DE112010001778T5

DE112010001778T5 - Mehrfachanschluss-Inline-Durchflusszelle zur Verwendung bei der Beobachtung mehrererParameter in einer hygienischen Prozesslinie

Info

Publication number: DE112010001778T5
Application number: DE112010001778T
Authority: DE
Inventors: William H. Wynn; Brian Costelloe
Original assignee: Endress and Hauser Conducta Inc
Current assignee: Endress and Hauser Conducta Inc
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2010-04-08
Publication date: 2012-07-26
Anticipated expiration: 2030-04-09
Also published as: CN102405450B; US20100269940A1; CN102405450A; WO2010126692A1; DE112010001778B4; US7973923B2

Abstract

Inline-Durchflusszelle für die Verwendung bei der Beobachtung mehrerer Parameter in einer hygienischen Prozesslinie, bestehend aus: einem Körper mit gegenüberliegenden Endwänden, einem Durchflussdurchlass, der sich entlang einer Achse zwischen den Endwänden erstreckt, und mehreren Seitenwänden, die tangential an der Achse angeordnet sind, mit dem Durchlass an den Enden des Körpers in Verbindung stehenden Eingangs- und Ausgangsfittings für den Anschluss der Durchflusszelle in einer hygienischen Prozesslinie, wobei der Messstoff in der Linie durch den Durchlass fließt, und durch mehr als zwei der Seitenwände öffnenden Überwachungsanschlüssen zur Aufnahme von Sensoren zur Überwachung mehrerer Parameter im Messstoff.

Description

Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen die Überwachung von Parametern in hygienischen Prozesslinien und im Besonderen eine Inline-Mehrfachanschluss-Durchflusszelle zur Verwendung bei der Beobachtung mehrerer Parameter in einer hygienischen Prozesslinie.
Die Inline-Überwachung oder Messung von Parametern wie pH, Sauerstoff, Kohlendioxid, spezifische Ionen, Leitfähigkeit, Temperatur und optische Absorption wird im Allgemeinen in der Biotechnologie und der pharmazeutischen Industrie verwendet. Bei Prozessen, in denen mehrere Parameter überwacht werden sollen, kann die Komplexität der Verrohrung und des Aufbaus der Messsysteme problematisch und die Integrität des Systems gefährdet sein.
Sensoren zur Durchführung von Inline-Messungen sind typischerweise an Durchflusszellen montiert, und bei der Messung von mehr als einem Parameter sind mehrere Durchflusszellen erforderlich. In Installationen von diesem Typ sind die Durchflusszellen typischerweise gestapelt.
Bisher werden optische und elektro-chemische Sensoren einzeln in Prozesslinien angebracht und, falls sowohl elektro-chemische als auch optische Messungen in derselben Prozesslinie erforderlich sind, werden auch zwei oder mehr Durchflusszellen benötigt.
Es ist im Allgemeinen eine Aufgabe der Erfindung, eine neue und verbesserte Durchflusszelle zur Verwendung bei der Beobachtung mehrerer Parameter in einer hygienischen Prozesslinie zu liefern.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Lieferung einer Durchflusszelle mit der oben genannten Eigenschaft, die die Begrenzungen und Nachteile der bisher gelieferten Durchflusszellen nicht aufweist.
Diese und andere Aufgaben werden erreicht in Übereinstimmung mit der Erfindung durch Lieferung einer Inline-Durchflusszelle mit einem Körper mit gegenüberliegenden Endwänden, einem Durchflussdurchlass, der sich entlang einer Achse zwischen den Endwänden erstreckt, und mehreren Seitenwänden, die tangential an der Achse angeordnet sind, mit dem Durchlass an den Enden des Körpers in Verbindung stehenden Eingangs- und Ausgangsfittings für den Anschluss der Durchflusszelle in einer hygienischen Prozesslinie, wobei der Messstoff in der Linie durch den Durchlass fließt, und durch mehr als zwei der Seitenwände öffnenden Überwachungsanschlüssen zur Aufnahme von Sensoren für die Überwachung mehrerer Parameter im Messstoff.
ist eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform einer Inline-Mehrfachanschluss-Durchflusszelle zur Verwendung bei der Beobachtung mehrerer Parameter in einer hygienischen Prozesslinie in Übereinstimmung mit der Erfindung.
und sind vertikale Schnittdarstellungen der Ausführungsform in .
ist ein Seitenaufriss der Durchflusszelle in der Ausführungsform in mit in den Überwachungsanschlüssen montierten Sensoren.
ist eine horizontale Schnittdarstellung entlang der Linie 5-5 in .
ist eine explodierte isometrische Darstellung der Durchflusszelle in der Ausführungsform in , wobei ein UV-Lampen-Aufbau und ein Detektor in zwei seiner Anschlüsse, eine Leitfähigkeitssonde in einem dritten Anschluss und eine pH-Sonde in einem vierten Anschluss angebracht sind.
ist ein Seitenaufriss der Ausführungsform in .
ist eine Draufsicht, teilweise ausgebrochen, der Ausführungsform in .
Wie in den – dargestellt, hat die Durchflusszelle ein im Allgemeinen rechtwinkliges Gehäuse 11 mit einer oberen Wand 12, einer unteren Wand 13 und Seitenwänden 16–19. In der dargestellten Ausführungsform sind obere und untere Wand im Allgemeinen quadratisch und die Seitenwände im Allgemeinen rechtwinklig, wobei die Seitenwände 16, 17 schmäler sind als die Seitenwände 18, 19. Der Körper besteht vorzugsweise aus einem Material, dass leicht zu reinigen und zu sterilisieren ist, wie Edelstahl oder ein thermoplastisches Fluorpolymer, wie das, das unter dem Kynar-Handelszeichen vermarktet wird.
Ein Durchflussdurchlass 21 erstreckt sich entlang der Z-Achse des Körpers zwischen oberer Wand 12 und unterer Wand 13 mit mit dem Durchlass an der Ober- und Unterseite des Körpers in Verbindung stehenden Einlass- und Auslassfittings 22, 23 zum Inline-Anschluss der Durchflusszelle in einer hygienischen Prozesslinie, wobei der Messstoff in der Linie durch den Durchlass fließt. In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei den Einlass- und Auslassfittings um Triclampverschlüsse, die mit dem Körper eine Einheit formen und über Anschlussflansche 22a, 23a mit O-Ring-Nuten 22b, 23b an ihren äußeren Enden verfügen. Es können jedoch beliebige andere geeignete Fittings verwendet werden.
Überwachungsanschlüsse 26, 27 öffnen durch die Seitenwände 16, 17 auf gegenüberliegenden Seiten des Körpers zur Aufnahme von Sensoren zur Überwachung von Parameter im Messstoff. Jeder dieser Anschlüsse verfügt über eine innere Bohrung 26a, 27a und eine äußere Bohrung 26b, 27b, die sich entlang der X-Achse des Körpers erstrecken, wobei die inneren Bohrungen den Durchflussdurchlass 21 durchschneiden und die äußeren Bohrungen durch die Seitenwände öffnen. Die äußeren Bohrungen haben einen größeren Durchmesser als die inneren Bohrungen, und zwischen den Bohrungen ist ein Paar Ringschultern 28, 29 geformt. Ringaussparungen 31 mit Innen- oder Bodenwänden 32 sind an den äußeren Enden der äußeren Bohrungen 26b, 27b für die Aufnahme von Teilen der Sensoren und/oder der Hardware, mit der die Sensoren an den Anschlüssen befestigt sind, geformt. Aufnahmebohrungen 33 sind in Abständen rund um die Anschlüsse angeordnet und öffnen durch die äußeren Schultern. in einem Edelstahlkörper haben die Aufnahmebohrungen ein Gewinde, während sie in einem Kynar-Körper kein Gewinde haben und sich durch den gesamten Körper erstrecken.
Zusätzliche Überwachungsanschlüsse 36, 37 öffnen durch Seitenwände 18, 19 an den anderen Seiten des Körpers für die Aufnahme zusätzlicher Sensoren für die Überwachung zusätzlicher Parameter im Messstoff. Diese Anschlüsse sind vergleichbar mit den Anschlüssen 26, 27 und umfassen innere Bohrungen 26a, 27a und äußere Bohrungen 26b, 27b, die sich entlang der Y-Achse des Körpers erstrecken, wobei die inneren Bohrungen den Durchflussdurchlass durchschneiden und die äußeren Bohrungen durch die Seitenwände öffnen. Die äußeren Bohrungen haben einen größeren Durchmesser als die inneren Bohrungen, und zwischen den Bohrungen befinden sich Ringschultern 38, 39. Aufnahmebohrungen 41 öffnen durch Seitenwände 18, 19 und sind in Abständen rund um die äußeren Bohrungen 36b, 37b angeordnet und dienen der Befestigung der Sensoren an den Anschlüssen. Wie die Aufnahmebohrungen 33 haben sie bei einem Edelstahlkörper ein Gewinde und bei einem Kynar-Körper kein Gewinde.
Da die Schultern zwischen den Bohrungen und die unteren Wände der äußeren Aussparungen alle nach außen zeigen, sind diese Flächen und die Wände der Bohrungen leicht zugänglich für die Dampfdesinfektion oder andere Reinigungsprozesse ohne Entfernung der Zelle aus der Prozesslinie.
In der in den und dargestellten Ausführungsform sind optische Sensoren 43, 44 in Anschlüssen 26, 27, eine Leitfähigkeits- und Temperatursonde 46 in Anschluss 36 und eine pH-Sonde 47 in Anschluss 37 angebracht. Die optischen Sensoren umfassen optische Fenster 48, 49 mit Halteringen 51, 52, mit denen die Fenster an den Schultern 39 befestigt sind, und O-Ringen 53, die Abdichtungen zwischen den Fenstern und den Schultern 38 liefern, um zu verhindem, dass Messstoff zwischen dem Durchlass und den Anschlüssen ausleckt. Die Leitfähigkeits- und Temperatursonde ist in der äußeren Bohrung des Anschlusses 36 aufgenommen, wobei eine Halteplatte 54 den Sensor am Durchflusszellenkörper befestigt und ein O-Ring 55 eine messstoffdichte Abdichtung zwischen der Sonde und dem Körper liefert. Die pH-Sonde ist in einem Gehäuse 56 montiert, das in der äußeren Bohrung des Anschlusses 37 aufgenommen und mit einer Halteplatte 58 am Durchflusszellenkörper befestigt ist, wobei ein O-Ring 59 eine messstoffdichte Abdichtung zwischen dem Gehäuse und dem Körper liefert.
Bei dieser Ausführungsform lassen sich optische Messungen zur selben Zeit an derselben Stelle durchführen, an der auch Leitfähigkeit, Temperatur und pH überwacht oder gemessen werden.
Die in den – dargestellte Ausführungsform ist vergleichbar mit der Ausführungsform in den und , wobei gleiche Referenzzahlen die entsprechenden Elemente in den zwei Ausführungen bezeichnen. In dieser Ausführungsform ist ein UV-Lampen-Aufbau 61 am Haltering 51 montiert für die Leitung von UV-Licht durch das optische Fenster 49 in Anschluss 27, und ein UV-Detektor 62 ist am Haltering 52 montiert für den Empfang von UV- Strahlung durch das optische Fenster 48 in Anschluss 26, wobei O-Ringe 63 Abdichtungen zwischen den Halteringen und den Fenstern liefern. Bei dem dargestellten Kynar-Körper sind die Halteringe am Durchflusszellenkörper mit Befestigungsschrauben 64 befestigt, die in die gegenüberliegenden Enden von Edelstahl-Gewindestangen 66 geschraubt sind, die sich durch den Körper in Befestigungslöcher 33 erstrecken. Bei einem Edelstahlkörper können die Befestigungsschrauben direkt in die Befestigungslöcher geschraubt werden und die Gewindestangen werden nicht benötigt.
In dieser Ausführungsform ist der pH-Sonden-Aufbau 56 in Anschluss 36 und die Leitfähigkeitssonde 46 in Anschluss 37 montiert, wobei Halteplatten 54, 58 am Durchflusszellenkörper mit Befestigungsschrauben 68 befestigt sind, die in Gewindestangen 69 an den gegenüberliegenden Enden eingeschraubt sind, die sich durch den Körper in Befestigungslöcher 41 erstrecken. Bei einem Edelstahlkörper werden die Befestigungsschrauben direkt in die Befestigungslöcher eingeschraubt. Wie in der Ausführungsform in den – können optische Parameter gleichzeitig mit pH und Leitfähigkeit überwacht oder gemessen werden.
Die Erfindung hat eine Reihe wichtiger Funktionen und Vorteile. Sie ermöglicht die gleichzeitige Überwachung oder Messung mehrerer Parameter an einem einzigen Punkt in einer hygienischen Prozesslinie. Weniger Durchflusszellen und Messpunkte bedeuten geringeren Platzverlust in der Linie und leichtere Installation und Instrumentierung. Des Weiteren sind die Messungen synchronisiert, wenn voneinander abhängige Prozessvariablen an einer Stelle gemessen werden. Die Kosten werden durch Integration von mehreren Messungen an einer Stelle reduziert, und die Desinfektion einer Prozesslinie ist bei weniger Überwachungs- oder Messpunkten in der Linie ebenfalls einfacher.
Aus dem Vorherigen wird ersichtlich, dass eine neue und verbesserte Durchflusszelle für die Verwendung bei der Beobachtung mehrerer Parameter in einer hygienischen Prozesslinie zur Verfügung steht. Während nur bestimmte momentan bevorzugte Ausführungsformen im Detail beschrieben wurden, was für jene, die mit dem Stand der Technik vertraut sind, ersichtlich ist, können bestimmte Änderungen ohne Abweichung vom Umfang der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert, vorgenommen werden.

Claims

Eine Inline-Durchflusszelle für die Verwendung bei der Beobachtung mehrerer Parameter in einer hygienischen Prozesslinie, bestehend aus: einem Körper mit gegenüberliegenden Endwänden, einem Durchflussdurchlass, der sich entlang einer Achse zwischen den Endwänden erstreckt, und mehreren Seitenwänden, die tangential an der Achse angeordnet sind, mit dem Durchlass an den Enden des Körpers in Verbindung stehenden Eingangs- und Ausgangsfittings für den Anschluss der Durchflusszelle in einer hygienischen Prozesslinie, wobei der Messstoff in der Linie durch den Durchlass fließt, und durch mehr als zwei der Seitenwände öffnenden Überwachungsanschlüssen zur Aufnahme von Sensoren für die Überwachung mehrerer Parameter im Messstoff.
Die Durchflusszelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Anschlüsse über eine innere Bohrung anschließend an den Durchlass und eine äußere Bohrung mit einem größeren Durchmesser als die innere Bohrung in Richtung der Außenseite des Körpers verfügt, mit einer nach außen zeigenden Ringbefestigung an der Kontaktstelle der inneren und äußeren Bohrungen, die leicht zugänglich ist für die Reinigung, wenn der Sensor aus dem Anschluss entfernt ist.
Die Durchflusszelle nach Anspruch 1 einschließlich eines optischen Fensters, das in mindestens einem Anschluss montiert ist und gegen den Körper abgedichtet ist, um zu verhindem, dass Messstoff im Durchlass in den Anschluss gelangt.
Die Durchflusszelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus Edelstahl besteht.
Die Durchflusszelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus einem thermoplastischen Fluorpolymer besteht.
Eine Inline-Durchflusszelle zur Verwendung bei der Beobachtung mehrerer Parameter in einer hygienischen Prozesslinie, bestehend aus: einem Körper mit einem darin befindlichen, sich axial erstreckenden Durchflussdurchlass, mit dem Durchlass auf gegenüberliegenden Seiten des Körpers in Verbindung stehenden Einlass- und Auslassfittings für den Anschluss der Durchflusszelle in einer hygienischen Prozessleitung, wobei der Messstoff in der Linie durch den Durchlass fließt, einem ersten und einem zweiten Überwachungsanschluss für die Aufnahme von Sensoren für die Überwachung mindestens eines Parameters im Messstoff, die durch eine erste und eine zweite Seite des Körpers öffnen und mit dem Durchlass in Verbindung stehen, einem dritten und einem vierten Überwachungsanschluss für die Aufnahme zusätzlicher Sensoren für die Überwachung mindestens eines zusätzlichen Parameters im Messstoff, die durch eine dritte und eine vierte Seite des Körpers öffnen und mit dem Durchlass in Verbindung stehen.
Die Durchflusszelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Anschlüsse über eine innere Bohrung anschließend an den Durchlass und eine äußere Bohrung mit einem größeren Durchmesser als die innere Bohrung in Richtung der Außenseite des Körpers verfügt, mit einer nach außen zeigenden Ringbefestigung an der Kontaktstelle der inneren und äußeren Bohrungen, die leicht zugänglich ist für die Reinigung, wenn der Sensor aus dem Anschluss entfernt ist.
Die Durchflusszelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster und ein zweiter Anschluss an einer ersten und zweiten gegenüberliegenden Seite des Durchlasses und ein dritter und ein vierter Anschluss an einer dritten und vierten gegenüberliegenden Seite des Durchlasses angeordnet sind.
Die Durchflusszelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten des Körpers, durch die die Anschlüsse öffnen, tangential an der Achse des Durchlasses angeordnet sind.
Die Durchflusszelle nach Anspruch 6 einschließlich eines optischen Fensters, das in mindestens einem Anschluss montiert ist und gegen den Körper abgedichtet ist, um zu verhindem, dass Messstoff im Durchlass in den Anschluss gelangt.
Die Durchflusszelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus Edelstahl besteht.
Die Durchflusszelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus einem thermoplastischen Fluorpolymer besteht.
Eine Inline-Durchflusszelle für die Verwendung bei der Beobachtung mehrerer Parameter in einer hygienischen Prozesslinie, bestehend aus: einem im Allgemeinen rechtwinkligen Körper mit gegenüberliegenden Endwänden, einem Durchflussdurchlass, der sich entlang einer Achse zwischen den Endwänden erstreckt, und vier Seitenwänden, die in einem Quadrat um die Achse angeordnet sind, mit dem Durchlass an den Enden des Körpers in Verbindung stehenden Eingangs- und Ausgangsfittings für den Anschluss der Durchflusszelle in einer hygienischen Prozesslinie, wobei der Messstoff in der Linie durch den Durchlass fließt, und durch die vier Seitenwände öffnenden Überwachungsanschlüssen zur Aufnahme von Sensoren zur Überwachung mehrerer Parameter im Messstoff.
Die Durchflusszelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Anschlüsse über eine innere Bohrung anschließend an den Durchlass und eine äußere Bohrung mit einem größeren Durchmesser als die innere Bohrung in Richtung der Außenseite des Körpers verfügt, mit einer nach außen zeigenden Ringbefestigung an der Kontaktstelle der inneren und äußeren Bohrungen, die leicht zugänglich ist für die Reinigung, wenn der Sensor aus dem Anschluss entfernt ist.
Die Durchflusszelle nach Anspruch 13 einschließlich eines optischen Fensters, das in mindestens einem Anschluss montiert ist und gegen den Körper abgedichtet ist, um zu verhindem, dass Messstoff im Durchlass in den Anschluss gelangt.
Die Durchflusszelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus Edelstahl besteht.
Die Durchflusszelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus einem thermoplastischen Fluorpolymer besteht.