DE102011089842A1

DE102011089842A1 - Exchange fitting for exchanging ultrasonic transducer screwed into processing unit at e.g. spacer in gas fermentation system, has external thread engaging with internal thread and seal to connect structure with lock module

Info

Publication number: DE102011089842A1
Application number: DE201110089842
Authority: DE
Inventors: Andreas Berger; Gotthard Liehr; Sascha Grunwald
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG; Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2013-06-27
Also published as: DE102011089842A8

Abstract

The fitting (1) has a manipulator module (20) comprising a support structure (202) that is provided with a hole (206), an external screw thread (204) and a manipulator head (260). A manipulator shaft (240) extending through the hole is movable relative to the structure. The head comprises a screwing tool (262). The external thread is formed complementary to an internal screw thread (112) and a seal (114) and engages with the internal thread and the seal to connect the structure with a lock module (10) on a side of a lock chamber (108).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wechselarmatur für einen Sensor, an einer Leitung oder einem Behälter, dessen Inneres gegenüber der Umgebung einen Überdruck aufweisen kann. Dies ist beispielsweise bei Anlagen zur Erzeugung von Biogas der Fall, in denen Drücke von einigen Bar auftreten können. Unbeschadet der hohen Drücke ist es wünschenswert Sensoren ohne Gefährdung der Bediener oder der Umwelt tauschen oder aus der Anlage entfernen zu können, beispielsweise um die Anlage durch die Öffnung des Sensoranschlusses reinigen zu können. Die Wechselarmatur soll auch, im Falle eines Sensortausches, ein entweichen der Medien, beispielsweise von Biogas verhindern.The present invention relates to a retractable assembly for a sensor, to a conduit or a container, the interior of which may have an overpressure relative to the environment. This is the case, for example, in plants for the production of biogas, in which pressures of some bar can occur. Notwithstanding the high pressures, it is desirable to be able to replace sensors without endangering the operator or the environment or to be able to remove them from the system, for example in order to be able to clean the system through the opening of the sensor connection. The retractable fitting should also, in the case of a sensor replacement, prevent escape of the media, such as biogas.

Wechselarmaturen als solche sind bekannt, wobei diese oft einen pneumatischen oder hydraulischen Antrieb aufweisen. Diese sind jedoch teuer. Weiterhin müssen die Sensoren in vielen Anwendungsfällen während des Messbetriebs von der Wechselarmatur im Behälter oder der Leitung gehalten werden. Dies macht es erforderlich eine Wechselarmatur für jede Messstelle vorzusehen, was mit erhöhten Kosten verbunden ist. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wechselarmatur zum Tauschen eines Sensors bereit zu stellen, die nur zum Tauschen nicht aber für den Messbetrieb des Sensors erforderlich sein soll.Retractable fittings as such are known, these often having a pneumatic or hydraulic drive. These are expensive. Furthermore, the sensors must be kept in many applications during the measuring operation of the retractable fitting in the container or the line. This makes it necessary to provide a retractable fitting for each measuring point, which is associated with increased costs. It is therefore the object of the present invention to provide a retractable fitting for exchanging a sensor, which is not required for replacement but not for the measuring operation of the sensor.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Wechselarmatur gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1.The object is achieved by the retractable assembly according to the independent claim. 1

Die erfindungsgemäße modulare Wechselarmatur zum Tauschen eines in eine Prozessanlage geschraubten Sensors umfasst:
ein Schleusenmodul; und
ein Manipulatormodul;
wobei das Schleusenmodul einen Schleusenkörper und eine Schleusenventil umfasst, wobei der Schleusenkörper in seinem Inneren eine erste Schleusenkammer und mindestens eine zweite Schleusenkammer aufweist, wobei die erste und die zweite Schleusenkammer aneinander angrenzen und durch das Schleusenventil druckdicht voneinander trennbar sind,
wobei das Schleusenmodul auf der Seite der ersten Schleusenkammer eine erste Kopplungsvorrichtung zum drucktragenden, druckdichten und lösbaren Koppeln der ersten Schleusenkammer an eine Prozessanlage aufweist,
wobei das Schleusenmodul auf der Seite der zweiten Schleusenkammer eine zweite Kopplungsvorrichtung zum drucktragenden, druckdichten und lösbaren Koppeln des Schleusenmoduls mit dem Manipulatormodul aufweist,
wobei das Manipulatormodul einen Trägerkörper mit einer durchgehenden Bohrung und einen Manipulatorkopf aufweist, der von einer Manipulatorwelle gehalten wird, wobei sich die Manipulatorwelle durch die Bohrung erstreckt und bezüglich des Trägerkörpers axial beweglich und um ihre Längsachse frei drehbar ist,
wobei der Manipulatorkopf einen Schraubwerkzeug mit N-zähliger Symmetrie aufweist, wobei N = 2, 3, 4, ... 12, wobei insbesondere gilt 3 < N < 7, um mit dem Manipulatorkopf einen Schraubenkopf formschlüssig erfassen und betätigen zu können,
wobei die dritte Kopplungsvorrichtung komplementär zur zweiten Kopplungsvorrichtung ist, um mit dieser in Eingriff zu gelangen und den Trägerkörper druckdicht und drucktragend mit dem Schleusenmodul auf der Seite der zweiten Schleusenkammer zu verbinden,The modular retractable assembly according to the invention for exchanging a sensor screwed into a process plant comprises:
a lock module; and
a manipulator module;
wherein the lock module comprises a lock body and a lock valve, the lock body having in its interior a first lock chamber and at least one second lock chamber, the first and second lock chambers adjoining each other and being pressure-tightly separable from each other by the lock valve,
wherein the lock module has a first coupling device on the side of the first lock chamber for the pressure-bearing, pressure-tight and detachable coupling of the first lock chamber to a process installation,
wherein the lock module has on the side of the second lock chamber a second coupling device for pressure-bearing, pressure-tight and detachable coupling of the lock module with the manipulator module,
the manipulator module having a carrier body with a through bore and a manipulator head held by a manipulator shaft, the manipulator shaft extending through the bore and being axially movable relative to the carrier body and freely rotatable about its longitudinal axis,
wherein the manipulator head has a screwing tool with N-fold symmetry, where N = 2, 3, 4,... 12, in particular 3 <N <7 in order to be able to detect and actuate a screw head in a form-fitting manner with the manipulator head,
wherein the third coupling device is complementary to the second coupling device in order to engage with it and to connect the carrier body in a pressure-tight and pressure-bearing manner to the lock module on the side of the second lock chamber,

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Manipulatormodul weiterhin eine Spindelgewindepaarung, welche eine Rotationsbewegung der Gewinde zueinander in eine Translationsbewegung umsetzt, und eine Entkopplungshülse,
wobei von außen nach innen genannt, der Trägerkörper, die Entkopplungshülse und die Manipulatorwelle einander koaxial umgreifen, wobei die Spindelgewindepaarung entweder zwischen der Entkopplungshülse und dem Trägerkörper oder zwischen der Entkopplungshülse und der Manipulatorwelle wirkt, wobei die Entkopplungshülse bezüglich jener Komponente ohne axialen Hub frei drehbar ist die auf der Seite der Entkopplungshülse angeordnet ist, die der Spindelgewindepaarung abgewandt ist.In a further development of the invention, the manipulator module further comprises a spindle thread pairing which converts a rotational movement of the threads into one another into a translational movement, and a decoupling sleeve,
called from the outside in, the carrier body, the decoupling sleeve and the manipulator shaft co-axially surround each other, wherein the spindle thread pairing acts either between the decoupling sleeve and the carrier body or between the decoupling sleeve and the manipulator shaft, wherein the decoupling sleeve is freely rotatable with respect to that component without axial stroke which is arranged on the side of the decoupling sleeve, which faces away from the spindle thread pairing.

In einer derzeit bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Entkopplungshülse ein erstes Spindelgewinde auf ihrer äußeren Mantelfläche auf, wobei der Trägerkörper an der Wand der Bohrung ein zum ersten Spindelgewinde komplementäres zweites Spindelgewinde aufweist, wobei das erste und das zweite Spindelgewinde zusammen die Spindelgewindepaarung bilden, wobei die Entkopplungshülse eine Länge aufweist, die mindestens 50% vorzugsweise mindestens 70% und besonders bevorzugt mindestens 80% der Länge der Manipulatorwelle beträgt.In a presently preferred embodiment of the invention, the decoupling sleeve has a first spindle thread on its outer circumferential surface, wherein the carrier body on the wall of the bore has a second spindle thread complementary to the first spindle thread, wherein the first and the second spindle thread together form the Spindelgewindepaarung, wherein the Decoupling sleeve has a length which is at least 50%, preferably at least 70% and more preferably at least 80% of the length of the manipulator shaft.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Schraubwerkzeug des Manipulatorkopfs einen ringförmigen Schraubenschlüssel, dessen Rotationsachse mit der Achse der Manipulatorwelle fluchtet.In a development of the invention, the screwing tool of the manipulator head comprises an annular wrench whose axis of rotation is aligned with the axis of the manipulator shaft.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Manipulator Haltemittel, um einen Sensor formschlüssig oder reibschlüssig halten zu können. In einer Weiterbildung ist der Manipulatorkopf bezüglich der Manipulatorwelle über einen begrenzten Bereich, der beispielsweise nicht mehr als 10%, insbesondere nicht mehr als 5% der Länge der Manipulatorwelle beträgt axial beweglich.In one development of the invention, the manipulator comprises holding means in order to be able to hold a sensor in a form-fitting or frictionally engaged manner. In a further development of the manipulator head with respect to the manipulator shaft over a limited range, for example, not more than 10%, in particular not more than 5% of the length of the manipulator shaft is axially movable.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Manipulatorkopf bezüglich der Manipulatorwelle mittels einer Druckfeder elastisch vorgespannt, die in einem Endabschnitt der Manipulatorwelle zwischen der Manipulatorwelle und dem Manipulatorkopf axial eingespannt ist. In one embodiment of the invention, the manipulator head is elastically biased with respect to the manipulator shaft by means of a compression spring which is axially clamped in an end portion of the manipulator shaft between the manipulator shaft and the manipulator head.

Mit der axialen Vorspannung des Manipulatorkopfes in Kombination mit der axialen Beweglichkeit, bezügliche der Manipulatorwelle, kann das Schraubwerkzeug des Manipulatorkopfes vergleichsweise einfach mit einem zu betätigenden Schraubenkopfes in Eingriff gebracht werden, und zwar indem die Manipulatorwelle mit dem Manipulatorkopf zunächst mittels des Spindelgewindes so weit vorwärts gefahren wird bis der Maipultorkopf gegen den Schraubenkopf elastisch vorgespannt ist, wobei anschließend durch Verdrehen des Manipulatorkopfes mittels der Manipulatorwelle ohne weiteren axialen Vorschub der Manipulatorwelle eine Orientierung des Schraubwerkzeugs gefunden wird, die mit dem Schraubenkopf fluchtet, so dass der Manipulatorkopf durch die Druckfeder vorwärts gedrückt werden kann, wobei das Schraubwerkzeug formschlüssig in den Schraubenkopf eingreift und dessen Betätigung ermöglicht.With the axial bias of the manipulator head in combination with the axial mobility, with respect to the manipulator shaft, the screwing of the manipulator head can be comparatively easily engaged with a screw head to be engaged by the manipulator shaft with the manipulator head first driven so far forward by means of the spindle thread until the Maipultorkopf is resiliently biased against the screw head, which is then found by turning the manipulator head by means of the manipulator shaft without further axial feed of the manipulator shaft orientation of the screwing, which is aligned with the screw head, so that the manipulator head can be pushed forward by the compression spring , wherein the screwing tool engages positively in the screw head and allows its actuation.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die zweite Kopplungsvorrichtung ein Gewinde, insbesondere ein Innengewinde in einem Endabschnitt des Schleusenkörpers, wobei die dritte Kopplungsvorrichtung ein komplementäres Gewinde am Trägerkörper des Manipulators umfasst, wobei zumindest eines der Gewinde in einem Endabschnitt einen axialen Schlitz aufweist, durch welchen ein Überdruck der zweiten Schleusenkammer entweichen kann, wenn sich die Gewinde beim Auseinanderschrauben noch im Eingriff befinden. Dieser Schlitz hat die Funktion bei geschlossenem Schleusenventil den eingeschlossenen Restdruck nach einem Sensortausch gefahrlos entweichen zu lassen, dies während sich die Gewinde des Manipulators und des Schleusenkörpers noch im Eingriff befinden. Der Schlitz soll auch den Fall absichern, in dem der Anwender das Schleusenventil vergessen hat zu schließen. Aussedem ist ein nicht endendes Entweichen eines Überdruckes ein Indiz dass beipielsweise bei fehlender Dichtung der Sensortausch nicht erfolgreich ausgeführt wurde. In diesem Fallle muss der Tauschvorgang wiederholt werden. D. h., der Sensor muss auf z. B. fehlende Dichtung hin geprüft werden.In one development of the invention, the second coupling device comprises a thread, in particular an internal thread in an end portion of the lock body, wherein the third coupling device comprises a complementary thread on the carrier body of the manipulator, wherein at least one of the threads in an end portion has an axial slot through which a Overpressure of the second lock chamber can escape if the threads are still engaged when unscrewing. This slot has the function with the lock valve closed to allow the trapped residual pressure to escape safely after a sensor exchange, while the threads of the manipulator and the lock body are still engaged. The slot should also secure the case in which the user forgot to close the lock valve. In addition, a never-ending escape of overpressure is an indication that, for example, in the absence of gaskets, the sensor replacement was not carried out successfully. In this case, the exchange process must be repeated. That is, the sensor must be set to z. B. missing seal to be tested.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist eine dem Trägerkörper zugewandte Stirnfläche des Schleusenkörpers eine Ringnut auf, in welcher ein elastischer Dichtring angeordnet ist, welcher zwischen dem Schleusenkörper und dem Trägerkörper axial eingespannt ist, wenn der Trägerkörper mit dem Schleusenkörper druckdicht verschraubt ist, wobei der Schleusenkörper einen Entlüftungskanal aufweist, der sich von der Ringnut zur äußeren Mantelfläche des Schleusenkörpers erstreckt, wobei der Entlüftungskanal durch den eingespannten Dichtring gegenüber der Ringnut abgedichtet ist. Der Entlüftungskanal dient dazu, dass der Dichtring beim Trennen des Manipulatormoduls vom Schleusenmodul nicht von einem unter Überdruck in der zweiten Schleusenkammer eingeschlossenen Gas aus der Ringnut gedrückt wird. Wenn nämlich die axiale Einspannung des Dichtrings beim Trennen der Module aufgehoben wird, kann das Gas zwischen die Nut und den Dichtring gelangen. Ohne den Entlüftungskanal, der ein Entweichen des Gases ermöglicht, würde der Dichtring aus der Nut gedrückt werden.In a further development of the invention, an end face of the lock body facing the support body has an annular groove in which an elastic sealing ring is arranged, which is clamped axially between the lock body and the support body, when the support body is screwed pressure-tight to the lock body, wherein the lock body a Venting channel which extends from the annular groove to the outer surface of the lock body, wherein the vent channel is sealed by the clamped sealing ring relative to the annular groove. The vent channel serves to prevent the sealing ring from being forced out of the annular groove by a gas trapped under overpressure in the second lock chamber when the manipulator module is separated from the lock module. Namely, if the axial clamping of the sealing ring is removed when separating the modules, the gas can pass between the groove and the sealing ring. Without the vent channel, which allows escape of the gas, the sealing ring would be pushed out of the groove.

Die Erfindung wird nun anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained with reference to the embodiments illustrated in the drawings. Show it:

1: einen schematischen Längsschnitt durch Komponenten eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wechselarmatur; 1 a schematic longitudinal section through components of a first embodiment of a change-fitting according to the invention;

2a: eine räumliche Darstellung von Modulen eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wechselarmatur; 2a a spatial representation of modules of a second embodiment of a retractable housing according to the invention;

2b: eine räumliche Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wechselarmatur im zusammengesetzten Zustand; 2 B a spatial representation of a second embodiment of a retractable housing according to the invention in the assembled state;

3a: eine Seitenansicht mit Teilschnitten zum Schleusenmodul der Wechselarmatur aus den 2a und 2b; 3a : A side view with partial sections to the lock module of the interchangeable fitting from the 2a and 2 B ;

3b: ein Detail-Längsschnitt zur ersten Kopplungsvorrichtung des Schleusenmoduls der Wechselarmatur aus den 2a und 2b, 3b : A detail longitudinal section of the first coupling device of the lock module of the interchangeable fitting from the 2a and 2 B .

3c: ein Detail-Längsschnitt zur Dichtung der zweiten Kopplungsvorrichtung des Schleusenmoduls der Wechselarmatur aus den 2a und 2b; 3c : A detail longitudinal section for sealing the second coupling device of the lock module of the interchangeable fitting from the 2a and 2 B ;

4a: eine Seitenansicht mit Teilschnitten zum Manipulatormodul der Wechselarmatur aus den 2a und 2b; 4a a side view with partial sections to the manipulator module of the interchangeable fitting from the 2a and 2 B ;

4b: eine räumliche Darstellung des Manipulatorkopfes des Manipulatormoduls der Wechselarmatur aus den 2a und 2b; 4b a spatial representation of the manipulator head of the manipulator module of the interchangeable fitting from the 2a and 2 B ;

4c: ein Detail-Längsschnitt zum Manipulatorkopf des Manipulatormoduls der Wechselarmatur aus den 2a und 2b; 4c : A detailed longitudinal section of the manipulator head of the manipulator module of the interchangeable fitting from the 2a and 2 B ;

4d: ein Detail-Längsschnitt zur dritten Kopplungsvorrichtung des Manipulatormoduls der Wechselarmatur aus den 2a und 2b; und 4d FIG. 2: a detail longitudinal section of the third coupling device of the manipulator module of the retractable assembly from the 2a and 2 B ; and

5a bis 5d: eine Folge von Betriebszuständen einer erfindungsgemäßen Wechselarmatur, beim Ausbau eines Sensors aus einer Prozessanlage. 5a to 5d a sequence of operating states of a retractable assembly according to the invention, when removing a sensor from a process plant.

In der folgenden Beschreibung der Figuren werden zwei Ausführungsbeispiele diskutiert, die sich jedoch nur in wenigen Details unterscheiden. Daher wurden, für funktionsgleiche Komponenten die gleichen Bezugszeichen verwendet. Wie in 1, 2a und 2b dargestellt, umfasst die Wechselarmatur 1 ein Schleusenmodul 10 und ein Manipulatormodul 20.In the following description of the figures, two embodiments are discussed, but differ only in a few details. Therefore, the same reference numerals have been used for functionally identical components. As in 1 . 2a and 2 B illustrated, includes the retractable assembly 1 a lock module 10 and a manipulator module 20 ,

Das Manipulatormodul 20 wird nun anhand der 1. 2a und 2b und ergänzend unter Verweis auf 3a bis c diskutiert. Das Schleusenmodul umfasst hier einen im wesentlichen rohrförmigen Schleusenkörper 102, dessen Innenraum durch ein Schleusenventil 104, welches in einem mittleren Abschnitt 104a des Schleusenkörpers 102 angeordnet ist, drucktragend und druckdicht in eine erste Schleusenkammer 106 und eine zweite Schleusenkammer 108 trennbar ist. Der Begriff „drucktragend” bezeichnet im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung, dass die in Rede stehenden Gegenstände dem anstehenden Druck standhalten, ohne in einer Weise verformt zu werden, die die Funktion beeinträchtigt. Das Schleusenventil 104 kann insbesondere als Kugelventil gestaltet sein, welches mit einem Bedienhebel 105 durch eine Drehung um 90° um eine Ventilachse, die senkrecht zur Rohrlängsachse verläuft, zu öffnen bzw. zu schließen ist.The manipulator module 20 will now be based on the 1 , 2a and 2 B and additionally with reference to 3a discussed until c. The lock module here comprises a substantially tubular lock body 102 whose interior through a lock valve 104 which is in a middle section 104a of the lock body 102 is arranged, pressure-bearing and pressure-tight in a first lock chamber 106 and a second lock chamber 108 is separable. The term "pressure-bearing" in the context of the present invention means that the objects in question withstand the applied pressure without being deformed in a manner that interferes with the function. The lock valve 104 can be designed in particular as a ball valve, which with a control lever 105 is to be opened or closed by a rotation through 90 ° about a valve axis which is perpendicular to the tube longitudinal axis.

Das Schleusenmodul weist auf der Seite der ersten Schleusenkammer 106 eine erste Kopplungsvorrichtung 110 bzw. 111 auf, mit der sie druckdicht und drucktragend an eine Prozessanlage anzuschließen ist, um letztere im laufenden Prozess, also auch bei Überdruck öffnen zu können, beispielsweise beim Austausch eines Sensors, ohne das große Mengen eines Prozessmediums unkontrolliert in die Umgebung gelangen können. Die Kopplungsvorrichtung kann im einfachsten Fall einen Flansch 110 aufweisen, wie in 1 dargestellt, oder ein geeignetes Prozessanschlussgewinde umfassen, welches beispielsweise einen Stutzen umgreift, der einen zu entfernenden Sensor trägt.The lock module points to the side of the first lock chamber 106 a first coupling device 110 respectively. 111 on, with the pressure-tight and pressure-bearing to connect to a process plant to open the latter in the running process, so even at overpressure, for example, when replacing a sensor without the large amounts of a process medium can get into the environment uncontrolled. The coupling device can in the simplest case a flange 110 have, as in 1 shown, or include a suitable process connection thread which, for example, surrounds a nozzle, which carries a sensor to be removed.

Weiterhin kann die Kopplungsvorrichtung 111 als Klemmringanordnung gestaltet sein, wie in 3b dargestellt ist. Demnach weist die Kopplungsvorrichtung 111 einen ringförmigen Kopplungsträger 111a auf, welcher ein erstes Außengewinde aufweist, das in ein komplementäres Innengewinde 102a in einem frontseitigen Endabschnitt des Schleusenkörpers 102 geschraubt ist, bis eine axiale Anschlagfläche des Kopplungsträgers 111a an der Stirnfläche des Schleusenkörpers 102 anliegt. Die erste Kopplungsvorrichtung 111 weist weiterhin einen Überwurfschraubring 111b auf, der in ein zweites Außengewinde des Kopplungsträgers 111a eingreift, wobei über Verdrehen bezüglich dieses Außengewindes die axiale Position des Überwurfschraubrings 111b bezüglich des Kopplungsträgers 111a einstellbar ist. Der Überwurfschraubring 111b hat rückseitig einen konkaven Querschnitt welcher den frontseitigen Querschnitt des Kopplungsträgers 111a umgreift, wobei der Überwurfschraubring 111b mit seiner auf der Innenseite des Kopplungsträgers 111a angeordneten Schulter einen Federring 111c einspannt, wobei der Federring 111c radial an einer konisch verlaufenden Steuerfläche 111d anliegt, und wobei durch verdrehen des Überwurfschraubrings 111b über dessen Schulter die axiale Position des Federrings 111c an der Steuerfläche 111d einstellbar ist, wodurch schließlich der Radius des Federrings 111c kontrolliert werden kann. Um das Schleusenmodul 10 mit dieser ersten Kopplungsvorrichtung 111 an einen Stutzen mit einer umlaufenden Ringnut in der Mantelfläche anzukoppeln, wird die Kopplungsvorrichtung frontseitig auf den Stutzen aufgesetzt. Dass der entspannte Federring 111c den Stutzen locker umgreift. Dann wird der Federring mit dem Überwurfschraubring 111b in axialer Richtung entlang der Steuerfläche 111d geschoben, so dass der Ring bei sich verkleinerndem Radius in die Ringnut des Stutzens eingreift und gleichzeitig den Kopplungsträger 111a in axialer Richtung gegen den Stutzen zieht. Bis ein stirnseitig in dem Stutzen angeordneter Dichtring 111e dichtend an dem Stutzen anliegt. Der Überwurfschraubring 111b kann noch mit einem Sprengring/O-Ring 111f gegen Trennen von dem Kopplungsträger 111a gesichert sein.Furthermore, the coupling device 111 be designed as a clamping ring assembly, as in 3b is shown. Accordingly, the coupling device 111 an annular coupling carrier 111 on, which has a first external thread in a complementary internal thread 102 in a front end portion of the lock body 102 is screwed until an axial stop surface of the coupling carrier 111 on the end face of the lock body 102 is applied. The first coupling device 111 also has a union screw ring 111b on, in a second external thread of the coupling carrier 111 engages, wherein by turning with respect to this external thread, the axial position of the union screw 111b with respect to the coupling carrier 111 is adjustable. The union screw ring 111b has on the back a concave cross-section which the front cross-section of the coupling carrier 111 engages, with the union screw 111b with his on the inside of the coupling carrier 111 arranged shoulder a spring washer 111c clamped, wherein the spring ring 111c radially on a conically extending control surface 111d is applied, and wherein by turning the cap screw 111b over whose shoulder the axial position of the spring ring 111c at the control area 111d is adjustable, which eventually causes the radius of the spring ring 111c can be controlled. To the lock module 10 with this first coupling device 111 To couple to a nozzle with a circumferential annular groove in the lateral surface, the coupling device is placed on the front of the nozzle. That the relaxed spring ring 111c loosely surrounds the neck. Then the spring ring with the union screw 111b in the axial direction along the control surface 111d pushed, so that the ring engages with decreasing radius in the annular groove of the nozzle and at the same time the coupling carrier 111 moves in the axial direction against the nozzle. Until a front side arranged in the neck sealing ring 111e sealingly abuts the neck. The union screw ring 111b Can still with a snap ring / O-ring 111f against separation from the coupling carrier 111 be assured.

Das Schleusenmodul weist weiterhin auf der Seite der zweiten Schleusenkammer 108 eine zweite Kopplungsvorrichtung auf, die hier ein Innengwinde 112 in einem Endabschnitt des Gehäusekörpers 102 und eine stirnseitige Dichtung 114 umfasst.The lock module further points on the side of the second lock chamber 108 a second coupling device, here an Innengwinde 112 in an end portion of the case body 102 and a face seal 114 includes.

Die Dichtung 114 umfasst einen Dichtring 114a in einer stirnseitigen Ringnut 114b. Von der Basis der Ringnut 114b erstreckt sich ein Entlüftungskanal 114c zur Mantelfläche des Schleusenkörpers 102. Der Entlüftungskanal wird im Normalbetrieb durch den eingespannten Dichtring verschlossen. Wenn aber beim Trennen des Manipulatormoduls 20 vom Schleusenmodul 10 noch ein Überdruck in der zweiten Schleusenkammer 108 herrscht, kann beim lösen der Einspannung des Dichtrings, das unter Druck stehende Medium unter den Dichtring 114a gelangen und diesen aus der Nut 114b drücken. Dies wird aber durch den Entlüftungskanal 114c verhindert, da der Überdruck aus der Nut 114b entweichen kann, sobald der Dichtring 114a nur etwas angehoben ist.The seal 114 includes a sealing ring 114a in a frontal annular groove 114b , From the base of the ring groove 114b extends a vent channel 114c to the lateral surface of the lock body 102 , The vent channel is closed during normal operation by the clamped sealing ring. But if when disconnecting the manipulator module 20 from the lock module 10 another overpressure in the second lock chamber 108 When releasing the clamping of the sealing ring, the pressurized medium can be under the sealing ring 114a get this out of the groove 114b to press. But this is through the vent channel 114c prevents, as the pressure from the groove 114b can escape as soon as the sealing ring 114a only something is raised.

Das Manipulatormodul 20 wird nun anhand der 1. 2a und 2b und ergänzend unter Verweis auf 4a bis d diskutiert. Das Manipulatormodul 20 umfasst einen Trägerkörper 202, der eine dritte Kopplungsvorrichtung aufweist, um den Trägerkörper 202 druckdicht und drucktragend mit dem Schleusenkörper zu verbinden. Die dritte Kopplungsvorrichtung umfasst ein Außengewinde 204, welches zu dem Innengewinde 112 der zweiten Kopplungsvorrichtung komplementär ist, und eine an das Außengewinde 204 angrenzende axiale Anschlagfläche 204a, welche die stirnseitige Dichtung 114 der zweiten Kopplungsvorrichtung druckdicht einspannt, wenn das Außengewinde 204 in das Innengewinde 112 eingeschraubt wird, um den Trägerkörper mit dem Schleusenkörper zu verbinden.The manipulator module 20 will now be based on the 1 , 2a and 2 B and additionally under Reference to 4a discussed until d. The manipulator module 20 comprises a carrier body 202 having a third coupling device to the support body 202 pressure-tight and pressure-bearing to connect with the lock body. The third coupling device comprises an external thread 204 leading to the internal thread 112 the second coupling device is complementary, and one to the external thread 204 adjacent axial abutment surface 204a , which the front-side seal 114 the second coupling device clamps pressure-tight when the external thread 204 in the internal thread 112 is screwed to connect the carrier body with the lock body.

Das Gewinde 204 der dritten Kopplungsvorrichtung weist, wie in 2a dargestellt, in einer Ausgestaltung der Erfindung als Sicherheitsmerkmal eine axiale Nut 204b auf, durch welche unter Druck stehendes Medium aus der zweiten Schleusenkammer 108 hörbar entweichen kann, wenn das Gewinde 204 gegenüber dem Gewinde 112 der zweiten Kopplungsvorrichtung gelockert wird, und zwar bevor das Manipulatormodul 20 vollständig von dem Schleusenmodul 10 getrennt ist.The thread 204 the third coupling device has, as in 2a illustrated, in one embodiment of the invention as a security feature an axial groove 204b on, by which pressurized medium from the second lock chamber 108 audibly escape when the thread 204 opposite the thread 112 the second coupling device is loosened, before the manipulator module 20 completely from the lock module 10 is disconnected.

Der Trägerkörper 202 weist eine durchgehende Bohrung 206 auf, welche bei diesem Ausführungsbeispiel ein Innengewinde 208 einer Spindelgewindepaarung aufweist, welche einen Vortrieb von Komponenten des Manipulators steuert, wobei in der Bohrung weiterhin eine elastische Radialdichtung 210, insbesondere ein X-Ring angeordnet ist. Durch die Bohrung 206 ist eine rohrförmige Gewindehülse 220 geführt ist, welche auf ihrer äußeren Mantelfläche im wesentlichen über die gesamte Länge der Gewindehülse 220 ein Außengewinde 222 der Spindelgewindepaarung aufweist, welches in das Innengewinde 208 eingreift. Der Ringspalt zwischen der Bohrung 206 und der Gewindehülse 220 wird durch die Radialdichtung 210 abgedichtet.The carrier body 202 has a through hole 206 on, which in this embodiment, an internal thread 208 a spindle thread pairing, which controls a propulsion of components of the manipulator, wherein in the bore further comprises a resilient radial seal 210 , In particular, an X-ring is arranged. Through the hole 206 is a tubular threaded sleeve 220 is guided, which on its outer circumferential surface substantially over the entire length of the threaded sleeve 220 an external thread 222 the spindle thread pairing, which in the internal thread 208 intervenes. The annular gap between the bore 206 and the threaded sleeve 220 is through the radial seal 210 sealed.

Das Innengewinde 208 kann grundsätzlich durch Bearbeiten der Wand der Bohrung 206 präpariert werden; eine einfache und kostengünstige Lösung besteht jedoch darin, eine Mutter mit passendem Gewinde in einem Endabschnitt der der Bohrung 208 zu fixieren, wie in 4a dargestellt ist.The internal thread 208 can basically by editing the wall of the hole 206 to be prepared; however, a simple and inexpensive solution is to have a nut with matching threads in one end portion of the bore 208 to fix, as in 4a is shown.

Die Gewindehülse 220 weist in einem dem Schleusenmodul abgewandten, rückseitigen Endabschnitt einen Bedienhebel 225 auf mit dem sie bezüglich des Trägerkörpers drehbar ist, um einen Vortrieb zu bewirken.The threaded sleeve 220 has in a lock module facing away from the rear end portion an operating lever 225 with which it is rotatable with respect to the carrier body to effect a propulsion.

In einem frontseitigen Endabschnitt weist die Gewindehülse 220 eine Radialdichtung 226, insbesondere in Form eines X-Rings auf, wobei der X-Ring mit einem Stutzring 22b axial gestützt sein kann, wobei die Radialdichtung 226 einen Ringspalt zwischen der Gewindehülse 220 und einer Manipulatorwelle 240 abzudichten, wobei die Manipulatorwelle 240 letztere sich durch die Gewindehülse 220 erstreckt und bezüglich der Gewindehülse 220 frei drehbar ist.In a front end portion has the threaded sleeve 220 a radial seal 226 , in particular in the form of an X-ring, wherein the X-ring with a support ring 22b axially supported, wherein the radial seal 226 an annular gap between the threaded sleeve 220 and a manipulator shaft 240 seal, with the manipulator shaft 240 latter through the threaded sleeve 220 extends and with respect to the threaded sleeve 220 is freely rotatable.

Die Manipulatorwelle 240 weist, wie ergänzend auch in 4c dargestellt ist frontseitig ein Sackloch 242 in axialer Richtung und ein senkrecht dazu verlaufendes, durchgehendes Langloch 244 auf, wobei das Langloch 244 das Sackloch 242 schneidet. Die Länge des Langlochs 244 in der axialen Richtung der Manipulatorwelle 240 ist größer als die Breite des Langlochs 244, wobei die Breite des Langlochs kleiner ist als der Durchmesser des Sacklochs 242. Die Manipulatorwelle 240 ist mittels einer Ringscheibe 246 an der Stirnfläche der Gewindehülse 220 axial abgestützt, wobei die Ringscheibe 246 mittels eines Sprengrings 246a, der in eine Ringnut in der Mantelfläche der Manipulatorwelle 240 eingreift, axial gesichert ist.The manipulator shaft 240 points, as well as in addition 4c shown is a blind hole on the front 242 in the axial direction and a vertically extending, continuous slot 244 on, with the slot 244 the blind hole 242 cuts. The length of the slot 244 in the axial direction of the manipulator shaft 240 is greater than the width of the slot 244 , wherein the width of the slot is smaller than the diameter of the blind hole 242 , The manipulator shaft 240 is by means of an annular disk 246 on the end face of the threaded sleeve 220 axially supported, wherein the annular disc 246 by means of a snap ring 246a which is in an annular groove in the lateral surface of the manipulator shaft 240 engages, is axially secured.

Der Manipulator umfasst schließlich noch einen Manipulatorkopf 260, der frontseitig ein Schraubwerkzeug 262, hier einen ringförmigen Sechskantschlüssel, einen Zentrierzapfen 264, und einen Federring 266 aufweist, welcher mit radialem Spiel in einer Ringnut in der Mantelfläche des Zentrierzapfens 264 geführt ist. Rückseitig weist der Manipulatorkopf 260 einen zylindrischen Manipulatorhals 268 auf, durch den sich eine Querbohrung 268a erstreckt. Der Manipulatorhals 268 ist in das stirnseitige Sackloch 242 in der Manipulatorwelle 240 eingesetzt, wobei zwischen einer rückseitigen Stirnfläche des Manipulatorhalses 268 und dem Boden des Sacklochs eine Schraubenfeder axial vorgespannt ist. Der Manipulatorhals 268 und mit ihm der gesamte Manipulatorkopf 260 sind mittels eines Scherstifts 272, der durch das Langloch 244 in der Manipulatorwelle 240 und durch die Querbohrung 268a im Manipulatorhals 268 verläuft, an die Rotationsbewegungen der Manipulatorwelle gekoppelt, wobei durch das Langloch 244 eine gewisse axiale Bewegungsfreiheit gegeben ist. Ohne Einwirkung äußerer Kräfte befindet sich der Manipulatorkopf 260 aufgrund der eingespannten Feder 270 am vorderen Ende seines axialen Bewegungsraumes.The manipulator finally includes a manipulator head 260 , the front side a screwing tool 262 , here an annular hexagon key, a centering pin 264 , and a spring washer 266 having, which with radial clearance in an annular groove in the lateral surface of the centering pin 264 is guided. The back has the manipulator head 260 a cylindrical manipulator neck 268 on, through which a transverse bore 268a extends. The manipulator neck 268 is in the frontal blind hole 242 in the manipulator shaft 240 used, wherein between a rear end face of the manipulator neck 268 and the bottom of the blind hole, a coil spring is axially biased. The manipulator neck 268 and with it the entire manipulator head 260 are by means of a shear pin 272 passing through the slot 244 in the manipulator shaft 240 and through the cross hole 268a in the manipulator neck 268 extends, coupled to the rotational movements of the manipulator shaft, passing through the slot 244 a certain axial freedom of movement is given. Without action of external forces is the manipulator head 260 due to the clamped spring 270 at the front end of its axial range of motion.

Der Betrieb der Wechselarmatur wird nun anhand der 5a bis d erläutert. Wie in 5a gezeigt, wird zunächst das Schleusenmodul 10 an eine Prozessanlage 300 angeschlossen, bei der ein Sensorelement 310, beispielsweise ein Ultraschallwandler zu entfernen ist. Anschließend kann das Manipulatormoul 20 durch Einschrauben des Trägerkörpers 202 in den Schleusenkörper 102 an das Schleusenmodul 10 angekoppelt werden.The operation of the retractable fitting is now based on the 5a to d explained. As in 5a First shown is the lock module 10 to a process plant 300 connected, in which a sensor element 310 For example, an ultrasonic transducer is to be removed. Subsequently, the Manipulatormoul 20 by screwing in the carrier body 202 in the lock body 102 to the lock module 10 be coupled.

Wie in 5b gezeigt kann die Manipulatorwelle mit dem Manipulatorkopf 260 bei geöffnetem Schleusenventil 104 durch Drehen der Gewindehülse 220 so weit vorwärts bewegt werden, bis der Manipulatorkopf unter elastischer Vorspannung der Druckfeder gegen einen Schraubenkopf des Sensorelements 210 drückt. Durch Drehen des Manipulatorkopfs 260 mittels der Manipulatorwelle 240 erreicht das Schraubwerkzeug des Manipulatorkopfs 260 eine mit dem Schraubenkopf fluchtende Position, so dass der Manipulatorkopf aufgrund der axialen elastischen Vorspannung nach vorne springt und mit dem Schraubenkopf in Eingriff gelangt. Durch Drehen des Manipulatorkopfes 260 mittels der Manipulatorwelle 240 kann nun das Sensormodul 310 aus seinem Prozessanschluss geschraubt und durch Drehen der Gewindehülse 220 zurück in die zweite Schleusenkammer gefahren werden, wie in 5c dargestellt ist. Zur Sicherung des Sensormoduls greift beispielsweise der anhand von 4c diskutierte Federring auf dem Zentrierzapfen des Manipulatorkopfes 260 in einen Hinterschnitt – beispielsweise ein Gewinde – in einer zentralen Bohrung des Sensorelements 310 ein.As in 5b the manipulator shaft can be shown with the manipulator head 260 with the lock valve open 104 by turning the threaded sleeve 220 be moved so far forward until the manipulator head under elastic bias of the compression spring against a screw head of the sensor element 210 suppressed. By turning the manipulator head 260 by means of the manipulator shaft 240 reaches the screwing tool of the manipulator head 260 a position aligned with the screw head so that the manipulator head springs forward due to the axial elastic bias and engages the screw head. By turning the manipulator head 260 by means of the manipulator shaft 240 can now the sensor module 310 screwed out of his process connection and by turning the threaded sleeve 220 be driven back to the second lock chamber, as in 5c is shown. To secure the sensor module accesses, for example, based on 4c discussed spring washer on the centering of the manipulator head 260 in an undercut - for example, a thread - in a central bore of the sensor element 310 one.

Sofern das Gewinde des Sensormoduls 310 und das Gewinde der Gewindehülse 220 die gleiche Steigung aufweisen, können zum Herausschrauben des Sensormoduls die Manipulatorwelle 240 und die die Gewindehülse gekoppelt werden. Hierzu weisen die Gewindehülse 220 und die Manipulatorwelle 240 jeweils eine Rückseitige Querbohrung auf 228, 248 auf, die beispielsweise in 4a und 1 gezeigt sind. Durch ein Werkzeug, welches in beide Querbohren eingreift kann die Kopplung hergestellt werden.If the thread of the sensor module 310 and the thread of the threaded sleeve 220 have the same slope, for unscrewing the sensor module, the manipulator shaft 240 and which are coupled to the threaded sleeve. For this purpose, the threaded sleeve 220 and the manipulator shaft 240 in each case a rear transverse bore 228 . 248 on, for example, in 4a and 1 are shown. Through a tool which engages in both transverse holes, the coupling can be made.

Wenn das Sensormodul in der zweiten Schleusenkammer angekommen ist kann das Schleusenventil 104 geschlossen werden. Nach dem Trennen des Manipulatormoduls 20 vom Schleusenmodul 10 kann das Sensorelement 310 vom Manipulatorkopf 260 entfernt werden, wie in 5d dargestellt ist.When the sensor module has arrived in the second lock chamber, the lock valve can 104 getting closed. After disconnecting the manipulator module 20 from the lock module 10 can the sensor element 310 from the manipulator head 260 be removed, as in 5d is shown.

Die Montage eines Sensorelements erfolgt entsprechend in umgekehrter Reihenfolge.The assembly of a sensor element is carried out in the reverse order.

Claims

Retractable fitting ( 1 ) for exchanging a sensor screwed into a process plant, comprising: a lock module ( 10 ); and a manipulator module ( 20 ); the lock module ( 10 ) a lock body ( 102 ) and a lock valve ( 104 ), wherein the lock body ( 102 ) in its interior a first lock chamber ( 106 ) and at least one second lock chamber ( 108 ), wherein the first and the second lock chamber adjoin one another and through the lock valve ( 104 ) are separable from each other in a pressure-tight manner, wherein the lock module on the side of the first lock chamber has a first coupling device ( 110 ; 111 ) for pressure-bearing, pressure-tight and detachable coupling of the first lock chamber ( 106 ) to a process plant, wherein the lock module ( 10 ) on the side of the second lock chamber, a second coupling device ( 112 . 114 ) for pressure-bearing, pressure-tight and detachable coupling of the lock module ( 10 ) with the manipulator module ( 20 ), wherein the manipulator module ( 20 ) a carrier body ( 202 ) with a through hole ( 206 ) a third coupling device ( 204 ), and a manipulator head ( 260 ) from a manipulator shaft ( 240 ), wherein the manipulator shaft through the bore ( 206 ) and with respect to the carrier body ( 202 ) is axially movable and freely rotatable about its longitudinal axis, wherein the manipulator head ( 260 ) a screwing tool ( 262 ) in order with the manipulator head ( 260 ) to detect and actuate a screw head positively, wherein the third coupling device ( 204 ) complementary to the second coupling device ( 112 . 114 ) is, in order to engage with this and the carrier body ( 202 ) pressure-tight and pressure-bearing with the lock module ( 20 ) on the side of the second lock chamber ( 108 ) connect to.

Retractable assembly according to claim 1, wherein the manipulator module ( 20 ) a spindle thread pairing ( 208 . 222 ), which converts a rotational movement of the thread into one another into a translational movement and a decoupling sleeve ( 220 ), wherein called from outside to inside, the carrier body ( 202 ), the decoupling sleeve ( 220 ) and the manipulator shaft ( 240 ) coaxially surround each other, wherein the spindle thread pairing ( 208 . 222 ) either between the decoupling sleeve ( 220 ) and the carrier body ( 202 ) or between the decoupling sleeve and the manipulator shaft, wherein the decoupling sleeve is freely rotatable with respect to the component without axial stroke, which is arranged on the side of the decoupling sleeve, which faces away from the spindle thread pairing.

Retractable assembly according to claim 2, wherein the decoupling sleeve ( 220 ) a first spindle thread ( 222 ) has on its outer circumferential surface, wherein the carrier body ( 202 ) to the first spindle thread ( 220 ) complementary second spindle thread ( 208 ), wherein the first and the second spindle thread together form the spindle thread pairing, wherein the decoupling sleeve has a length which is at least 50%, preferably at least 70% and particularly preferably at least 80% of the length of the manipulator shaft ( 240 ) is.

Retractable assembly according to one of the preceding claims, wherein the screwing tool ( 262 ) of the manipulator head ( 260 ) has an annular wrench whose axis of rotation with the axis of the manipulator shaft ( 240 ) flees.

Retractable housing according to one of the preceding claims, wherein the manipulator head ( 260 ) Holding means ( 266 ) in order to hold a sensor positively or frictionally.

Retractable housing according to one of the preceding claims, wherein the manipulator head ( 260 ) with respect to the manipulator shaft ( 240 ) over a limited range, for example, not more than 10%, in particular not more than 5% of the length of the manipulator shaft ( 240 ) is axially movable.

Retractable housing according to one of the preceding claims, wherein the manipulator head ( 260 ) with respect to the manipulator shaft ( 240 ) by means of a compression spring ( 270 ) is resiliently biased, which in an end portion of the manipulator shaft ( 240 ) between the manipulator shaft and the manipulator head ( 260 ) is axially clamped.

Retractable housing according to one of the preceding claims, wherein the second coupling device has a thread, in particular an internal thread in an end portion of the lock body, wherein the third coupling device has a complementary thread on the support body of the manipulator, wherein at least one of the threads has an axial slot in one end portion, through which an overpressure of the second lock chamber can escape when the threads are loosened but are still engaged with each other.

Retractable housing according to claim 8, wherein an end face of the lock body facing the support body has an annular groove in which an elastic sealing ring is arranged, which is axially clamped between the lock body and the support body, when the support body is screwed pressure-tight with the lock body.

Retractable housing according to claim 10, wherein the lock body has a vent channel extending from the annular groove to the outer surface of the lock body, wherein the vent passage is sealed by the clamped sealing ring relative to the annular groove.