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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensoradapter zur Befestigung eines Sensors, der zum Ermitteln einer Eigenschaft eines fluiden Mediums, vorzugsweise einer Flüssigkeit eingerichtet ist, an einem Messmodul mit einem Hohlraum, der zur Aufnahme des fluiden Mediums vorgesehen ist.
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Sensoren werden in der Labor- und Prozessmesstechnik in vielen Bereichen in Armaturen zur Erfassung von Messgrößen in Flüssigkeiten eingesetzt. Dabei wird der Sensor in der Regel durch eine Verschraubung in der Armatur fixiert. Für die Fixierung und Festlegung der Einsetztiefe der Sensoren werden diese in der Regel mit einem festen Bund bzw. Anschlag oder einer Nut mit einem Sicherungsring versehen und in geeigneter Weise abgedichtet.
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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 über Schraubverbindungen fest mit der Leitung des fließfähigen Mediums verbunden. Ein Ausbau der Sensoren ist relativ aufwendig.
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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, Sensoradapter zur Befestigung von Sensoren zur Verfügung zu stellen, die einerseits eine sichere Installation der Sensoren im Gesamtsystem und anderererseits einen leichten Austausch der Sensoren ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Sensoradapter 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 Sensoradapter zur Befestigung eines Sensors, der zum Ermitteln einer Eigenschaft einer eines fluiden Mediums eingerichtet ist, an einem Messmodul mit einem Hohlraum, der zur Aufnahme des fluiden Mediums vorgesehen ist,
wobei das Messmodul im Betrieb stationär an einem Trägerelement befestigt ist,
wobei im befestigten Zustand des Sensors am Messmodul mit Hilfe des erfindungsgemäßen Sensoradapters ein Messabschnitt des Sensors innerhalb des Hohlraums und ein Abschnitt des Sensors außerhalb des Hohlraums angeordnet ist,
wobei der Sensoradapter zusätzlich eine Messmodul-Verbindungseinrichtung zur Verbindung mit dem Messmodul aufweist.
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Erfrindungsgemäß umfasst die Messmodul-Verbindungseinrichtung des Sensoradapters einen Bajonettverschluss zur Verbindung mit dem Messmodul und der Sensoradapter weist eine Sensor-Verbindungseinrichtung auf, mit der der Sensor mit dem Sensoradapter verbunden oder von diesem gelöst werden kann.
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Mit dem erfindungsgemäßen Sensoradapter wird es somit möglich, ein Messmodul mit Hilfe des Bajonettverschlusses einfach stationär an einem Trägerelement zu befestigen und von diesem genauso wieder zu entfernen, ohne dass das Messmodul selbst hierfür mehrfach um seine Längsachse gedreht werden muss, wie dies z.B. bei Schraubverschlüssen oder Einschraubhülsen erforderlich ist. Da bei den bekannten Systemen in der Regel mehrere Anschlüsse und Zuleitungen vorhanden sind, ist es bei einem Austausch des Messmoduls erforderlich, vor dem Ausbau für Wartungs- oder Reinigungszwecke oder falls ein anderer Sensor eingebaut werden soll, die Anschlüsse und Zuleitungen zu lösen, was insbesondere bei räumlich beengten Einbausituationen, die häufig gegeben sind, mit Schwierigkeiten verbunden und aufwändig ist. Ist das Messmodul hingegen mit dem erfindungsgemäßen Sensoradapter befestigt, kann dieses durch einfache Drehung des Bajonettverschlusses gelöst und ausgetauscht werden. Der eigentliche Austausch des Sensors erfolgt dann in ausgebautem Zustand, in dem die Anschlüsse und Zuleitungen leichter gelöst werden können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Sensoradapter einen Betätigungshebel auf, durch den der Bajonettverschluss der Messmodul-Verbindungseinrichtung rotierbar ist und somit von einer geöffneten Position mit Hilfe des Betätigungshebels in eine geschlossene Position überführbar ist. Besonders bevorzugt ist der Betätigungshebel an einem Ausleger des Sensoradapters angeordnet.
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Der Betätigungshebel ermöglicht das Befestigen und Lösen des Messmoduls vom Trägerelement mit einer Handbewegung, in der Regel mit einem Finger einer Hand, mit dem der Bajonettverschluss von einer geöffneten in eine geschlossene Position überführbar ist.
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Die Bewegung des Betätigungshebels mit einem Finger einer Hand wird erleichtert, wenn der Betätigungshebel sich mit Bezug auf den Bajonettverschluss in axialer Richtung erstreckt.
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Bevorzugt ist es weiterhin, wenn der Betätigungshebel so am Ausleger angeordnet ist, dass der Ausleger und besonders bevorzugt der Betätigungshebel in einer verriegelten Position des Bajonettverschlusses in Fluchtung oder näherungsweise fluchtend mit einem Vorsprung des Messmoduls, insbesondere einem Vorsprung einer Flüssigkeitszufuhr zu dem Sensor, positionierbar ist. Damit wird das Risiko verringert, dass im Betriebszustand des Messmoduls selbiges von einer an der Meßeinrichtung vorbeigehenden Person beschädigt wird, weil aus der Hauptebene der Messeinrichtung Elemente hervorstehen. Auch ist das Risiko verringert, dass sich Gegenstände in aus der Montageebene hervorstehenden Elementen verfangen und damit Beschädigungen hervorrufen können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Messmodul-Verbindungseinrichtung des erfindungsgemäßen Sensoradapters dazu eingerichtet, eine Verbindungsstelle zwischen dem Sensoradapter und dem Messmodul im verbundenen Zustand durch eine Dichtungseinrichtung abzudichten. Geeignete Dichtungseinrichtungen sind dem Fachmann an sich bekannt und in der Literatur beschrieben, weshalb sich hier detaillierte Ausführungen erübrigen. Nur beispielhaft seien hier dem Fachmann unter der Bezeichnung O-Ringe bekannte Dichtungseinrichtungen erwähnt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Bajonettverschluss dazu eingerichtet, eine Vorspannung auf die Dichtungseinrichtung aufzubringen, die vorzugsweise bei schließender Betätigung des Bajonettverschlusses ansteigt. So wird erreicht, dass beim Schließen des Bajonettverschlusses eine sichere Abdichtung der Messmodul-Verbindungseinrichtung vorliegt. Durch eine verschließende Drehbewegung des Bajonettverschlusses im erfindungsgemäßen Sensoradapter erfolgt vorzugsweise gleichzeitig eine Axialbewegung des Sensoradapters (d.h. in axialer Richtung bezogen auf den Sensoradapter), wodurch Druck auf die Dichtungeinrichtung ausgeübt und diese komprimiert wird. Dies führt im Ergebnis zu einer sicheren Befestigung des Sensoradapters am Messmodul und zu einer Abdichtung dieser beiden Komponenten gegeneinander. Ein Auslaufen oder eine Leckage von fluidem Medium während des Betriebs aus dem Hohlraum des Messmoduls in die Umgebung wird damit vermieden.
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Das Trägerelement, an welchem das Messmodul während des Betriebs befestigt ist, weist entsprechende Einrichtungen auf, mit denen der Bajonettverschluss des Sensoradapters während des Schließvorgangs in Eingriff kommt und somit die abdichtende Verbindung der beiden Komponenten erreicht wird.
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Ausgestaltungen von Bajonettverschlüssen, die das angestrebte Ziel der abdichtenden Verbindung erreichen, sind dem Fachmann an sich bekannt und in der Literatur beschrieben, so dass sich hier weitere Ausführungen erübrigen. Der Fachmann wird die Gestaltung des Bajonettverschlusses der Messmodul-Verbindungseinrichtung unter Nutzung seines allgemeinen Fachwissens und unter Berücksichtigung der Anforderungen des konkreten Anwendungsfalls wählen.
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Der Sensoradapter ist zur Aufnahme eines Sensors eingerichtet, mit dem Eigenschaften eines fluiden Mediums ermittelt und kontinuierlich verfolgt werden können.
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Die Aufnahme des Sensors erfolgt durch eine Sensor-Verbindungseinrichtung des erfindungsgemäßen Sensoradapters. Diese kann zum Beispiel als Einschraubhülse gestaltet sein, in die ein mit einem passenden Gewinde versehener Sensor eingeschraubt wird. Die Verbindungsstelle zwischen Sensor und Sensoradapter ist in diesem Fall als Verschraubung ausgeführt.
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Alternativ ist auch ein Bajonettverschluss denkbar, wie er als Messmodul-Verbindungseinrichtung vorstehend beschrieben wurde.
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Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Sensoradapter zudem eine Dichtungseinrichtung zum Abdichten der Verbindung zwischen Sensor und Sensoradapter auf. Besonders bevorzugt ist diese Dichtungseinrichtung als dichtende Verschraubung ausgeführt.
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Nach der Befestigung des Sensoradapters mit eingebautem Sensor am Messmodul ist ein Messabschnitt des Sensors innerhalb des Hohlraums des Messmoduls und ein Abschnitt des Sensors außerhalb des Hohlraums angeordnet. Damit kann der Messabschnitt des Sensors mit dem fluiden Medium im Hohlraum des Messmoduls in Kontakt treten und zur Ermittlung der Eigenschaften des fluiden Mediums eingesetzt werden. Der ausserhalb des Hohlraums verbleibende Abschnitt des Sensors dient zur Versorgung des Sensors mit den erforderlichen Anschlüssen über die die gemessenen Werte an eine Auswerteeinrichtung übergeben werden oder die zur Versorgung des Sensors mit Energie oder anderen Hilfsmitteln, die der Sensor im Betrieb benötigt, eingerichtet sind. So werden Anschlüsse vermieden, die im Innern des Hohlraums des Messmoduls liegen und die dort unmittelbar dem fluiden Medium ausgesetzt wären, was bei Leckagen im laufenden Betrieb zu Ausfällen führen könnte.
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Bevorzugt weist der Sensoradapter zur Aufnahme des Sensors in der vorstehend beschriebenen Form eine Durchgangsöffnung auf, durch die der Sensor durchgeführt wird. Durch eine entsprechende Einrichtung am Sensor, die als komplementäres Gegenstück zur Sensor-Verbindungseinrichtung des erfindungsgemäßen Sensoradapters fungiert, wird dann nach Einführung des Sensors in die Durchgangsöffnung des erfindungsgemäßen Sensoradapters eine sichere Verbindung zwischen Sensor und Sensoradapter geschaffen.
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Es ist ebenfalls möglich, den Sensoradapter ohne Durchgangsöffnung auszuführen, d.h. in einer geschlossenen Ausführung. Derartige Sensoradapter können z.B. zur Dichtigkeitsprüfung von Armaturen eingesetzt werden.
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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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Ein 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 Sensoradapter in sogenannten Bypassarmaturen. Eine Bypassarmatur wird in eine BypassLeitung der Prozesshauptleitung eingebaut. Die Bypassleitung ermöglicht die gesteuerte Entnahme eines Teils des fluiden Mediums 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 die Messmodule vom fließfähigen Medium durchströmt werden. Nach Durchströmung des in Fließrichtung letzten Messmoduls kann das untersuchte fließfähige Medium abgelassen oder in den Prozess zurückgeführt werden.
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Bevorzugt besteht zwischen Messmodul mit über den erfindungsgemäßen Sensoradapter eingebautem Sensor und Trägerelement auch eine hydraulische Verbindung. Die hydraulische Verbindung 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 Sensoren, die mit dem erfindungsgemäßen Sensoradapter an einem Messmodul befestigt werden, unterliegen an sich keiner besonderen Beschränkung. Es können daher Sensoren eingesetzt werden, die beliebige Parameter des fließfähigen Mediums bestimmen und überwachen können. Darüber hinaus können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Sensoradapters auch Filter, Drossel- oder Sperreinrichtungen für den Durchfluss des fluiden Mediums (z.B. Absperrhähne), hydraulische Kurzschlusselemente oder Einrichtungen zur Entnahme von fluidem Medium auf auf einem Trägerelement befestigt werden. Dem Fachmann sind entsprechende Elemente bekannt und er wird unter Nutzung seines allgemeinen Fachwissens die geeigneten und in der konkreten Anwendungssituation erforderlichen Elemente auswählen und einsetzen, so dass sich an dieser Stelle weitere Ausführungen erübrigen.
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Die Zuführung des fluiden Mediums zum Messmodul mit darin mit Hilfe des erfindungsgemäßen Sensoradapters 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 einen beispielhaften Sensoradapter gemäß der Erfindung mit zum Einbau vorgesehenem Sensor.
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Der Sensoradapter 1 weist eine Durchgangsöffnung 2 auf, durch die der Sensorschaft 3 des Sensors 4 beim Einbau durchgeführt wird. Der Sensorschaft 3 weist eine Klemmscheibe 5 auf. Auf den Sensorschaft aufgezogen ist ein O-Ring 6, der im eingebauten Zustand des Sensors eine Abdichtung bewirkt. Der Sensor weist eine Gewindehülse 7 auf, die in ein passendes Gegengewinde (nicht gezeigt) des Sensoradapters 1 eingreift.
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Der Ausleger 7 des Bajonettverschlusses 8 des Sensoradapters 1 weist einen Betätigungshebel 9 auf, mit dem der Bajonettverschluss 8 geschlossen werden kann. Durch Schließen des Bajonettverschlusses wird ein O-Ring 10 komprimiert, was zur flüssigkeitsdichten Verbindung des Messmoduls mit dem Trägerelement führt. Nach Einbau in den Sensoradapter liegt der Messabschnitt 11 des Sensors im Hohlraum des Messmoduls während ein weiterer Abschnitt 12 außerhalb des Hohlraums (nicht gezeigt) des Messmoduls liegt
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sensoradapter
- 2
- Durchgangsöffnung
- 3
- Sensorschaft
- 4
- Sensor
- 5
- Klemmscheibe am Sensorschaft
- 6
- O-Ring
- 7
- Ausleger des Sensoradapters 1
- 8
- Bajonettverschluss
- 9
- Betätigungshebel
- 10
- O-Ring
- 11
- Messabschnitt des Sensors
- 12
- Weiterer Abschnitt des Sensors
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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