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Die Erfindung betrifft eine Armatureinrichtung, insbesondere eine Wechselarmatur, für eine Messsonde zum Messen einer Messgröße eines in einem Prozessbehälter enthaltenen Prozessmediums.
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Solche Armatureinrichtungen dienen dazu, den Messkopf einer Messsonde wahlweise zwischen einer in den Prozessbehälter eingefahrenen Messstellung, in der der Messkopf zur Erfassung der Messgröße in Kontakt mit dem Prozessmedium gebracht wird, und einer aus dem Prozess herausgefahrenen Servicestellung, in der der Messkopf in einer innerhalb eines Armaturengehäuses der Armatureinrichtung gebildeten Servicekammer angeordnet ist, hin und her zu bewegen. In der Servicekammer kann der Messkopf ohne den Prozess zu stören verschiedensten Wartungsmaßnahmen, z.B. einer Reinigung, Sterilisierung oder Kalibrierung, unterzogen werden.
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Typische Armatureinrichtungen weisen hierzu ein Armaturengehäuse mit einer Anschlusseinrichtung zum Anschließen der Armatureinrichtung an den Prozessbehälter, einen Antrieb und ein relativ zu dem Armaturengehäuse mittels des Antriebs axial verschiebbares Tauchrohr auf, welches an seinem dem Prozessbehälter zugewandten Frontende einen frontseitig geschlossenen Schutzzylinder und einen hinter dem Schutzzylinder angeordneten, Durchbrüche aufweisenden Abschnitt aufweist. Die Messsonde wird in dem Tauchrohr derart fixiert, dass sich der Messkopf innerhalb des die Durchbrüche aufweisenden Abschnitts befindet. Auf diese Weise bilden der Schutzzylinder und der durchbrochene Abschnitt einen „Schutzkorb“ für den Messkopf, der es erlaubt, den Messkopf mit Mess- oder Behandlungsmedien, insbesondere Flüssigkeiten oder Gasen, zu beaufschlagen und dabei den Messkopf gegenüber mechanischen Belastungen schützt.
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In der Messstellung wird das Tauchrohr derart aus dem Armaturengehäuse ausgefahren, dass der Durchbrüche aufweisende Abschnitt über das Armaturengehäuse vorsteht. Der Messkopf der Messsonde ragt dann ebenfalls aus dem Armaturengehäuse heraus und, wenn die Armatureinrichtung mittels ihrer Anschlusseinrichtung an einem Prozessbehälter befestigt ist, in den Prozessbehälter hinein, so dass die Messsonde in der Lage ist, Messwerte der zu erfassenden Messgröße des in dem Prozessbehälter enthaltenen Prozessmediums zu erfassen.
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In der Servicestellung ist das Tauchrohr in das Armaturengehäuse eingefahren, so dass sich der durchbrochene Abschnitt des Tauchrohrs und entsprechend auch der darin angeordnete Messkopf innerhalb des Armaturengehäuses in der Servicekammer befinden. In dieser Servicestellung kann über einen in die Servicekammer mündenden Zulauf und einen von der Servicekammer abgehenden Ablauf dem Messkopf ein Behandlungsfluid zugeführt werden.
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Aus dem europäischen Patent
EP 391 838 B1 ist eine Armatureinrichtung mit einem im wesentlichen zylindrischen Armaturengehäuse bekannt, das eine Zu- und Abfuhröffnung für Eich- oder Spülflüssigkeit aufweist, welche in eine Kalibrierkammer am hinteren Ende des Armaturengehäuses münden, mit einem in einer zentrischen axialen Bohrung des Sondenkörpers axial verschiebbaren Tauchrohr, welches an seinem vorderen Ende einen Durchbrüche aufweisenden Abschnitt und einen Schutzzylinder aufweist und in welches eine Elektrode eingesetzt ist, deren Kopf innerhalb des durchbrochenen Abschnitt des Tauchrohrs angeordnet ist, wobei ein Ringspalt zwischen dem Tauchrohr und der Innenwandung des Armaturengehäuses mit mindestens drei im Abstand voneinander angeordneten und an der Innenwandung des Armaturengehäuses angebrachten Dichtungsringen abgedichtet ist. Der Abstand zwischen jeweils zwei benachbarten Dichtungsringen ist jeweils größer bemessen als die Länge des durchbrochenen Abschnitts des Tauchrohrs, wobei der erste Dichtungsring oberhalb der Kalibrierkammer angeordnet ist, während der zweite und der dritte Dichtungsring unterhalb der Kalibrierkammer angeordnet sind.
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Mittels der drei Dichtungsringe wird sichergestellt, dass die Kalibrierkammer in jeder axialen Stellung des Tauchrohrs zwischen der Mess- und der Servicestellung gegenüber dem Prozess abgedichtet ist. Insbesondere wenn der Durchbrüche aufweisende Abschnitt des Tauchrohrs den mittleren der drei Dichtungsringe beim Verfahren des Tauchrohrs zwischen den beiden Stellungen überfährt ist die Abdichtung der Kalibrierkammer gegenüber dem Prozessbehälter sichergestellt, so dass kein Medium aus der Kalibrierkammer in den Prozess bzw. Prozessmedium aus dem Prozessbehälter in die Kalibrierkammer gelangen kann.
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Damit einher geht jedoch der Nachteil, dass der die Kalibrierkammer prozessseitig begrenzende Dichtungsring nicht gereinigt werden kann, ohne den Prozess zu unterbrechen.
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Darüber hinaus besteht bei bestimmten Anwendungen, insbesondere in der chemischen Industrie, der Bedarf beim Einfahren des Tauchrohrs in den Prozessbehälter eine sogenannte Sperrspülung durchzuführen, die auch als „Sperrwasserspülung“ oder kurz als „Sperrwasser“ bezeichnet wird, bei der über eine in die Servicekammer mündende Zuleitung eine Sperrflüssigkeit (z.B. deionisiertes Wasser) eingeleitet wird. Dieses Verfahren dient als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme um das Eindringen von Prozessmedium aus dem Prozessbehälter in die Servicekammer zu unterbinden. Die aus
EP 391 838 B1 bekannte Armatureinrichtung ist für derartige Anwendungen nicht geeignet.
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In einer Vielzahl von Anwendungen, z.B. im Lebensmittelbereich, bestehen außerdem hohe Hygieneanforderungen an mit den Prozessmedien in Berührung kommende Messsonden und Armatureinrichtungen. Bei der aus
EP 391 838 B1 bekannten Armtureinrichtung besteht die Gefahr, dass sich in dem zwischen dem mittleren Dichtungsring und dem diesem prozessseitig benachbarten Dichtungsring verlaufenden Ringspalt zwischen Tauchrohr und Armaturengehäuse Verunreinigungen und/oder Bakterien sammeln. Dieser Bereich kann nicht bei eingesetztem Tauchrohr gespült oder desinfiziert werden. Insbesondere besteht keine Möglichkeit, den prozessseitigen Dichtungsring zu reinigen oder zu desinfizieren.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Armatureinrichtung anzugeben, die der Überwindung der beschriebenen Nachteile dient.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Armatureinrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Diese Armatureinrichtung, insbesondere Wechselarmatur, für eine Messsonde zum Messen einer Messgröße eines in einem Prozessbehälter enthaltenen Prozessmediums, umfasst:
- – ein Armaturengehäuse mit einer Anschlusseinrichtung zum Anschließen der Armatureinrichtung an den Prozessbehälter, und
- – ein in dem Armaturengehäuse axial zwischen einer Messstellung und einer Servicestellung verschieblich gelagertes Tauchrohr zur Aufnahme der Messsonde,
wobei das Tauchrohr an seinem dem Prozessbehälter zugewandten Frontende einen frontseitig geschlossenen Schutzzylinder und einen hinter dem Schutzzylinder angeordneten, Durchbrüche aufweisenden Abschnitt aufweist,
wobei in der Wartungsstellung der Durchbrüche aufweisende Abschnitt innerhalb einer im Armaturengehäuse gebildeten Servicekammer angeordnet ist, und in der Messstellung der die Durchbrüche aufweisende Abschnitt außerhalb des Armaturengehäuses angeordnet ist,
wobei zwischen dem Tauchrohr und dem Armaturengehäuse ein Ringspalt gebildet ist, wobei das Armaturengehäuse auf einer dem Prozessbehälter zugewandten Seite der Servicekammer mindestens zwei benachbart angeordnete innere Ringnuten aufweist, die als Dichtungssitz für mindestens eines den Ringspalt abdichtenden Dichtelements dienen,
und wobei der Abstand zwischen den mindestens zwei benachbarten inneren Ringnuten kleiner bemessen ist als eine axiale Erstreckung der Durchbrüche des Tauchrohrs.
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Die hier und im Folgenden verwendeten Begriffe „axial“, „axiale Erstreckung“ und „axiale Richtung“ beziehen sich jeweils auf die Längsachse (Rotationsachse) des Tauchrohrs, die in einer bevorzugten Ausgestaltung mit der Längsachse der Armatureinrichtung zusammenfällt. Die Begriffe „prozessseitig“ bzw. der Ausdruck „dem Prozessbehälter zugewandte Seite“ beziehen sich auf einen bestimmungsgemäßen Einsatz der Armatureinrichtung, bei dem diese mittels ihrer Anschlusseinrichtung an einem Prozessbehälter in der Weise befestigt ist, dass das Tauchrohr in Messstellung in den Prozessbehälter eingefahren werden kann, so dass der Durchbrüche aufweisende Abschnitt des Tauchrohrs in Messstellung innerhalb des Prozessbehälters angeordnet ist.
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Indem der, in axialer Richtung gemessene, Abstand zwischen den mindestens zwei benachbarten inneren Ringnuten kleiner bemessen ist als eine axiale Erstreckung der Durchbrüche des Tauchrohrs ergibt sich die Möglichkeit, in den Ringnuten sitzende Dichtelemente in einer Zwischenstellung des Tauchrohrs, bei der der durchbrochene Abschnitt des Tauchrohrs die Dichtungsringe überfährt, mit durch in die Servicekammer eingeleiteten Spül- oder Desinfektionsmedien zu reinigen. Während des Verfahrens des Tauchrohrs ist außerdem eine Sperrwasserspülung möglich.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Armaturengehäuse auf einer vom Prozessbehälter abgewandten Seite der Servicekammer mindestens eine weitere innere Ringnut auf, die zur Aufnahme mindestens eines weiteren, den Ringspalt abdichtenden Dichtelements dient. Dieses Dichtelement kann zum Beispiel ein einzelner Dichtungsring sein. Das Dichtelement begrenzt die Servicekammer nach der zum Prozess abgewandten Seite hin. Es ist auch denkbar, statt eines einzelnen Dichtungsrings mehrere benachbart angeordnete Dichtungsringe zur Abdichtung der Servicekammer auf ihrer vom Prozess abgewandten Seite zu verwenden.
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In einer weiteren Ausgestaltung münden jeweils mindestens ein Zulauf und mindestens ein Ablauf für Behandlungsfluide, z.B. für Spül-, Reinigungs-, Kalibrier- und Sterilisationsfluide, in die Servicekammer.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt der Abstand zwischen den mindestens zwei auf der dem Prozessbehälter zugewandten Seite der Servicekammer benachbart angeordneten Ringnuten weniger als 2/3 der Längserstreckung der Durchbrüche des Tauchrohrs, vorzugsweise weniger als die Hälfte der Längserstreckung der Durchbrüche des Tauchrohrs, besonders bevorzugt weniger als 1/4 der Längserstreckung der Durchbrüche des Tauchrohrs.
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In einer Ausgestaltung ist in den mindestens zwei benachbart angeordneten inneren Ringnuten jeweils ein Dichtungsring angeordnet. Die Dichtungsringe liegen mindestens in Service- und in Messstellung gegen das Tauchrohr an, welches bei einer axialen Verschiebung zwischen der Servicestellung und der Messstellung über die Dichtungsringe gleitet. Die Dichtungsringe sind also fest in dem Armaturgehäuse angeordnet und gelangen somit nicht in das Prozessmedium. Es ist in weiteren Abwandlungen möglich, zwei, drei oder vier innere Ringnuten vorzusehen, in denen jeweils ein Dichtelement, insbesondere Dichtungsringe, Dichtlippen, Abstreifelemente oder ähnliches in unterschiedlichsten Kombinationen angeordnet sind.
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In dieser Ausgestaltung ist das Entweichen von Prozessmedium aus dem Prozessbehälter in die Servicekammer sowohl in Messstellung als auch in Servicestellung des Tauchrohrs zuverlässig unterbunden. Indem zwei benachbart angeordnete Dichtungsringe die Servicekammer prozessseitig begrenzen, ist bei Beschädigung eines der Dichtungsringe nach wie vor eine sichere Abdichtung zwischen der Servicekammer und dem Prozessbehälter gewährleistet. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei chemischen Prozessen, in denen toxische oder umweltgefährdende Prozessmedien auftreten, und bei denen erhöhte Sicherheitsanforderungen gelten. Während des Verfahrens des Tauchrohrs von der Servicestellung in die Messstellung oder in umgekehrter Richtung kann das Eindringen von Prozessmedium in die Servicekammer durch eine Sperrspülung unterbunden werden.
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In einer anderen Ausgestaltung kann die Armatureinrichtung weiter mindestens eine in Service- und in Messstellung den zwischen dem Tauchrohr und dem Armaturengehäuse gebildeten Ringspalt abdichtende Formdichtung umfassen, welche zwei ringförmige Vorsprünge umfasst, die in den mindestens zwei benachbart angeordneten inneren Ringnuten gehalten sind, und welche eine gegen das Tauchrohr anliegende Dichtfläche aufweist, über welche das Tauchrohr bei einer axialen Verschiebung zwischen der Servicestellung und der Messstellung gleitet. Die beiden Ringnuten bilden in dieser Ausgestaltung gemeinsam den Dichtsitz für die Formdichtung. Die beiden ringförmigen Vorsprünge können, beispielsweise durch ein eingebettetes Metallteil wie z.B. einen eingebetteten Federring, verstärkt sein.
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Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft für Anwendungen mit erhöhten Hygieneanforderungen, da die Formdichtung in einer Zwischenstellung des Tauchrohrs reinigbar und sterilisierbar ist, und da das Vorsehen einer einzigen gegen das Tauchrohr anliegenden Dichtfläche gegenüber der Ausgestaltung mit zwei Dichtungsringen den weiteren Vorteil hat, dass schwer zugängliche Spalte, z.B. zwischen den Dichtungsringen, in denen sich Verunreinigungen und Bakterien sammeln können und die darüber hinaus bei Reinigung und Sterilisierung schwer zugänglich sind, vermieden werden.
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Indem die benachbart angeordneten Ringnuten jeweils sowohl als Dichtungssitz für mehrere Dichtungsringe als auch als Dichtungssitz für die vorstehend beschriebene, für erhöhte Hygieneanforderungen besonders geeignete Formdichtung dienen können, ist die Armatureinrichtung besonders einfach auf die jeweiligen Anforderungen des Prozesses, in dem sie eingesetzt werden soll, anpassbar. Ist eine erhöhte Sicherheit der prozessseitigen Abdichtung der Servicekammer gewünscht, können zwei oder mehr benachbarte Dichtungsringe zur prozessseitigen Abdichtung der Servicekammer eingesetzt werden. Stehen dagegen Hygieneanforderungen im Vordergrund, kann stattdessen die Formdichtung verwendet werden.
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In einer Ausgestaltung ist in dem Tauchrohr eine Messsonde aufgenommen. Diese kann einen zur Erfassung von Messwerten ausgestalteten Messkopf aufweisen und derart in dem Tauchrohr fixiert sein, dass der Messkopf in dem Durchbrüche aufweisenden Abschnitt des Tauchrohrs angeordnet ist, so dass der Messkopf in der Messstellung des Tauchrohrs mit dem in dem Prozessbehälter enthaltenen Prozessmedium beaufschlagbar ist und in der Servicestellung des Tauchrohrs mit einem in die Servicekammer eingeleiteten Behandlungsmedium beaufschlagbar ist. Die Messsonde kann beispielsweise ein stabförmiger potentiometrischer oder amperometrischer Sensor, z.B. eine pH-Elektrode, ein ISFET-Sensor, eine ionenselektive Elektrode (ISE) oder ein nach Art einer Clark-Elektrode ausgebildeter Sauerstoffsensor, ein optischer Sensor, z.B. ein fotometrischer Sauerstoffsensor, ein spektrometrischer Sensor, z.B. ein Raman- oder ein ATR-Spektrometer, ein Trübungssensor, oder auch ein konduktiver oder induktiver Leitfähigkeitssensor sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann zwischen einer ersten Ringnut und einer zweiten Ringnut der mindestens zwei benachbarten inneren Ringnuten ein Messfühler angeordnet sein, der das Eindringen von Flüssigkeit in den Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Ringnut detektiert. Ist in der ersten und in der zweiten Ringnut jeweils ein Dichtungsring angeordnet, kann im Falle eines Defekts einer der Dichtungsringe so frühzeitig das Eindringen von Flüssigkeit in den Zwischenraum erfasst werden, während der andere Dichtungsring noch zuverlässig für eine Abdichtung der Servicekammer gegenüber dem Prozess sorgt. Der Messfühler kann mit einer Datenverarbeitungseinrichtung verbunden sein, die dazu ausgestaltet ist anhand des Signals des Messfühlers das Vorliegen eines Defekts festzustellen und eine entsprechende Warnung auszugeben.
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Das Armaturengehäuse kann einen Gehäusestutzen umfassen, welcher mit der Anschlussvorrichtung verbunden ist, wobei ein zwischen der Anschlussvorrichtung und dem Gehäusestutzen gebildeter Ringspalt durch mindestens ein Dichtungselement, insbesondere durch mindestens zwei Dichtungsringe, abgedichtet ist.
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Die Anschlusseinrichtung kann einen Anschlussflansch umfassen, welcher über eine ringförmige Dichtleiste an einen zu dem Anschlussflansch komplementären Flansch des Prozessbehälters anschließbar ist, wobei zwischen der Dichtleiste und dem Armaturengehäuse ein Ringspalt gebildet ist, welcher durch mindestens ein Dichtungselement, insbesondere durch mindestens zwei benachbart angeordnete Dichtungsringe, abgedichtet ist. Diese Abdichtung erlaubt in analoger Weise wie das voranstehend beschriebene Dichtsystem zur Abdichtung des Ringspalts zwischen Tauchrohr und Armaturengehäuse mittels mindestens zweier Dichtungsringe eine erhöhte Sicherheit.
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Das mindestens eine Dichtungselement, insbesondere die Dichtungsringe, kann bzw. können in einem in der Dichtleiste gebildeten Dichtungssitz angeordnet sein, und gegen den Gehäusestutzen anliegen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zwischen der Anschlussvorrichtung und dem Gehäuse gebildete Ringspalt durch mindestens zwei Dichtungsringe abgedichtet, wobei zwischen einem ersten Dichtungsring und einem zweiten Dichtungsring der mindestens zwei Dichtungsringe ein Messfühler angeordnet ist, der das Eindringen von Flüssigkeit in den Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtungsring detektiert. Anstelle von zwei Dichtungsringen können auch drei oder vier Dichtungsringe verwendet werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung näher anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Armatureinrichtung;
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Armatureinrichtung;
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3 ein vergrößerter Ausschnitt einer Variante der Armatureinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel einen prozessseitigen Bereich einer Armatureinrichtung 1, die besonders gut für Anwendungen geeignet ist, bei denen eine erhöhte Sicherheit der Abdichtung eines Prozessbehälters, in dem die Armatureinrichtung 1 eingesetzt wird, gegenüber der Umgebung gefordert ist. Die Armatureinrichtung 1 umfasst ein Armaturengehäuse 2 mit einer einen Flansch 3 umfassenden Anschlusseinrichtung, die dazu dient, das Armaturengehäuse 2 mit einem (nicht gezeigten) Prozessbehälter zu verbinden. Der Prozessbehälter kann einen einen zu dem Flansch 3 komplementären Flansch aufweisenden Anschluss umfassen. Als Prozessbehälter kommt beispielsweise eine Rohrleitung, ein Kessel oder ein Reaktor in Frage. Der Prozessbehälter enthält ein oder mehrere Prozessmedien, die beispielsweise in einem chemischen, biologischen, biochemischen, pharmazeutischen oder lebensmitteltechnischen Prozess verwendet werden. Die Anschlusseinrichtung umfasst eine Dichtleiste 4, über die der Flansch 3 mit dem komplementären Anschluss des Prozessbehälters verbindbar ist.
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Die Armatureinrichtung 1 umfasst ein Tauchrohr 5, welches in axialer Richtung, d.h. entlang der Achse A, die die Rotationsachse des Tauchrohrs 5 bildet, verschieblich in dem Armaturengehäuse 2 gelagert ist. Das Tauchrohr 5 ist mit einem hier nicht gezeigten, manuell oder automatisiert, insbesondere pneumatisch, gesteuert, betätigbaren Antrieb verbunden, der die axiale Verschiebung des Tauchrohrs antreibt. An seinem prozessseitigen Ende weist das Tauchrohr 5 einen Schutzzylinder 6 auf, der an seinem Frontende 7 geschlossen ist. Hinter dem Schutzzylinder 6, also auf der vom Prozessbehälter abgewandten Seite des Schutzzylinders 6 schließt sich ein Durchbrüche aufweisender Abschnitt 8 des Tauchrohrs 5 an. In dem Tauchrohr ist eine Messsonde 9 angeordnet, die im vorliegenden Beispiel als potentiometrische pH-Einstabmesskette mit pH-sensitiver Glasmembran ausgestaltet ist. Die Messsonde 9 ist derart in dem Tauchrohr 5 fixiert, dass der die pH-sensitive Glasmembran umfassende Messkopf 10 der Messsonde 9 innerhalb des durchbrochenen Abschnitts 8 des Tauchrohrs 5 angeordnet ist.
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Das Armaturengehäuse 2 weist prozessseitig einen Gehäusestutzen 11 auf, der sich durch den Flansch 3 in der Weise erstreckt, dass er bei Anschluss des Armaturengehäuses 2 an einen Prozessbehälter deutlich in diesen hineinragt. Innerhalb des Gehäusestutzens 11 ist eine Servicekammer 12 gebildet, in die ein Zulauf 13 und ein Ablauf 14 münden. Der Zulauf 13 und der Ablauf 14 verbinden die Servicekammer 12 jeweils mit einem Einlassstutzen 15 und einem Auslassstutzen 16, die mit Fluidleitungen (nicht eingezeichnet) verbindbar sind. Über den Zulauf 13 können der Servicekammer 12 wahlweise bzw. nach Bedarf verschiedenste Behandlungsfluide, z.B. Reinigungs-, Spül- und Kalibrierflüssigkeiten, Sterilisationsflüssigkeiten und -gase, zugeführt werden. Über den Ablauf 14 können die Fluide die Servicekammer 12 wieder verlassen.
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Die Servicekammer 12 ist an ihrem vom Prozessbehälter abgewandten Ende durch einen Dichtungsring 17 begrenzt. Dieser ist in einem als in dem Armaturengehäuse 2 gebildete innere Ringnut 18 ausgestalteten Dichtungssitz aufgenommen und liegt an dem Tauchrohr 5 unter Abdichtung des zwischen dem Tauchrohr 5 und dem Gehäusestutzen 11 des Armaturengehäuses 2 gebildeten Ringspalts an. Bei einer axialen Bewegung des Tauchrohrs 5 gleitet das Tauchrohr 5 entsprechend über den ortsfest im Gehäusestutzen 11 sitzenden Dichtungsring 17 hinweg.
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Im Gehäusestutzen 11 des Armaturengehäuses 2 sind zwei weitere innere Ringnuten 21 und 22 gebildet, in denen jeweils ein Dichtungsring 19 und 20 angeordnet ist, wobei jede innere Ringnut 21, 22 einen Dichtungssitz den darin angeordneten Dichtungsring 19, 20 bildet. Die Dichtungsringe 19 und 20 sind somit ortsfest in dem Gehäusestutzen 11 angeordnet und liegen gegen das über die Dichtungsringe 19 und 20 gleitend verschiebbare Tauchrohr 5 an. Die Dichtungsringe 19 und 20 dichten somit in der in 1 dargestellten Servicestellung des Tauchrohrs 5 die Servicekammer 12 prozessseitig ab. In dieser Stellung können, wie weiter oben beschrieben, Behandlungsfluide durch die Servicekammer 12 geleitet werden, um den Messkopf 10 zu reinigen, zu sterilisieren und/oder zu kalibrieren.
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Wird das Tauchrohr 5 in Richtung des Prozessbehälters verfahren, überfährt der Durchbrüche aufweisende Abschnitt 8 des Tauchrohrs 5 die Dichtungsringe 19, 20, so dass die Servicekammer 12 gegenüber dem Prozessbehälter offen ist. Dies ergibt sich dadurch, dass die beiden Ringnuten 21, 22 einen entlang der Achse A, die der Längsachse (Rotationsachse) des Tauchrohrs 5 entspricht, gemessenen Abstand d aufweisen, der geringer ist als die, ebenfalls entlang der Achse A gemessene, Längserstreckung l der Durchbrüche in dem Tauchrohr 5. Vorteilhaft ist auch, dass die, ebenfalls entlang der Achse A gemessene, Längserstreckung des Schutzzylinders 6 geringer bemessen ist als die Längserstreckung der Durchbrüche des Tauchrohrs 5. Vorteilhaft betragen sowohl der Abstand d der Ringnuten 21, 22 als auch die Längserstreckung des Schutzzylinders weniger als die Hälfte der Längserstreckung l der Durchbrüche, besonders bevorzugt weniger als ein Viertel der Längserstreckung l der Durchbrüche.
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Während des Einfahrens des Tauchrohrs 5 in den Prozessbehälter kann Sperrflüssigkeit über den Zulauf 13 in die Servicekammer eingeleitet werden, die in den Prozessbehälter und über den Ablauf 14 geleitet werden kann. Es ist auch möglich, das Tauchrohr 5 in einer derartigen Zwischenposition festzuhalten, um entweder über den Zulauf 13 oder über die in der Zwischenposition vorliegende Öffnung der Servicekammer 12 zum Prozessbehälter hin Spül- oder Sterilisationsfluid in die Servicekammer 12 zu leiten, um diese, das Tauchrohr 5 sowie die Dichtungsringe 19, 20 zu reinigen und/oder zu sterilisieren.
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Wird das Tauchrohr 5 weiter in den Prozessbehälter verfahren, so dass der Durchbrüche aufweisende Abschnitt 8 des Tauchrohrs 5 vollständig aus dem Gehäusestutzen 11 herausgefahren ist, liegen die Dichtungsringe 19, 20 an dem rückseitig, d.h. prozessabgewandt, an den Durchbrüche aufweisenden Abschnitt 8 anschließenden Abschnitt des Tauchrohrs 5 an. Diese Position des Tauchrohrs 5 dient als Messposition, in der der Messkopf 10 über die Durchbrüche mit Prozessmedium in Kontakt steht und Messwerte, hier pH-Messwerte, erfassen kann. In dieser Position des Tauchrohrs 5 ist mittels der beiden Dichtungsringe 19, 20 die Servicekammer 12 sicher gegenüber dem Prozessbehälter abgedichtet.
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Wird das Tauchrohr 5 wieder zurück in die Serviceposition verfahren, gilt für die dabei auftretenden Zwischenstellungen des Tauchrohrs 5 dasselbe wie bereits für das Ausfahren des Tauchrohrs 5 in die Messstellung beschrieben.
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Zwischen den beiden Ringnuten 21, 22 kann ein Messfühler, z.B. ein Feuchtesensor, angeordnet sein, der das Eindringen von Flüssigkeit in den Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Ringnut detektiert. Im Falle eines Defekts eines der Dichtungsringe 19, 20 kann so frühzeitig das Eindringen von Flüssigkeit in den Zwischenraum erfasst werden, während der andere Dichtungsring noch zuverlässig für eine Abdichtung der Servicekammer gegenüber dem Prozess sorgt. Der Messfühler kann mit einer Datenverarbeitungseinrichtung verbunden sein, die dazu ausgestaltet ist, anhand des Signals des Messfühlers das Vorliegen eines Defekts festzustellen und eine entsprechende Warnung auszugeben.
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Um eine erhöhte Sicherheit zu gewährleisten, dass auch über die Anschlusseinrichtung des Armaturengehäuses 2 kein Prozessmedium in die Umgebung gelangt, sind im vorliegenden Beispiel auch in der Dichtleiste 4 zwei innere Ringnuten 23, 24 gebildet, in denen Dichtungringe 25, 26 aufgenommen sind, die gegen die Außenwand des Gehäusestutzens 11 anliegen.
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2 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel einen prozessseitigen Bereich einer Armatureinrichtung 100, die ebenfalls gut für Anwendungen geeignet ist, bei denen eine erhöhte Sicherheit der Abdichtung eines Prozessbehälters, in dem die Armatureinrichtung eingesetzt wird, gegenüber der Umgebung gefordert ist. Wie die anhand von 1 beschriebene Armatureinrichtung 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst die Armatureinrichtung 100 ein Armaturengehäuse 102 mit einer einen Flansch 103 umfassenden Anschlusseinrichtung, über die die Armatureinrichtung 100 an einem entsprechenden Anschluss eines Prozessbehälters (nicht dargestellt) über eine Dichtleiste 104 angeschlossen werden kann.
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Die Armatureinrichtung 100 weist außerdem ein innerhalb des Armaturengehäuses 102 axial verschieblich gelagertes Tauchrohr 105 auf, das identisch ausgestaltet ist wie das Tauchrohr 5 des ersten Ausführungsbeispiels mit einem Schutzzylinder 106 und einem an den Schutzzylinder 106 anschließenden Durchbrüche aufweisenden Abschnitt 108. In dem Tauchrohr 105 ist eine Messsonde 109 mit einem Messkopf 110 derart fixiert, dass der Messkopf 110 innerhalb des durchbrochenen Abschnitts 108 des Tauchrohrs angeordnet ist. Wie im ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Messsonde um eine pH-Einstabmesskette mit pH-sensitiver Glasmembran. Wie die Armatureinrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels verfügt auch die Armatureinrichtung 100 über einen (nicht dargestellten) manuellen oder automatisiert betätigbaren Antrieb zur Bewegung des Tauchrohrs.
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Das Armaturengehäuse 102 umfasst einen Gehäusestutzen 111, in dem eine Servicekammer 112 gebildet ist. Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ragt der Gehäusestutzen 111 nur geringfügig über den Flansch 103 hinaus. In 2 ist die Armatureinrichtung 100 in Serviceposition dargestellt, in der das Tauchrohr 105 so weit aus dem Prozess herausgefahren ist, dass der durchbrochene Abschnitt 108 des Tauchrohrs 105 mit dem Messkopf 110 innerhalb der Servicekammer angeordnet ist. In die Servicekammer münden ein Zulauf 113 und ein Ablauf 114, die über Anschlussstutzen 115, 116 mit Fluidleitungen verbindbar sind, um wahlweise verschiedenste Behandlungsfluide durch die Servicekammer zu leiten.
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Die Servicekammer 112 ist an ihrem vom Prozessbehälter abgewandten Ende über zwei in in dem Gehäusestutzen 111 gebildete innere Ringnuten angeordnete Dichtungsringe 118, die gegen das Tauchrohr 105 anliegen und so den Ringspalt zwischen Servicekammer 112 und Gehäusestutzen 111 abdichten, abgeschlossen. Der Gehäusestutzen 111 weist an seinem prozessseitigen Ende zwei innere Ringnuten 121, 122 auf, in denen zwei Dichtungsringe 119 und 120 aufgenommen sind. In der in 2 gezeigten Servicestellung des Tauchrohrs 105 liegen die Dichtungsringe 119 und 120 gegen den Schutzzylinder 106 des Tauchrohrs 105 an und dichten so den zwischen dem Tauchrohr 105 und dem Gehäusestutzen 111 gebildeten Ringspalt prozessseitig der Servicekammer 112 ab.
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Wie beim ersten Ausführungsbeispiel weisen die beiden Ringnuten 121, 122 einen entlang der Längsachse (Rotationsachse) des Tauchrohrs 105 gemessenen Abstand d auf, der geringer ist als die, ebenfalls entlang der Längsachse gemessene, Längserstreckung l der Durchbrüche in dem Tauchrohr 105. Vorteilhaft ist auch, dass die, ebenfalls entlang der Achse A, gemessene, Längserstreckung des Schutzzylinders 106 geringer bemessen ist als die Längserstreckung der Durchbrüche des Tauchrohrs 105. Vorteilhaft betragen sowohl der Abstand d der Ringnuten 121, 122 als auch die Längserstreckung des Schutzzylinders weniger als die Hälfte der Längserstreckung l der Durchbrüche, besonders bevorzugt weniger als ein Viertel der Längserstreckung l der Durchbrüche.
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Der Ringspalt zwischen der Dichtleiste 104 und dem Gehäusestutzen 111 ist wie im ersten Ausführungsbeispiel mittels zweiter Dichtungsringe 125, 126 abgedichtet.
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Die Funktionsweise der Armatureinrichtung 100 ist ganz analog derer der in 1 dargestellten Armatureinrichtung 1. In der in 2 dargestellten Servicestellung kann der Sondenkopf 110 über die den Zulauf 113 mit verschiedensten Behandlungsfluiden zur Reinigung, Sterilisierung und zur Kalibrierung beaufschlagt werden. Die in die Servicekammer eingeleiteten Behandlungsfluide können über den Ablauf 114 wieder abgeführt werden.
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Um den Messskopf 110 in Kontakt mit einem im Prozessbehälter enthaltenen Prozessmedium zu bringen, kann das Tauchrohr 105 in axialer Richtung zum Prozessbehälter hin in eine Messstellung verfahren werden, in der der Durchbrüche aufweisende Abschnitt 108 vollständig aus dem Gehäusestutzen 111 herausgefahren ist. Ist die Armatureinrichtung 100 an einen Prozessbehälter angeschlossen, kann in dem Prozessbehälter enthaltenes Prozessmedium über die Durchbrüche im Abschnitt 108 des Tauchrohrs zum Messkopf 110 gelangen.
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In der Servicestellung (2) ist die Servicekammer 112 mittels der beiden Dichtungsringe 119, 120 sicher gegenüber dem Prozessbehälter abgedichtet. In der Messstellung liegen die beiden Dichtungsringe 119, 120 gegen den sich im vom Prozess abgewandter Richtung an den Abschnitt 108 anschließenden Abschnitt des Tauchrohrs 105 an und dichten somit die Servicekammer 112 ebenfalls sicher gegenüber dem Prozessbehälter ab. Beim Verfahren des Tauchrohrs 105 zwischen der Servicestellung und der Messstellung überstreicht der durchbrochene Abschnitt 108 des Tauchrohrs 105 die Dichtungsringe 119, 120, wobei die Servicekammer 112 zum Prozessbehälter hin offen ist. Dies erlaubt, wie oben anhand der 1 detaillierter erläutert, das Durchführen einer Sperrspülung und/oder das Reinigen und/oder Sterilisieren der Servicekammer 112 und der Dichtungsringe 119, 120.
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3 zeigt eine Detaildarstellung des prozessseitigen Bereichs des Gehäusestutzens 111 der Armatureinrichtung 100, in dessen prozessseitig der Servicekammer 112 angeordneten inneren Ringnuten 121, 122 anstelle der Dichtungsringe 119, 120 eine Formdichtung 128 angeordnet ist. Die Formdichtung 128 weist zwei ringförmige Vorsprünge 129, 131 auf, die voneinander denselben Abstand aufweisen wie die Ringnuten 121, 122, und die in die Ringnuten 121, 122 hineinragen. Im vorliegenden Beispiel sind die ringförmigen Vorsprünge 129, 131 durch innenliegende Federringe 132 verstärkt und stabilisiert. Die Ringnuten 121, 122 bilden somit den Dichtungssitz der Formdichtung 128. Die Formdichtung 128 liegt mit einer ringförmigen Dichtfläche 130 in Servicestellung gegen den Schutzzylinder 106 des Tauchrohrs 105 an. In Messstellung liegt die Formdichtung 128 entsprechend an dem sich in vom Prozess abgewandter Richtung an den durchbrochenen Abschnitt 108 des Tauchrohrs 105 anschließenden Abschnitt des Tauchrohrs 105 an. Die Dichtfläche 130 erstreckt sich in axialer Richtung über beide Ringnuten 12, 122 hinweg.
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Die hier im Gehäusestutzen 111 der Armatureinrichtung 100 dargestellte Formdichtung 129 kann gleichermaßen in der Armatureinrichtung 1 gemäß 1 anstelle der beiden Dichtungsringe 19, 20 Verwendung finden. Durch Verwendung der Formdichtung 128 anstelle von zwei Dichtungsringen wie in 3 gezeigt, können die in 1 und 2 dargestellten Armatureinrichtungen 1 und 100 für Anwendungen mit erhöhten Hygieneanforderungen angepasst werden. Bei der Formdichtung 128 entfällt der zwischen den beiden Dichtungsringen 19, 20 bzw. 119, 120 vorliegende Spalt, in dem sich Verunreinigungen oder Mikroorganismen sammeln können und der für eine Reinigung schwer zugänglich ist. Die Formdichtung 128 bietet dagegen von vornherein keinen solchen Spalt und kann in einer Zwischenstellung des Tauchrohrs 5, 105 gespült und/oder sterilisiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 391838 B1 [0006, 0009, 0010]
