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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Modulträger zur Aufnahme eines Moduls mit einem Fluidanschluss zur Verwendung in einem System zur Aufbereitung oder Überwachung fluider Medien.
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Der Modulträger ist mit mindestens einem weiteren Modulträger zu einem Modulträgerverbund verbindbar.
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Aus der
DE 10 2017 116 269 ist eine modulare Sensoranordnung mit einer Armatur, einem Schacht und einer innerhalb der Armatur angeordneten Leitung zur Führung eines fließfähigen Mediums bekannt, wobei die Leitung mit einem Endabschnitt der Leitung in den Schacht einmündet. In den Schacht ist ein Sensor einsetzbar, der zur Bestimmung oder Überwachung einer Prozessgröße des fließfähigen Mediums geeignet ist. Die Leitung weist an ihrem in den Schacht mündenden Endabschnitt eine auswechselbare Düse auf, wobei die Anströmung des Sensors mittels der Ausgestaltung und/oder der Ausrichtung der Düse einstellbar ist.
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Aus dem White Paper: Anlagen nach dem Lego-Prinzip - Modulare Automation mit Ventilinseln
(https://www.festo.com/net/SupportPortal/Files/374864/WhitePaper_Ventili nseln_de_V06_L.pdf) sind modulare Anlagen zur Wasseraufbereitung bekannt. Jedes Modul stellt seine spezifische Funktionalität gekapselt an einer Datenschnittstelle zur Verfügung, d. h. Betriebsart, Status, Prozessmesswerte, Alarme und sonstige Eigenschaften können nach der Zusammenschaltung von Modulen zu einer verfahrenstechnischen Anlage gelesen/geschrieben werden, um somit die Funktionalität der Gesamtanlage zu realisieren. Die Sensoren sind fest mit der Leitung des fließfähigen Mediums verbunden. Sensoren sind dabei auf Modulträgern aufgebracht, die miteinander verbunden werden können. Eine Trennung von Sensor und Modulträger ist dabei nicht vorgesehen. Meßmodul und Zuführung des fluiden Mediums sind stets in einer Einheit zusammengefasst
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen zur Bestimmung oder Überwachung einer Prozessgröße eines fließfähigen Medium erfüllen jedoch noch nicht alle Anforderungen an solche Systeme im Hinblick auf leichte Aufbau- und Erweiterbarkeit in zufriedenstellender Weise.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Modulträger zur Verwendung in Systemen zur Überwachung und Aufbereitung fluider Medien zur Verfügung zu stellen, bei denen zum einen die Modulträger mit weiteren Modulträgern verbindbar sind und zum anderen der Modulträger zum reversiblen mechanischen Verbinden oder Trennen des Modulträgers von dem darauf angeordneten Modul eingerichtet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Modulträger nach Anspruch 1 gelöst.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung zu entnehmen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demzufolge ein Modulträger zur Aufnahme eines Moduls mit einem Fluidanschluss zur Verwendung in einem System zur Aufbereitung oder Überwachung eines fluiden Mediums, der mit wenigstens einem weiteren Modulträger zu einem Modulträgerverbund reversibel verbindbar ist. Beim Trennen bzw. Verbinden mehrerer Modulträger ist wenigstens eine hydraulische Verbindung zwischen zwei Modulträgern trennbar bzw. verbindbar.
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Der erfindungsgemäße Modulträger ist zum mechanischen Verbinden und Trennen von dem ihm zugeordneten Modul eingerichtet, wobei beim Trennen bzw. Verbinden von Modulträger und Modul wenigstens eine hydraulische Verbindung zwischen Modulträger und Modul trennbar bzw. verbindbar ist.
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Als fluide Medien kommen prinzipiell flüssige oder gasförmige Medien in Betracht. Die erfindungsgemäßen Modulträger eignen sich besonders für flüssige fluide Medien. Dabei unterliegt das flüssige fluide Medium prinzipiell an sich keiner Beschränkung. Nur beispielhaft seien hier organische oder anorganische Flüssigkeiten genannt, die beispielsweise als Lösungs- oder Schmiermittel eingesetzt werden können und bei deren Anwendung Prozessgrößen der Flüssigkeit bestimmt, überwacht oder eingestellt werden müssen, was durch die Module erreicht wird, die auf den erfindungsgemäßen Modulträgern angeordnet sind.
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Ene besonders bevorzugtes fluides Medium ist Wasser; in diesem Fall dienen die verschiedenen Module in der Regel zur analytischen Bestimmung von Parametern des Wassers in Leitungssystemen wie z.B.Prozesswasserleitungen, Trinkwasserleitungen oder Abwasserleitungen.
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Bevorzugt eingesetzt werden die erfindungsgemäßen Modulträger in sogenannten Bypassarmaturen. Eine Bypassarmatur wird in eine BypassLeitung der Prozesshauptleitung eingebaut. Die Bypassleitung ermöglicht die gesteuerte Entnahme eines Teils des fluiden Mediums in der Hauptleitung über eine geignete Einrichtung zur Steuerung der Menge des entnommenen Teilstroms. So wird es möglich, Prozessgrößen bei laufendem Betrieb zu bestimmen, zu überwachen oder zu steuern, ohne dass der Hauptstrom des fluiden Mediums beeinträchtigt wird.
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Durch die Bypassleitung gelangt das zu messende fließfähige Medium zur Bypassarmatur, in der erfindungsgemäße Modulträger mit darauf angeordneten Sensormodulen vom fluiden Medium durchströmt werden. Nach Durchströmung des in Fließrichtung letzten Moduls kann das untersuchte fluide Medium abgelassen oder in den Prozess zurückgeführt werden.
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Bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Modulträger in einer flachen Grundform ausgeführt, die eine flächengrösste Hauptfläche aufweist und wobei die hydraulischen Verbindungen zwischen den Modulträgern an Seitenflächen angeordnet sind, die an die Hauptfläche angrenzen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der erfindungsgemäße Modulträger je eine hydraulische Verbindung an einander gegenüberliegenden Seitenflächen auf, wodurch mindestens zwei Modulträger in Reihe miteinander verbindbar sind. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist jeder Modulträger mit jedem benachbarten Modulträger über genau eine hydraulische Verbindung verbindbar.
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Die hydraulische Verbindung zwischen zwei Modulträgern oder zwischen Modulträger und Modul ist bevorzugt werkzeuglos herstellbar, beispielsweise durch Stecken, einen Schraub- oder einen Bajonettverschluss, um nur drei Beispiele zu nennen. Der Fachmann wird die im konkreten Anwendungsfall am besten geeignete Verbindungsart mit Hilfe seines allgemeinen Fachwissens unter Berücksichtigung der Anforderungen der konkreten Situation auswählen, so dass sich nähere Ausführungen an dieser Stelle erübrigen.
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Die Modulträger untereinander bzw. die Modulträger mit den Modulen sind auch mechanisch verbindbar bzw. verbunden. Dies sichert die hydraulische Verbindung.
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Unter einer mechanischen Verbindung soll dabei eine Verbindung verstanden werden, mit der zwei Modulträger oder ein Modul und ein Modulträger derart mechanisch verbunden werden, dass eine Relativbewegung der verbundenen Modulträger bzw. eine Relativbewegung von Modulträger und Modul verhindert wird.
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Geeignete Mittel zur Herstellung einer mechanischen Verbindung sind z.B. Schraubverbindungen. Grundsätzlich eignen sich jedoch auch andere dem Fachmann für mechanische Verbindungen bekannte Mittel, so dass es in diesem Punkt keine besonderen Beschränkungen gibt.
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Die hydraulische Verbindung zwischen Modulträger und Modul ist bevorzugt ebenfalls mit einer Dichtungseinrichtung ausgestattet, die bevorzugt durch Druck in Verbindungsrichtung dichtet.
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Bevorzugt kann auch durch die vorstehend erwähnte mechanische Verbindung Druck für die Dichtungseinrichtung erzeugt werden.
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Die Erfindung betrifft auch eine Modulträgervorrichtung mit mehreren erfindungsgemäßen Modulträgern, wobei eine hydraulische Verbindung zwischen zwei Modulträgern mit einer Dichtungseinrichtung ausgestattet ist, wobei die Dichtungseinrichtung bevorzugt radial dichtet und/oder die Dichtungseinrichtung bevorzugt zum Abdichten in verschiedenen Positionen in Verbindungsrichtung der hydraulischen Verbindung ausgebildet ist.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist in einer Modulträgervorrichtung gemäß der Erfindung die mechanische Verbindung über eine Schraubverbindung bewirkbar, wobei insbesondere durch die mechanische Verbindung Druck für die Dichtungseinrichtung erzeugbar ist.
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Das Modul ist vorzugsweise so auf dem Modulträger eingerichtet, dass zwei hydraulische Verbindungen zwischen Modulträger und Modul entstehen und somit sichergestellt ist, dass das fließfähige Medium durch eine der hydraulischen Verbindungen in das Modul einfließt und durch die andere hydraulische Verbindung das fließfähige Medium das Modul wieder verläßt. Auf diese Weise wird erreicht, dass ein Durchfluss des fließfähigen Mediums durch das Modul bzw. durch mehrere vorzugsweise in Reihe geschaltete Module erfolgt.
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Durch die Trennbarkeit von Modulträger (Zuführung des fließfähigen Mediums) und Modul (Sensor) wird es möglich, einzelne Meßmodule zu entnehmen und gegen neue oder andere Module auszutauschen. Wenn ein Modul entnommen wird, wird die hydraulische Verbindung zwischen Modul und Modulträger getrennt. Dadurch wird gleichzeitig der Fluss des fließfähigen Mediums unterbrochen. Durch sogenannte hydraulische Kuzschlusselemente, die die entstandene Unterbrechung überbrücken, kann sichergestellt werden, dass die Apparatur auch ohne das entnommene Modul weiter betrieben werden kann. Das Kurzschlusselement stellt den Fluss des fließfähigen Mediums durch die Armatur wieder her. Dies ermöglicht Wartungsarbeiten an einzelnen Modulen oder den Austausch von Modulen ohne dass die Funktionsfähigkeit des Gesamtsystems beeinträchtigt wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Modulträgersystem umfassend mehrere Modulträger gemäß der Erfindung, die mechanisch und hydraulisch reversibel verbindbar bzw. verbunden sind. Das hydraulisch verbundene Modul auf einem Modulträger stellt den Fluss des fließfähigen Mediums zwischen zwei benachbarten Modulträgern sicher. Falls kein Modul montiert ist, muss im erfindungsgemäßen Modulträgersystem ein Kurzschlusselement eingesetzt werden, um den Durchfluss des fließfähigen Mediums zu den Modulträgern zu gewährleisten, die in Fließrichtung abwärts dem Modulträger nachgeschaltet sind, von dem das Modul entnommen wurde.
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Durch die Verbindbarkeit der erfindungsgemäßen Modulträger können zwei oder mehr Module hydraulisch miteinander verbunden werden, die auf benachbarten Modulträgern angeordnet sind.
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Die Erfindung umfasst weiter einen Verbund von mehreren Modulträgern gemäß der Erfindung.Dabei liegen vorzugsweise die Hauptflächen der verschiedenen Modulträger vorzugsweise näherungsweise in einer Ebene.
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Soll der Mobilträgerverbund an einer Wand befestigt werden, können zum Ausgleich von Unebenheiten und zur Vermeidung von Spannungen nur die Hauptflächen des ersten und des letzten Modulträgers in einer Ebene liegen. Dann wird der Modulträgerverbund über diese beiden Modulträger an der Wand befestigt, während die Hauptflächen der dazwischen angeordneten Modulträger in einer anderen, relativ zur Wand abgesetzten ebene angeordnet sein können. So können Unebenheiten der Wand ausgeglichen werden, ohne dass Spannung entsteht. Dies setzt natürlich voraus, dass die hydraulische und mechanische Verbindung der Modulträger, die abgesetzt sind, entsprechend stabil sind, da diese Modulträger ja keine Verbindung mit der Wand erhalten.
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In einem bevorzugten Modulträgerverbund gemäß der vorliegenden Erfindung sind mehrere, bevorzugt alle Modulträger in einer Reihenschaltung angeordnet.
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Die Erfindung umfasst weiterhin eine Bypass-Armatur enthaltend einen oder mehrere Modulträger gemäß der vorliegenden Erfindung sowie ein auf diesem Modulträger angeordnetes Modul bzw. auf diesen Modulträgern angeordnete Module zur Bestimmung und Überwachung von Parametern des fließfähigen Mediums oder Filter-, Drossel- oder Sperreinrichtungen für den Flüssigkeitsdurchfluss, hydraulische Kurzschlusselemente oder Einrichtungen zur Entnahme von fließfähigem Medium
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Die Module, die mit dem erfindungsgemäßen Modulträger verbindbar sind, unterliegen an sich keiner besonderen Beschränkung. Es können daher Module eingesetzt werden, die beliebige Parameter des fließfähigen Mediums bestimmen und überwachen können. Darüber hinaus können auch Filter, Drossel- oder Sperreinrichtungen für den Flüssigkeitsdurchfluss (z.B. Absperrhähne), hydraulische Kurzschlusselemente oder Einrichtungen zur Entnahme von Flüssigkeit als Module auf den erfindungsgemäßen Modulträgern eingesetzt werden. Dem Fachmann sind entsprechende Module bekannt und er wird unter Nutzung seines allgemeinen Fachwissens die geeigneten und in der konkreten anwendungssituation erforderlichen Module auswählen und einsetzen, so dass sich an dieser Stelle weitere Ausführungen erübrigen.
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Die erfindungsgemäßen Modulträger bzw. Modulträgersysteme eignen sich für die Bestimmung und Überwachung von Eigenschaften beliebiger fließfähiger Medien. Durch den modularen Aufbau wird gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen eine erheblich verbesserte Wartungsfähigkeit erzielt. Durch die Herausnehmbarkeit der Module ohne die Funktionsfähigkeit des Gesamtsystems zu beeinträchtigen (bei Verwendung von Kurzschlusselementen) wird die Reinigung bzw. der Austausch von Modulen erheblich vereinfacht.
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Die Zuführung des fluiden Mediums zum Messmodul mit darin befestigtem Sensor kann vorzugsweise über eine in einem Anschlussadapter angeordnete Anströmdüse erfolgen. Der Anschlussadapter kann wiederum einen Bajonettverschluss zur Verbindung mit dem Messmodul aufweisen. So wird es einfach möglich, sowohl die Anströmdüse als auch den Sensor aus dem Messmodul auszubauen und zu reinigen. Auch der Hohlraum des Messmoduls wird somit der leichten Reinigung zugänglich. Nach Zerlegung des Messmoduls bleiben keine Hohlräume mechanisch unerreichbar, d.h. es können alle Hohlräume z.B. mit einer Bürste erreicht werden. Auch ist so ein leichter Austausch der Anströmdüse möglich, um Anströmwinkel und Durchflussmenge einzustellen.
- 1 zeigt eine beispielhafte Armatur mit Modulträgern bzw. einem Modulträgersystem gemäß der Erfindung.
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Über einen Hydraulik-Eingang 1 mit Absperrhahn wird das fließfähige Medium (Fließrichtung in der Zeichnungsebene von links nach rechts) zu einem ersten Modulträger 9 geleitet, der mit einem Partikelfilter 2 verbunden ist, um Feststoffe aus dem fließfähigen Medium herauszufiltern. An den Seitenflächen des Modulträgers sind hydraulische Anschlüsse 10 vorhanden, mit denen der Modulträger 9 mit anderen Modulträgern verbunden werden kann. Alle weiteren Modulträger weisen entsprechende hydraulische Anschlüsse auf. In Abwärtsrichtung schließen sich Module 3, 4, 5 und 6 an, die zwei hydraulische Verbindungen zum zugehörigen Modulträger aufweisen (in der Figur nicht gezeigt). Rändelschrauben 11 dienen zur mechanischen Verbindung des Moduls mit dem zugehörigen Modulträger. Mit Hilfe der Module 3 bis 6 können verschiedene Parameter des fließfähigen Mediums oder z.B. das Durchflussvolumen des fließfähigen Mediums bestimmt werden. Über ein Dosierventil mit Mischeinrichtung können Additive zugegeben werden. Ein Durchflussbegrenzer dient zur Einstellung des maximalen Durchflusses und über einen Anschluss 7 kann eine Belüftung vorgenommen werden. Nach Durchfluss durch die Module 3 bis 6 sowie den Durchflussbegrenzer verläßt das fließfähige Medium das System durch den Hydraulik-Anschluss 8 (mit Absperrhahn). Die Erdung des Systems erfolgt in geeigneter Weise.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydraulik-Eingang mit Absperrhahn
- 2
- Partikelfilter
- 3
- Messmodul
- 4
- Messmodul
- 5
- Messmodul
- 6
- Messmodul
- 7
- Belüftungsöffnung
- 8
- Hydraulik-Anschluss mit Absperrhahn
- 9
- Modulträger
- 10
- Hydraulische Verbindung an Seitenflächen des Modulträgers 9
- 11
- Rändelschraube
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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