充有填充物，尤其是灌封化合物，第一电极或第一电极和第二电极至少部分地位于其中。

此处应注意，本发明的装置的各种实施例可在所需程度上彼此组合。

附图说明

现在将基于附图更详细地解释本发明，附图如下所示：

图1是根据现有技术的温度计的示意图；

图2是具有诊断单元的本发明的装置的优选实施例；以及

图3是作为示例的用于可释放地固定到温度计的部件的诊断单元的实施例。

在附图中，相等的元件具有相等的附图标记。此外，不同附图的实施例可在期望的程度上彼此组合。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术的温度计1的示意图，该温度计1用于记录管道形式的容器2中的介质M的温度T。温度计包括保护管3，保护管3浸没在介质M中并且可例如经由过程连接2a(图1中未示出)被引入到容器2中。

温度计1还包括测量插入件4和电子器件7。测量插入件又包括温度传感器6，在当前情况下，温度传感器6由电阻元件形式的温度敏感元件提供。温度传感器6经由连接线5与电子器件7电接触和连接。虽然图1所示的温度计1被体现为具有集成电子器件7的紧凑结构，但是在其他温度计1的情况下，电子器件7也可以与测量插入件4分开布置。此外，温度传感器6不必是电阻元件，并且连接线5的数量不必是两个。相反，取决于所应用的测量原理和所应用的温度传感器6，可以适当地选择连接线5的数量。

在安全关键应用的情况下，例如，在与腐蚀性和/或有毒介质一起工作的情况下，非常重要的是早期检测对保护管3的损坏，以便防止介质M从过程中逸出，从而从容器2中逸出。为了实现根据本发明的早期、精确和通用诊断，使用诊断单元8。图2中示出了具有这样的诊断单元8的温度计1的各种优选实施例。

图2a以示例的方式示出了本发明的装置1的第一实施例。诊断单元8包括经由连接线10a接触的第一材料的第一电极9和与保护管3的壁W连接的连接线10b。在这种情况下，第一材料与保护管3的材料不同，尤其是相对于电化学性质不同。

在图2a所示的实施例的情况下，第一电极9和保护管3的壁W在保护管的内部容积V₁中形成原电池。在介质M进入保护管的情况下，在连接线10a和10b之间产生电压。例如，如果电子装置7检测到这样的电压，则可以输出对应的诊断信号。

在这种情况下，诊断单元8被布置在保护管3的靠近介质M的端部区域a中，其中温度传感器6同样位于该端部区域中。在其他实施例中，诊断单元可以被布置在保护管3的介质M远离区域b中，或者布置在颈管11的内部容积V₂中。

在图2a的实施例中，第一电极9以单独部件的形式引入保护管3中。在其他实施例中，第一电极9例如也可以固定在测量插入件4或向内延伸到内部容积V中的装置1的另一部件上或固定到测量插入件4或向内延伸到内部容积V中的装置1的另一部件。最后，还可以在装置1内的不同位置处提供多个诊断单元8，从而提供多个原电池。

在图2b的实施例的情况下，诊断单元8包括第一电极9和第二电极12，它们是不同的材料，尤其是在它们的电化学性质方面不同。两个电极9、12作为单独的部件被引入到颈管11的内部容积V₂中，并且分别经由连接线10a、10b与电子器件7接触。另外，两个电极9、12被保护元件13包围，这防止在颈管的内部容积V2中冷凝的情况下，在由两个电极9、12形成的原电池中出现电压。

图3中示出了本发明的诊断单元8的另一实施例。图3a示出了具有保护管3和颈管11的温度计1。颈管11包括具有固定装置15的端口14，诊断单元8可被引入该固定装置15中。

诊断单元8的详细视图在图3b中示出。诊断单元8包括壳体16，壳体16填充有填充物，在此为灌封化合物17的形式，并且其中第一电极9和第二电极12延伸。壳体16又包括固定装置18，固定装置18与颈管11的固定装置15互补，并且用于将诊断单元8固定到颈管11。在其他实施例中，诊断单元8也可以被固定到装置1的其他部件。

参考符号

1 温度计

2 容器

2a 过程连接

3 保护管

4 测量插入件

5 连接线

6 温度传感器

7 电子器件

8 诊断单元

9 第一电极

10a 10b、10b 连接线

11 颈管

12 第二电极

13 保护元件

14 端口

15 端口的固定装置

16 壳体

17 灌封化合物

18 诊断单元的固定装置

M 介质

T 温度

W 壁

Claims

1.一种用于确定和/或监测容器(2)中的介质(M)、尤其是导电介质的温度(T)的装置(1)，所述装置(1)包括测量插入件(4)，在所述测量插入件(4)中布置有至少一个温度传感器(6)，以及

保护管(3)，所述保护管(3)用于接触所述介质(M)并用于容纳所述测量插入件(4)，

其特征在于，

所述装置(1)还包括至少一个诊断单元(8)，所述至少一个诊断单元(8)至少包括第一材料的第一电极(9)，所述第一电极(9)至少部分地位于所述装置(1)的内部容积(V)中。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其中，

还包括用于与所述保护管(3)连接的颈管(11)。

3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其中：

其中，所述诊断单元(8)、尤其是第一电极(9)至少部分地能够被布置或被布置在所述保护管(3)的内部容积(V₁)中。

4.根据权利要求3所述的装置(1)，其中：

其中，在所述装置(1)的安装状态下，所述诊断单元(8)、尤其是所述第一电极(9)能够被布置或被布置在所述保护管(3)的朝向所述介质(M)的端部区域(a)中。

5.根据前述权利要求中的至少一项所述的装置(1)，

其中，所述诊断单元(8)、尤其是所述第一电极(9)至少部分地能够被布置或被布置在所述颈管(11)的内部容积(V₂)中。

6.根据前述权利要求中的至少一项所述的装置(1)，

其中，所述诊断单元(8)、尤其是所述第一电极(9)被不导电的水溶性保护元件(13)包围。

7.根据前述权利要求中的至少一项所述的装置(1)，

还包括用于容纳所述测量插入件(4)的安装装置的模块化密封装置。

8.根据前述权利要求中的至少一项所述的装置(1)，

其中，所述第一材料不同于所述保护管(3)或所述颈管(11)的材料、尤其是相对于电化学性质不同。

9.根据前述权利要求中的至少一项所述的装置(1)，

其中，所述诊断单元至少包括所述第一电极(9)和第二电极(12)，其中，所述第一电极(9)的所述第一材料和所述第二电极(12)的第二材料彼此不同、尤其是相对于它们的电化学性质不同。

10.根据前述权利要求中的至少一项所述的装置(1)，

还包括用于固定、尤其是可释放地固定所述诊断单元(8)的固定装置。

11.根据权利要求9所述的装置(1)，其中：

其中，所述固定装置是用于产生螺纹连接、夹紧连接或焊接连接的装置。

12.根据前述权利要求中的至少一项所述的装置(1)，

其中，所述诊断单元(8)还包括壳体(14)，所述第一电极(9)或所述第一电极(9)和所述第二电极(12)至少部分地布置在所述壳体中，其中所述第一电极(9)或所述第一电极(9)和所述第二电极(12)至少部分地突出到所述壳体(14)之外。

13.根据权利要求11所述的装置(1)，

其中，所述壳体(14)包括与所述装置(1)的固定装置互补的固定装置(16)。

14.根据权利要求11或12所述的装置(1)，

其中，所述诊断单元(8)的所述壳体(14)至少部分地填充有填充物(15)、尤其是灌封化合物，其中所述第一电极(9)或所述第一电极(9)和所述第二电极(12)至少部分地位于所述填充物(15)中。