DE102014118545A1 - Retractable fitting for measuring at least one measured variable of a medium in a container - Google Patents

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DE102014118545A1
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Hermann Straub
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    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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    • GPHYSICS
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    • G01D11/24Housings ; Casings for instruments
    • G01D11/245Housings for sensors

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

1 eine erfindungsgemäße Wechselarmatur in einer perspektivischen Ansicht in Prozessstellung, 1 an interchangeable fitting according to the invention in a perspective view in process position,

2 eine erfindungsgemäße Wechselarmatur im Querschnitt in Servicestellung, 2 a retractable assembly according to the invention in cross section in the service position,

3a/b ein leeres (2a) bzw. mit Fluid aus der Servicekammer gefülltes (2b) Dehnelement, und 3a / b an empty one ( 2a ) or filled with fluid from the service chamber ( 2 B ) Expansion element, and

4 eine erfindungsgemäße Wechselarmatur in einer Ausgestaltung im Querschnitt. 4 a retractable assembly according to the invention in an embodiment in cross section.

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 1 und ist in 1 dargestellt. Die Wechselarmatur 1 besteht aus einem im Wesentlichen zylinderförmigen Gehäuse 2, das mittels eines Anschlussmittels 13 an ein Behältnis 15 angeschlossen werden kann. Das Anschlussmittel 13 kann etwa als Flanschverbindung, z.B. aus Edelstahl, ausgeführt werden. Andere Ausgestaltungen sind aber möglich. Im Behältnis befindet sich das zu messende Medium. Das Behältnis 15 kann etwa ein Behälter, Kessel, Rohr, Rohrleitung o.ä. sein.The retractable assembly according to the invention in its entirety has the reference numeral 1 and is in 1 shown. The retractable fitting 1 consists of a substantially cylindrical housing 2 , which by means of a connection means 13 to a container 15 can be connected. The connection means 13 can be designed as a flange connection, eg made of stainless steel. Other embodiments are possible. In the container is the medium to be measured. The container 15 can be about a container, boiler, pipe, pipe or similar. be.

1 zeigt die Wechselarmatur 1 in der Prozessstellung. Dies wird im Folgenden näher erläutert. 2 zeigt die Wechselarmatur 1 in Servicestellung. 1 shows the retractable fitting 1 in the process position. This will be explained in more detail below. 2 shows the retractable fitting 1 in service position.

Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Tauchrohr 3 geführt. Ein Sensor 16 ist durch eine, nicht näher beschriebene, Aufnahme mit dem Tauchrohr 3, beispielsweise durch Verschraubung, verbunden. Der Sensor 16 im Sinne dieser Erfindung umfasst Sensoren zur Messung einer oder mehrerer physikalischer oder chemischer Prozessgrößen. Diese sind beispielsweise pH-Wert, auch über einen ISFET, Redoxpotential, Absorption von elektromagnetischen Wellen im Medium, beispielsweise mit Wellenlängen im UV-, IR-, und/oder sichtbaren Bereich, Sauerstoff, Leitfähigkeit, Trübung, Konzentration von metallischen und/oder nicht-metallischen Werkstoffen oder Temperatur. Über eine Öffnung 8 im Tauchrohr 3 hat der Sensor 16 Zugang zum zu messenden Medium. Dabei ist die Öffnung 8 so ausgestaltet, dass sie insbesondere dann wenn die Wechselarmatur 1 in einer Rohrleitung angewendet wird, in Strömungsrichtung offen ist, d.h. dass der Sensor 16 optimal vom Medium angeströmt wird.Inside the case 2 is a dip tube 3 guided. A sensor 16 is by a, unspecified, recording with the dip tube 3 , For example, by screwing connected. The sensor 16 For the purposes of this invention, sensors comprise sensors for measuring one or more physical or chemical process variables. These are, for example, pH, also via an ISFET, redox potential, absorption of electromagnetic waves in the medium, for example with wavelengths in the UV, IR, and / or visible range, oxygen, conductivity, turbidity, concentration of metallic and / or not - metallic materials or temperature. About an opening 8th in the dip tube 3 has the sensor 16 Access to the medium to be measured. Here is the opening 8th designed so that they especially when the retractable fitting 1 is applied in a pipeline, is open in the flow direction, ie that the sensor 16 is optimally flowed by the medium.

Das Tauchrohr 3 kann aus verschieden Materialien hergestellt sein. Der Stand der Technik kennt Tauchrohre 3 aus Stahl bzw. Edelstahl. Es sind aber Anwendungen, insbesondere in der chemischen Industrie verbreitet, bei denen sehr widerstandfähige Materialien angewendet werden. Das Tauchrohr 3 kann somit auch aus einem Kunststoff wie Polyetheretherketon (PEEK), Polytetrafluorethylen (PTFA), einem Perfluoralkoxy-Polymer (PFA), einem anderen Kunststoff oder widerstandsfähigen Metallen wie etwa Hastelloy hergestellt sein. Das gleiche gilt für das Gehäuse 2.The dip tube 3 can be made of different materials. The prior art knows dip tubes 3 made of steel or stainless steel. However, there are applications, especially in the chemical industry, where very resistant materials are used. The dip tube 3 Thus, it can also be made of a plastic such as polyetheretherketone (PEEK), polytetrafluoroethylene (PTFA), a perfluoroalkoxy polymer (PFA), another plastic or resistant metals such as Hastelloy. The same goes for the case 2 ,

Das Tauchrohr 3 ist axial in Richtung des Mediums bzw. in vom Medium abgewandter Richtung, entlang der zentralen Achse L, verschieblich gelagert. Das Tauchrohr 3 ist dabei zwischen der ins Gehäuse 2 eingefahrenen Servicestellung (in 2 dargestellt) und der aus dem Gehäuse 2 ausgefahrenen Prozessstellung (in 1 dargestellt) verfahrbar. In der Prozessstellung findet die Messung statt. Über eine käfigartige Öffnung im Tauchrohr 3 hat die Sonde bzw. der Sensor 16 Zugang zum zu messenden Medium 7. In der Servicestellung werden verschiedenste Serviceaufgaben wie Reinigung oder Kalibration durchgeführt werden. Durch den Anschluss 7 kann dabei Spül-/Reinigungs-/Kalibrierungs- und/oder Sterilisationsmedium in den Gehäuseinnenraum, insbesondere in die Servicekammer 11, eingelassen werden. Durch den entsprechenden Auslass 22, der sowohl axial als auch radial versetzt zum Anschluss 7 positioniert sein kann, kann die Flüssigkeit wieder ablaufen. Auch kann die Spülrichtung umgekehrt sein.The dip tube 3 is axially displaceable in the direction of the medium or in the direction away from the medium, along the central axis L. The dip tube 3 is between the case 2 retracted service position (in 2 shown) and the out of the housing 2 extended process position (in 1 shown) movable. In the process position the measurement takes place. About a cage-like opening in the dip tube 3 has the probe or the sensor 16 Access to the medium to be measured 7 , In the service position, various service tasks such as cleaning or calibration will be carried out. Through the connection 7 can rinsing / cleaning / calibration and / or sterilization medium in the housing interior, in particular in the service chamber 11 to be admitted. Through the appropriate outlet 22 which offset both axially and radially to the port 7 can be positioned, the liquid can drain again. Also, the flushing direction can be reversed.

Die Verschiebung des Tauchrohrs 3 wird durch eine Antriebsvorrichtung 18 durchgeführt, die sich oberhalb der Servicekammer 11 befindet. Im Wesentlichen gibt es zwei verschiedene Ausgestaltungen für die Antriebsvorrichtung 18. Nämlich mittels manuellen Spindeltrieb oder automatischen Antrieb, etwa durch Versorgungsenergie. Wird Versorgungsenergie durch den Anschluss 4 eingebracht, bewegt sich das Tauchrohr 3 von Service- in Prozessstellung. Der Anschluss 5 dient dann als Auslass. Wird Versorgungsenergie durch den Anschluss 5 eingebracht, bewegt sich das Tauchrohr 3 von Prozess- in Servicestellung. Der Anschluss 4 dient dann als Auslass. Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise pneumatische, hydraulische oder elektrische Antriebe bekannt.The displacement of the dip tube 3 is powered by a drive device 18 performed, located above the service chamber 11 located. Essentially, there are two different configurations for the drive device 18 , Namely by means of manual spindle drive or automatic drive, such as by supply energy. Will supply energy through the connection 4 introduced, moves the dip tube 3 from service to process. The connection 5 then serves as an outlet. Will supply energy through the connection 5 introduced, moves the dip tube 3 from process to service. The connection 4 then serves as an outlet. For example, pneumatic, hydraulic or electric drives are known from the prior art.

Bei einem manuellen Spindelantrieb wird, ausgehend von der Servicestellung, durch Drehen einer Spindelmutter im Uhrzeigersinn das Tauchrohr 3 in die Prozessstellung verfahren. Auch der Handantrieb kann nur mit montiertem Sensor 16 in die Prozessstellung verfahren werden. Ohne eingeschraubten Sensor blockiert der Antrieb. Bei Erreichen der Prozessstellung rastet eine Arretierung ein, so dass der Antrieb nicht selbstständig aus der Prozessstellung zurückfahren kann. Erst durch manuelles Entriegeln der Arretierung kann der manuelle Antrieb zurück in die Servicestellung verfahren werden. In der Servicestellung ist keine Arretierung vorhanden, ein selbstständiges Einfahren des Sensors wird jedoch durch den selbsthemmenden Spindelantrieb verhindert. In einer besonderen Ausprägung handelt es sich um ein selbsthemmendes, mehrgängiges Gewinde, insbesondere um ein Trapezgewinde. Das obere Ende des Tauchrohres 3 ist genau so ausgestaltet wie bei einer mit Versorgungsenergie betriebenen Armatur 1 und wird von einer Abdeckhaube 6 umschlossen.With a manual spindle drive, starting from the service position, turning the spindle nut clockwise will turn the dip tube 3 moved to the process position. Even the manual drive can only with mounted sensor 16 be moved into the process position. Without screwed sensor the drive blocks. When the process position is reached, a lock engages, so that the drive can not independently retract from the process position. Only by manually unlocking the lock, the manual drive can be moved back to the service position. There is no lock in the service position, however, self-contained retraction of the sensor is prevented by the self-locking spindle drive. In a particular embodiment, it is a self-locking, multi-start thread, in particular a trapezoidal thread. The upper end of the dip tube 3 is exactly as designed as with a power supply operated valve 1 and is covered by a cover 6 enclosed.

Ist das Tauchrohr 3 in Servicestellung, befindet sich ein Teilbereich des Tauchrohrs 3, insbesondere der Sensor 16, im Gehäuseinnenraum, wie erwähnt in der Servicekammer 11 zum Spülen, Reinigen, Kalibrieren, Sterilisieren etc. Am unteren Ende des Tauchrohres 3 befindet sich zur Prozessabschottung das Verschlusselement 9. Das Verschlusselement 9 dichtet die Servicekammer 11 zum Prozess, und damit zum Medium, ab. Das Medium kann heiß, giftig, ätzend oder in sonstiger Weise schädlich für Mensch und Umwelt sein. Es ist daher darauf zu achten, dass das Verschlusselement 9 sicher und dauerhaft abdichtet. Dafür werden verschiedene Dichteinrichtungen am Gehäuse 2 angebracht, insbesondere werden ein oder mehrere Mediumsdichtungen 10 verwendet. In der abgebildeten Ausgestaltung ist die Mediumsdichtung 10 am Gehäuse 2 angeordnet. Alternativ kann die Mediumgsdichtung 10 am unteren Endbereich des Tauchrohrs 3 angeordnet sein (nicht abgebildet).Is the dip tube 3 in service position, there is a section of the dip tube 3 , especially the sensor 16 , in the housing interior, as mentioned in the service chamber 11 for rinsing, cleaning, calibrating, sterilizing, etc. At the lower end of the dip tube 3 For process isolation, the closure element is located 9 , The closure element 9 seals the service chamber 11 to the process, and thus to the medium. The medium can be hot, toxic, corrosive or otherwise harmful to humans and the environment. It is therefore important to make sure that the closure element 9 safe and durable seals. For this purpose, different sealing devices on the housing 2 attached, in particular, one or more medium seals 10 used. In the illustrated embodiment, the media seal 10 on the housing 2 arranged. Alternatively, the medium seal 10 at the lower end of the dip tube 3 be arranged (not shown).

Am oberen Bereich des Tauchrohrs 3 ist zumindest eine Dichtung 17, im Beispiel zwei Dichtungen 17, 23 angeordnet. Die Dichtung 17, 23 dichtet die Servicekammer 11, besonders bei Bewegung von Servicestellung in Prozessstellung und umgekehrt, gegenüber der Antriebsvorrichtung 18 ab. In Servicestellung ist die obere Dichtung 17 oberhalb des Auslasses 22 angeordnet und die untere Dichtung 23 ist auf gleicher Höhe oder unterhalb des Auslasses 22 angeordnet.At the upper part of the dip tube 3 is at least a seal 17 , in the example two seals 17 . 23 arranged. The seal 17 . 23 seals the service chamber 11 , Especially when moving from service position in process position and vice versa, with respect to the drive device 18 from. In service position is the upper seal 17 above the outlet 22 arranged and the lower seal 23 is at the same level or below the outlet 22 arranged.

Durch die Dichtung 17, 23 verringert sich das Volumen der Servicekammer 11 bei der Bewegung von Service- in Prozessstellung. Damit das Tauchrohr 3 vollständig in Prozessstellung fahren kann und damit die Mediumsdichtung 10 nicht übermäßig beansprucht wird, befindet sich ein Dehnelement 19 im Einlass 7. Dieses ist in 3 näher dargestellt.Through the seal 17 . 23 reduces the volume of the service chamber 11 in the movement from service to process. So that the dip tube 3 can completely go into process position and thus the medium seal 10 is not unduly stressed, there is an expansion element 19 in the inlet 7 , This is in 3 shown in more detail.

Das Dehnelement 19 ist zur Aufnahme von aus der Servicekammer 11 durch Bewegung des Tauchrohrs von Servicestellung in Prozessstellung verdrängtem Fluid ausgestaltet ist. Bei dem Fluid handelt es sich überwiegend um Luft, also einem Gas. Rückstände oder größere Mengen von Spül-/Reinigungs-/Kalibrierungs- und/oder Sterilisationsmedium können aber ebenfalls noch in der Servicekammer 11 sein und durch die Bewegung verdrängt werden. In einer Variante kann das Dehnelement also zumindest das Volumen der Servicekammer 11 aufnehmen. Ist (überwiegend) Luft in der Servicekammer ist die Volumenaufnahme durch das Dehnelement 19 nicht nötig, da Gase kompressibel sind.The expansion element 19 is to be taken from the service chamber 11 is configured by movement of the dip tube from the service position in the process position displaced fluid. The fluid is predominantly air, that is a gas. Residues or larger quantities of flushing / cleaning / calibrating and / or sterilizing medium may still be present in the service chamber 11 be and be displaced by the movement. In a variant, the expansion element can thus at least the volume of the service chamber 11 take up. Is (predominantly) air in the service chamber is the volume absorbed by the expansion element 19 not necessary, as gases are compressible.

An der Servicekammer 11 abgewandten Seite des Dehnelements 19 ist ein Ventil 21, beispielsweise ein Membranventil, angeordnet. Das Dehnelement 19 ist so dehnbar, dass das Ventil 21 einem durch die Bewegung des Tauchrohrs von Servicestellung in Prozessstellung aufgebrachten Druck, also etwa 4–8 bar, Stand hält.At the service chamber 11 opposite side of the expansion element 19 is a valve 21 , For example, a diaphragm valve arranged. The expansion element 19 is so malleable that the valve 21 a by the movement of the dip tube from service position applied in process position pressure, ie about 4-8 bar, stops.

Bei dem Dehnelement 19 handelt es sich etwa um einen Schlauch, beispielsweise ein Silikonschlauch.In the expansion element 19 it is about a hose, such as a silicone hose.

Das Dehnelement 19 ist so ausgestaltet, dass es sterilisierbar ist. 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. Das Dehnelement 19 ist so ausgestaltet, dass komplett entleert und gereinigt werden kann.The expansion element 19 is designed so that it can be sterilized. 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. The expansion element 19 is designed so that it can be completely emptied and cleaned.

In einer Ausgestaltung ist das Dehnelement 19 in einem Starrelement 20 eingebettet. Das Starrelement 20 ist beispielsweise ein Edelstahlschlauch.In one embodiment, the expansion element 19 in a rigid element 20 embedded. The rigid element 20 is for example a stainless steel hose.

In einer Ausgestaltung befindet sich in 4 im Gehäuse 2 unterhalb der Servicekammer 11, also zwischen der Servicekammer 11 und dem Behältnis eine weitere Kammer, die so genannte Spülkammer 12. Gerade bei hygienischen Anwendungen kann diese Kammer 12 als zusätzliche Barriere zwischen Medium und Servicekammer 11 genutzt werden. Zusammen mit der Servicekammer 11 stehen nun zwei verschiedene Kammern zur Verfügung um Arbeiten am Sensor durchzuführen. Ein Beispiel hierfür ist die Sterilisation oder Kalibration des Sensors in der Servicekammer 11. Es können weitere Spülanschlüsse 7 bzw. 22 vorhanden sein.In one embodiment is located in 4 in the case 2 below the service chamber 11 that is between the service chamber 11 and the container another chamber, the so-called rinsing chamber 12 , Especially in hygienic applications, this chamber 12 as an additional barrier between the medium and the service chamber 11 be used. Together with the service chamber 11 There are now two different chambers available to perform work on the sensor. An example of this is the sterilization or calibration of the sensor in the service chamber 11 , There may be more rinse connections 7 respectively. 22 to be available.

Im Verlauf einer Messung ergibt sich dann folgender Ablauf:

  • • Armatur 1 ist in Serviceposition, Einlass 7 ist entspannt bzw. es wird durch den Einlass 7 gespült
  • • Armatur 1 verfährt in Prozessstellung, das Fluid in der Servicekammer 11 (beispielsweise Luft) wird in den Einlass 7 (zwangs-)geführt, das Dehnelement 9 des Einlasses 7 wird gedehnt und steht unter Druck
  • • Armatur 1 verfährt aus Prozessstellung in Servicestellung, der Einlass 7 entspannt sich
In the course of a measurement, the following sequence results:
  • • fitting 1 is in service position, inlet 7 is relaxed or it is through the inlet 7 rinsed
  • • fitting 1 moves in process position, the fluid in the service chamber 11 (For example, air) is in the inlet 7 (forced) guided, the expansion element 9 of the inlet 7 is stretched and is under pressure
  • • fitting 1 moves from process position to service position, the inlet 7 Relaxes

Sollte das Ventil 21 aus irgendwelchen Gründen den Druck nicht stabil halten können und der Druck fällt ab, ist das Volumen des Dehnelements 19 so gewählt, dass das Volumen der Servicekammer 11 nachgeliefert werden.Should the valve 21 For some reason, the pressure can not hold stable and the pressure drops, is the volume of the expansion element 19 so chosen that the volume of the service chamber 11 be redelivered.

Insgesamt führt dieses Verfahren dazu, dass ohne Ventilschaltung die Armatur 1 mit ihrem Einlass 7 hermetisch geschlossen und damit steril bleibt.Overall, this procedure leads to the valve without valve switching 1 with her inlet 7 hermetically sealed and thus remains sterile.

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 in 3
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 of 1

Claims (10)

Wechselarmatur (1) für Eintauch-, Durchfluss- und Anbau-Messsysteme in der analytischen Prozesstechnik zur Messung zumindest einer Messgröße eines Mediums (14) in einem Behältnis (15), umfassend – ein im Wesentlichen hohlzylinderförmiges 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), insbesondere bei Bewegung von Servicestellung in Prozessstellung und umgekehrt, 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), insbesondere bei Bewegung von Servicestellung in Prozessstellung und umgekehrt, gegenüber dem Medium (14) abdichtet, – zumindest einen Einlass (7) in die Servicekammer (11) für ein Fluid, insbesondere Spül-/Reinigungs-/Kalibrierungs- und/oder Sterilisationsmedium und/oder ein Gas, insbesondere Luft, wobei der Einlass (7) am mediumsseitigen Endbereich des Gehäuses und mediumsentfernter als die Mediumsdichtung (10) angeordnet 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.Retractable fitting ( 1 ) for immersion, flow and mounting measuring systems in analytical process technology for measuring at least one measured variable of a medium ( 14 ) in a container ( 15 ), comprising - a substantially hollow cylindrical housing ( 2 ) with a in the interior of the housing ( 2 ) formed service chamber ( 11 ), - a dip tube ( 3 ) with a medium-remote starting portion and a medium-side end portion axially in the housing ( 2 ) between a service position moved out of the medium and one into the medium ( 14 ) moved into process position by means of a drive device ( 18 ) is movable, wherein the drive device ( 18 ) in the housing ( 2 ) mediumsentfernter than the service chamber ( 11 ) is arranged, wherein in service position the dip tube ( 3 ) in the service chamber ( 11 ) is positioned, wherein the dip tube ( 3 ) at the medium-distant starting area at least one seal ( 17 . 23 ), and the service chamber ( 11 ), in particular when moving from service position in process position and vice versa, with respect to the drive device ( 18 ), - one on the medium side end portion of the dip tube ( 3 ) or at the medium-side end of the housing ( 2 ) arranged medium seal ( 10 ), which the service chamber ( 11 ), especially when moving from service position in process position and vice versa, compared to the medium ( 14 ), - at least one inlet ( 7 ) into the service chamber ( 11 ) for a fluid, in particular rinsing / cleaning / calibrating and / or sterilizing medium and / or a gas, in particular air, wherein the inlet ( 7 ) at the medium-side end portion of the housing and mediumsentfernter than the medium seal ( 10 ), characterized in that the inlet ( 7 ) at least one expansion element ( 19 ), wherein the expansion element ( 19 ) for receiving from the service chamber ( 11 ) by movement of the dip tube ( 3 ) is designed by service position in the process position displaced fluid. Wechselarmatur (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Dehnelement (19) so dehnbar ist, dass es bei Bewegung des Tauchrohrs von Servicestellung in Prozessstellung zumindest das Volumen der Servicekammer (11) aufnimmt.Retractable fitting ( 1 ) according to the preceding claim, wherein the expansion element ( 19 ) is so stretchable that, when the immersion tube moves from the service position into the process position, at least the volume of the service chamber ( 11 ). Wechselarmatur (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Dehnelement (19) so ausgestaltet ist, dass es sterilisierbar ist.Retractable fitting ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, wherein the expansion element ( 19 ) is designed so that it can be sterilized. Wechselarmatur (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei es sich bei dem Dehnelement (19) um einen Schlauch handelt.Retractable fitting ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, wherein the expansion element ( 19 ) is a hose. Wechselarmatur (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei es sich bei dem Schlauch um einen Schlauch aus einem dehnbaren Material, insbesondere um einen Silikonschlauch, handelt.Retractable fitting ( 1 ) according to the preceding claim, wherein the hose is a hose made of a stretchable material, in particular a silicone hose. Wechselarmatur (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Einlass (7) ein Starrelement (20), insbesondere einen Edelstahlschlauch, umfasst, wobei das Dehnelement (19) im Starrelement (20) angeordnet ist.Retractable fitting ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, wherein the inlet ( 7 ) a rigid element ( 20 ), in particular a stainless steel hose, wherein the expansion element ( 19 ) in the rigid element ( 20 ) is arranged. Wechselarmatur (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei an einer von der Servicekammer (11) abgewandten Seite des Dehnelements (19) ein Ventil (21), insbesondere ein Membranventil, angeordnet ist.Retractable fitting ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, wherein at one of the service chamber ( 11 ) facing away from the expansion element ( 19 ) a valve ( 21 ), in particular a diaphragm valve, is arranged. Wechselarmatur (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Servicekammer (11) zumindest einen Auslass (22) für ein Fluid, insbesondere Spül-/Reinigungs-/Kalibrierungs- und/oder Sterilisationsmedium und/oder ein Gas, insbesondere Luft, umfasst, wobei der Auslass (22) am mediumsentfernten Endbereich des Gehäuses (2) angeordnet ist, wobei die zumindest eine Dichtung (17, 23) mediumsentfernter angeordnet ist als der Auslass.Retractable fitting ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, wherein the service chamber ( 11 ) at least one outlet ( 22 ) for a fluid, in particular flushing / cleaning / calibrating and / or sterilizing medium and / or a gas, in particular air, wherein the outlet ( 22 ) at the medium-removed end portion of the housing ( 2 ), wherein the at least one seal ( 17 . 23 ) is arranged more distant from the medium than the outlet. Wechselarmatur (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) eine Spülkammer (12) umfasst, die im Gehäuse (2) mediumsnäher als die Servicekammer (11) angeordnet ist.Retractable fitting ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, wherein the housing ( 2 ) a rinsing chamber ( 12 ) in the housing ( 2 ) closer to the medium than the service chamber ( 11 ) is arranged. Wechselarmatur (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine Dichtung (17, 23) am Tauchrohr (3) am mediumsentfernten Anfangsbereich zumindest zwei Dichtungen (17, 23) umfasst, wobei die zwei Dichtungen (17, 23) am Tauchrohr (3) so angeordnet sind, dass sich in Servicestellung des Tauchrohrs (3) eine Dichtung (17) mediumsentfernter als der Auslass (22) und eine Dichtung (23) auf Höhe des Auslasses (23) oder mediumsnäher als der Auslass (22) befindet.Retractable fitting ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, wherein the at least one seal ( 17 . 23 ) on the dip tube ( 3 ) at least two seals ( 17 . 23 ), wherein the two seals ( 17 . 23 ) on the dip tube ( 3 ) are arranged so that in the service position of the dip tube ( 3 ) a seal ( 17 ) medium-distance than the outlet ( 22 ) and a seal ( 23 ) at the level of the outlet ( 23 ) or medium closer than the outlet ( 22 ) is located.
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