DE102005040238A1 - Device for determining and / or monitoring a process variable - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße mit einem im Prozess angeordneten Sensor (2), der Messdaten über die Prozessgröße zur Verfügung stellt, mit einem Elektronikgehäuse (3), in dem eine Regel-/Auswerteeinheit (3a) enthalten ist, und mit einem Verbindungsteil (17) mit einer rohrförmigen Außenwand (27), das zwischen dem Sensor (2) und dem Elektronikgehäuse (3) angeordnet ist, wobei in dem Verbindungsteil (17) eine Durchführung (7) für zumindest eine zwischen dem Sensor (2) und dem Elektronikgehäuse (3) angeordnete Verbindungsleitung (12) vorgesehen ist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass in der Außenwand (27) des Verbindungsteils (17) eine Austrittsöffnung (9) vorgesehen ist, dass die Durchführung (7) beweglich in dem Verbindungsteil (17) gelagert ist und so ausgestaltet ist, dass sie das Elektronikgehäuse (3) zum Prozess hin abdichtet, dass die Durchführung (7) bis zu einem vorgegebenen kritischen Prozessdruck in einer ersten Position angeordnet ist, in der sie die Austrittsöffnung (9) verschließt, und dass bei Überschreiten des vorgegebenen kritischen Prozessdrucks die Durchführung (7) in einer zweiten Position angeordnet ist, in der die Austrittsöffnung (9) freigegeben ist, wodurch sich der kritische Prozessdruck über die Austrittsöffnung (9) abbaut.The invention relates to a device for determining and / or monitoring a process variable with a sensor (2) arranged in the process, which provides measurement data about the process variable, with an electronics housing (3) in which a control / evaluation unit (3a ) is included, and with a connecting part (17) with a tubular outer wall (27), which is arranged between the sensor (2) and the electronics housing (3), wherein in the connecting part (17) a bushing (7) for at least one between the sensor (2) and the electronics housing (3) arranged connecting line (12) is provided. According to the invention, it is proposed that an outlet opening (9) is provided in the outer wall (27) of the connecting part (17), that the bushing (7) is movably mounted in the connecting part (17) and is designed so that it covers the electronics housing (3 ) seals towards the process that the bushing (7) is arranged up to a predetermined critical process pressure in a first position in which it closes the outlet opening (9), and that when the predetermined critical process pressure is exceeded, the bushing (7) is in a second position is arranged, in which the outlet opening (9) is released, whereby the critical process pressure is reduced via the outlet opening (9).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße mit einem im Prozess angeordneten Sensor, der Messdaten über die Prozessgröße zur Verfügung stellt, mit einem Elektronikgehäuse, in dem eine Regel-/Auswerteeinheit enthalten ist, und mit einem Verbindungsteil mit einer rohrförmigen Außenwand, das zwischen dem Sensor und dem Elektronikgehäuse angeordnet ist, wobei in dem Verbindungsteil eine Durchführung für zumindest eine zwischen dem Sensor und dem Elektronikgehäuse angeordnete Verbindungsleitung vorgesehen ist.The The invention relates to a device for determination and / or monitoring a process variable with a sensor arranged in the process, which provides measurement data about the process variable, with an electronics housing, in which a control / evaluation unit is included, and with a connection part with a tubular Exterior wall, the is arranged between the sensor and the electronics housing, wherein in the connection part a passage for at least a connecting line arranged between the sensor and the electronics housing is provided.
Messgeräte, die in der Prozessmess- und Automatisierungstechnik zum Einsatz kommen, sind üblicherweise gegen den Prozess hin mit der hinreichenden Güte abgedichtet. Je nach Einsatzfall ist es darüber hinaus auch notwendig, das Messgerät gegen eine entfernte Kontrollstelle hin sicher und zuverlässig abzukapseln. Besonders wichtig ist diese Abdichtung bzw. Abkapselung, wenn sich in dem Behälter eine aggressive oder explosive Atmosphäre befindet. Dringt z.B. eine explosive Gasmischung in das Gehäuse des Messumformers des Messgeräts ein, so besteht durch den unmittelbaren Kontakt mit den elektrischen bzw. elektronischen Komponenten des Meßumformers des Messgeräts eine akute Explosionsgefahr. Weiterhin besteht dann die Gefahr, dass im Falle eines nicht verkapselten Messgeräts das explosive, aggressive oder giftige Gasgemisch aus dem Prozess über die Verbindungsleitungen in die entfernte Kontrollstelle gelangt und dort Schaden anrichtet.Measuring devices, the used in process measurement and automation technology, are common sealed against the process with the sufficient quality. Depending on the application is it about it In addition, the meter is also necessary against a remote control point safe and reliable encapsulate. Particularly important is this sealing or encapsulation, when in the container an aggressive or explosive atmosphere is located. Penetrates e.g. a explosive gas mixture in the housing the transmitter of the meter a, so exists by the direct contact with the electrical or electronic components of the transmitter of the meter a acute danger of explosion. Furthermore, there is a risk that in If the meter is not encapsulated, it is explosive and aggressive or toxic gas mixture from the process via the connecting lines gets into the remote checkpoint and causes damage there.
Aus einer Vielzahl von Veröffentlichungen ist bekannt geworden, diesem Problem dadurch entgegenzutreten, dass in das Gehäuse eindringendes Medium mittels unterschiedlicher Sensoren detektiert wird und dass nachfolgend geeignete Gegenmaßnahmen – wie z.B. ein sofortiges Abschalten des Messgeräts – ergriffen werden. Darüber hinaus die die Verwendung der sog. 'Dual Seal' – Lösung bekannt geworden, bei der eine doppelte Sicherung des Elektronikraums zur Kontrollstelle hin realisiert ist. Die Lösung ist zwangsläufig ziemlich aufwendig und kostenintensiv. Darüber hinaus muss das Messgerät nach einem Fehlerfall ausgetauscht werden, da die Detektion des Fehlerfalls automatisch zu einem Ausfall der ersten Sicherungsstufe führt, wodurch im Fall der Dual-Seal-Anforderungen die gewünschte Sicherheitsanforderungen nicht mehr erfüllt sind. Ein Abschalten bzw. der Ausfall des Messgeräts in einem Prozess mit hohen Sicherheitsanforderungen stoppt zwangsläufig den laufenden Prozess und ist folglich in hohem Maße unerwünscht.Out a variety of publications has become known to counter this problem by that in the case penetrating medium is detected by means of different sensors and that subsequently suitable countermeasures - e.g. an immediate shutdown of the meter - seized become. About that In addition, the use of the so-called 'Dual Seal' - known solution become, with which a double fuse of the electronics space to the Control point is realized. The solution is necessarily pretty expensive and expensive. In addition, the meter must after a Error case be exchanged, since the detection of the error case automatically leads to a failure of the first security level, which in the case of dual-seal requirements, the desired security requirements not fulfilled anymore are. A shutdown or failure of the meter in a process with high security requirements inevitably stops the ongoing process and is therefore highly undesirable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit einer Sicherheitseinrichtung vorzuschlagen, die auf einen im Prozess auftretenden Fehlerfall reversibel reagiert.Of the Invention is based on the object, a device with a To propose a safety device which is based on an error occurring in the process reacted reversibly.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in der Außenwand des Verbindungsteils eine Austrittsöffnung vorgesehen ist, dass die Durchführung beweglich in dem Verbindungsteil gelagert und so ausgestaltet ist, dass sie das Elektronikgehäuse zum Prozess hin abdichtet, dass die Durchführung bis zu einem vorgegebenen kritischen Prozessdruck in einer ersten Position angeordnet ist, in der sie die Austrittsöffnung verschließt, und dass bei Überschreiten des vorgegebenen kritischen Prozessdrucks die Durchführung in einer zweiten Position angeordnet ist, in der die Austrittsöffnung freigegeben ist, wodurch sich der kritische Prozessdruck über die Austrittsöffnung abbaut.The Task is solved by that in the outer wall the connection part is provided an outlet opening that the implementation movably mounted in the connecting part and configured so that they are the electronics housing towards the process that seals up to a given performance critical process pressure is arranged in a first position, in which they have the outlet closes, and that when crossing the predetermined critical process pressure the implementation in a second position is arranged, in which the outlet opening released is, which degrades the critical process pressure through the outlet opening.
Die erfindungsgemäße 'wandernde' Durchführung arbeitet ähnlich wie ein Überdruckventil und ist bei jedem Messgerät bzw. bei jedem technischen Bauteil einsetzbar, bei dem ein erster Bereich, z.B. ein Sensorraum bzw. ein Anschlussraum, von einem zweiten Bereich, z.B. dem Elektronikraum, der eines besonderen Schutzes bedarf, zu trennen ist. Im Normalfall übernimmt die Durchführung die Aufgabe einer Prozess-trennung: sie trennt den ersten Bereich, z.B. den Prozess, von einem zweiten Bereich, z.B. dem Elektronikteil des Meßumformers eines Messgeräts. Tritt der Ernstfall bzw. ein kritischer Überdruck in dem ersten Bereich auf, der möglicherweise zum Bersten des Messgeräts oder des technischen Bauteils führen oder im schlimmsten Fall eine Explosion auslösen würde, so wird der Überdruck bereits in dem ersten Bereich unverzüglich und automatisch abgebaut. Durch das Nachgeben der Durchführung und das dadurch bedingte Freigeben der Austrittsöffnung wird ein kritischer Prozessdruck unmittelbar von dem Messgerät oder dem technischen Bauteil abgeleitet.The 'traveling' implementation according to the invention works in a similar way a pressure relief valve and is with every meter or for each technical component used, in which a first Range, e.g. a sensor space or a connection space, from a second Range, e.g. the electronics room, the special protection needs, is to be separated. Normally, the implementation takes over the Task of process separation: it separates the first area, e.g. the process, from a second area, e.g. the electronic part of the transmitter a measuring device. Occurs the emergency or a critical overpressure in the first area on, that may be to burst the meter or the technical component or in the worst case would trigger an explosion, so will the overpressure already in the first area immediately and automatically dismantled. By yielding to the implementation and the consequent release of the outlet becomes a critical Process pressure derived directly from the meter or the technical component.
Durch die Ausgestaltung einerwandernden' Durchführung lässt sich eine Kosten- und Bauteile-Reduktion erreichen, da ein Bauteil für unterschiedliche Funktionen – Prozesstrennung und Sicherheitsfunktion – genutzt wird. Insbesondere lassen sich mit der erfindungsgemäßen Lösung auch die Anforderungen, die sich aus Dual Seal ergeben, auf einfache Weise realisieren. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass durch die verhältnismäßig große Fläche der Durchführung, auf die ein möglicher Überdruck einwirkt, ein Ansprechen der Durchführung auf eine Druckerhöhung schon bei einer verhältnismäßig geringen Druckänderung möglich ist.By the design of a wandering 'implementation can be a cost and component reduction reach as a component for different functions - process separation and security function - used becomes. In particular, can be with the inventive solution, the Requirements that result from Dual Seal in a simple way realize. Another advantage of the solution according to the invention is to be seen in that through the relatively large area of implementation, on the one possible overpressure acts, a response of the implementation of an increase in pressure already at a relatively low level pressure change possible is.
Als besonders vorteilhaft wird die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erachtet, bei der die Durchführung so in dem Verbindungsteil gelagert ist, dass sie sich bei Unterschreiten des vorgegebenen kritischen Prozessdrucks in die erste Position zurückbewegt und die Austrittsöffnung zum Prozess hin abdichtet. Aufgrund der reversibel ausgestalteten Durchführung, kommt es zu keiner Unterbrechung des laufenden Prozesses: Sobald der Überdruck sich durch die Austrittsöffnung abgebaut hat, wandert die Durchführung wieder in die Normallage zurück.When Particularly advantageous is the embodiment of the device according to the invention considered in the implementation is stored in the connector so that they fall below the predetermined critical process pressure in the first position returned and the exit opening seals to the process. Due to the reversible designed Execution, there is no interruption of the ongoing process: as soon as the overpressure through the outlet has degraded, the implementation wanders back to normal again.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in dem Bereich zwischen der Durchführung und dem Elektronikgehäuse zumindest ein Federelement angeordnet ist, dessen Federkraft so bemessen ist, dass es bei Überschreiten des vorgegebenen kritischen Prozessdrucks derart zusammengedrückt ist, dass die Austrittsöffnung freigegeben ist. Über die Federkraft des Federelements lässt sich die durch den erhöhten Prozessdruck erzwungene axiale Bewegung der Durchführung in Abhängigkeit von dem Berstdruck des Messgeräts oder des technischen Bauteils bestimmen. Insbesondere handelt es sich bei dem zumindest einen Federelement um eine Tellerfeder, um eine Spiralfeder oder um eine Blattfeder. Alternativ kann es sich auch um einen Balg, der bevorzugt aus Metall gefertigt ist, handeln.According to one preferred embodiment of the device according to the invention is in the Area between the execution and the electronics housing at least one spring element is arranged, whose spring force so It is measured that when crossing the predetermined critical process pressure is compressed in such a way that the outlet opening is released. about the spring force of the spring element can be due to the increased process pressure forced axial movement of the implementation in dependence from the bursting pressure of the meter or the technical component. In particular, it is at the at least one spring element to a plate spring to a Spiral spring or around a leaf spring. Alternatively, it can be too to act a bellows, which is preferably made of metal.
In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in einem Bereich zwischen der Durchführung und dem Elektronikgehäuse zumindest ein Scheerstift angeordnet, dessen Stabilität so bemessen ist, dass er bei Überschreiten des vorgegebenen kritischen Prozessdrucks bricht, wodurch die Durchführung in die zweite Position bewegt wird und die Austrittsöffnung freigibt. Damit bei dieser Variante eine automatische Rückbewegung der Durchführung in ihre Ausgangslage gewährleistet ist, müsste ein Rückstellelement vorgesehen sein.In an alternative embodiment of the device according to the invention is at least in an area between the bushing and the electronics housing a Scheerstift arranged, whose stability is dimensioned so that he when crossing of the predetermined critical process pressure breaks, thereby performing in the second position is moved and the exit opening releases. Thus, in this variant, an automatic return movement of the implementation in their starting position ensured is, should a reset element be provided.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die bewegbare Durchführung druck- und/oder gasdicht in der Durchführung gelagert ist. In diesem Zusammenhang kann auf die geeigneten und für bewegliche Teile geeigneten Abdichtungen zurückgegriffen werden. Durch die gas- und/oder druckdichte Abkapslung wird insbesondere bei Anwendungen mit hohen Sicherheitsanforderungen gewährleistet, dass Prozessmedium nicht mit kritischen Teilen, z.B. mit Elektronikteilen, in Kontakt kommt. Als mögliche Dichtelemente können O-Ringe und/oder Membrane aus Materialien, die auf die herrschenden Prozessbedingungen abgestimmt sind, zur Anwendung kommen.According to one advantageous development of the device according to the invention is provided that the movable passage is stored pressure and / or gas-tight in the implementation. In this context can be on the appropriate and for movable parts are resorted to suitable seals. By the Gas and / or pressure-tight Abkapslung is especially in applications With high security requirements, that process medium ensures not with critical parts, e.g. with electronic parts, in contact comes. As possible sealing elements can O-rings and / or Membrane made of materials based on the prevailing process conditions are used.
Als vorteilhaft wird es in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung angesehen, wenn in der Austrittsöffnung ein Verschlussteil angeordnet, das derart in der Austrittsöffnung plaziert ist, dass es bei Überschreiten des vorgegebenen kritischen Drucks die Austrittsöffnung frei gibt. Im Normalfall ist die Austrittsöffnung durch das Verschlussteil gesichert und verschlossen. Tritt ein Überdruck in dem Prozess auf, der zu einem Herausfallen oder Zerstören des Verschlusselements führt, so ist der Fehlerfall über das Bedienpersonal direkt sichtbar. Darüber hinaus ist es auch möglich, das Herausfallen den Verschlusselements elektronisch zu detektieren und den Fehlerfall an eine entfernte Kontrollstelle zu melden.When it is advantageous in connection with the present invention viewed when in the outlet a closure member arranged so placed in the outlet opening is that when crossing the predetermined critical pressure, the outlet opening is free. Normally is the exit opening secured and locked by the closure part. If an overpressure occurs in the process leading to a falling out or destroying the Closure element leads, so the error is over the operating personnel are directly visible. In addition, it is also possible that Fall out to detect the closure element electronically and report the error to a remote inspection body.
Weiterhin wird im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lösung vorgeschlagen, dass in dem Verbindungsteil ein Schaltelement vorgesehen ist, welches bei Annäherung der Durchführung an die zweite Position oder bei Erreichen der zweiten Position ein Signal erzeugt, welches als Fehlermeldung nutzbar ist. Hierdurch wird es möglich, Fehlerfälle zu erkennen und aufzuzeichnen, wodurch es wiederum möglich ist, Rückschlüsse auf den Prozess zu ziehen und ggf. erkannte Fehler zu beheben. Bei dem Schaltelement handelt es sich beispielsweise um einen Näherungsschalter oder um einen Taster.Farther is proposed in connection with the inventive solution that in the Connecting part is provided a switching element, which in approaching the execution to the second position or when reaching the second position Signal generated, which can be used as an error message. hereby will it be possible faults to recognize and record, which in turn makes it possible to Conclusions on to take the process and fix any detected errors. In which Switching element is, for example, a proximity switch or a button.
Um sicherzustellen, dass in einem Störfall, bei dem ein kritischer Prozessdruck auftritt, ein schneller Abbau des Überdrucks erfolgt, sind in dem Verbindungsteil mehrere Austrittsöffnungen vorgesehen, die in Bewegungsrichtung der Durchführung gesehen hintereinander liegen. Mit wenig Aufwand lässt sich so erreichen, dass im Falle einer großen Leckage oder eines hohen Prozessdrucks auch ein entsprechend schneller Druckabbau infolge der mehrfachen Abblasmenge erzielt wird.Around ensure that in a major incident where a critical Process pressure occurs, a rapid reduction of overpressure occurs, are in the connecting part a plurality of outlet openings provided in Direction of movement of execution Seen in a row. With little effort can be so that in case of a large leak or a high Process pressure also a correspondingly rapid pressure reduction due the multiple blow-off amount is achieved.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:The The invention will be explained in more detail with reference to the following figures. It shows:
Der
Einfachheit halber wird nachfolgend auf das in
Im
Hinblick auf die Montagemöglichkeiten gibt
es zwei Typen von Ultraschall-Durchflussmessgeräten: Inline-Ultraschall-Durchflussmessgeräte, die üblicherweise über Flansche
in die Rohrleitung montiert werden, und Clamp-On-Durchflussmessgeräte, die von außen auf
der Rohrleitung aufgebracht werden und den Volumen- bzw. Massedurchfluss durch
die Rohrwand hindurch – also
nicht-invasiv-messen. Clamp-On-Durchflussmessgeräte sind beispielsweise in der
Hinsichtlich
der Messmethoden lassen sich zwei Prinzipien unterscheiden: Durchflussmessgeräte
Das
in
Die
Durchführung
Die
Durchführung
Das
Entfernen oder die Zerstörung
des Verschlusselements
In
In
- – die
Verwendung eines Faltenbalgs
14 als Federelement10 , wobei der Faltenbalg14 den Sensor-Anschlussraum6 und den Elektronik-Anschlussraum5 metallisch voneinander trennt; - – die
Verwendung von nur einem axial dichtenden O-Ring
8 , was aufgrund der Doppelfunktion des Faltenbalgs14 als Federelement10 und als Dichtelement8 möglich ist; - – eine Öffnung
15 im Bereich des Verbindungsteils17 , in dem der Faltenbalg14 angeordnet ist.
- - the use of a bellows
14 as a spring element10 , where the bellows14 the sensor connection space6 and the electronics connection room5 separated from each other metallically; - - The use of only one axially sealing O-ring
8th , which is due to the double function of the bellows14 as a spring element10 and as a sealing element8th is possible; - - an opening
15 in the area of the connecting part17 in which the bellows14 is arranged.
Bleibt
zu erwähnen,
dass die Verwendung eines metallischen Faltenbalgs
In
den Figuren
Die
wandernde Durchführung
Die
Durchführung
Eine
Dichtung
Zwischen
der Durchführung
Bevorzugt
handelt es sich bei den Verbindungsschrauben
Zwischen
der Durchführung
Ohne
weiteres lässt
sich bei dieser Ausgestaltung auch die Anzahl der Austrittsöffnungen
- 11
- Messgerätgauge
- 22
- Sensorsensor
- 33
- Elektronikteil bzw. Messumformerelectronics part or transmitter
- 44
- Ultraschallwandlerultrasound transducer
- 55
- Elektronik-AnschlussraumElectronics terminal compartment
- 66
- Sensor-AnschlussraumSensor terminal compartment
- 77
- Durchführungexecution
- 88th
- Dichtelementsealing element
- 99
- Austrittsöffnungoutlet opening
- 1010
- Federelementspring element
- 1111
- Scheer-StiftScheer pen
- 1212
- Anschlusskabelconnection cable
- 1313
- Schaltelementswitching element
- 1414
- Balgbellows
- 1515
- Öffnungopening
- 1616
- Membranmembrane
- 1717
- Verbindungsteilconnecting part
- 1818
- NiederhalterStripper plate
- 18a18a
- Anschlagattack
- 18b18b
- Anschlagattack
- 1919
- Schraubescrew
- 2020
- Vergussmassepotting compound
- 2121
- Verschlussteilclosing part
- 2222
- Sicherungsringcirclip
- 2323
- DistanzhülseStand Off
- 2424
- ÜberstromandrehungOvercurrent Andre Hung
- 2525
- Rohrleitungpipeline
- 2626
- Kontrollstellecontrol Authority
- 2727
- Außenwandouter wall
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