DE102018129169A1 - Sensor and corresponding procedure - Google Patents

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DE102018129169A1
DE102018129169A1 DE102018129169.8A DE102018129169A DE102018129169A1 DE 102018129169 A1 DE102018129169 A1 DE 102018129169A1 DE 102018129169 A DE102018129169 A DE 102018129169A DE 102018129169 A1 DE102018129169 A1 DE 102018129169A1
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sensor
inner tube
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outer tube
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DE102018129169.8A
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Inventor
Rene Kündscher
Angela Eubisch
Michael Hanko
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Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
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Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
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Abstract

Die Erfindung offenbart einen Sensor umfassend ein Außenrohr (3) mit einer erste Nut (11) und einer zweite Nut (12); ein Innenrohr (2) umfassend eine Sicherungsnut (5) zur Aufnahme zumindest eines elastischen Sicherungselements (4), insbesondere eines Sicherungsrings, wobei das Innenrohr (2) relativ zum Außenrohr (3) und mindestens teilweise innerhalb des Außenrohrs (3) von einer Schutzposition in eine Messposition, insbesondere axial, bewegbar ist, wobei das Innenrohr (2) ausschließlich zwischen der Schutzposition und der Messposition bewegbar ist, wobei das Sicherungselement (4) in der Schutzposition in der ersten Nut (11) des Außenrohrs (3) einrastet, wobei sich das Sicherungselement (4) dabei in einem ersten, insbesondere entspannten, Zustand befindet, wobei sich das Sicherungselement (4) bei der Bewegung von der Schutzposition in die Messposition in einen Zwischenzustand, insbesondere in einen gespannteren Zustand, verformt, wobei das Sicherungselement (4) in der Messposition in der zweiten Nut (12) des Außenrohrs (3) arretiert, wobei sich das Sicherungselement (4) dabei in einen zweiten, insbesondere entspannten, Zustand verformt, und wobei durch das Arretieren des Sicherungselements (4) in die zweite Nut (12) eine weitere Bewegung des Innenrohrs (2) verhindert wird; und mindestens ein Sensorelement (8) zur Aufnahme eines von einer Messgröße eines Mediums (9) abhängigen Werts, wobei das Sensorelement (8) derart angeordnet ist, dass das Sensorelement (8) mindestens in der Messposition in Kontakt mit dem Medium (9) steht.The invention relates to a sensor comprising an outer tube (3) with a first groove (11) and a second groove (12); an inner tube (2) comprising a securing groove (5) for receiving at least one elastic securing element (4), in particular a securing ring, the inner tube (2) relative to the outer tube (3) and at least partially inside the outer tube (3) from a protective position in a measuring position, in particular axially, is movable, the inner tube (2) being movable exclusively between the protective position and the measuring position, the securing element (4) engaging in the protective position in the first groove (11) of the outer tube (3), wherein the securing element (4) is in a first, in particular relaxed, state, the securing element (4) being deformed during the movement from the protective position into the measuring position into an intermediate state, in particular into a more tensioned state, the securing element (4) locked in the measuring position in the second groove (12) of the outer tube (3), with the securing element (4) being in a second, esp other relaxed, deformed condition, and wherein further locking of the inner tube (2) is prevented by locking the securing element (4) into the second groove (12); and at least one sensor element (8) for receiving a value dependent on a measured variable of a medium (9), the sensor element (8) being arranged such that the sensor element (8) is in contact with the medium (9) at least in the measuring position .

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor und ein Verfahren zum Herstellen sowie zur Inbetriebnahme eines solchen Sensors.The invention relates to a sensor and a method for producing and commissioning such a sensor.

Sensoren werden für die Messung von Prozessparametern verwendet. Um diese Sensoren in den zu messenden Prozess, d.h. in das zu messende Prozessmedium, zu bringen, werden beispielsweise Armaturen verwendet. Mit Hilfe einer solchen Armatur lässt sich der Sensor bei laufendem Prozess von einer Serviceposition in die eigentliche Messposition bringen. Die Sensoren und Armaturen sind so ausgelegt, dass sie den jeweiligen Prozessbedingungen samt einer möglichen Heißdampfsterilisation bei 140 °C standhalten.Sensors are used to measure process parameters. To include these sensors in the process to be measured, i.e. In the process medium to be measured, for example, fittings are used. With the aid of such a fitting, the sensor can be moved from a service position to the actual measuring position while the process is running. The sensors and fittings are designed in such a way that they can withstand the respective process conditions including possible steam sterilization at 140 ° C.

Je nach Anwendung darf der Sensor bzw. dessen sensitives Element (auch Sensorelement genannt) zur Erfassung des zu messenden Prozessparameters aus Sicherheitsgründen nachdem es mit dem Prozessmedium oder dem Prozessraum in Kontakt stand, nicht wieder zurückgefahren werden. Je nach Anwendung muss der Sensor steril ausgestaltet sein. Allerdings kann eine Sterilisation das sensitive Element zerstören.Depending on the application, the sensor or its sensitive element (also called sensor element) for recording the process parameter to be measured may not be moved back for safety reasons after it has been in contact with the process medium or the process space. Depending on the application, the sensor must be sterile. However, sterilization can destroy the sensitive element.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit vorzuschlagen wie ein Sensor während der Sterilisation geschützt werden kann.The invention has for its object to propose a way how a sensor can be protected during sterilization.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Sensor, umfassend ein Außenrohr mit einer ersten Nut und einer zweiten Nut. Der Sensor umfasst ein Außenrohr umfassend eine erste Nut, und eine zweite Nut; ein Innenrohr umfassend eine Sicherungsnut zur Aufnahme zumindest eines elastischen Sicherungselements, insbesondere eines Sicherungsrings, wobei das Innenrohr relativ zum Außenrohr und mindestens teilweise innerhalb des Außenrohrs von einer Schutzposition in eine Messposition, insbesondere axial, bewegbar ist, wobei das Innenrohr ausschließlich zwischen der Schutzposition und der Messposition bewegbar ist, wobei das Sicherungselement in der Schutzposition in der ersten Nut des Außenrohrs einrastet, wobei sich das Sicherungselement dabei in einem ersten, insbesondere entspannten, Zustand befindet, wobei sich das Sicherungselement bei der Bewegung von der Schutzposition in die Messposition in einen Zwischenzustand, insbesondere in einen gespannteren Zustand, verformt, wobei das Sicherungselement in der Messposition in der zweiten Nut des Außenrohrs arretiert, wobei sich das Sicherungselement dabei in einen zweiten, insbesondere entspannten, Zustand verformt, und wobei durch das Arretieren des Sicherungselements in die zweite Nut eine weitere Bewegung des Innenrohrs verhindert wird. Der Sensor umfasst mindestens ein Sensorelement zur Aufnahme eines von einer Messgröße eines Mediums abhängigen Werts, wobei das Sensorelement derart angeordnet ist, dass das Sensorelement mindestens in der Messposition in Kontakt mit dem Medium steht.The object is achieved by a sensor comprising an outer tube with a first groove and a second groove. The sensor comprises an outer tube comprising a first groove and a second groove; an inner tube comprising a securing groove for receiving at least one elastic securing element, in particular a securing ring, the inner tube being movable relative to the outer tube and at least partially within the outer tube from a protective position into a measuring position, in particular axially, the inner tube being exclusively between the protective position and the Measuring position is movable, the securing element engages in the protective position in the first groove of the outer tube, the securing element being in a first, in particular relaxed, state, the securing element being in an intermediate state during the movement from the protective position into the measuring position, deformed, in particular in a more tensioned state, the securing element locking in the measuring position in the second groove of the outer tube, the securing element deforming in a second, in particular relaxed, state, and wherein the arr a further movement of the inner tube is prevented in the second groove. The sensor comprises at least one sensor element for receiving a value which is dependent on a measured variable of a medium, the sensor element being arranged in such a way that the sensor element is in contact with the medium at least in the measuring position.

„Oben“, „oberhalb“ und verwandte Begriffe bedeuten im Sinne dieser Anmeldung dabei vom Messmedium abgewandt. „Unten“, „unterhalb“ und verwandte Begriffe bedeuten im Sinne dieser Erfindung dabei dem Messmedium (oder „Prozessmedium“ oder „Medium“) zugewandt. Somit ist beispielsweise die zweite Nut weiter unten angeordnet als die erste Nut.For the purposes of this application, “above”, “above” and related terms mean that they are facing away from the measuring medium. For the purposes of this invention, “below”, “below” and related terms mean the measuring medium (or “process medium” or “medium”). Thus, for example, the second groove is arranged further down than the first groove.

Die Aufgabe wird weiter gelöst durch einen Sensor, umfassend ein Innenrohr mit einer ersten Nut und einer zweiten Nut. Der Sensor umfasst ein Außenrohr umfassend eine Sicherungsnut zur Aufnahme zumindest eines elastischen Sicherungselements, insbesondere eines ersten Sicherungselements welches als Feder ausgestaltet ist und eines zweiten Sicherungselements, welches als Kugel ausgestaltet ist, wobei das Innenrohr relativ zum Außenrohr und mindestens teilweise innerhalb des Außenrohrs von einer Schutzposition in eine Messposition, insbesondere durch eine Drehbewegung, bewegbar ist, wobei das Innenrohr ausschließlich zwischen der Schutzposition und der Messposition bewegbar ist, wobei das Sicherungselement, insbesondere das zweite Sicherungselement, in der Schutzposition in der ersten Nut des Außenrohrs einrastet, wobei sich das Sicherungselement, insbesondere das erste Sicherungselement, dabei in einem ersten, insbesondere entspannten, Zustand befindet, wobei sich das Sicherungselement, insbesondere das erste Sicherungselement, bei der Bewegung von der Schutzposition in die Messposition in einen Zwischenzustand, insbesondere in einen gespannteren Zustand, verformt, wobei das Sicherungselement, insbesondere das zweite Sicherungselement in der Messposition in der zweiten Nut des Außenrohrs arretiert, wobei sich das Sicherungselement, insbesondere das erste Sicherungselement, dabei in einen zweiten, insbesondere entspannten, Zustand verformt, und wobei durch das Arretieren des Sicherungselements, insbesondere das zweite Sicherungselement, in die zweite Nut eine weitere Bewegung des Innenrohrs verhindert wird. Der Sensor umfasst mindestens ein Sensorelement zur Aufnahme eines von einer Messgröße eines Mediums abhängigen Werts, wobei das Sensorelement derart angeordnet ist, dass das Sensorelement mindestens in der Messposition in Kontakt mit dem Medium steht.The object is further achieved by a sensor comprising an inner tube with a first groove and a second groove. The sensor comprises an outer tube comprising a securing groove for receiving at least one elastic securing element, in particular a first securing element which is designed as a spring and a second securing element which is designed as a ball, the inner tube being in a protective position relative to the outer tube and at least partially within the outer tube can be moved into a measuring position, in particular by a rotary movement, the inner tube being able to be moved exclusively between the protective position and the measuring position, the securing element, in particular the second securing element, engaging in the protective position in the first groove of the outer tube, the securing element, in particular the first securing element, in a first, in particular relaxed, state, the securing element, in particular the first securing element, being in an intermediate position during the movement from the protective position into the measuring position state, in particular in a more tensioned state, deformed, the securing element, in particular the second securing element, being locked in the measuring position in the second groove of the outer tube, the securing element, in particular the first securing element, being deformed into a second, in particular relaxed, state, and further locking of the inner tube is prevented by locking the securing element, in particular the second securing element, into the second groove. The sensor comprises at least one sensor element for receiving a value which is dependent on a measured variable of a medium, the sensor element being arranged in such a way that the sensor element is in contact with the medium at least in the measuring position.

Durch den Aufbau des Sensors werden die genannten Anforderungen erfüllt. Ist ein Sensorelement empfindlich gegenüber zum Beispiel Heißdampfsterilisation, wird dieses durch den Aufbau des Sensors mit Außenrohr und darin verschieblich gelagertem Innenrohr geschützt.The specified requirements are met by the construction of the sensor. If a sensor element is sensitive to, for example, hot steam sterilization, this is protected by the construction of the sensor with an outer tube and an inner tube which is displaceably mounted therein.

Zudem wird das Sensorelement von schädlichen Einflüssen vor einem Kontakt mit dem zu messenden Mediums geschützt. In addition, the sensor element is protected from harmful influences from contact with the medium to be measured.

Durch die vorgeschlagene Lösung ist es zudem nicht möglich, dass ein sich einmal Prozess befindlicher Sensor wieder daraus herausgezogen werden kann.The proposed solution also makes it impossible for a sensor that is in a process to be pulled out of it again.

In einer Ausgestaltung umfasst die erste Nut auf einer ersten Seite einen stufenförmigen Absatz, der eine Bewegung des Innenrohrs entgegen der Richtung der Messposition verhindert, und wobei die erste Nut auf einer zweiten Seite einen konischen Absatz umfasst, der eine Bewegung des Innenrohrs in Richtung Messposition ermöglicht.In one configuration, the first groove comprises a step-shaped shoulder on a first side, which prevents movement of the inner tube against the direction of the measurement position, and the first groove on a second side comprises a conical shoulder, which enables movement of the inner tube in the direction of the measurement position .

In einer Ausgestaltung umfasst die zweite Nut auf einer ersten Seite einen stufenförmigen Absatz, der eine Bewegung des Innenrohrs in Richtung der Schutzposition verhindert, und wobei die zweite Nut auf einer zweiten Seite einen stufenförmigen Absatz umfasst, der eine Bewegung des Innenrohrs in Richtung über die Messposition hinaus verhindert.In one embodiment, the second groove comprises a step-shaped shoulder on a first side, which prevents movement of the inner tube in the direction of the protective position, and wherein the second groove comprises a step-shaped shoulder on a second side, which prevents movement of the inner tube in the direction of the measuring position prevented beyond.

In einer Ausgestaltung ist das Sicherungselement aus Kunststoff oder Metall, insbesondere Federstahl, gefertigt. In einer Ausgestaltung umfasst das Sicherungselement offene Enden.In one configuration, the securing element is made of plastic or metal, in particular spring steel. In one embodiment, the securing element comprises open ends.

In einer Ausgestaltung ist das Außenrohr an dem der zweiten Nut naheliegenden Endbereich offen.In one configuration, the outer tube is open at the end region close to the second groove.

In einer Ausgestaltung umfasst das Innenrohr mindestens eine Aussparung, wobei das Sensorelement in der Aussparung angeordnet ist.In one configuration, the inner tube comprises at least one recess, the sensor element being arranged in the recess.

In einer Ausgestaltung umfasst das Innenrohr oder das Außenrohr eine erste Dichtung, welche das im Innenrohr angeordnete Sensorelement auf einer ersten Seite abschließt und gegenüber dem Medium abdichtet, und wobei das Innenrohr eine zweite Dichtung umfasst, welche das im Innenrohr angeordnete Sensorelement auf einer zweiten Seite abschließt und gegenüber dem Medium abdichtet. In anderen Worten sind oberhalb und unterhalb der Aussparung jeweils eine Dichtung angeordnet.In one configuration, the inner tube or the outer tube comprises a first seal which seals the sensor element arranged in the inner tube on a first side and seals off from the medium, and wherein the inner tube comprises a second seal which seals the sensor element arranged in the inner tube on a second side and seals against the medium. In other words, a seal is arranged above and below the recess.

In eine Ausgestaltung umfasst das Innenrohr oder das Außenrohr eine Formdichtung, welche das Sensorelement umschließt und gegenüber dem Medium abdichtet.In one configuration, the inner tube or the outer tube comprises a molded seal which surrounds the sensor element and seals it off from the medium.

In einer Ausgestaltung ragt das Innenrohr in Schutzposition an dem der ersten Nut naheliegenden Endbereich des Außenrohrs aus dem Außenrohr heraus. Ist das Innenrohr in Schutzposition, ragt es oben aus dem Außenrohr heraus. Dadurch kann das Innenrohr im Außenrohr von Hand geschoben werden. Aktoren sind dafür nicht nötig.In one configuration, the inner tube protrudes from the outer tube in the protective position at the end region of the outer tube which is close to the first groove. If the inner tube is in the protective position, it protrudes from the top of the outer tube. This allows the inner tube in the outer tube to be pushed by hand. Actuators are not necessary for this.

In einer Ausgestaltung umfasst das Innenrohr an dem der am der zweiten Nut naheliegenden Endbereich einen Raum zur Aufnahme eines potentiometrischen Bezugssystems.In one configuration, the inner tube comprises a space for accommodating a potentiometric reference system at the end region close to the second groove.

In einer Ausgestaltung umfasst das potentiometrische Bezugssystem einen Referenzraum, in dem eine, vorzugsweise trockene oder wasserarme, Substanz enthalten ist, und wobei das potentiometrische Bezugssystem eine Überführung umfasst, die in der Schutzposition und in der Messposition in Kontakt mit dem Medium steht, wobei das potentiometrische Bezugssystem dazu ausgestaltet ist, Flüssigkeit durch die Überführung in den Referenzraum zu transportieren, um aus der in dem Referenzraum enthaltenen Substanz und der in den Referenzraum transportierten Flüssigkeit einen Referenzelektrolyten zu bilden.In one embodiment, the potentiometric reference system comprises a reference space, in which a substance, preferably dry or low in water, is contained, and wherein the potentiometric reference system comprises a transfer which is in contact with the medium in the protective position and in the measuring position, the potentiometric Reference system is designed to transport liquid through the transfer into the reference space in order to form a reference electrolyte from the substance contained in the reference space and the liquid transported into the reference space.

In einer Ausgestaltung ist die Überführung als Diaphragma, Ringspalt, Membran oder Pore ausgestaltet.In one embodiment, the transfer is designed as a diaphragm, annular gap, membrane or pore.

In einer Ausgestaltung umfasst das potentiometrische Bezugssystem Transportmittel zum Transport von Flüssigkeit durch die Überführung in den Referenzraum, insbesondere sind die Transportmittel dazu ausgestaltet, die Flüssigkeit mittels Kapillarkräften zu transportieren.In one embodiment, the potentiometric reference system comprises transport means for transporting liquid through the transfer into the reference space, in particular the transport means are designed to transport the liquid by means of capillary forces.

In einer Ausgestaltung umfasst die Transportmittel einen porösen Körper und/oder Fasern, insbesondere ein Fasergewebe oder ein Gelege von Fasern mit einem Faserabstand von <100 µm, und/oder eine Dialysemembran, und/oder mindestens eine Kapillarröhre, vorzugsweise eine Vielzahl von Kapillarröhren und/oder ein Pulver.In one configuration, the transport means comprises a porous body and / or fibers, in particular a fiber fabric or a lay of fibers with a fiber spacing of <100 μm, and / or a dialysis membrane, and / or at least one capillary tube, preferably a large number of capillary tubes and / or a powder.

In einer Ausgestaltung enthält der poröse Körper, die Fasern, die Kapillarröhre und/oder das Pulver ein hydrophiles Material, insbesondere ein Glas oder eine Keramik, welches vorzugsweise Aluminiumoxid und/oder Titanoxid und/oder Siliziumoxid enthält.In one configuration, the porous body, the fibers, the capillary tube and / or the powder contains a hydrophilic material, in particular a glass or a ceramic, which preferably contains aluminum oxide and / or titanium oxide and / or silicon oxide.

In einer Ausgestaltung umfasst der Sensor eine Transportsicherung, die im eingebauten Zustand ein zufälliges und unbeabsichtigtes Bewegen von der Schutzposition in die Messposition verhindert und nach Entfernung die Bewegung frei gibt.In one embodiment, the sensor includes a transport lock which, when installed, prevents accidental and unintentional movement from the protective position into the measuring position and, after removal, releases the movement.

In einer Ausgestaltung wird die Transportsicherung zum Entfernen an einer Sollbruchstelle irreversibel zerstört und somit unbrauchbar. Die Transportsicherung umfasst die Sollbruchstelle, welche die Transportsicherung bei dessen Entfernung irreversibel zerstört. Eine zerstörte Transportsicherung gilt als Indikator für einen kontaminierten Sensor.In one embodiment, the transport lock is irreversibly destroyed for removal at a predetermined breaking point and is therefore unusable. The transport lock includes the predetermined breaking point, which the transport lock when it is removed irreversibly destroyed. A destroyed transport lock is considered an indicator of a contaminated sensor.

In einer Ausgestaltung umfasst das Innenrohr einen Temperatursensor. Der Temperatursensor ist etwa in einem dünnwandigen Abschnitt des Innenrohres angebracht. In einer Ausgestaltung ist der Temperatursensor im Bereich der Aussparung angeordnet.In one configuration, the inner tube comprises a temperature sensor. The temperature sensor is attached approximately in a thin-walled section of the inner tube. In one configuration, the temperature sensor is arranged in the region of the cutout.

In einer Ausgestaltung umfasst das Außenrohr ein Gewinde, insbesondere ein PG 13,5-Gewinde, für den Anbau in eine Armatur, Prozessbehälter, Rohrleitung oder Fermenter.In one embodiment, the outer tube comprises a thread, in particular a PG 13.5 thread, for mounting in a fitting, process container, pipeline or fermenter.

In einer Ausgestaltung ist der Abstand zwischen erster Nut und zweiter Nut 15 mm bis 30 mm.In one embodiment, the distance between the first groove and the second groove is 15 mm to 30 mm.

In einer Ausgestaltung hat der mediumsberührende Teil des Sensors eine Länge von 100 mm bis 400 mm, insbesondere 120 mm, 225 mm oder 360 mm.In one embodiment, the part of the sensor in contact with the medium has a length of 100 mm to 400 mm, in particular 120 mm, 225 mm or 360 mm.

In einer Ausgestaltung umfasst das Sensorelement einen Analysensensor, insbesondere einen Sensor zur Bestimmung von Nährstoffen.In one embodiment, the sensor element comprises an analysis sensor, in particular a sensor for determining nutrients.

Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors wie oben beschrieben, das Verfahren umfasst die Schritte: Anbringen des Innenrohrs im Außenrohr, Bewegen des Innenrohrs in die Schutzposition, gegebenenfalls Montage der Transportsicherung, Verpacken des Sensors, und Sterilisieren des Sensors, vorzugsweise durch Bestrahlung mit hochenergetischer Strahlung.The object is further achieved by a method for producing a sensor as described above, the method comprises the steps: attaching the inner tube in the outer tube, moving the inner tube into the protective position, possibly mounting the transport lock, packaging the sensor, and sterilizing the sensor, preferably by irradiation with high-energy radiation.

Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors wie oben beschrieben, das Verfahren umfasst die Schritte: Anbringen des Innenrohrs im Außenrohr in eine Position zwischen der Schutzposition und der Messposition, Verpacken des Sensors in einer flexiblen Verpackung, vorzugsweise eines Folienbeutels, Bewegen des Innenrohrs in die Schutzposition, gegebenenfalls Montage der Transportsicherung in der flexiblen Verpackung, und Sterilisieren des Sensors, vorzugsweise durch Bestrahlung mit hochenergetischer Strahlung.The object is further achieved by a method for producing a sensor as described above, the method comprises the steps: attaching the inner tube in the outer tube to a position between the protective position and the measuring position, packing the sensor in a flexible packaging, preferably a foil pouch, moving the inner tube into the protective position, if necessary mounting the transport lock in the flexible packaging, and sterilizing the sensor, preferably by irradiation with high-energy radiation.

Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Sensors wie oben beschrieben und nachfolgend den Verfahrensschritten wie oben beschrieben, das Verfahren umfassend die Schritte: Auspacken des Sensors, Anbringen des Sensors an einen Prozessbehälter, Sterilisierung des Sensors mit Heißdampf, vorzugsweise zusammen mit dem Prozessbehälter, gegebenenfalls Entfernen der Transportsicherung, und Bewegen des Innenrohrs in die Messposition.The object is further achieved by a method for starting up a sensor as described above and subsequently the method steps as described above, the method comprising the steps: unpacking the sensor, attaching the sensor to a process container, sterilizing the sensor with superheated steam, preferably together with the Process container, if necessary removing the transport lock, and moving the inner tube into the measuring position.

Der vorliegende Sensor kann wie erwähnt über einen längeren Zeitraum von einigen Tagen bis hin zu einigen Monaten trocken gelagert werden und wie auch bereits erwähnt mittels Gammastrahlung sterilisiert werden. Soll der Sensor dann zum Einsatz in einem Prozess kommen, muss dieser zunächst an einem entsprechenden Prozessbehälter angebracht werden. Im nächsten Schritt wird der Sensor, gegebenenfalls mitsamt dem Prozessbehälter, mittels Heißdampf sterilisiert. Durch den heißen und feuchten Dampf wird Flüssigkeit in den Referenzraum zur Bildung eines Referenzelektrolyten transportiert. Innerhalb kurzer Zeit, insbesondere in unter einer Stunde, besonders insbesondere innerhalb weniger Minuten, insbesondere innerhalb weniger als 10 Minuten, steht auf diese Weise ein stabiles Messsignal der Sensorvorrichtung zur Verfügung. Dies gilt insbesondere bei einem Referenzraumvolumen von 0,1 bis 10 ml. Als stabil soll ein Messignal gelten, das sich insbesondere um weniger als ± 30 mV, besonders insbesondere um weniger als ± 10 mV in der oben genannten Zeit ändert.As mentioned, the present sensor can be stored dry over a longer period of time from a few days to a few months and, as already mentioned, can be sterilized by means of gamma radiation. If the sensor is then to be used in a process, it must first be attached to a corresponding process container. In the next step, the sensor, possibly together with the process container, is sterilized using superheated steam. The hot and humid steam transports liquid into the reference room to form a reference electrolyte. In this way, a stable measurement signal from the sensor device is available within a short time, in particular in less than an hour, particularly in particular within a few minutes, in particular within less than 10 minutes. This applies in particular to a reference room volume of 0.1 to 10 ml. A measurement signal that changes in particular by less than ± 30 mV, in particular in particular by less than ± 10 mV in the above-mentioned time should be considered stable.

In einer Ausgestaltung umfasst das Sterilisieren des Sensors eine Sterilisation mit elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise eine Gamma-Sterilisation.In one configuration, the sterilization of the sensor comprises sterilization with electromagnetic radiation, for example gamma sterilization.

Dies wird anhand der nachfolgenden Figuren näherer erläutert.

  • 1a/b zeigen eine Ausgestaltung des beanspruchten Sensors in der Schutzposition sowie eine Detailansicht des oberen Teils.
  • 2a/b zeigen die Ausgestaltung des beanspruchten Sensors aus 1 in der Messposition samt einer Detailansicht des oberen Teils.
  • 3 zeigt eine Ausgestaltung des beanspruchten Sensors im Querschnitt beim Einbau an einen Prozessbehälter.
  • 4 zeigt den mediumsseitigen Endbereich des Sensors von 3.
  • 5a/b zeigen die Schutzposition und die Messposition des Innenrohrs bei der Bewegung im Außenrohr eines Sensors von 2.
  • 6 zeigt die erste Nut im Querschnitt.
  • 7 zeigt die zweite Nut im Querschnitt.
  • 8 zeigt das potentiometrische Bezugssystem.
  • 9 zeigt eine Ausgestaltung des beanspruchten Sensors.
  • 10a/b zeigen den unteren Bereich des Sensors aus 9 in Schutzposition.
  • 11a/b/c zeigen den unteren Bereich des Sensors aus 9 in Messposition.
  • 12a/b zeigt die Ausgestaltung aus 9 im Querschnitt in Schutz- bzw. Messposition im oberen Bereich.
This is explained in more detail with the aid of the following figures.
  • 1a / b show an embodiment of the claimed sensor in the protective position and a detailed view of the upper part.
  • 2a / b show the design of the claimed sensor 1 in the measuring position including a detailed view of the upper part.
  • 3rd shows an embodiment of the claimed sensor in cross section when installed on a process container.
  • 4th shows the medium-side end area of the sensor from 3rd .
  • 5a / b show the protective position and the measuring position of the inner tube when moving in the outer tube of a sensor from 2nd .
  • 6 shows the first groove in cross section.
  • 7 shows the second groove in cross section.
  • 8th shows the potentiometric reference system.
  • 9 shows an embodiment of the claimed sensor.
  • 10a / b show the lower area of the sensor 9 in protective position.
  • 11a / b / c show the lower area of the sensor 9 in measuring position.
  • 12a / b shows the design 9 in cross-section in the protective or measuring position in the upper area.

In den Figuren sind gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In the figures, the same features are identified by the same reference symbols.

Der beanspruchte Sensor in seiner Gesamtheit hat das Bezugszeichen 1 und ist zunächst in den 1a und 1b dargestellt. 1a/b zeigt den Sensor 1 in einer ersten Position, im Sinne dieser Erfindung der „Schutzposition“. 1a zeigt den Sensor in der Gesamtansicht, 1b zeigt den oberen Teil des Sensors 1 im Querschnitt.The claimed sensor as a whole has the reference symbol 1 and is initially in the 1a and 1b shown. 1a / b shows the sensor 1 in a first position, in the sense of this invention the "protective position". 1a shows the sensor in the overall view, 1b shows the upper part of the sensor 1 in cross section.

Der Sensor 1 umfasst dabei im Wesentlichen ein Innenrohr 2 (in 1 nicht sichtbar) und ein Außenrohr 3. Im Beispiel beträgt der Außendurchmesser des Außenrohrs 12 mm. Der Sensor hat einen mediumsberührenden Teil und einen nicht-mediumsberührenden Teil. Der mediumberührende Teil hat eine Länge wie von gängigen Sensoren der Prozessautomatisierung, also etwa 120 mm, 225 mm oder 360 mm. Am oberen Endbereich umfasst das Außenrohr 3 ein Gewinde, etwa ein PG 13,5 Gewinde 17, zum Einbau des Sensors 1 in eine Armatur, einen Prozessbehälter, Rohrleitung oder Fermenter. Der Teil unterhalb des Gewindes 17 entspricht dem mediumsberührenden Teil. Die Armatur umfasst ein entsprechendes Gewinde, wenn das Gewinde 17 als Außengewinde ausgestaltet ist, ein entsprechendes Innengewinde.The sensor 1 essentially comprises an inner tube 2nd (in 1 not visible) and an outer tube 3rd . In the example, the outer diameter of the outer tube is 12 mm. The sensor has a wetted part and a non-wetted part. The part in contact with the medium has a length similar to that of common process automation sensors, i.e. around 120 mm, 225 mm or 360 mm. The outer tube comprises at the upper end area 3rd a thread, such as a PG 13.5 thread 17th , for installing the sensor 1 in a valve, process container, pipeline or fermenter. The part below the thread 17th corresponds to the part in contact with the medium. The fitting includes a corresponding thread if the thread 17th is designed as an external thread, a corresponding internal thread.

Prozessbehälter sind beispielsweise single-use Prozessbehälter (häufig aus Kunststoffmaterialien) oder klassische, mehrfach verwendbare, häufig aus Glas oder Edelstahl bestehende Behälter. Je nach Anwendung und zu erfassenden Prozessparameter kann der Sensor 1 als single-use-Sensor ausgestaltet sein. Der Prozessbehälter ist auch etwa als Bioreaktor oder Fermenter im kleinen oder großen Maßstab ausgestaltet. Der Sensor 1 findet beispielsweise Anwendung in der Prozessautomatisierungstechnik oder biotechnologischen/biologischen Herstellungsverfahren im Bereich LifeScience sowie Lebensmittel- und Getränkeindustrie.Process containers are, for example, single-use process containers (often made of plastic materials) or classic, multi-use containers, often made of glass or stainless steel. Depending on the application and the process parameters to be recorded, the sensor can 1 be designed as a single-use sensor. The process container is also designed as a bioreactor or fermenter on a small or large scale. The sensor 1 is used, for example, in process automation technology or biotechnological / biological manufacturing processes in the life sciences and food and beverage industries.

Das Innenrohr 2 und das Außenrohr 3 sind aus Polyetheretherketon (PEEK) gefertigt. Das Sensorelement 8 (siehe unten) ist im Wesentlichen aus Polyimid.The inner tube 2nd and the outer tube 3rd are made of polyether ether ketone (PEEK). The sensor element 8th (see below) is essentially made of polyimide.

Bei dem Sensor 1 sind das Sensorgehäuse und das Sensorelement 8 physisch getrennt, was im Folgenden erläutert wird. Dies schafft die Möglichkeit, das Sensorelement 8 relativ zum Gehäuse und axial zu verschieben. Im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist das Sensorgehäuse als Außenrohr 3 ausgestaltet. Das Innenrohr 2 umfasst ein Sensorelement 8. In einer Ausgestaltung ist das Sensorelement 8 empfindlich gegenüber eine Heißdampfsterilisation, weswegen es dagegen geschützt werden muss, siehe unten. Das Sensorelement 8 kann auch empfindlich sein gegenüber Feuchte, Temperatur oder der Zusammensetzung der umgebenden Atmosphäre. Das Sensorelement 8 ist sensitiv gegenüber der entsprechenden Prozessgröße, die im Medium 9 zu messen ist. Das Sensorelement 8 ist in einer Ausgestaltung als Temperaturfühler, etwa als Pt100, ausgestaltet. In einer Ausgestaltung umfasst das Sensorelement 8 einen Analysensensor, insbesondere eines Sensors zur Bestimmung von Nährstoffen In einer Ausgestaltung umfasst das Sensorelement 8 Biomoleküle. In einer Ausgestaltung umfasst das Sensorelement 8 Proteine. In einer Ausgestaltung umfasst das Sensorelement 8 Enzyme.With the sensor 1 are the sensor housing and the sensor element 8th physically separated, which is explained below. This creates the possibility of the sensor element 8th to move relative to the housing and axially. In the sense of the present application, the sensor housing is an outer tube 3rd designed. The inner tube 2nd comprises a sensor element 8th . In one embodiment, the sensor element 8th sensitive to steam sterilization, which is why it must be protected against it, see below. The sensor element 8th can also be sensitive to humidity, temperature or the composition of the surrounding atmosphere. The sensor element 8th is sensitive to the corresponding process variable in the medium 9 is to be measured. The sensor element 8th is designed as a temperature sensor, for example as a Pt100. In one configuration, the sensor element comprises 8th an analysis sensor, in particular a sensor for determining nutrients. In one configuration, the sensor element comprises 8th Biomolecules. In one configuration, the sensor element comprises 8th Proteins. In one configuration, the sensor element comprises 8th Enzymes.

Der Sensor 1 umfasst in einer Ausgestaltung auch eine Referenz 14 (oder auch Bezugselektrode genannt), etwa ein potentiometrisches Bezugssystem, gegenüber der das Sensorelement 8 bzw. dessen Messung, bezogen ist. Das Außenrohr 3 ist prozessseitig offen und umfasst wie erwähnt, untrennbar mit dem Außenrohr 3 verbunden, ein Gewinde 17 zum Einbau in Armaturen bzw. Prozessbehälterports 18, wie etwa auch Bioreaktoren und Fermenter.The sensor 1 in one embodiment also includes a reference 14 (or also called reference electrode), such as a potentiometric reference system, against which the sensor element 8th or its measurement. The outer tube 3rd is open on the process side and, as mentioned, is inseparable from the outer tube 3rd connected, a thread 17th for installation in fittings or process container ports 18th , such as bioreactors and fermenters.

In dem Außenrohr 3 befindet sich beweglich gelagert das Innenrohr 2, welches prozessseitig verschlossen ist und ebenfalls prozessseitig mit einer Dichtung 7 gegenüber dem Außenrohr 3 abdichtet. 2a/b zeigen den Sensor 1 in der zweiten Position („Messposition“, siehe unten), das Sensorelement 8 hat Kontakt mit dem Medium 9. 2a zeigt den Sensor 1 in einer Gesamtansicht in der Messposition; 2b zeigt den oberen Teil des Sensor 1 ohne Transportsicherung 15 (siehe unten) im Querschnitt.In the outer tube 3rd the inner tube is movably supported 2nd , which is closed on the process side and also on the process side with a seal 7 opposite the outer tube 3rd seals. 2a / b show the sensor 1 in the second position ("measuring position", see below), the sensor element 8th is in contact with the medium 9 . 2a shows the sensor 1 in an overall view in the measuring position; 2 B shows the upper part of the sensor 1 without transport lock 15 (see below) in cross section.

Das Innenrohr 2 weist eine Aussparung 13 der äußeren Abmessung auf, welche zur Aufnahme des Sensorelements 8 dient, gefolgt von einer Abdichtung 6 gegenüber dem Außenrohr 3. Dies zeigt 4. Die Referenz 14 ist in der Nähe des Sensorelements 8 in der Aussparung 13 angeordnet.The inner tube 2nd has a recess 13 the outer dimension, which is used to hold the sensor element 8th serves, followed by a seal 6 opposite the outer tube 3rd . this shows 4th . The reference 14 is near the sensor element 8th in the recess 13 arranged.

Im Bereich der Aussparung 13, aber im Innenrohr 2, beispielsweise in einer Bohrung, positioniert ist ein Temperatursensor 16. Das Innenrohr 2 ist an diesen Stellen dünnwandig ausgestaltet um die Temperaturansprechzeit zu minimieren. In the area of the recess 13 , but in the inner tube 2nd A temperature sensor is positioned, for example in a bore 16 . The inner tube 2nd is thin-walled at these points to minimize the temperature response time.

In einer Ausgestaltung ist der Temperatursensor 16 in einem separatem Raum angebracht.In one embodiment, the temperature sensor 16 installed in a separate room.

In einer Ausgestaltung ist die Referenz 14 in einem von der Aussparung 13 abgetrennten Raum, beispielweise eine Bohrung, im Innenrohr 2 angeordnet. Dies zeigt angedeutet das Bezugszeichen 14 in 4. Die Referenz 14 als potentiometrisches Bezugssystem separat dargestellt ist in 8.In one embodiment, the reference is 14 in one of the recess 13 separated space, for example a hole, in the inner tube 2nd arranged. This is indicated by the reference symbol 14 in 4th . The reference 14 is shown separately as a potentiometric reference system in 8th .

Das Bezugssystem 14 umfasst einen Referenzraum 20. In den Referenzraum 20 ragt ein Ableitelement hinein (nicht dargestellt). Das Ableitelement und das Sensorelement 8 (nicht in 8 dargestellt; siehe zum Sensorelement 8 beispielsweise 4) sind jeweils mit einer Messschaltung verbunden, die dazu ausgestaltet ist, eine Potentialdifferenz zwischen diesen zu erfassen und als Messsignal, gegebenenfalls verstärkt und/oder digitalisiert, auszugeben oder weiter zu verwenden, beispielsweise als Bezugsspannung in einer amperometrischen Dreielektrodenschaltung. Im vorliegenden Beispiel erfasst die Messschaltung auch ein Signal des Temperatursensors 16. Dieses kann zur Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit des zu erfassenden Wertes von einer mit der Messschaltung verbunden übergeordneten Datenverarbeitungseinrichtung, beispielsweise einem Messumformer, erfasst und verarbeitet werden.The frame of reference 14 includes a reference room 20th . In the reference room 20th a discharge element protrudes (not shown). The discharge element and the sensor element 8th (not in 8th shown; see the sensor element 8th for example 4th ) are each connected to a measuring circuit which is designed to detect a potential difference between them and to output or use it as a measuring signal, possibly amplified and / or digitized, for example as a reference voltage in an amperometric three-electrode circuit. In the present example, the measuring circuit also detects a signal from the temperature sensor 16 . To take into account the temperature dependence of the value to be recorded, this can be recorded and processed by a higher-level data processing device connected to the measuring circuit, for example a transmitter.

Im Referenzraum 20 ist ein Transportmittel 22, z. B ein Pulver aus SiO2-Partikeln angeordnet, sowie darin eingebettetes trockenes Kaliumchlorid-Salz 23 angeordnet. Das Bezugssystem 14 umfasst eine Überführung 19, welche etwa als Diaphragma ausgestaltet ist. Das Pulver 22 ist dazu ausgestaltet, beispielsweise durch Kapillarwirkung, Flüssigkeit 24 durch die Überführung 19 in den Referenzraum 20 zu transportieren. Bei der Flüssigkeit 24 handelt es sich beispielsweise um das zu messende Medium 9 oder um bei der Sterilisation (siehe unten) verwendeter Heißdampf. Das im Referenzraum 20 enthaltene Kaliumchlorid-Salz (KCl, Bezugszeichen 23) löst sich in der in den Referenzraum 20 transportierten Flüssigkeit 24 unter Bildung eines flüssigen Referenzelektrolyten.In the reference room 20th is a means of transport 22 , e.g. B arranged a powder made of SiO 2 particles, and dry potassium chloride salt embedded therein 23 arranged. The frame of reference 14 includes an overpass 19th , which is designed approximately as a diaphragm. The powder 22 is designed for this, for example by capillary action, liquid 24th through the flyover 19th in the reference room 20th to transport. With the liquid 24th it is, for example, the medium to be measured 9 or superheated steam used in the sterilization (see below). That in the reference room 20th contained potassium chloride salt (KCl, reference symbol 23 ) dissolves in the in the reference space 20th transported liquid 24th to form a liquid reference electrolyte.

Soll der Prozessbehälter zum Einsatz in einem Prozess kommen, kann in einem ersten Schritt eine Flüssigkeit 24, beispielsweise deionisiertes Wasser oder ein Prozessmedium des Prozesses, in den Prozessbehälter geleitet werden. Bevorzugt wird der Sensor 1 mittels Heißdampf sterilisiert. Die Flüssigkeit 24 (z.B. Heißdampf) wird durch die Überführung 19 in den Referenzraum 20 zur Bildung eines Referenzelektrolyten transportiert. Innerhalb kurzer Zeit, d.h. innerhalb weniger Minuten, beispielsweise innerhalb weniger als 10 Minuten bei einem Referenzhalbzellenraum-Volumen von 0,1 bis 10 ml, steht auf diese Weise ein stabiles Messsignal der Sensorvorrichtung zur Verfügung.If the process container is to be used in a process, a liquid can be used in a first step 24th , for example deionized water or a process medium of the process, are passed into the process container. The sensor is preferred 1 sterilized with superheated steam. The liquid 24th (eg superheated steam) through the transfer 19th in the reference room 20th transported to form a reference electrolyte. In this way, a stable measurement signal from the sensor device is available within a short time, ie within a few minutes, for example within less than 10 minutes with a reference half-cell volume of 0.1 to 10 ml.

Als Transportmittel können auch ein Glasfasergelege, Schläuche, Schwämme oder Filamente aus anorganischem Material, insbesondere Fasermaterial, verwendet werden. Das Transportmittel 22 ist inert und stabil gegenüber ionisierender Bestrahlung, insbesondere gegenüber Gamma-Strahlung.A glass fiber fabric, hoses, sponges or filaments made of inorganic material, in particular fiber material, can also be used as a means of transport. The means of transport 22 is inert and stable against ionizing radiation, especially against gamma radiation.

Bevorzugt handelt es sich um anorganische Materialien wie Aluminiumoxid, Titanoxid oder Siliziumoxid mit sehr fein verdrillten Kapillaren mit einem Faserabstand von weniger als 100 µm. Insbesondere wird Siliziumoxid (SiO2) verwendet. Die Fasern können aus verdrillten Filamenten gebildet sein, wobei die Kapillarwirkung durch die Verdrillungsstärke und damit den Abstand der Filamente untereinander kontrolliert wird. In einem Ausführungsbeispiel können die Glasfaserfilamente leicht angefeuchtet verdrillt und in ein Glasrohr eingeführt werden, welches dann als Überführung in die Wand des Sensorgehäuses eingebaut wird. Gegebenenfalls kann die Faser mittels einer kleinen Menge Siloxan behandelt werden, so dass die Filamente nach Art eines Dochtes auch ohne äußere Wand zusammengehalten werden. Es können auch perlenähnliche, sphärische Partikel, z.B. mit einem Durchmesser von 20-60 µm, oder ein poröses und gegebenenfalls amorphes Granulat bzw. Pulver verwendet werden.It is preferably inorganic materials such as aluminum oxide, titanium oxide or silicon oxide with very finely twisted capillaries with a fiber spacing of less than 100 μm. In particular, silicon oxide (SiO 2 ) is used. The fibers can be formed from twisted filaments, the capillary action being controlled by the twist strength and thus the distance between the filaments. In one embodiment, the glass fiber filaments can be twisted slightly moistened and inserted into a glass tube, which is then installed as a transfer into the wall of the sensor housing. If necessary, the fiber can be treated with a small amount of siloxane, so that the filaments are held together like a wick even without an outer wall. Pearl-like, spherical particles, for example with a diameter of 20-60 μm, or a porous and optionally amorphous granulate or powder can also be used.

Die sich bildendende anorganische Matrix umfasst Poren auf der Partikeloberfläche zur Adsorption bzw. zum Aufsaugen der Flüssigkeit 24. Dabei adsorbieren wässrige Flüssigkeiten durch Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen an den Silanolgruppen (SiOH) der Porenoberflächen.The inorganic matrix that forms comprises pores on the particle surface for adsorption or for absorbing the liquid 24th . Here, aqueous liquids adsorb through the formation of hydrogen bonds on the silanol groups (SiOH) of the pore surfaces.

Das KCl 23 ist im Lagerzustand geeignet in das Transportmittel 22 oder die Matrix eingebettet zu werden. Dazu werden z.B. SiO2-Partikel mit trockenem KCI-Pulver gemischt. Die schüttfähigen SiO2-Partikel können bereits mit adsorbierten KCl beladen sein, indem man sie vorher mit einer hochkonzentrierten KCI-Lösung mischt. Bei Feuchteeintritt über die Überführung 19 bei der Inbetriebnahme durchdringt das gelöste KCl das Transportmittel 22 oder die Matrix aus SiO2-Partikeln. Durch das Transportmittel 22 oder die Matrix wird die Bildung von luftgefüllten Räumen verhindert und damit der elektrische Kontakt nicht unterbrochen.The KCl 23 is suitable for storage in the means of transport 22 or the matrix to be embedded. For this purpose, SiO 2 particles, for example, are mixed with dry KCI powder. The pourable SiO 2 particles can already be loaded with adsorbed KCl by mixing them beforehand with a highly concentrated KCI solution. If moisture enters through the overpass 19th during commissioning, the dissolved KCl penetrates the means of transport 22 or the matrix of SiO 2 particles. By the means of transport 22 or the matrix prevents the formation of air-filled rooms and thus the electrical contact is not interrupted.

Es ergibt sich eine einfache Handhabung durch die sehr gute Riesel- und Schüttfähigkeit sowohl unbeladen als auch beladen (mit adsorbierter Flüssigkeit), hohe Stampf- und /Schüttdichte, zudem bildet sich kein Staub.It is easy to handle due to the very good flow and pourability, both unloaded and loaded (with adsorbed liquid), high tamping and / bulk density, and no dust is formed.

Zur Verringerung des Ausflusses von Referenzelektrolyt aus dem Referenzraum 20 kann ein anorganisches Verdickungsmittel, wie Siliziumoxid, Titanoxid oder Aluminiumoxid in Pulverform im Referenzraum 20 enthalten sein. Diese Materialien bilden in Kontakt mit wässriger Flüssigkeit lineare, laminare oder sphärische Kolloide und bewirken so eine allmähliche Verdickung des aus dem Kaliumchlorid-Salz und der durch die Überführung transportierten Flüssigkeit gebildeten zunächst flüssigen Referenzelektrolyten. Ebenfalls zur Verdickung des Referenzelektrolyten sind Zusätze reaktiver Komponenten, wie Zement oder veresterte Siloxane, z.B. Tetraethylorthosilikat (TEOS) geeignet. Als vorteilhaft hat sich das Beimischen dieser Agenzien in eingekapselter Form herausgestellt, beispielsweise eingekapselt in Siliziumoxid, Titanoxid, Aluminiumoxid oder organischen Füllkörpern wie Poly(meth)acrylsäureester, Poly(meth)acrylsäure oder Polymethacrylsäureethylenphosphat. Die Verdickung des Referenzelektrolyten durch einen oder mehrere dieser Zusätze hat den weiteren Vorteil, dass die Sensorvorrichtung in jeder erdenklichen Orientierung eingesetzt werden kann.To reduce the outflow of reference electrolyte from the reference room 20th can be an inorganic thickener such as silicon oxide, titanium oxide or aluminum oxide in powder form in the reference room 20th be included. These materials form linear, laminar or spherical colloids in contact with aqueous liquid and thus cause a gradual thickening of that transported from the potassium chloride salt and that transported through the transfer Liquid initially formed liquid reference electrolytes. Additions of reactive components such as cement or esterified siloxanes, for example tetraethyl orthosilicate (TEOS), are also suitable for thickening the reference electrolyte. The admixture of these agents in encapsulated form has proven to be advantageous, for example encapsulated in silicon oxide, titanium oxide, aluminum oxide or organic packing such as poly (meth) acrylic acid ester, poly (meth) acrylic acid or polymethacrylic acid ethylene phosphate. The thickening of the reference electrolyte by one or more of these additives has the further advantage that the sensor device can be used in every conceivable orientation.

Das Innenrohr 2 weist an seinem dem Prozess abgewandten Ende eine umlaufende Sicherungsnut 5 zur Aufnahme eines Sicherungsrings 4 auf, siehe dazu die 6. Die Sicherungsnut 5 ist derart gestaltet, dass sie den maximal klein gespannten Sicherungsring 4 so aufnehmen kann, dass dessen kleinstmöglicher Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Innenrohres 2. Der Sicherungsring 4 hat offene Enden. Der Sicherungsring 4 ist elastisch.The inner tube 2nd has a circumferential securing groove at its end facing away from the process 5 to hold a circlip 4th on, see the 6 . The locking groove 5 is designed in such a way that it has the maximum small tensioned circlip 4th can accommodate so that its smallest possible outer diameter is smaller than the outer diameter of the inner tube 2nd . The locking ring 4th has open ends. The locking ring 4th is elastic.

Das Außenrohr 3 weist auf der dem Medium 9 abgewandten Seite eine erste Nut 11 und eine zweite Nut 12 auf, siehe dazu auch die 5a, 5b und 6.The outer tube 3rd points to that of the medium 9 facing away from a first groove 11 and a second groove 12 on, see also the 5a , 5b and 6 .

Im Folgen soll ein Verfahren zum Installieren des Sensors 1 sowie dessen Inbetriebnahme an einem Prozessbehälter, etwa einem Fermenter, erläutert werden. 3 zeigt den an einen Behälter eingebauten Sensor 1 in Schutzposition, 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des unteren Bereichs.The following is a procedure for installing the sensor 1 as well as its commissioning on a process container, such as a fermenter. 3rd shows the sensor installed on a container 1 in protective position, 4th shows an enlarged section of the lower area.

Für die Montage wird der Sicherungsring 4 auf seinen kleinstmöglichen Durchmesser in die Sicherungsnut 5 des Innenrohres 2 gespannt, sodass das Innenrohr 2 in das Außenrohr 3 gefügt werden kann. Der Sicherungsring 4 liegt nun am Innendurchmesser des Außenrohrs 3 an. Der Sicherungsring 4 ist elastisch ausgelegt, etwa aus Federstahl gefertigt. Der Außendurchmesser des Sicherungsrings 4 ist in seinem ersten Zustand kleiner als der Außendurchmesser des Innenrohrs 2. Der erste Zustand des Sicherungsrings 2 stellt den gespannten Zustand des elastischen Elements dar. Innenrohr 2 und Außenrohr 3 sind zunächst getrennt.The circlip is used for assembly 4th to its smallest possible diameter in the securing groove 5 of the inner tube 2nd stretched so that the inner tube 2nd into the outer tube 3rd can be added. The locking ring 4th is now on the inside diameter of the outer tube 3rd at. The locking ring 4th is designed to be elastic, e.g. made of spring steel. The outer diameter of the snap ring 4th is smaller than the outer diameter of the inner tube in its first state 2nd . The first state of the circlip 2nd represents the tensioned state of the elastic element. Inner tube 2nd and outer tube 3rd are initially separated.

Grundsätzlich ist das Innenrohr 2 relativ zum Außenrohr 3 und innerhalb des Außenrohrs 3 axial bewegbar, und zwar von einer ersten Position (1a/b) hin zu einer zweiten Position (2a/b). Die erste Position stellt die Transportposition („Schutzposition“) dar; die zweite Position stellt wie erwähnt die Messposition dar. Das Innenrohr 2 ist ausschließlich in Richtung von der Schutzposition in die Messposition bewegbar. Eine entgegengesetzte Bewegung ist nicht möglich, siehe unten.Basically, the inner tube 2nd relative to the outer tube 3rd and inside the outer tube 3rd axially movable from a first position ( 1a / b ) to a second position ( 2a / b ). The first position represents the transport position ("protective position"); as mentioned, the second position represents the measuring position. The inner tube 2nd can only be moved in the direction from the protective position to the measuring position. An opposite movement is not possible, see below.

Nach dem Einsetzten des Innenrohrs 2 in das Außenrohr 3 wird das Innenrohr 2 in Richtung Medium verschoben. Der Sicherungsring 4 erreicht die erste Nut 11 und rastet in dieser ein. Dabei verformt sich das Sicherungsring 4 in einen zweiten Zustand, wobei der zweite Zustand gegenüber dem ersten Zustand entspannter ist. In anderen Worten „springt“ der vormals gespannte Sicherungsring 4 durch den durch die Nut 11 freiwerdenden Raum auf und blockiert mittels der Nut 11 eine Bewegung nach oben.After inserting the inner tube 2nd into the outer tube 3rd becomes the inner tube 2nd shifted towards the medium. The locking ring 4th reaches the first groove 11 and snaps into it. The circlip deforms 4th into a second state, the second state being more relaxed than the first state. In other words, the previously tensioned circlip "jumps" 4th through the through the groove 11 freed up space and blocked by means of the groove 11 a move up.

Im Sinne dieser Anmeldung ist dies die erste Position („Schutzposition“), siehe 5a bzw. 1. Die Nut 4 ist so gestaltet, dass ein Zurückziehen jetzt nicht mehr möglich ist, ein weiteres Hineinschieben unter definiertem Kraftaufwand ist aber möglich. Die erste Nut 11 umfasst dazu auf der oberen Seite einen stufenförmigen Absatz 11a, der eine Bewegung des Innenrohrs 2 nach oben verhindert. Die erste Nut 11 umfasst auf der unteren Seite einen konischen Absatz 11b, der eine Bewegung des Innenrohrs 2 nach unten, d.h. in Richtung Messposition Position, ermöglicht. In diesem Montagezustand, Sicherungsring 4 in erster Nut 11, wird der Sensor 1 keimdicht verpackt und mittels geeigneter Verfahren ganzheitlich sterilisiert. Der Sensor 1 wird hierbei insbesondere Gamma-sterilisiert. Dadurch wird ermöglicht, dass der Sensor 1 auch innenseitig, also auch im Bereich der Aussparung 13 und des Sensorelements 8, sterilisiert wird.In the sense of this registration, this is the first position (“protective position”), see 5a respectively. 1 . The groove 4th is designed in such a way that it is no longer possible to pull it back, but it can still be pushed in under a defined amount of force. The first groove 11 includes a step-shaped heel on the upper side 11a which is a movement of the inner tube 2nd prevented upwards. The first groove 11 includes a conical heel on the lower side 11b which is a movement of the inner tube 2nd downwards, ie towards the measuring position. In this assembled state, circlip 4th in the first groove 11 , the sensor 1 packed germ-tight and holistically sterilized using suitable processes. The sensor 1 is especially gamma sterilized. This enables the sensor 1 also on the inside, i.e. also in the area of the recess 13 and the sensor element 8th , is sterilized.

Damit ein zufälliges und unbeabsichtigtes Bewegen von der Schutzposition in die Messposition verhindert wird, umfasst der Sensor 1 eine Transportsicherung 15. Siehe dazu vor allem die die 1b und 2b. Nach Entfernung der Transportsicherung 15 ist die Bewegung freigegeben. Die Transportsicherung 15 umfasst eine Sollbruchstelle, welche die Transportsicherung 15 bei dessen Entfernung vom Sensor 1 irreversibel zerstört.The sensor includes to prevent accidental and unintentional movement from the protective position to the measuring position 1 a transport lock 15 . See especially the die 1b and 2 B . After removing the transport lock 15 the movement is released. The transport lock 15 includes a predetermined breaking point, which is the transport lock 15 when it is removed from the sensor 1 irreversibly destroyed.

Nach der Auslieferung wird der Sensor 1 vom Anwender wieder entpackt. Anschließend wird der Sensor 1 an eine Armatur, ein Prozessbehälter, Rohrleitung oder Fermenter, etwa über einen Prozessbehälterport 18, mittels des Gewindes 17 eingeschraubt.After delivery, the sensor 1 unpacked by the user. Then the sensor 1 to a valve, a process container, pipeline or fermenter, for example via a process container port 18th , by means of the thread 17th screwed in.

Nach dem Einbau erfolgt häufig eine Sterilisation mittels Heißdampf oder Autoklavieren des Sensors 1, je nach Größe auch samt dem Prozessbehälter. Unter Umständen ist das Sensorelement 8 empfindlich gegenüber Hitze und/oder Feuchtigkeit. Gegebenenfalls würde das Sensorelement 8 zerstört werden. Da das Sensorelement 8 aber mit dem Innenrohr 2 im Außenrohr verbleibt (Schutzposition), ist das Sensorelement 8 so vor schädlichen Einflüssen geschützt.After installation, sterilization is often carried out using superheated steam or autoclaving the sensor 1 , depending on the size, including the process container. Under certain circumstances is the sensor element 8th sensitive to heat and / or moisture. If necessary, the sensor element 8th be destroyed. Because the sensor element 8th but with the inner tube 2nd remains in the outer tube (protective position) the sensor element 8th thus protected from harmful influences.

Wie erwähnt umfasst der Sensor 1 eine Referenz 14. Die Referenz 14 ist als Trockenreferenz ausgestaltet, d.h. der Sensor kann längere Zeit gelagert werden, ohne dass die Referenz aktiviert wird, solange der Sensor 1 wie beschrieben verpackt ist. Die Überführung 19 hat in Messposition und in Schutzposition Kontakt mit der Umgebung, insbesondere mit dem zu messenden Medium 9, wenn der Sensor 1 eingebaut ist. Durch die Umgebungsfeuchte, aber insbesondere durch die Feuchte der Heißdampfsterilisation wird die Referenz „aktiviert“. Durch den heißen und feuchten Dampf wird Flüssigkeit 24 in den Referenzraum 20 zur Bildung eines Referenzelektrolyten transportiert.As mentioned, the sensor includes 1 a reference 14 . The reference 14 is designed as a dry reference, ie the sensor can be stored for a long time without the reference being activated as long as the sensor 1 is packaged as described. The flyover 19th is in contact with the surroundings in the measuring position and in the protective position, in particular with the medium to be measured 9 when the sensor 1 is installed. The reference is "activated" by the ambient humidity, but especially by the humidity of the hot steam sterilization. The hot and humid steam turns liquid 24th in the reference room 20th transported to form a reference electrolyte.

Meist wird erst unmittelbar vor Verschieben des Sensors 1 in Richtung Medium 9 die Transportsicherung 15 entfernt.Mostly, it is only immediately before the sensor is moved 1 towards the medium 9 the transport lock 15 away.

Wenn der Behälter oder die Rohrleitung mit dem eigentlichen Produkt befüllt sind, kann durch axialen Druck auf das obere Ende des Innenrohres 2 selbiges in Richtung Medium 9 verschoben werden. Dabei wird der Sicherungsring 4 der Geometrie (konische Gestaltung 12b des unteren Abschnitts) der ersten Nut 11 folgend in die Sicherungsnut 5 des Innenrohres 2 zurückgedrückt und wird wieder in den gespannten Zustand, d.h. den ersten Zustand gepresst. Bei Erreichen der endgültigen Messposition springt der Sicherungsring 4 in die zweite Nut 12 des Außenrohrs 3 und stellt hier eine formschlüssige Verbindung zwischen Innenrohr 2 und Außenrohr 3 her. Der Verfahrweg beträgt beispielsweise zwischen 15 mm und 30 mm.When the container or the pipeline are filled with the actual product, axial pressure can be applied to the upper end of the inner pipe 2nd the same towards the medium 9 be moved. The circlip 4th the geometry (conical design 12b of the lower section) of the first groove 11 following into the locking groove 5 of the inner tube 2nd pressed back and is pressed back into the tensioned state, ie the first state. When the final measuring position is reached, the circlip jumps 4th in the second groove 12 of the outer tube 3rd and here creates a positive connection between the inner tube 2nd and outer tube 3rd forth. The travel distance is, for example, between 15 mm and 30 mm.

Dabei rastet das Sicherungselement 4 in dieser zweiten Position in der zweiten Nut 12 ein. Dabei verformt sich das Sicherungselement 4 wiederum in seinen zweiten Zustand, wobei wie gesagt der zweite Zustand gegenüber dem ersten Zustand entspannter ist. In anderen Worten „springt“ der vormals wiederum gespannte Sicherungsring 4 durch den durch die zweite Nut 12 freiwerdenden Raum erneut auf und blockiert durch die Nut 12 eine Bewegung nach oben und unten.The locking element snaps 4th in this second position in the second groove 12 a. The fuse element deforms 4th again in its second state, the second state being more relaxed than the first state, as I said. In other words, the previously tightened circlip "jumps" 4th through the through the second groove 12 freed up space again and blocked by the groove 12 a move up and down.

Im Sinne dieser Anmeldung ist dies die Messposition, siehe 5b oder 2a/b. Jetzt ist ein axiales Verschieben des Innenrohres 2 relativ zum Außenrohr nicht mehr möglich. Die zweite Nut 12 umfasst dazu auf der oberen Seite einen stufenförmigen Absatz 12a, der eine Bewegung des Innenrohrs 2 nach oben, d.h. in Richtung der Schutzposition, verhindert. Die zweite Nut 12 umfasst auf der unteren Seite einen stufenförmigen Absatz 12b, der auch eine Bewegung des Innenrohrs 2 nach unten, d.h. in Richtung Medium 9, verhindert. Durch das Bewegen des Sensorelements 8 bzw. des Innenrohrs 2 in die Messposition, wird der Sensor „aktiviert“ und ist nun in der Lage zu messen.In the sense of this registration, this is the measurement position, see 5b or 2a / b . Now there is an axial displacement of the inner tube 2nd no longer possible relative to the outer tube. The second groove 12 includes a step-shaped heel on the upper side 12a which is a movement of the inner tube 2nd upwards, ie in the direction of the protective position, prevented. The second groove 12 includes a step-shaped heel on the lower side 12b which is also a movement of the inner tube 2nd downwards, ie towards the medium 9 , prevents. By moving the sensor element 8th or the inner tube 2nd into the measuring position, the sensor is "activated" and is now able to measure.

Die bisher beschrieben Ausführung offenbart ein Außenrohr 3 umfassend die erste und zweite Nut 11, 12. Das darin angebrachte Innenrohr 2 umfasst eine Sicherungsnut 5 mit einem Sicherungselement 4, welches in die Nut 11 bzw. 12 einrastet bzw. arretiert.The embodiment described so far discloses an outer tube 3rd comprising the first and second grooves 11 , 12 . The inner tube attached to it 2nd includes a locking groove 5 with a securing element 4th which in the groove 11 respectively. 12 engages or locks.

In einer Ausgestaltung sind diese Elemente gerade getauscht: Das Außenrohr 3 umfasst eine Sicherungsnut mit einem Sicherungselement und das Innenrohr 2 umfasst eine erste und eine zweite Nut, in die das Sicherungselement je nach Schutz- oder Messposition eingreift.In one embodiment, these elements have just been exchanged: the outer tube 3rd includes a locking groove with a locking element and the inner tube 2nd comprises a first and a second groove in which the securing element engages depending on the protective or measuring position.

9 zeigt den Sensor 1 in einer Ausgestaltung. Die bisher beschriebenen Ausführungen beschreiben im Wesentlichen eine „Hoch-Runter-“, d.h. eine axiale Bewegung von der Schutz- in die Messposition. Die 9, 10a/b, 11a/b und 12a/b beschreiben eine Drehbewegung des Innenrohrs 2 gegenüber dem Außenrohr 3. 9 shows the sensor 1 in one embodiment. The versions described so far essentially describe an "up-down", ie an axial movement from the protective to the measuring position. The 9 , 10a / b , 11a / b and 12a / b describe a rotation of the inner tube 2nd opposite the outer tube 3rd .

Wie auch in der Ausgestaltung mit der axialen Bewegung umfasst auch die Ausgestaltung mit der Drehbewegung eine erste und zweite Nut, in die ein Sicherungselement eingreift. Hier sind ebenfalls zwei Varianten möglich: entweder die erste und zweite Nut befinden sich im Außenrohr und das Innenrohr umfasst das Sicherungselement oder alternativ, befinden sich die erste und zweite Nut im Innenrohr und das Außenrohr umfasst das Sicherungselement.As in the configuration with the axial movement, the configuration with the rotary movement also comprises a first and a second groove in which a securing element engages. Two variants are also possible here: either the first and second groove are in the outer tube and the inner tube comprises the securing element or, alternatively, the first and second groove are in the inner tube and the outer tube includes the securing element.

Nachfolgenden soll die Variante beschrieben werden, bei der sich die erste und zweite Nut im Innenrohr befinden.The variant in which the first and second grooves are located in the inner tube is to be described below.

9 zeigt diese Ausgestaltung in der Übersicht. Im Folgenden wird nur der Teil beschrieben, der anders aufgebaut ist als die Ausgestaltung mit der axialen Bewegung. 9 shows this configuration in the overview. Only the part that is constructed differently from the configuration with the axial movement is described below.

Das Innenrohr 2 befindet sich auch hier im Innern des Außenrohrs 3. Das Innenrohr 2 wird um seine Längsachse gedreht, siehe für die Drehung auch das Bezugszeichen 25 in 10a und 12a. Obgleich 10a das Außenrohr 3 zeigt, soll das Bezugszeichen 25 die Drehrichtung des Innenrohrs 2 andeuten. Drehrichtung kann grundsätzlich mit oder gegen den Uhrzeigersinn sein. Durch diese Drehung 25 gelangt das Sensorelement 8 von der Schutzposition in die Messposition mit Zugang zum zu messenden Medium 9. Das Innenrohr 2 ist beweglich gelagert und prozessseitig mit einer Dichtung 107 gegenüber dem Außenrohr 3 abgedichtet. Das Innenrohr 2 umfasst eine Aussparung 13, die auch als Vertiefung, Einkerbung o.ä. ausgestaltet sein kann, in welcher das Sensorelement 8 angeordnet ist.The inner tube 2nd is also located inside the outer tube 3rd . The inner tube 2nd is rotated about its longitudinal axis, see also the reference symbol for the rotation 25th in 10a and 12a . Although 10a the outer tube 3rd shows the reference number 25th the direction of rotation of the inner tube 2nd hint. The direction of rotation can always be clockwise or counterclockwise. By this rotation 25th reaches the sensor element 8th from the protective position to the measuring position with access to the medium to be measured 9 . The inner tube 2nd is movably supported and on the process side with a seal 107 opposite the outer tube 3rd sealed. The inner tube 2nd includes a recess 13 that also as Deepening, indentation or similar can be configured in which the sensor element 8th is arranged.

10a zeigt den Endbereich des Außenrohrs 3, 10b im teilweisem Querschnitt. Das Innenrohr 2 befindet sich in der Schutzposition. Das Außenrohr 3 umfasst eine Öffnung 26, durch welche das Sensorelement 8, das auf dem Innenrohr 2 befestigt ist, Kontakt mit dem Medium 9 oder der Umwelt bekommt. Angedeutet am linken Rand der 10b ist eine Dichtung 107, die als Formdichtung ausgestaltet ist. Siehe dazu auch 11c. 11b zeigt angedeutet das Messelement 8, welches durch eine Drehung 25 in Kontakt mit dem Medium 9 bzw. der Umgebungsluft gelangt. Eine Dichtung 108 dichtet das Innenrohr 2 gegenüber dem Medium 9 von unten her ab. 10a shows the end area of the outer tube 3rd , 10b in partial cross-section. The inner tube 2nd is in the protective position. The outer tube 3rd includes an opening 26 through which the sensor element 8th that on the inner tube 2nd attached, contact with the medium 9 or the environment. Indicated on the left edge of the 10b is a seal 107 , which is designed as a molded seal. See also 11c . 11b indicates the measuring element 8th which by turning 25th in contact with the medium 9 or the ambient air. A seal 108 seals the inner tube 2nd towards the medium 9 from below.

Dies zeigt 11a bzw. 11b mit teilweisem Querschnitt des Endbereichs des Außenrohrs 3. Das Innenrohr 2 befindet sich in Messposition und das Sensorelement 8 hat Kontakt mit dem Medium 9. 11c zeigt ausschließlich das Innenrohr 2.this shows 11a respectively. 11b with a partial cross section of the end region of the outer tube 3rd . The inner tube 2nd is in the measuring position and the sensor element 8th is in contact with the medium 9 . 11c shows only the inner tube 2nd .

12a und 12b zeigen den oberen Teil des Sensors 1 im Querschnitt in Schutzposition (12a) und Messposition (12b). Wie oben erwähnt sind grundsätzlich zwei Anordnung der ersten und zweiten Nut möglich, nämlich im Außenrohr 3 oder im Innenrohr 2. Mit der vorliegenden Anmeldung werden grundsätzlich alle Möglichkeiten offenbart. Während die oben beschriebene Ausgestaltung mit der axialen Bewegung das Außenrohr 3 die Nut 11 und 12 umfasste, umfasst bei der Drehbewegung das Innenrohr 2 die erste und zweite Nut, die mit den Bezugszeichen 111 und 112 bezeichnet sind. 12a and 12b show the upper part of the sensor 1 in cross-section in protective position ( 12a ) and measuring position ( 12b ). As mentioned above, two arrangements of the first and second groove are possible in principle, namely in the outer tube 3rd or in the inner tube 2nd . In principle, all possibilities are disclosed with the present application. While the configuration described above with the axial movement of the outer tube 3rd the groove 11 and 12 included, includes the inner tube during the rotational movement 2nd the first and second groove, which have the reference numerals 111 and 112 are designated.

Das Außenrohr 3 umfasst folgerichtig eine Sicherungsnut 105, die zur Aufnahme eines Sicherungselements 104 ausgestaltet ist. Das Sicherungselement 104 umfasst die beiden Teile mit den Bezugszeichen 104a und 104b. Die Sicherungsnut 105 ist etwa eine Bohrung im Außenrohr. Das Sicherungselement 104 ist etwa als Feder 104a und als Kugel 104b ausgestaltet. In einer Ausgestaltung kann das Sicherungselement 104 als Bolzen, Keil o.ä. ausgestaltet sein.The outer tube 3rd consequently includes a securing groove 105 used to hold a fuse element 104 is designed. The securing element 104 includes the two parts with the reference numerals 104a and 104b . The locking groove 105 is about a hole in the outer tube. The securing element 104 is about as a feather 104a and as a ball 104b designed. In one configuration, the securing element 104 as a bolt, wedge or similar be designed.

In der Schutzposition (12a) wird die Kugel 104b durch die Feder 104a in die erste Nut 111 des Innenrohr 2 gedrückt. Die erste Nut 111 ist auf der, der zweiten Nut 112 zugewandten Seite (Bezugszeichen 111a) im Vergleich zu der, der zweiten Nut 112 abgewandten Seite, abgeflacht. Erfolgt eine Drehung 25, gleitet die Kugel 104b aus der ersten Nut 111 heraus, am Außendurchmesser des Innenrohres 2 entlang bis sie in die zweite Nut 112 arretiert. In diesem Zwischenzustand ist die Feder 104 gespannt. Die Feder 104a drückt die Kugel 104b in die zweiten Nut 112. Die zweite Nut 112 ist auf der, der ersten Nut 111 zugewandten Seite (Bezugszeichen 112a) relativ spitz, sodass sich die Kugel 104b - wenn sie sich einmal in der zweiten Nut 112 befindet - nicht mehr daraus wegbewegen kann. Eine Rückbewegung aus der Messposition in die Schutzposition ist nicht möglich. Bevorzugt ist die zweite Nut 112 so ausgestaltet, dass diese die Kugel 104b in der Messposition um mehr als die Hälfte ihres Durchmessers aufnehmen kann.In the protective position ( 12a ) becomes the ball 104b by the spring 104a in the first groove 111 of the inner tube 2nd pressed. The first groove 111 is on the second groove 112 facing side (reference number 111a ) compared to the second groove 112 opposite side, flattened. There is a rotation 25th , the ball slides 104b from the first groove 111 out, on the outer diameter of the inner tube 2nd along until it is in the second groove 112 locked. The spring is in this intermediate state 104 curious; excited. The feather 104a pushes the ball 104b in the second groove 112 . The second groove 112 is on the first groove 111 facing side (reference number 112a ) relatively pointed, so that the ball 104b - once in the second groove 112 located - can no longer move out of it. A return movement from the measuring position to the protective position is not possible. The second groove is preferred 112 designed to be the ball 104b in the measuring position by more than half of their diameter.

Das oben gesagte bezüglich des Temperatursensors 16 und der Referenz 14 gilt für die Ausführung mit der Drehbewegung analog.The above regarding the temperature sensor 16 and the reference 14 applies analogously to the version with the rotary movement.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Sensorsensor
22nd
InnenrohrInner tube
33rd
AußenrohrOuter tube
44th
SicherungselementSecuring element
55
SicherungsnutSecuring groove
66
Dichtungpoetry
77
Dichtungpoetry
88th
SensorelementSensor element
99
Mediummedium
1111
erste Nutfirst groove
1212
zweite Nutsecond groove
1313
AussparungRecess
1414
Referenzreference
1515
TransportsicherungTransport lock
1616
TemperatursensorTemperature sensor
1717th
Gewindethread
1818th
ProzessbehälterportProcess container port
1919th
ÜberführungFlyover
2020th
ReferenzraumReference room
2222
Transportmittel oder MatrixMeans of transport or matrix
2323
trockenes KCI-Salzdry KCI salt
2424th
Flüssigkeitliquid
2525th
Drehungrotation
2626
Öffnungopening
104a104a
SicherungselementSecuring element
104b104b
SicherungselementSecuring element
105105
SicherungsnutSecuring groove
107107
Dichtungpoetry
108108
Dichtungpoetry
111111
erste Nutfirst groove
111a111a
112 zugewandter Teil von 111 112 facing part of 111
112112
zweite Nutsecond groove
112a112a
111 zugewandter Teil von 112 111 facing part of 112

Claims (24)

Sensor (1), umfassend - ein Außenrohr (3), umfassend ■ eine erste Nut (11), und ■ eine zweite Nut (12), - ein Innenrohr (2), umfassend ■ eine Sicherungsnut (5) zur Aufnahme zumindest eines elastischen Sicherungselements (4), insbesondere eines Sicherungsrings, wobei das Innenrohr (2) relativ zum Außenrohr (3) und mindestens teilweise innerhalb des Außenrohrs (3) von einer Schutzposition in eine Messposition, insbesondere axial, bewegbar ist, wobei das Innenrohr (2) ausschließlich zwischen der Schutzposition und der Messposition bewegbar ist, wobei das Sicherungselement (4) in der Schutzposition in der ersten Nut (11) des Außenrohrs (3) einrastet, wobei sich das Sicherungselement (4) dabei in einem ersten, insbesondere entspannten, Zustand befindet, wobei sich das Sicherungselement (4) bei der Bewegung von der Schutzposition in die Messposition in einen Zwischenzustand, insbesondere in einen gespannteren Zustand, verformt, wobei das Sicherungselement (4) in der Messposition in der zweiten Nut (12) des Außenrohrs (3) arretiert, wobei sich das Sicherungselement (4) dabei in einen zweiten, insbesondere entspannten, Zustand verformt, und wobei durch das Arretieren des Sicherungselements (4) in die zweite Nut (12) eine weitere Bewegung des Innenrohrs (2) verhindert wird, und ■ mindestens ein Sensorelement (8) zur Aufnahme eines von einer Messgröße eines Mediums (9) abhängigen Werts, wobei das Sensorelement (8) derart angeordnet ist, dass das Sensorelement (8) mindestens in der Messposition in Kontakt mit dem Medium (9) steht. Sensor (1), comprising - An outer tube (3) comprising ■ a first groove (11), and A second groove (12), - An inner tube (2) comprising A securing groove (5) for receiving at least one elastic securing element (4), in particular a securing ring, the inner tube (2) being movable relative to the outer tube (3) and at least partially inside the outer tube (3) from a protective position into a measuring position, in particular axially, the inner tube (2) being movable exclusively between the protective position and the measuring position, the securing element (4) engages in the protective position in the first groove (11) of the outer tube (3), the securing element (4) being in a first, in particular relaxed, state, wherein the securing element (4) deforms during the movement from the protective position into the measuring position into an intermediate state, in particular into a more tensioned state, wherein the securing element (4) locks in the measuring position in the second groove (12) of the outer tube (3), the securing element (4) deforming into a second, in particular relaxed, state, and wherein the locking of the securing element (4) into the second groove (12) prevents further movement of the inner tube (2), and ■ at least one sensor element (8) for receiving a value dependent on a measured variable of a medium (9), the sensor element (8) being arranged such that the sensor element (8) is in contact with the medium (9) at least in the measuring position . Sensor (1), umfassend - ein Innenrohr (2), umfassend ■ eine erste Nut (111), und ■ eine zweite Nut (112), - ein Außenrohr (2), umfassend ■ eine Sicherungsnut (105) zur Aufnahme zumindest eines elastischen Sicherungselements (104), insbesondere eines ersten Sicherungselements welches als Feder (104a) ausgestaltet ist und eines zweiten Sicherungselements, welches als Kugel (104b) ausgestaltet ist, wobei das Innenrohr (2) relativ zum Außenrohr (3) und mindestens teilweise innerhalb des Außenrohrs (3) von einer Schutzposition in eine Messposition, insbesondere durch eine Drehbewegung, bewegbar ist, wobei das Innenrohr (2) ausschließlich zwischen der Schutzposition und der Messposition bewegbar ist, wobei das Sicherungselement (104), insbesondere das zweite Sicherungselement (104b), in der Schutzposition in der ersten Nut (111) des Außenrohrs (3) einrastet, wobei sich das Sicherungselement (104), insbesondere das erste Sicherungselement (104a), dabei in einem ersten, insbesondere entspannten, Zustand befindet, wobei sich das Sicherungselement (104), insbesondere das erste Sicherungselement (104a), bei der Bewegung von der Schutzposition in die Messposition in einen Zwischenzustand, insbesondere in einen gespannteren Zustand, verformt, wobei das Sicherungselement (104), insbesondere das zweite Sicherungselement (104b) in der Messposition in der zweiten Nut (112) des Außenrohrs (3) arretiert, wobei sich das Sicherungselement (104), insbesondere das erste Sicherungselement (104a), dabei in einen zweiten, insbesondere entspannten, Zustand verformt, und wobei durch das Arretieren des Sicherungselements (104), insbesondere das zweite Sicherungselement (104b), in die zweite Nut (112) eine weitere Bewegung des Innenrohrs (2) verhindert wird, und ■ mindestens ein Sensorelement (8) zur Aufnahme eines von einer Messgröße eines Mediums (9) abhängigen Werts, wobei das Sensorelement (8) derart angeordnet ist, dass das Sensorelement (8) mindestens in der Messposition in Kontakt mit dem Medium (9) steht.Sensor (1), comprising - An inner tube (2) comprising ■ a first groove (111), and A second groove (112), - An outer tube (2) comprising A securing groove (105) for receiving at least one elastic securing element (104), in particular a first securing element which is designed as a spring (104a) and a second securing element which is designed as a ball (104b), the inner tube (2) being movable relative to the outer tube (3) and at least partially inside the outer tube (3) from a protective position to a measuring position, in particular by a rotary movement, the inner tube (2) being movable exclusively between the protective position and the measuring position is wherein the securing element (104), in particular the second securing element (104b), engages in the protective position in the first groove (111) of the outer tube (3), the securing element (104), in particular the first securing element (104a), thereby locking in in a first, especially relaxed, state, wherein the securing element (104), in particular the first securing element (104a), deforms during the movement from the protective position into the measuring position into an intermediate state, in particular into a more tensioned state, wherein the securing element (104), in particular the second securing element (104b), locks in the measuring position in the second groove (112) of the outer tube (3), the securing element (104), in particular the first securing element (104a), thereby being in one second, in particular relaxed, deformed condition, and further locking of the inner tube (2) is prevented by locking the securing element (104), in particular the second securing element (104b), into the second groove (112), and ■ at least one sensor element (8) for receiving a value dependent on a measured variable of a medium (9), the sensor element (8) being arranged such that the sensor element (8) is in contact with the medium (9) at least in the measuring position . Sensor (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Nut (11) auf einer ersten Seite einen stufenförmigen Absatz (11 a) umfasst, der eine Bewegung des Innenrohrs (2) entgegen der Richtung der Messposition verhindert, und wobei die erste Nut (11) auf einer zweiten Seite einen konischen Absatz (11b) umfasst, der eine Bewegung des Innenrohrs in Richtung Messposition ermöglicht.Sensor (1) after Claim 1 or 2nd , wherein the first groove (11) on a first side comprises a step-shaped shoulder (11 a) which prevents movement of the inner tube (2) against the direction of the measuring position, and wherein the first groove (11) on a second side a conical Paragraph (11b), which allows movement of the inner tube in the direction of the measuring position. Sensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite Nut (12) auf einer ersten Seite einen stufenförmigen Absatz (12a) umfasst, der eine Bewegung des Innenrohrs (2) in Richtung der Schutzposition verhindert, und wobei die zweite Nut (12) auf einer zweiten Seite einen stufenförmigen Absatz (12b) umfasst, der eine Bewegung des Innenrohrs (2) in Richtung über die Messposition hinaus verhindert.Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the second groove (12) on a first side comprises a step-shaped shoulder (12a) which prevents movement of the inner tube (2) in the direction of the protective position, and wherein the second groove (12) on a second side comprises a step-shaped shoulder (12b), which prevents the inner tube (2) from moving in the direction beyond the measuring position. Sensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Sicherungselement (4) aus Kunststoff oder Metall, insbesondere aus Federstahl, gefertigt ist, und insbesondere offene Enden umfasst. Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the securing element (4) is made of plastic or metal, in particular spring steel, and in particular comprises open ends. Sensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Außenrohr (3) an dem der zweiten Nut (12) naheliegenden Endbereich offen ist.Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the outer tube (3) is open at the end region close to the second groove (12). Sensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Innenrohr (2) oder das Außenrohr (3) eine erste Dichtung (6) umfasst, welche das im Innenrohr (2) angeordnete Sensorelement (8) auf einer ersten Seite abschließt und gegenüber dem Medium (9) abdichtet, und wobei das Innenrohr (2) eine zweite Dichtung (7) umfasst, welche das im Innenrohr (2) angeordnete Sensorelement (8) auf einer zweiten Seite abschließt und gegenüber dem Medium (9) abdichtet.Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the inner tube (2) or the outer tube (3) comprises a first seal (6) which closes the sensor element (8) arranged in the inner tube (2) on a first side and opposite the Seals medium (9), and wherein the inner tube (2) comprises a second seal (7) which seals off the sensor element (8) arranged in the inner tube (2) on a second side and seals against the medium (9). Sensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Innenrohr (2) oder das Außenrohr (3) eine Formdichtung (107) umfasst, welche das Sensorelement (8) umschließt und gegenüber dem Medium (9) abdichtet.Sensor (1) according to one of the Claims 1 to 6 , wherein the inner tube (2) or the outer tube (3) comprises a molded seal (107) which surrounds the sensor element (8) and seals against the medium (9). Sensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Innenrohr (2) so ausgestaltet ist, dass es in Schutzposition an dem der ersten Nut (11) naheliegenden Endbereich des Außenrohrs (3) aus dem Außenrohr (3) herausragt.Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the inner tube (2) is designed such that it protrudes from the outer tube (3) in the protective position at the end region of the outer tube (3) close to the first groove (11). Sensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Innenrohr (2) mindestens eine Aussparung (13) umfasst, wobei das Sensorelement (8) in der Aussparung (13) angeordnet ist.Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the inner tube (2) comprises at least one recess (13), the sensor element (8) being arranged in the recess (13). Sensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Innenrohr (2) an dem der zweiten Nut (12) naheliegenden Endbereich einen Raum zur Aufnahme eines potentiometrischen Bezugssystems (14) umfasst.Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the inner tube (2) at the end region close to the second groove (12) comprises a space for receiving a potentiometric reference system (14). Sensor (1) nach Anspruch 11, wobei das potentiometrische Bezugssystem (14) einen Referenzraum (20) umfasst, in dem eine, vorzugsweise trockene oder wasserarme, Substanz (23) enthalten ist, und wobei das potentiometrische Bezugssystem (14) eine Überführung (19) umfasst, die in der Schutzposition und in der Messposition in Kontakt mit dem Medium (9) steht, wobei das potentiometrische Bezugssystem (14) dazu ausgestaltet ist, Flüssigkeit durch die Überführung (19) in den Referenzraum (20) zu transportieren, um aus der in dem Referenzraum (20) enthaltenen Substanz (23) und der in den Referenzraum (20) transportierten Flüssigkeit (24) einen Referenzelektrolyten zu bilden.Sensor (1) after Claim 11 , wherein the potentiometric reference system (14) comprises a reference space (20) in which a, preferably dry or low-water, substance (23) is contained, and wherein the potentiometric reference system (14) comprises a transfer (19), which is in the protective position and is in contact with the medium (9) in the measuring position, the potentiometric reference system (14) being designed to transport liquid through the transfer (19) into the reference space (20) in order to be able to contained substance (23) and the liquid (24) transported into the reference space (20) to form a reference electrolyte. Sensor (1) nach Anspruch 12, wobei die Überführung (19) als Diaphragma, Ringspalt, Membran oder Pore ausgestaltet ist.Sensor (1) after Claim 12 , wherein the transfer (19) is designed as a diaphragm, annular gap, membrane or pore. Sensor (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das potentiometrische Bezugssystem (14) Transportmittel (22) oder eine Matrix zum Transport von Flüssigkeit (24) durch die Überführung (19) in den Referenzraum (20) umfasst, insbesondere ist das Transportmittel (22) oder die Matrix dazu ausgestaltet, die Flüssigkeit (24) mittels Kapillarkräften zu transportieren.Sensor (1) according to one of the Claims 11 to 13 , wherein the potentiometric reference system (14) comprises transport means (22) or a matrix for transporting liquid (24) through the transfer (19) into the reference space (20), in particular the transport means (22) or the matrix is designed for this purpose Transport liquid (24) by means of capillary forces. Sensor (1) nach Anspruch 14, wobei das Transportmittel (22) oder die Matrix einen porösen Körper und/oder Fasern, insbesondere ein Fasergewebe oder ein Gelege von Fasern mit einem Faserabstand von <100 µm, und/oder eine Dialysemembran, und/oder mindestens eine Kapillarröhre, vorzugsweise eine Vielzahl von Kapillarröhren, und/oder ein Pulver umfassen.Sensor (1) after Claim 14 , wherein the transport means (22) or the matrix comprises a porous body and / or fibers, in particular a fiber fabric or a lay of fibers with a fiber spacing of <100 μm, and / or a dialysis membrane, and / or at least one capillary tube, preferably a multiplicity of capillary tubes, and / or a powder. Sensor (1) nach Anspruch 15, wobei der poröse Körper, die Fasern, die Kapillarröhre und/oder das Pulver ein hydrophiles Material, insbesondere ein Glas oder eine Keramik, umfassen, welches vorzugsweise Aluminiumoxid und/oder Titanoxid und/oder Siliziumoxid enthält.Sensor (1) after Claim 15 , wherein the porous body, the fibers, the capillary tube and / or the powder comprise a hydrophilic material, in particular a glass or a ceramic, which preferably contains aluminum oxide and / or titanium oxide and / or silicon oxide. Sensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, der eine Transportsicherung (15) umfasst, die im eingebauten Zustand ein zufälliges und unbeabsichtigtes Bewegen von der Schutzposition in die Messposition verhindert und nach Entfernung die Bewegung frei gibt.Sensor (1) according to one of the preceding claims, which comprises a transport lock (15) which, in the installed state, prevents accidental and unintentional movement from the protective position into the measuring position and releases the movement after removal. Sensor (1) nach Anspruch 17, wobei die Transportsicherung (15) eine Sollbruchstelle umfasst, welche die Transportsicherung (15) bei dessen Entfernung irreversibel zerstört.Sensor (1) after Claim 17 , wherein the transport lock (15) comprises a predetermined breaking point, which irreversibly destroys the transport lock (15) when it is removed. Sensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Innenrohr (2) neben dem Sensorelement einen Temperatursensor (16) umfasst.Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the inner tube (2) comprises a temperature sensor (16) in addition to the sensor element. Sensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Außenrohr (3) ein Gewinde (17), insbesondere ein PG 13,5-Gewinde, für den Anbau in eine Armatur, Prozessbehälter, Rohrleitung oder Fermenter umfasst.Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the outer tube (3) comprises a thread (17), in particular a PG 13.5 thread, for mounting in a fitting, process container, pipeline or fermenter. Sensor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Sensorelement (8) einen Analysensensor, insbesondere einen Sensor zur Bestimmung von Nährstoffen, umfasst.Sensor (1) according to one of the preceding claims, wherein the sensor element (8) comprises an analysis sensor, in particular a sensor for determining nutrients. Verfahren zum Herstellen eines Sensors (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: - Anbringen des Innenrohrs (2) im Außenrohr (3), - Bewegen des Innenrohrs (2) in die Schutzposition, - gegebenenfalls Montage der Transportsicherung (15), - Verpacken des Sensors (1), und - Sterilisieren des Sensors (1), vorzugsweise durch Bestrahlung mit hochenergetischer Strahlung.Method for producing a sensor (1) according to one of the preceding claims, comprising the steps: - attaching the inner tube (2) in the outer tube (3), - moving the inner tube (2) into the protective position, - if necessary, installing the transport lock (15) , - packaging the sensor (1), and - Sterilize the sensor (1), preferably by irradiation with high-energy radiation. Verfahren zum Herstellen eines Sensors (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend die Schritte: - Anbringen des Innenrohrs (2) im Außenrohr (3) in eine Position zwischen der Schutzposition und der Messposition, - Verpacken des Sensors (1) in einer flexiblen Verpackung, vorzugsweise eines Folienbeutels, - Bewegen des Innenrohrs (2) in die Schutzposition, - gegebenenfalls Montage der Transportsicherung (15) in der flexiblen Verpackung, und - Sterilisieren des Sensors (1), vorzugsweise durch Bestrahlung mit hochenergetischer Strahlung.Method for producing a sensor (1) according to one of the preceding claims, comprising the steps: - Attaching the inner tube (2) in the outer tube (3) in a position between the protective position and the measuring position, Packaging the sensor (1) in a flexible packaging, preferably a foil pouch, - moving the inner tube (2) into the protective position, - If necessary, assembly of the transport lock (15) in the flexible packaging, and - Sterilizing the sensor (1), preferably by irradiation with high-energy radiation. Verfahren zur Inbetriebnahme eines Sensors nach einem der vorangehenden Ansprüche und nachfolgend den Verfahrensschritten aus Anspruch 22 oder 23, das Verfahren umfassend die Schritte: - Auspacken des Sensors (1), - Anbringen des Sensors (1) an einen Prozessbehälter, - Sterilisierung des Sensors (1), insbesondere mit Heißdampf, vorzugsweise zusammen mit dem Prozessbehälter, - gegebenenfalls Entfernen der Transportsicherung (15), und - Bewegen des Innenrohrs (2) in die Messposition.Method for starting up a sensor according to one of the preceding claims and subsequently the method steps Claim 22 or 23 , the method comprising the steps: - unpacking the sensor (1), - attaching the sensor (1) to a process container, - sterilizing the sensor (1), in particular with superheated steam, preferably together with the process container, - optionally removing the transport lock ( 15), and - moving the inner tube (2) into the measuring position.
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