WO2010069736A1 - Wechselarmatur für einen sensor - Google Patents

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WO2010069736A1
WO2010069736A1 PCT/EP2009/065963 EP2009065963W WO2010069736A1 WO 2010069736 A1 WO2010069736 A1 WO 2010069736A1 EP 2009065963 W EP2009065963 W EP 2009065963W WO 2010069736 A1 WO2010069736 A1 WO 2010069736A1
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WO
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cylinder
cascaded
sensor
cylinders
service position
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Application number
PCT/EP2009/065963
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ingrid Wunderlich
Thomas Pfauch
Original Assignee
Endress+Hauser Conducta Gesellschaft Für Mess- Und Regeltechnik Mbh+Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress+Hauser Conducta Gesellschaft Für Mess- Und Regeltechnik Mbh+Co. Kg filed Critical Endress+Hauser Conducta Gesellschaft Für Mess- Und Regeltechnik Mbh+Co. Kg
Priority to US13/140,086 priority Critical patent/US8418551B2/en
Publication of WO2010069736A1 publication Critical patent/WO2010069736A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/283—Means for supporting or introducing electrochemical probes

Definitions

  • the invention relates to a retractable assembly for a sensor that determines a physical and / or chemical process variable in a process medium, wherein the retractable assembly has a valve body in which a tubular holder for receiving the sensor is arranged linearly displaceable via a drive unit.
  • the sensors may, for example, be pH electrodes, amperometric sensors, gas sensors, conductivity sensors or the like.
  • Retractable fittings are widely used in analytical instrumentation. They are used to remove sensors from the process without interrupting the process even at high process pressures and then re-introduce them into the process.
  • the sensor is moved automatically or manually from a measuring position to a maintenance or service position and back, in the maintenance position of the sensor is checked, calibrated, replaced or just cleaned, which depending on the application for the quality of the measurements of great importance is and in the so-called
  • / Calibration chamber takes place.
  • the process variable to be determined or monitored is determined in the measuring position.
  • a drive unit usually a pneumatic cylinder is used, which is arranged concentrically around the tubular support or around the dip tube around.
  • Drive unit and rinsing / calibration chamber are arranged in most cases so that in case of failure or leakage process medium can get into the drive unit.
  • Plug valve uses a rotating KugeJelement the opening through which the sensor in and out of the process is moved out, open or close to the process.
  • a locking pin is used in a second embodiment. This plug is an integral part of the retractable fitting.
  • Ball valve fittings are preferred in media with Feststoffantei! used. By solids are meant fibers, but also adherent caking of lime and similar substances.
  • the sensor is moved out of the process into ball valve fittings, separate from the closing / opening mechanism, and fed into the process. For this purpose, the ball valve is closed or opened. For the purpose of cleaning the sensor, the sensor is introduced into the maintenance position in a rinsing chamber separated from the process.
  • Fittings with locking pins are, for example, under the designations CieanFit S, CPA 471-474 out.
  • the Hait für senor In these retractable housings the Hait für senor itself is designed as a sealing element.
  • the front part of the Hait réelle is designed as a pin which seals radially during the return to the process connection.
  • the design of the sealing system of the fittings CPA 471 and CPA 472 guarantees a perfect separation between the rinsing chamber and thus the "outside area" and the process - in every position of the sensor holder.
  • the invention has for its object to provide a structurally simple designed retractable assembly for starting underdorfiicher positions of a sensor.
  • the object is achieved in that at least one cascaded cylinder is provided for the linear displacement of the tubular support, wherein the cascaded cylinder consists of at least two - ie in two, three or more - in the direction of the lifting movement arranged behind one another cylinders, and that the cascaded cylinder /
  • the cascaded cylinder configured and / or can be controlled such that the sensor is movable in at least two different positions.
  • Synonyms for a cascaded cylinder are multi-position cylinders or multi-position cylinders.
  • the tubular support for the sensor is also referred to as a dip tube or as a tubular sensor holder.
  • the cascaded cylinder or the cascaded cylinders are arranged concentrically to the longitudinal axis of the tubular holder.
  • the tubular holder assumes the function of the piston.
  • the retractable assembly according to the invention if more than one cascaded cylinder is provided.
  • the cascaded cylinders are then preferably arranged axially symmetrical to the longitudinal axis of the tubular holder.
  • a preferred embodiment of the retractable assembly according to the invention provides that in the case of two cascaded cylinders, these are arranged diametrically in opposite side regions of the tubular support, wherein the longitudinal axes of the two cascaded cylinders and the longitudinal axis of the tubular support are aligned parallel to each other.
  • a cascaded cylinder is provided, which is arranged laterally of the tubular support, wherein the longitudinal axis of the cascaded cylinder and the longitudinal axis of the tubular support are aligned parallel to each other.
  • the cascaded cylinder is arranged concentrically to the tubular support, it must - as in the prior art - to defined Positioning of the sensor with respect to the process a separate externally mounted anti-twist be provided. If the cascaded cylinder or the cascaded cylinders are provided laterally of the tubular Hait ceremonies, they are each attached via a coupling element to the tubular Hait réelle. As a result, an intrinsic rotation in each defined approached position of the tubular Hait réelle is realized. In addition, this arrangement ensures the consistent spatial separation of the drive unit on the one hand and medium-contacting functional group, formed of tubular Hait réelle and Spül- / Kalibrierbib, on the other side. This separation is - as already mentioned above - very advantageous both in terms of safety and in terms of function.
  • a preferred further development of the change-over fitting according to the invention provides that the drive unit and / or the cascaded cylinder / cascaded cylinders are configured such that the sensor can be moved into a measuring position, into a first service position and into a second service position.
  • the second service position is between the measuring position and the first service position.
  • the sensor dips into the process medium and determines or monitors the process variable.
  • the sensor is disconnected from the process medium, eg via one of the options mentioned in the introduction to the description, and can be cleaned, calibrated or replaced in this position.
  • the second service position at least one seal, which seals the sensor in the first service position against the process medium, can be cleaned.
  • this second service position can be distinguished by the fact that all components of the tubular suspension which come into contact with the medium can be cleaned here. Therefore, this arrangement is designed with the second service position especially for processes with high hygienic requirements.
  • S pneumatic control is configured.
  • the pneumatic control apply a higher pressure to the first cylinder of the cascaded cylinder facing the process medium when approaching the second Sertvceposition than to the second cylinder facing away from the process medium.
  • the pressure difference is in each case dimensioned so that the desired defined second service position is approached.
  • one of the cylinders e.g. the
  • a pressure reducer is connected upstream.
  • the pressure reducer is designed so that the deviation in the pressures of the two cylinders is measured at the same pressurization by the pneumatic Antriebsseänheit so that the second service position is approached automatically.
  • a further variant provides that in each case one of the two cylinders of the cascaded cylinder / cascaded cylinder has smaller dimensions than the other cylinder, wherein the deviation in the dimensions is such that at the same pressure in both cylinders different pressures prevail and that the second service position is safely approached due to the structural conditions. This makes it easy to realize the start of at least one other position.
  • the aforementioned solutions all work without the use of limit switches in the various positions to be defined. Nevertheless, each of the different positions can each assigned at least one limit switch.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an embodiment of the retractable housing according to the invention in the first service position
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the retractable assembly shown in FIG. 1 in the measuring position
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through the change-over fitting shown in FIG. 1 in the second service position
  • FIG. 3a shows an enlarged view of the marked in Fig. 3 section A
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through a second embodiment with cascaded cylinders arranged rotationally symmetrically with respect to the longitudinal axis of the retractable fitting.
  • FIG. 1, Fig. 2 and Fig. 3 each show a longitudinal section through an embodiment of the retractable assembly 1 according to the invention, when it is in different positions:
  • Fig. 1 the case is shown that the retractable assembly 1 in the measuring position and the sensor 4 determines or monitors a process variable of the process medium 8 in contact with the process medium 8.
  • Fig. 2 the case is shown that the retractable assembly 1 is in the first service position SP1. In the service position SP1, the sensor 4 can be cleaned, calibrated or replaced.
  • FIGS. 2 and 3 were largely dispensed with since they are identical to those in FIG.
  • the retractable assembly 1 is connected via a process flange 17 with a union nut 15 on the
  • Stutzen 19 a tubular container 18 attached, in a not shown in FIG. 1 fitting housing 2, the tubular support 3 is arranged in the sensor receptacle 12 of the sensor 4 is fixed.
  • each of the two cascaded cylinders 6.1, 6.2 consists of two cylinders 6a, 6b, the cylinder 6a facing the process medium and the cylinder 6b facing away from the process medium 8.
  • the cylinders 6a, 6b are associated with the pistons 16.1, 16.2.
  • the two cascaded cylinders 6.1, 6.2 are symmetrical to the longitudinal axis L of the tubular Hait ceremonies. 3 arranged. It goes without saying that the arrangement can also be asymmetrical.
  • any arrangement of cascaded cylinders 6 can be used in connection with the inventive Wechsliarmatur 1. The same can be done in terms of the number of series-connected in series cylinders 6a, 6b of a cascaded
  • Cylinders 6.1, 6.2 say. The more cylinders arranged one behind the other in series, the more positions can be defined in a simple way.
  • the cylinders 6a, 6b are supplied with compressed air via the pneumatic systems 14.1 and 14.3.
  • the pistons 16.1 of the cylinder 6a and the pistons 16.2 of the cylinder 6b are respectively moved against the upper stops 21.2, 21.4.
  • Limit switches which signal the reaching of the end position are therefore not required, but can be mounted in the corresponding positions for redundancy purposes.
  • the cylinders 6a, 6b are supplied with compressed air via the pneumatic connections 14.2 and 14.4.
  • the cylinders 6a facing the process medium 8 are pressurized with compressed air via the process connections 21.1, so that the pistons 16.1 press against the upper stops 21.1 of the cylinders 6a. Since the process medium 8 6b facing away from the cylinder 6a facing the process medium, the pistons 16.2 of the cylinder 6b facing away from the process medium 8 come to rest in the intermediate position shown in FIG. In the intermediate position, an optional limit switch for the service position SP2 can be mounted.
  • the retractable assembly can also be moved into the service position SP2 if it is ensured that the cylinder 6a facing the process medium 8 is subjected to a higher pressure than the cylinder facing away from the process medium 8 6b.
  • This can be achieved in a simple manner, for example, by connecting a pressure reducer 10 in each case to the pneumatic connections 14.3 of the cylinder 6b facing away from the process medium 8.
  • the cross-section of the cylinder 6a facing the process medium 8 may be configured to be structurally larger than the cross section of the cylinder 6b facing away from the process medium 8.
  • the second service position SP2 may also be located above the first service position SP1 or below the first service position SP1
  • Measuring position MP are located.
  • the cascaded cylinders 6.1, 6.2 must be adjusted accordingly in their dimensioning and / or interconnection.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through a second embodiment with cascaded cylinders 6a, 6b arranged rotationally symmetrically with respect to the longitudinal axis L of the retractable assembly 1.
  • the retractable fitting is located in the first service position SP1.
  • the two cascaded cylinders 6.1, 6.2 are arranged in rotational symmetry about the tubular holder 3 or about the dip tube with the sensor receptacle.
  • the piston 16.2 is coupled directly to the dip tube 3 as a piston rod
  • the piston rod 22 of the Koibens 16.1 is designed as a tube.
  • the respective position SP1, MP, SP2, of the sensor 2 is controlled via a corresponding pressurization of the pneumatic systems 14.1, 14.2, 14.3, 14.4.
  • the control itself takes place via a drive unit not shown separately in FIG. 4.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wechselarmatur (1) für einen Sensor (4), der eine physikalische und/oder chemische Prozessgröße in einem Prozessmedium (8) bestimmt, wobei die Wechselarmatur (1) ein Armaturengehäuse (2) aufweist, in dem eine rohrförmige Halterung (3) zur Aufnahme des Sensors (4) über eine Antriebseinheit (5) linear verschiebbar angeordnet ist. Zur linearen Verschiebung der rohrförmigen Halterung (3) ist zumindest ein kaskadierter Zylinder (6) vorgesehen, wobei der kaskadierte Zylinder (6) aus zumindest zwei in Richtung der Hubbewegung hintereinander angeordneten Zylindern (6a, 6b) besteht. Weiterhin ist der kaskadierte Zylinder (6) bzw. sind die kaskadierten Zylinder (6.1, 6.2) derart ausgestaltet und/oder ansteuerbar, dass der Sensor (4) in zumindest zwei unterschiedliche (MP, SP1) Positionen bewegbar ist.

Description

Wechselarmatur für einen Sensor
Die Erfindung betrifft eine Wechselarmatur für einen Sensor, der eine physikalische und/oder chemische Prozessgröße in einem Prozessmedium bestimmt, wobei die Wechselarmatur ein Armaturengehäuse aufweist, in dem eine rohrförmige Halterung zur Aufnahme des Sensors über eine Antriebseinheit linear verschiebbar angeordnet ist. Bei den Sensoren kann es sich beispielsweise um pH-Elektroden, um amperometrische Sensoren, Gassensoren, Leitfähigkeitssensoren oder dgl. handeln.
Wechselarmaturen sind in der Analysemesstechnik weit verbreitet. Sie dienen dazu, Sensoren ohne Prozessunterbrechung selbst bei hohen Prozess- drücken aus dem Prozess zu entnehmen und anschließend wieder in den Prozess einzuführen. Der Sensor wird hierzu automatisch oder manuell von einer Messposition in eine Wartungs- oder Serviceposition und zurück verfahren, in der Wartungsposition wird der der Sensor überprüft, kalibriert, ausgetauscht oder aber einfach nur gereinigt, was je nach Anwendungsfall für die Güte der Messungen von großer Bedeutung ist und in der sog. Spül-
/Kalibrierkammer erfolgt. In der Messposition wird die zu bestimmende oder zu überwachende Prozessgröße ermittelt. Als Antriebseinheit wird üblicherweise ein Pneumatikzylinder verwendet, der konzentrisch um die rohrförmige Halterung bzw. um das Tauchrohr herum angeordnet ist. Antriebseinheit und Spül-/Kalibrierkammer sind in den meisten Fällen so angeordnet, dass im Fehlerfall oder bei einer Leckage Prozessmedium in die Antriebseinheit gelangen kann.
Als Prozessabschluss zum Medium sind zwei unterschiedliche Lösungen im Einsatz: Bei einer ersten Ausführungsform wird ein Kugelhahn bzw. ein
Kükenhahn verwendet, der über ein rotierendes KugeJelement die Öffnung, durch die der Sensor in den Prozess hinein- und aus dem Prozess herausbewegt wird, zum Prozess hin öffnet oder schließt. Bei einer zweiten Ausführungsform kommt ein Verschlusszapfen zum Einsatz. Dieser Verschlusszapfen ist integraler Bestandteil der Wechselarmatur.
Kugelhahnarmaturen werden bevorzugt in Medien mit Feststoffantei! eingesetzt. Unter Feststoffen werden Fasern, aber auch festhaftende Anbackungen von Kalk und ähnlichen Stoffen verstanden. Der Sensor wird in Kugelhahnarmaturen getrennt vom Schließ-/Öffnungsmechanismus aus dem Prozess heraus- und in den Prozess hineingefahren. Hierzu wird der Kugelhahn geschlossen bzw. geöffnet. Zwecks Reinigung des Sensors wird der Sensor in der Wartungsposätion in eine vom Prozess abgetrennte Spülkammer eingebracht.
Wechselarmaturen werden von der Anmeiderin in unterschiedlichen Ausge- staltungen unter der Bezeichnung 'CleanFit' angeboten und vertrieben.
Armaturen mit Verschlusszapfen werden beispielsweise unter den Bezeichnungen CieanFit S, CPA 471 -474 geführt. Bei diesen Wechselarmaturen ist die Haiterung für den Sensor selbst als Dichtelement ausgestaltet. Der vordere Teil der Haiterung ist als Zapfen ausgebildet, der bereits während des Zurückfahrens zum Prozessanschluss hin radial abdichtet. Der Aufbau des Dichtungssystems der Armaturen CPA 471 und CPA 472 gewährleistet dabei eine perfekte Trennung zwischen der Spülkammer und damit der "Außenweit", und dem Prozess - und zwar in jeder Stellung der Sensorhalterung.
Zwecks Erkennung des korrekten Anfahrens der Mess- bzw. der Serviceposition kommen relativ aufwand ige steuerungs- bzw. regelungstechnische Lösungen zum Einsatz. Um die korrekte Positionierung der rohrförmigen Haiterung bzw. des Tauchrohres zu überwachen, werden üblicherweise Endlagenschalter genutzt. Generell lässt sich sagen, dass lediglich zwei Positionen mit den bekannten Lösungen ohne allzu großen technischen Aufwand realisierbar sind. Das Anfahren einer dritten Position, in der beispielsweise umfassende Reinigungs- und Spülkonzepte aller mediumsberührenden Komponenten berücksichtigen werden können, führt zu einer technisch aufwändigen Lösung.
Nicht ganz unproblematisch ist bei den bekannten Lösungen, dass es keine zuverlässige räumliche Trennung zwischen der Spül-/Kaiibrierkammer, dem Tauchrohr und dem Armaturenantrieb gibt. Als Folge hiervon kann bei einer Undichtigkeit im Bereich der Spülkammer Prozessmedium unbemerkt in die Antriebseinheit gelangen, was zu einem Ausfall der Antriebseinheit führen kann; darüber hinaus ist es nicht ausgeschlossen, dass Prozessmedium über die Antriebseinheit in die Umgebung gelangt.
Um sicherzustellen, dass der Sensor stets in einer definierten Position zu dem Tauchrohr und damit zum Prozess angeordnet ist, ist bei den bekannten Lösungen eine separate Verdrehsicherung vorgesehen. Diese wird üblicherweise extern angebaut und verursacht neben Mehrkosten auch ein erhöhtes funktionstechnisches Risiko.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfach ausgestaltete Wechselarmatur zum Anfahren unterschiediicher Positionen eines Sensors vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zur linearen Verschiebung der rohrförmigen Halterung zumindest ein kaskadierter Zylinder vorgesehen ist, wobei der kaskadierte Zylinder aus zumindest zwei - also in zwei, drei oder mehr - in Richtung der Hubbewegung hintereinander angeordneten Zylindern besteht, und dass der kaskadierte Zylinder/die kaskadierten Zylinder derart ausgestaltet und/oder ansteuerbar ist/sind, dass der Sensor in zumindest zwei unterschiedliche Positionen bewegbar ist. Synonyme für einen kaskadierten Zylinder sind Mehrstellungszylinder oder Mehrpositionszylinder. Die rohrförmige Halterung für den Sensor wird auch als Tauchrohr oder als rohrförmiger Sensorhalter bezeichnet. Mit einem kaskadierten Zylinder bzw. mit kaskadierten Zylindern mit zwei oder mehr Zylindern lassen sich mehr als zwei Positionen definiert und ohne großen technischen Aufwand anfahren. Es versteht sich von selbst, dass die Anzahl der hintereinander angeordneten Zyünder auch größer sein kann als zwei. Das definierte Anfahren von mehr als zwei Positionen ermöglicht ein einfaches und/oder individuelles Spülkonzept, bei dem alle mediumsberührenden Komponenten einschließlich der mediumsberührenden Dichtflächen, auf die später noch näher eingegangen wird, geeinigt werden können.
Gemäß einer Ausgestaltung ist der kaskadierte Zylinder bzw. sind die kaskadierten Zylinder konzentrisch zur Längsachse der rohrförmigen Halterung angeordnet. Hier übernimmt die rohrförmige Halterung die Funktion der Kolben.
Als besonders vorteilhaft wird es jedoch in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Wechselarmatur angesehen, wenn mehr als ein kaskadierter Zylinder vorgesehen ist. Die kaskadierten Zylinder sind dann bevorzugt axialsymmetrisch zur Längsachse der rohrförmigen Halterung angeordnet. Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wechselarmatur sieht vor, dass im Falle von zwei kaskadierten Zylindern diese diametral in gegenüberliegenden Seitenbereichen der rohrförmigen Halterung angeordnet sind, wobei die Längsachsen der beiden kaskadierten Zylinder und die Längsachse der rohrförmigen Halterung parallel zueinander ausgerichtet sind.
Alternativ ist ein kaskadierter Zylinder vorgesehen, der seitlich der rohrförmigen Halterung angeordnet ist, wobei die Längsachse des kaskadierten Zylinders und die Längsachse der rohrförmigen Halterung parallel zueinander ausgerichtet sind.
Ist der kaskadierte Zylinder konzentrisch zu der rohrförmigen Halterung angeordnet, so muss - ebenso wie im Stand der Technik - zur definierten Positionierung des Sensors bezüglich des Prozesses eine separate extern angebaute Verdrehsicherung vorgesehen werden. Ist der kaskadierte Zylinder bzw. sind die kaskadierten Zylinder seitlich der rohrförmigen Haiterung vorgesehen, so sind sie jeweils über ein Koppelelement an der rohrförmigen Haiterung befestigt. Hierdurch wird eine intrinsische Verdrehsicherung in jeder definiert angefahrenen Position der rohrförmigen Haiterung realisiert. Außerdem gewährleistet diese Anordnung die konsequente räumliche Trennung von Antriebseinheit auf der einen Seite und mediumsberührender Funktionsgruppe, gebildet aus rohrförmiger Haiterung und Spül- /Kalibrierkammer, auf der anderen Seite. Diese Trennung ist - wie bereits zuvor erwähnt - sowohl in sicherheitstechnischer als auch in funktioneller Hinsicht sehr vorteilhaft.
Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Wechseiarmatur sieht vor, dass die Antriebseinheit und/oder der kaskadierte Zylinder/die kaskadierten Zylinder so ausgestaltet sind/ist, dass der Sensor in eine Messposition, in eine erste Serviceposition und in eine zweite Serviceposition verfahrbar ist.
Bevorzugt, aber keineswegs einschränkend, liegt die zweite Serviceposition zwischen der Messposition und der ersten Serviceposition. In der Messposition taucht der Sensor in das Prozessmedium ein und bestimmt oder überwacht die Prozessgröße. In der ersten Serviceposition ist der Sensor vom Prozessmedium getrennt, z.B. über eine der in der Beschreibungseinleitung genannten Möglichkeiten, und kann in dieser Position gereinigt, kalibriert oder ausgetauscht werden. In der zweiten Serviceposition kann zumindest eine Abdichtung, die den Sensor in der ersten Serviceposition gegen das Prozessmedium hin abdichtet, gereinigt werden. Ebenso kann diese zweite Serviceposition sich dadurch auszeichnen, dass hier alle mit dem Medium in Kontakt kommenden Komponenten der rohrförmigen Haiterung gereinigt werden können. Daher ist diese Anordnung mit der zweiten Serviceposition insbesondere für Prozesse mit hohen hygienischen Anforderungen ausgelegt. Bevorzugt ist die Aπtriebseinheit a!s pneumatische Steuerung ausgestaltet. !n diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, dass die pneumatische Steuerung den dem Prozessmedium zugewandten ersten Zylinder des kaskadierten Zylinders beim Anfahren der zweiten Sertvceposition mit einem höheren Druck beaufschlagt als den vom Prozessmedium abgewandten zweiten Zylinder. Die Druckdifferenz ist jeweils so bemessen, dass die gewünschte definierte zweite Serviceposition angefahren wird.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass einem der Zylinder, z.B. dem dem
Prozessmedium abgewandten Zylinder, ein Druckminderer vorgeschaltet ist. Der Druckminderer ist so ausgestaltet, dass die Abweichung in den Drücken der beiden Zylinder bei gleicher Druckbeaufschlagung durch die pneumatische Antriebseänheit so bemessen ist, dass die zweite Serviceposition automatisch angefahren wird.
Eine weitere Variante sieht vor, dass jeweils einer der beiden Zylinder des kaskadierten Zylinders / der kaskadierten Zylinder kleinere Abmessungen aufweist als der andere Zylinder, wobei die Abweichung in den Abmessungen so bemessen ist, dass bei gleicher Druckbeaufschlagung in beiden Zylindern unterschiedliche Drücke herrschen und dass die zweite Serviceposition sicher aufgrund der konstruktiven Gegebenheiten angefahren wird. Hierdurch lässt sich das Anfahren von zumindest einer weiteren Position problemlos realisieren. Im Prinzip kommen die zuvor genannten Lösungen allesamt ohne den Einsatz von Endlagenschaltern in den verschiedenen definiert anzufahrenden Positionen aus. Dennoch kann jeder der unterschiedlichen Positionen jeweils zumindest ein Endlagenschalter zugeordnet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wechselarmatur sieht vor, dass die Dichtungen als Elastomerdichtungen oder als hart dichtende Elemente ausgeführt sind. Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : einen Längsschnitt durch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wechselarmatur in der ersten Serviceposition,
Fig. 2: einen Längsschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Wechselarmatur in der Messposition,
Fig. 3: einen Längsschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Wechseiarmatur in der zweiten Serviceposition,
Fig. 3a: eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 3 gekennzeichneten Ausschnitts A und
Fig. 4: einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform mit rotationssymmetrisch zur Längsachse der Wechselarmatur angeordneten kaskadierten Zylindern.
Die Figuren Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 zeigen jeweils einen Längsschnitt durch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wechselarmatur 1 , wenn sich diese in unterschiedlichen Positionen befindet: In Fig. 1 ist der Fall dargestellt, dass sich die Wechselarmatur 1 in der Messposition befindet und der Sensor 4 in Kontakt mit dem Prozessmedium 8 eine Prozessgröße des Prozessmediums 8 bestimmt oder überwacht. In Fig. 2 ist der Fall dargestellt, dass sich die Wechselarmatur 1 in der ersten Serviceposition SP1 befindet. In der Serviceposition SP1 kann der Sensor 4 gereinigt, kalibriert oder ausgetauscht werden. In Fig. 3 ist die Wechselarmatur 1 in der zweiten
Serviceposition SP2 zu sehen: in dieser Position SP2 ist es möglich, alle mit dem Prozessmedium 8 in Kontakt kommenden Funktionsgruppen der rohrförmigen Halterung 3 zu reinigen, so dass auch höchsten Hygieneaπforderungen Genüge getan werden kann. Insbesondere werden in der zweiten Serviceposition die Abdichtungen 9 bzw. die entsprechenden Abdichtflächen 20, die sich zwischen der zweiten Serviceposition SP2 und dem Prozess befinden, gereinigt. Weiterhin gestattet es die erfindungsgemäße Wechselarmatur 1 , die definierten Positionen MP, SP1 , SP2 in beliebiger Reihenfolge und je nach Bedarf anzufahren. Eine sehr einfache Konstruktion zum Anfahren der unterschiedlichen Positionen schlägt vor, dass z.B. der dem Prozessmedium 8 zugewandte Zylinder 6a kürzer ausgestattet als der vom Prozessmedium 8 abgewandte Zylinder 6b.
Mit der gezeigten Wechselarmatur 1 sind drei Positionen MP, SP1 , SP2 über die Antriebseinheit 5 definiert anfahrbar, ohne dass Endlagenschalter oder anderweitige Positionsdetektoren eingesetzt werden müssen. Allerdings können diese optional und zu redundanten Zwecken eingesetzt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Fig. 1 im Detail beschrieben. Auf die Bezugszeichen in den Figuren Fig. 2 und Fig. 3 wurden weitgehend verzichtet, da sie mit denen in der Fig. 1 identisch sind. Die Wechselarmatur 1 ist über einen Prozessanschiuss 17 mit einer Überwurfmutter 15 an dem
Stutzen 19 eines rohrförmigen Behälters 18 befestigt, in einem in der Fig. 1 nicht gesondert dargestellten Armaturengehäuse 2 ist die rohrförmige Halterung 3 angeordnet, in deren Sensoraufnahme 12 der Sensor 4 befestigt ist.
Peripher zu der rohrförmigen Halterung 3 sind zwei baugleiche kaskadierte Zylinder 6.1 , 6.2 diametral zueinander angeordnet. Jeder der beiden kaskadierten Zylinder 6.1 , 6.2 besteht aus zwei Zylindern 6a, 6b, wobei der Zylinder 6a dem Prozessmedium zugewandt ist und der Zylinder 6b von dem Prozessmedium 8 abgewandt ist. Den Zylindern 6a, 6b sind die Kolben 16.1 , 16.2 zugeordnet. Im gezeigten Fall sind die beiden kaskadierten Zylinder 6.1 , 6.2 symmetrisch zu der Längsachse L der rohrförmigen Haiterung 3 angeordnet. Es versteht sich von selbst, dass die Anordnung auch asymmetrisch sein kann. Im Prinzip kann jede Anordnung von kaskadierten Zylindern 6 im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Wechseiarmatur 1 zum Einsatz kommen. Gleiches lässt sich im Hinblick auf die Anzahl der hintereinander in Reihe geschalteten Zylinder 6a, 6b eines kaskadierten
Zylinders 6.1 , 6.2 sagen. Je mehr Zylinder hintereinander in Reihe angeordnet sind, umso mehr Positionen lassen sich definiert auf einfache Art und Weise anfahren.
Über die den einzelnen Zylindern 6a, 6b zugeordneten Pneumatikanschlüsse 14.1 , 14.2, 14.3, 14.4 werden die Zylinder 6a, 6b von der pneumatischen Steuerung 5 so mit Druckluft beaufschlagt, dass die jeweils gewünschte Position angefahren wird.
Um die in Fig. 1 dargestellte erste Serviceposition SP1 anzufahren, werden die Zylinder 6a, 6b über die Pneumatikanschiüsse 14.1 und 14.3 mit Druckluft beaufschlagt. Hierdurch werden die Kolben 16.1 der Zylinders 6a und die Kolben 16.2 der Zylinders 6b jeweils gegen die oberen Anschläge 21.2, 21.4 gefahren. Endlagenschalter, die das Erreichen der Endposition signalisieren, sind somit nicht erforderlich, können jedoch zu Redundanzzwecken in den entsprechenden Lagen montiert werden.
Um die in Fig. 2 dargestellte Messposition MP anzufahren, werden die Zylinder 6a, 6b über die Pneumatikanschlüsse 14.2 und 14.4 mit Druckluft beaufschlagt. Hierdurch werden die Kolben 16.1 der Zylinders 6a und die
Kolben 16.2 der Zylinders 6b jeweils gegen die unteren Anschläge 21.1 , 21.3 gefahren. Auch hier sind somit Endlagenschalter nicht erforderlich.
Um die zweite Serviceposition SP2 anzufahren, werden die dem Prozessmedium 8 zugewandte Zylinder 6a über die Prozessanschlüsse 21.1 mit Druckluft beaufschlagt, so dass sich die Kolben 16.1 gegen die oberen Anschläge 21.1 der Zylinder 6a anpressen. Da die dem Prozessmedium 8 abgewandten Zylinder 6b länger sind als die dem Prozessmedium 8 zugewandten Zylinder 6a, kommen die Kolben 16.2 der vom Prozessmedium 8 abgewandten Zylinder 6b in der in Fig. 3 gezeigten Zwischenstellung zur Ruhe. In der Zwischensteiiung kann optional ein Endlagenschalter für die Serviceposition SP2 montiert sein.
Additiv oder alternativ zu der zuvor beschriebenen Lösung, kann die Wechselarmatur auch dadurch in die Serviceposition SP2 verfahren werden, wenn dafür Sorge getragen wird, dass die dem Prozessmedium 8 zugewandten Zylinder 6a mit einem höheren Druck beaufschlagt werden a!s die vom Prozessmedium 8 abgewandten Zylinder 6b. Dies kann in einfacher Weise beispielsweise dadurch erreicht werden, dass den Pneumatikanschlüssen 14.3 des vom Prozessmedäum 8 abgewandten Zylinders 6b jeweils ein Druckminderer 10 vorgeschaltet ist. Alternativ kann anstelle des Druckminderers 10 der Querschnitt der dem Prozessmedium 8 zugewandten Zylinder 6a konstruktiv größer ausgelegt sein als der Querschnitt der vom Prozessmedium 8 abgewandten Zylinder 6b.
Die zweite Serviceposition SP2 kann sich alternativ zum oben beschriebenen Beispiel auch oberhalb der ersten Serviceposition SP1 oder unterhalb der
Messposition MP befinden. Hierfür müssen die kaskadierten Zylinder 6.1 , 6.2 in ihrer Dimensionierung und/oder Verschaltung entsprechend angepasst werden.
Im Folgenden sind die Vorteile der zuvor beschriebenen Anordnung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen noch einmal aufgelistet:
- Zwei oder mehr Positionen der Wechselarmatur 1 sind definiert anfahrbar, ohne dass Endfagenschalter oder andere Positionsdetektoren eingesetzt werden müssen. - Durch mehr als zwei Positionen lassen sich Reinigungskonzepte, insbesondere Hygienespϋlkonzepte, für alle mediumsberührenden Komponenten der Wechselarmatur 1 realisieren, im gezeigten Fall werden in der Serviceposition 2 (siehe hierzu auch Fig. 3a) die Dichtflächen 20 zwischen der Messposition MP und der ersten
Serviceposition SP1 gereinigt.
- Die Benutzung der zusätzlichen Position bzw. der zusätzlichen Positionen ist wahlweise möglich.
- Die Verdrehsicherung wird durch die exzentrische Anordnung der kaskadierten Zylinders 6 bzw. der kaskadierten Zylinder 6.1 , 6.2 zur rohrförmigen Halterung 3 intrinsisch mitgeliefert.
- Die pneumatische Steuerung 5 und die mediumsberührenden Bereiche der Wechselarmatur 1 , Spül-/Kalibrierkammer 13 und rohrförmige Halterung 3, sind räumüch voneinander getrennt, was die Erkennung von Leckagen im Spülkammerbereich ermöglicht.
- Eine Leckage führt darüber hinaus nicht zwangsläufig zu einer Beschädigung/Zerstörung der pneumatischen Antriebseinheit 5.
- Je nach gewählter Ausführung kann auf standardisierte Pneumatikzyiinder in Form von Zukaufteilen zurückgegriffen werden.
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform mit rotationssymmetrisch zur Längsachse L der Wechselarmatur 1 angeordneten kaskadierten Zylindern 6a, 6b. Die Wechselarmatur befindet sich in der ersten Serviceposition SP1. Rotationssymmetrisch um die rohrförmige Halterung 3 bzw. um das Tauchrohr mit der Sensoraufnahme sind die beiden kaskadierten Zylinder 6.1 , 6.2 angeordnet. Während der Kolben 16.2 direkt mit dem Tauchrohr 3 als Kolbenstange gekoppelt ist, ist die Kolbenstange 22 des Koibens 16.1 als Rohr ausgeführt. Wie auch im Falle der in den Figuren Fig-1 bis Fig. 3 beschriebenen Ausführungsform wird die jeweilige Position SP1 , MP, SP2, des Sensors 2 über eine entsprechende Druckbeaufschiagung der Pneumatikanschiüsse 14.1 , 14.2, 14.3, 14.4 gesteuert. Die Steuerung selbst erfolgt über eine in der Fig. 4 nicht gesondert dargestellte Antriebseinheit. Bezugszeichenliste
1 Wechselarmatur
2 Armaturengehäuse
3 rohrförmige Haiterung
4 Sensor
5 Antriebseinheit
6 kaskadierter Zylinder
6.1 kaskadierter Zylinder
6.2 kaskadierter Zylinder
6a Zylinder
6b Zylinder
7 Koppelelement
8 Prozessmedium
9 Abdichtung
10 Druckminderer
11 Endlagenschalter
12 Sensoraufnahme
13 Spül-/Kalibrierkammer
14. 1 Pneumatikanschluss
14. 2 Pneumatikanschluss
14. 3 Pneumatikanschluss
14. 4 Pneumatikanschluss
15 Überwurfmutter
16. 1 Kolben
16. 2 Kolben
16. 3 Kolben
16. 4 Kolben
17 Prozessanschluss 18 Behalter
19 Stutzen
20 Dichtffäche
21.1 unterer Anschlag
21.2 oberer Anschlag
21.3 unterer Anschlag
21.4 oberer Anschlag
22 rohrförmige Kolbenstange

Claims

Patentansprüche
1. Wechselarmatur (1 ) für einen Sensor (4), der eine physikalische und/oder chemische Prozessgröße in einem Prozessmedium (8) bestimmt, wobei die Wechselarmatur (1 ) ein Armaturengehäuse (2) aufweist, in dem eine rohrförmige Halterung (3) zur Aufnahme des Sensors (4) über eine Antriebseinheit (5) linear verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur linearen Verschiebung der rohrförmigen Halterung (3) zumindest ein kaskadierter Zylinder (6) vorgesehen ist, wobei der kaskadierte Zylinder (6) aus zumindest zwei in Richtung der Hubbewegung hintereinander angeordneten Zylindern (6a, 6b) besteht, und dass der kaskadierte Zylinder (6) /die kaskadierten Zylinder (6.1 , 6.2) derart ausgestaltet und/oder ansteuerbar ist/sind, dass der Sensor (4) in zumindest zwei unterschiedliche (MP), SP1 ) Positionen bewegbar ist.
2. Wechselarmatur nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der kaskadierte Zylinder (6) bzw. die kaskadierten Zylinder (6.1 , 6.2) konzentrisch zur Längsachse (L) der rohrförmigen Halterung (3) angeordnet ist/sind.
3. Wechselarmatur nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der kaskadierte Zylinder (6) bzw. die kaskadierten Zylinder (6.1 , 6.2) axialsymmetrisch zur Längsachse (L) der rohrförmigen Halterung (3) angeordnet ist/sind.
4. Wechsefarmatur nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der kaskadierte Zylinder (6) seitlich der rohrförmigen Haiterung (3) angeordnet ist, wobei die Längsachse (L1 ) des kaskadierten Zylinders (6) und die Längsachse (L) der rohrförmigen Haiterung (4) parallel zueinander ausgerichtet sind.
5. Wechseiarmatur nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei kaskadierte Zylinder (6.1 , 6.2) vorgesehen sind, die diametral in gegenüberliegenden Seitenbereichen der rohrförmigen Haiterung (3) angeordnet sind, wobei die Längsachsen (L1 , L2) der beiden kaskadierten Zylinder (6.1 , 6.1 ) und die Längsachse (L) der rohrförmigen Haiterung (3) parallel zueinander ausgerichtet sind.
6. Wechselarmatur nach Anspruch 1 , 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Koppelelement (7) vorgesehen ist, über das ein kaskadierter Zylinder (6) oder mehrere kaskadierte Zylinder (6) jeweils starr mit der rohrförmigen Haiterung (3) verbunden sind.
7. Wechselarmatur nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (5) und/oder der kaskadierte Zylinder (6) /die kaskadierten Zylinder (6.1 , 6.2) so ausgestaltet sind/ist, dass der Sensor (4) in eine Messposition (MP), in eine erste Serviceposition (SP1 ) und in eine zweite Serviceposition (SP2) verfahrbar ist.
8. Wechselarmatur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die zweite Serviceposition (SP2) zwischen der
Messposition (MP) und der ersten Serviceposition (SP1 ) liegt, der Sensor (4) in der Messposition (MP) in das Prozessmedium (8) eintaucht und die Prozessgröße bestimmt, dass der Sensor (4) in der ersten Serviceposition (SP1 ) vom Prozessmedium (8) getrennt ist und reinigbar, kalibrierbar oder austauschbar ist, und dass in der zweiten Serviceposition (SP2) zumindest eine Abdichtung (9), die den Sensor (4) in der ersten Serviceposition (SP1 ) gegen das Prozessmedium (8) abdichtet, reintgbar ist.
9. Wechselarmatur nach Anspruch 1 , 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (5) als pneumatische Steuerung ausgestaltet ist, dass die pneumatische Steuerung (5) den dem Prozessmedium (8) zugewandten ersten Zylinder (6a) des kaskadierten Zylinders (6) beim Anfahren der zweiten Serivceposition (SP2) mit einem höheren Druck beaufschlagt als den vom Prozessmedium (8) abgewandten zweiten Zylinder (6b).
10. Wechselarmatur nach Anspruch 1 , 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass, für den Fall, dass die Antriebseinheit (5) als pneumatische Steuerung ausgestaltet ist, einem der Zylinder (6a, 6b) ein Druckminderer (10) vorgeschaltet ist, wobei der Druckminderer (10) so ausgestaltet ist, dass die Abweichung in den Drücken bei gleicher Druckbeaufschiagung durch die pneumatische Antriebseinheit (5) so bemessen ist, dass die zweite Serviceposition (SP2) angefahren wird.
11. Wechselarmatur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils einer der beiden Zylinder (6a; 6b) des kaskadierten Zylinders (6) / der kaskadierten Zylinder (6.1 , 6.2) kleinere Abmessungen aufweist als der andere Zylinder (6b, 6a), wobei die Abweichung in den Abmessungen so bemessen ist, dass bei gleicher Druckbeaufschlagung in beiden Zylindern (6a, 6b) unterschiedliche Drücke herrschen und dass die zweite Serviceposition (SP2) angefahren wird.
12. Wechselarmatur nach Anspruch 1 , 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, wobei den unterschiedlichen Positionen (MP, SP1 , SP2) jeweils zumindest ein Endlagenschalter (11 ) zugeordnet ist.
13. Wechselarmatur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Abdichtung (9) um ein hart dichtendes Element handelt, das bevorzugt aus Keramik gefertigt ist, oder dass es sich bei der Abdichtung (9) um eine EJastomerdichtung handelt.
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