DE102014118545A1 - Retractable fitting for measuring at least one measured variable of a medium in a container - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Wechselarmatur (1) zur Messung zumindest einer Messgröße eines Mediums (14) in einem Behältnis (15), umfassend: ein Gehäuse (2) mit einer im Innenraum des Gehäuses (2) gebildeten Servicekammer (11); ein Tauchrohr (3) mit einem mediumsentfernten Anfangsbereich und einem mediumsseitigen Endbereich, das axial im Gehäuse (2) zwischen einer aus dem Medium herausgefahrenen Servicestellung und einer in das Medium (14) hineingefahrenen Prozessstellung mittels einer Antriebsvorrichtung (18) beweglich ist, wobei die Antriebsvorrichtung (18) im Gehäuse (2) mediumsentfernter als die Servicekammer (11) angeordnet ist, wobei in Servicestellung das Tauchrohr (3) in der Servicekammer (11) positioniert ist, wobei das Tauchrohr (3) am mediumsentfernten Anfangsbereich zumindest eine Dichtung (17, 23) umfasst, und die Servicekammer (11) gegenüber der Antriebsvorrichtung (18) abdichtet; eine am mediumsseitigen Endbereich des Tauchrohrs (3) oder am mediumsseitigen Ende des Gehäuses (2) angeordnete Mediumsdichtung (10), welche die Servicekammer (11 gegenüber dem Medium (14) abdichtet; zumindest einen Einlass (7) in die Servicekammer (11) für ein Fluid, wobei der Einlass (7) am mediumsseitigen Endbereich des Gehäuses und mediumsentfernter als die Mediumsdichtung (10) angeordnet ist. Die Wechselarmatur (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (7) zumindest ein Dehnelement (19) umfasst, wobei das Dehnelement (19) zur Aufnahme von aus der Servicekammer (11) durch Bewegung des Tauchrohrs (3) von Servicestellung in Prozessstellung verdrängtem Fluid ausgestaltet ist.The invention relates to an interchangeable fitting (1) for measuring at least one measured variable of a medium (14) in a container (15), comprising: a housing (2) with a service chamber (11) formed in the interior of the housing (2); a dip tube (3) having a medium-remote starting portion and a medium-side end portion which is axially movable in the housing (2) between a service position moved out of the medium and a process position driven into the medium (14) by means of a drive device (18), the drive device (18) is arranged in the housing (2) mediumsentfernter than the service chamber (11), wherein in service position, the dip tube (3) in the service chamber (11) is positioned, wherein the dip tube (3) at the medium-remote starting area at least one seal (17, 23), and the service chamber (11) seals against the drive device (18); a medium seal (10) arranged on the medium-side end region of the dip tube (3) or on the medium-side end of the housing (2), which seals the service chamber (11) against the medium (14), at least one inlet (7) into the service chamber (11) a fluid, wherein the inlet (7) is arranged at the medium-side end region of the housing and medium-distant from the medium seal (10) The interchangeable fitting (1) is characterized in that the inlet (7) comprises at least one expansion element (19) Expansion element (19) for receiving from the service chamber (11) by movement of the dip tube (3) from the service position in the process position displaced fluid is configured.
Description
Die Erfindung betrifft eine Wechselarmatur für Eintauch-, Durchfluss- und Anbau-Messsysteme in der analytischen Prozesstechnik zur Messung zumindest einer Messgröße eines Mediums in einem Behältnis.The invention relates to a retractable fitting for immersion, flow and mounting measuring systems in analytical process technology for measuring at least one measured variable of a medium in a container.
Wechselarmaturen sind in der Analysemesstechnik weit verbreitet. Sie dienen dazu, Sensoren ohne Prozessunterbrechung aus dem Prozess, und damit dem Medium, zu entnehmen und anschließend wieder in den Prozess einzuführen. Die Sensoren werden in einem Tauchrohr befestigt und mittels eines Antriebs manuell oder automatisch, beispielsweise pneumatisch, axial zwischen einer Prozessstellung (für die Messung) und einer Servicestellung (für z.B. die Wartung) verfahren. Diese Vorgänge verlaufen innerhalb eines bestimmten Zeittakts, in Abhängigkeit von sonstigen bestimmbaren oder gemessenen Parametern oder auf Abruf.Retractable fittings are widely used in analytical instrumentation. They are used to remove sensors from the process, and thus the medium, without process interruption, and then to reintroduce them into the process. The sensors are mounted in a dip tube and moved manually or automatically, for example pneumatically, between a process position (for the measurement) and a service position (for example for maintenance) by means of a drive. These processes take place within a specific time interval, depending on other determinable or measured parameters or on demand.
Sensoren im Sinne dieser Erfindung umfassen Sensoren zur Messung einer oder mehrerer physikalischer oder chemischer Prozessgrößen.Sensors in the sense of this invention comprise sensors for measuring one or more physical or chemical process variables.
Wechselarmaturen werden von der Firmengruppe Endress+Hauser angeboten und vertrieben, beispielsweise unter der Bezeichnung „Cleanfit CPA875“.Retractable housings are offered and distributed by the Endress + Hauser group of companies, for example under the name "Cleanfit CPA875".
Der Einsatzbereich von Wechselarmaturen zur Messung physikalischer oder chemischer Prozessgrößen eines Mediums in der Prozesstechnik ist vielfältig. Für die Bestimmung der Prozessgrößen werden Sensoren verwendet, wobei es sich bei den Sensoren beispielsweise um pH-Sensoren, Leitfähigkeitssensoren, optische oder elektrochemische Sensoren zur Bestimmung einer Konzentration einer in dem zu überwachenden Medium enthaltenen Substanz, z.B. O2, CO2, bestimmte Ionenarten, organische Verbindungen, ö.ä. handelt.The field of application of retractable housings for the measurement of physical or chemical process variables of a medium in process technology is manifold. For the determination of the process variables, sensors are used, wherein the sensors are, for example, pH sensors, conductivity sensors, optical or electrochemical sensors for determining a concentration of a substance contained in the medium to be monitored, for example O 2 , CO 2 , specific types of ions, organic compounds, etc. is.
In der Servicestellung kann der Sensor überprüft, kalibriert, gereinigt, sterilisiert und/oder ausgetauscht werden, wobei sich der Sensor dabei in einer im Gehäuse der Wechselarmatur angeordneten Servicekammer befindet. Für die genannten Vorgänge, also Wartung, Kalibrierung, Spülen, Sterilisation, Sensortausch etc. befindet sich zumindest ein Einlass am Gehäuse in die Servicekammer zum Einbringen von entsprechendem Medium, also beispielsweise Spül-/Reinigungs-/Kalibrierungs- oder Sterilisationsmedium, in die Servicekammer.In the service position, the sensor can be checked, calibrated, cleaned, sterilized and / or replaced, wherein the sensor is located in a housing arranged in the interchangeable fitting service chamber. For the operations mentioned, ie maintenance, calibration, rinsing, sterilization, sensor replacement, etc., there is at least one inlet on the housing into the service chamber for introducing corresponding medium, for example rinsing / cleaning / calibration or sterilization medium, into the service chamber.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass sich auf dem Tauchrohr eine Dichtung zur Abdichtung von Servicekammer zu Antrieb befindet. Dies führt dazu, dass sich das Volumen der Servicekammer beim Verfahren des Sensors von Servicestellung in Prozessstellung ändert. Es kann passieren, dass sich hierbei bei geschlossenem Einlass ein so hoher Druck aufbaut, dass die Armatur nicht bis zum eigentlichen Ende, also bis in die Prozessstellung, verfährt bzw. Dichtungen so stark beansprucht werden, dass diese zerstört werden.From the prior art it is known that there is a seal for sealing service chamber to drive on the dip tube. As a result, the volume of the service chamber changes as the sensor moves from the service position to the process position. It can happen that with a closed inlet such a high pressure builds up that the valve does not move to the actual end, ie into the process position, or seals are stressed so much that they are destroyed.
Bei der bereits erwähnten CPA875 wird sich aufbauender Druck dadurch kompensiert, dass eine Ventilsteuerung verwendet wird, die den Einlass zusätzlich als Auslass zur Verfügung stellt. Diese Ventilsteuerung wird mit dem Verfahren der Armatur in Service- bzw. Prozessstellung gekoppelt. Eine solche Ventilsteuerung ist allerdings aufwändig.In the aforementioned CPA875, build-up pressure is compensated for by using a valve control that also provides the inlet as an outlet. This valve control is coupled with the procedure of the valve in service or process position. However, such a valve control is expensive.
Weiterhin ist zu beachten, dass dies häufig unter sterilen Bedingungen zu erfolgen hat, was zu aufwendigen Systemen führt.Furthermore, it should be noted that this often has to be done under sterile conditions, which leads to complex systems.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wechselarmatur bereit zu stellen, die ein Verfahren des Tauchrohrs bis in die Prozessstellung auch bei geschlossenem Zulauf gewährleistet.The invention has for its object to provide an interchangeable fitting that ensures a process of the dip tube into the process position even with a closed inlet.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Anspruchs. Die Wechselarmatur ist dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass zumindest ein Dehnelement umfasst, wobei das Dehnelement zur Aufnahme von aus der Servicekammer durch Bewegung des Tauchrohrs von Servicestellung in Prozessstellung verdrängtem Fluid, insbesondere Luft, ausgestaltet ist. Durch das Dehnelement kann Fluid aus der Servicekammer beim Verfahren des Tauchrohrs aufgenommen werden, was dazu führt, dass das Tauchrohr bis in die Endposition, also bis in Prozessstellung fahren kann.The object is solved by the features of the characterizing part of the independent claim. The retractable assembly is characterized in that the inlet comprises at least one expansion element, wherein the expansion element for receiving from the service chamber by movement of the dip tube from the service position in process position displaced fluid, in particular air, is configured. By the expansion element fluid can be absorbed from the service chamber during the process of the dip tube, which means that the dip tube can go into the final position, ie to process position.
Bevorzugt ist das Dehnelement so dehnbar, dass es bei Bewegung des Tauchrohrs von Servicestellung in Prozessstellung zumindest das Volumen der Servicekammer aufnimmt. Damit kann das komplette Volumen der Servicekammer aufgenommen werden, was ein vollständiges Verfahren bis in die Prozessstellung sicherstellt.Preferably, the expansion element is so stretchable that it absorbs at least the volume of the service chamber during movement of the dip tube from the service position in the process position. This allows the entire volume of the service chamber to be accommodated, which ensures a complete process right through to the process position.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Dehnelement so ausgestaltet, dass es sterilisierbar ist. Dadurch eignet sich die Wechselarmatur auch für hygienische Anwendungen. Um das Dehnelement sterilisierbar zu machen muss es idealerweise durchgängig aus einem Stück sein und aus einem Material, welches Temperaturen bis über 150°C aushalten kann, gefertigt sein.In an advantageous development, the expansion element is designed so that it can be sterilized. As a result, the retractable fitting is also suitable for hygienic applications. In order to make the expansion element sterilizable, it must ideally be made of one piece throughout and made of a material that can withstand temperatures of more than 150 ° C.
In einer bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei dem Dehnelement um einen Schlauch. Ein Schlauch ist ein gängiges Werkstück und kann relativ kostengünstig hergestellt werden.In a preferred embodiment, the expansion element is a hose. A hose is a common workpiece and can be produced relatively inexpensively.
In einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Schlauch um einen Schlauch aus einem dehnbaren Material, insbesondere um einen Silikonschlauch. Dadurch kann das Fluid aus der Servicekammer aufgenommen werden. In an advantageous embodiment, the hose is a hose made of a stretchable material, in particular a silicone hose. Thereby, the fluid can be absorbed from the service chamber.
In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst der Einlass ein Starrelement, insbesondere einen Edelstahlschlauch, wobei das Dehnelement im Starrelement angeordnet ist. Dies führt zu einer ausreichenden mechanischen Stabilität. Des Weiteren ist eine Anbindung an eine feste weiterführende Schlauchverbindung oder an eine (Edelstahl-)Verrohrung möglich. Kommt es zu Überdruck, etwa wegen einer Fehlbedienung, kann ein Starrelement ein Platzen des Dehnelements verhindern.In a preferred embodiment, the inlet comprises a rigid element, in particular a stainless steel tube, wherein the expansion element is arranged in the rigid element. This leads to a sufficient mechanical stability. Furthermore, a connection to a fixed, continuous hose connection or to a (stainless steel) piping is possible. If it comes to overpressure, for example because of incorrect operation, a rigid element can prevent bursting of the expansion element.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an einer von der Servicekammer abgewandten Seite des Dehnelements ein Ventil, insbesondere ein Membranventil, angeordnet. Dabei ist das das Dehnelement so dehnbar, dass das Ventil einem durch die Bewegung des Tauchrohrs von Servicestellung in Prozessstellung aufgebrachten Druck, insbesondere etwa 4–8 bar, Stand hält. Durch das Ventil kann die Servicekammer geöffnet und geschlossen werden.In an advantageous embodiment, a valve, in particular a diaphragm valve, is arranged on a side of the expansion element facing away from the service chamber. In this case, this is the expansion element so stretchable that the valve holds a by the movement of the dip tube from the service position in the process position applied pressure, in particular about 4-8 bar, state. Through the valve, the service chamber can be opened and closed.
Insgesamt betrachtet wirkt das Dehnelement als ein Kompensator. Bei Überdruck durch Verfahren des Tauchrohrs muss der Druck so klein bleiben, dass das Ventil nicht überlastet wird. Wird die Wechselarmatur bzw. das Tauchrohr über eine pneumatische Antriebsvorrichtung (siehe unten) verfahren, hält der Druck in der Antriebsvorrichtung, insbesondere im zugehörigen Druckzylinder der Wechselarmatur, das Tauchrohr in Prozessstellung, beispielsweise auch bei einem Prozessdruck von 16 bar.Overall, the expansion element acts as a compensator. In the event of overpressure caused by moving the dip tube, the pressure must remain so small that the valve is not overloaded. If the retractable assembly or the immersion tube is moved by means of a pneumatic drive device (see below), the pressure in the drive device, in particular in the associated pressure cylinder of the retractable assembly, keeps the immersion tube in the process position, for example even at a process pressure of 16 bar.
Beim Zurückfahren von Prozessstellung in Servicestellung muss das Volumen der Servicekammer durch das Dehnelement geliefert werden, welches dann gegebenenfalls komplett leer ist. Das Innenvolumen des Dehnelements ist also mindestens so groß wie das Volumen der Servicekammer.When returning from process position to service position, the volume of the service chamber must be supplied by the expansion element, which may then be completely empty. The internal volume of the expansion element is thus at least as large as the volume of the service chamber.
In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Servicekammer zumindest einen Auslass für ein Fluid, insbesondere Spül-/Reinigungs-/Kalibrierungs- und/oder Sterilisationsmedium und/oder ein Gas, insbesondere Luft, wobei der Auslass am mediumsentfernten Endbereich des Gehäuses angeordnet ist, wobei die zumindest eine Dichtung mediumsentfernter angeordnet ist als der Auslass.In a preferred embodiment, the service chamber comprises at least one outlet for a fluid, in particular rinsing / cleaning / calibration and / or sterilization medium and / or a gas, in particular air, wherein the outlet is arranged at the medium-remote end portion of the housing, wherein the at least a seal is arranged more remote from the outlet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich bei der Antriebsvorrichtung um eine pneumatische Antriebsvorrichtung, und Versorgungsenergie, insbesondere Druckluft, bewirkt die Bewegung von Servicestellung in Prozessstellung und umgekehrt.In an advantageous embodiment, the drive device is a pneumatic drive device, and supply energy, in particular compressed air, causes the movement from service position to process position and vice versa.
Alternativ handelt es sich bei der Antriebsvorrichtung um eine manuelle Antriebsvorrichtung, und ein Handantrieb, insbesondere ein manueller Spindelantrieb, bewirkt die Bewegung von Servicestellung in Prozessstellung und umgekehrt.Alternatively, the drive device is a manual drive device, and a manual drive, in particular a manual spindle drive, causes the movement of the service position into the process position and vice versa.
Bevorzugt umfasst das Gehäuse eine Spülkammer, die im Gehäuse mediumsnäher als die Servicekammer angeordnet ist. Somit hat die Wechselarmatur eine weitere Kammer. Die mediumsentferntere Kammer ist somit noch besser gegenüber dem Medium geschützt.The housing preferably comprises a rinsing chamber, which is arranged closer to the medium than the service chamber in the housing. Thus, the retractable fitting has another chamber. The mediumsentferntere chamber is thus better protected against the medium.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die zumindest eine Dichtung am Tauchrohr am mediumsentfernten Anfangsbereich zumindest zwei Dichtungen, wobei die zwei Dichtungen am Tauchrohr so angeordnet sind, dass sich in Servicestellung des Tauchrohrs eine Dichtung mediumsentfernter als der Auslass und eine Dichtung auf Höhe des Auslasses oder mediumsnäher als der Auslass befindet. Dies gewährleistet eine optimale Dichtung und bietet aber gleichzeitig die Möglichkeit der Sterilisation zumindest der mediumsnäheren Dichtung.In an advantageous development, the at least one seal on the immersion tube at the medium-remote starting area at least two seals, the two seals are arranged on the dip tube so that in service position of the dip tube a seal mediumsentfernter than the outlet and a seal at the level of the outlet or medium closer than the outlet is located. This ensures an optimal seal and at the same time offers the possibility of sterilization of at least the medium close seal.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näherer erläutert. Es zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to the following figures. Show it
In den Figuren sind gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In the figures, the same features are identified by the same reference numerals.
„Oben“, „oberhalb“ und verwandte Begriffe bedeuten im Sinne dieser Erfindung vom Medium abgewandt. „Unten“, „unterhalb“ und verwandte Begriffe bedeuten im Sinne dieser Erfindung dem Medium zugewandt."Above", "above" and related terms in the context of this invention are remote from the medium. "Down", "below" and related terms mean within the meaning of this invention the medium.
Die erfindungsgemäße Wechselarmatur in ihrer Gesamtheit hat das Bezugszeichen
Innerhalb des Gehäuses
Das Tauchrohr
Das Tauchrohr
Die Verschiebung des Tauchrohrs
Bei einem manuellen Spindelantrieb wird, ausgehend von der Servicestellung, durch Drehen einer Spindelmutter im Uhrzeigersinn das Tauchrohr
Ist das Tauchrohr
Am oberen Bereich des Tauchrohrs
Durch die Dichtung
Das Dehnelement
An der Servicekammer
Bei dem Dehnelement
Das Dehnelement
In einer Ausgestaltung ist das Dehnelement
In einer Ausgestaltung befindet sich in
Im Verlauf einer Messung ergibt sich dann folgender Ablauf:
- • Armatur
1 ist in Serviceposition,Einlass 7 ist entspannt bzw. es wird durchden Einlass 7 gespült - • Armatur
1 verfährt in Prozessstellung, das Fluid in der Servicekammer11 (beispielsweise Luft) wird in den Einlass7 (zwangs-)geführt,das Dehnelement 9 desEinlasses 7 wird gedehnt und steht unter Druck - • Armatur
1 verfährt aus Prozessstellung in Servicestellung, derEinlass 7 entspannt sich
- • fitting
1 is in service position,inlet 7 is relaxed or it is through theinlet 7 rinsed - • fitting
1 moves in process position, the fluid in the service chamber11 (For example, air) is in the inlet7 (forced) guided, theexpansion element 9 of theinlet 7 is stretched and is under pressure - • fitting
1 moves from process position to service position, theinlet 7 Relaxes
Sollte das Ventil
Insgesamt führt dieses Verfahren dazu, dass ohne Ventilschaltung die Armatur
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wechselarmatur Retractable housing
- 22
- Gehäuse casing
- 33
- Tauchrohr dip tube
- 44
- Anschluss Versorgungsenergie Connection of supply energy
- 55
- Anschluss Versorgungsenergie Connection of supply energy
- 66
- Abdeckhaube cover
- 77
- Einlass inlet
- 88th
-
Öffnung in
3 Opening in3 - 99
- Verschlusselement closure element
- 1010
- Mediumsdichtung medium seal
- 1111
- Servicekammer service chamber
- 1212
- Spülkammer rinsing chamber
- 1313
- Anschlussmittel connection means
- 1414
- Medium medium
- 1515
- Behältnis container
- 1616
- Sensor sensor
- 1717
- Dichtung poetry
- 1818
- Antriebsvorrichtung driving device
- 1919
- Dehnelement expansion element
- 2020
- Starrelement Starr element
- 2121
- Ventil Valve
- 2222
- Auslass outlet
- 2323
- Dichtung poetry
- LL
-
Längsachse von
1 Longitudinal axis of1
Claims (10)
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