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Patent Searching and Data


Title:
PROCESS CONNECTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/095420
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a universal process connection (10) with a housing (112), a rod-shaped or wire-shaped probe and a standardized fastening device (130), by means of which said process connection can be extended with any other further housing (212).

Inventors:
SCHMIDT ROBERT
FLORENZ HANS-JOERG
Application Number:
PCT/EP2002/005063
Publication Date:
November 28, 2002
Filing Date:
May 08, 2002
Export Citation:
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Assignee:
ENDRESS & HAUSER GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
G01D11/24; (IPC1-7): G01N37/00
Foreign References:
DE20014235U12001-01-11
EP0310975A21989-04-12
US5070732A1991-12-10
DE19713754A11997-10-30
Attorney, Agent or Firm:
Andres, Angelika (PatServe Colmarer Strasse 6, Weil am Rhein, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Prozeßanschluß (10) mit einem topfförmigen Gehäuse (112), einem darin befindlichen Innenraum (116), einer Aufnahmevorrichtung (118) für wenigstens eine staboder seilförmige Sonde (120), welche Sonde (120) in den Innenraum (116) hineinragt, einer Prozeßanschlußvorrichtung (124) und durch die ein Kabel (136), mittels dessen Meßund/oder Schaltsignale übertragen werden, aus dem Innenraum (116) herausgeführt werden können, wobei das topfförmige Gehäuse (112) auf seiner vom Prozeß abgewandten Seite eine standardisierte Befestigungsvorrichtung (130) aufweist und dort verschlossen werden kann.
2. Prozeßanschluß nach Anspruch 1, dessen topfförmiges Gehäuse (112) durch ein zweites Gehäuse (212) verschlossen wird, das eine erste elektronische Schaltung (218) aufnimmt.
3. Standardisierter Prozeßanschluß nach einem der Ansprüche 1 oder 2, in dessen topfförmigem Gehäuse (112) eine zweite elektronische Schaltung (238) untergebracht ist.
4. Prozeßanschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die erste elektronische Schaltung (218) mit der Sonde (120) verbunden ist.
5. Prozeßanschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die zweite elektronische Schaltung (238) mit der Sonde (120) verbunden ist.
6. Prozeßanschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die elektronischen Schaltungen (218,238) miteinander verbunden sind.
7. Prozeßanschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das zweite Gehäuse (212) wenigstens eine Kabeldurchführung (226) aufweist, durch die ein Kabel (236), das zur Übertragung von Meßund/oder Schaltsignale dient, aus dem zweiten Gehäuse (212) herausgeführt werden.
8. Prozeßanschluß nach Anspruch 7, beim dem das Meßsignale führende Kabel (236) durch die Kabeldurchführung (226) im zweiten Gehäuse (212) und das die Schaltsignale führenden Kabel (136) durch die Kabeldurchführung (126) des topfförmigen Gehäuses (112) geführt werden.
9. Prozeßanschluß nach Anspruch 7, beim dem das die Schaltsignale führenden Kabel (136) durch die Kabeldurchführung (226) im zweiten Gehäuse (212) und das Meßsignale führende Kabel (236) durch die Kabeldurchführung (126) des topfförmigen Gehäuses (112) geführt werden.
10. Prozeßanschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Prozeßanschlußvorrichtung (124) ein Flansch ist.
11. Prozeßanschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Prozeßanschlußvorrichtung (124) ein auf einem Anschlußbereich des Prozeßanschlusses (10) angebrachtes Außengewinde umfaßt.
Description:
Prozeßanschluß Die Erfindung betrifft einen Prozeßanschluß mit einem Gehäuse und wenigstens einer stab-oder seilförmige Sonde. Die Erfindung betrifft insbesondere einen solchen Prozeßanschluß, bei dem die stab-oder seilförmige Sonde zur Messung einer physikalischen Variablen oder eines Zustands eines Mediums, wie z. B. dessen Temperatur, Druck, Grenz-oder Füllstand, in einem Behälter dient.

Bekannte Prozeßanschlüsse dieser Art sind mittels einer Prozeßanschlußvorrichtung an oder auf dem Behälter derart befestigt, daß die stab-oder seilförmige Sonde in den Behälter hineinragt. Dabei kann je nach Anwendungsfall auch vorgesehen sein, daß die stab-oder seilförmige Sonde in das Medium eintaucht. Die stab-oder seilförmige Sonde selbst umfaßt beispielsweise einen oder mehrere Metall-oder metallisierten Stäbe, die als Elektroden dienen. Die stab-oder seilförmige Sonde kann aber auch ein Kabel sein, an dessen in den Behälter ragendem Ende ein separates Sensorelement, üblicherweise ein elektrischer Wandler, beispielsweise ein Drucksensor, befestigt ist.

In den geschilderten Fällen ragt die Sonde bzw. ragen ihre einzelnen Stäbe oder die elektrischen Leiter des Kabels ins Innere des Gehäuses des Prozeßanschlusses hinein, wo sie elektrisch kontaktiert werden. Die Stäbe, das Kabel bzw. dessen elektrische Leiter sind in dem Gehäusebereich, der dem Behälter zugewandt ist oder dort hineinragt mechanisch sicher und häufig auch flüssigkeits-und/oder gasdicht befestigt.

Bei den bisher bekannten Prozeßanschlüssen dieser Art hat es sich als nachteilig erwiesen, daß sie je nach Anwendung in verschiedenen Gehäusegrößen und- Formen ausgeführt werden. Die Hersteller solcher Prozeßanschlüsse müssen eine große Anzahl unterschiedlichster Ausführungen bereithalten, was sich negativ auf die Herstellungs-und Lagerhaltungskosten und damit letztlich auf den Abgabepreis auswirkt.

Ein anderes Problem bei einigen bekannten Prozeßanschlüssen besteht darin, daß sie auf eine bestimmte Anwendung festgelegt sind. Wünscht beispielsweise ein Anwender bei einem solchen Prozeßanschluß, der mit einer konduktiven Sonde zur Erfassung eines Grenzstandes des Mediums im Behälter ausgerüstet ist, einen zusätzlich zum Meßsignalausgang einen Schaltausgang, mittels dessen eine Pumpe in Abhängigkeit des detektierten Grenzstands ein-bzw. abgeschaltet werden kann, muß er den installierten Prozeßanschluß üblicherweise demontieren und ihn durch ein anderes Gerät mit einem Schaltausgang ersetzen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und einen universell verwendbaren Prozeßanschluß zu schaffen, der je nach Anwendung in einfachster Weise gestaltet und so kleinbauend wie möglich ist und der aber auch für zusätzliche Anwendungen erweiterbar und sicherheitstechnisch verbessert ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Prozeßanschluß mit - einem topfförmigen Gehäuse, - einem darin befindlichen Innenraum, - einer Aufnahmevorrichtung für wenigstens eine stab-oder seilförmige Sonde, --welche Sonde in den Innenraum hineinragt, -einer Prozeßanschlußvorrichtung und -- durch die Kabel, mittels derer Meß-und/oder Schaltsignale übertragen werden, aus dem Innenraum herausgeführt werden können, - wobei das topfförmige Gehäuse auf seiner vom Prozeß abgewandten Seite eine standardisierte Befestigungsvorrichtung aufweist und dort verschlossen werden kann.

Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, einen relativ einfachen Prozeßanschluß für wenigstens eine stab-oder seilförmige Sonde zu schaffen, der an sich für die vorgesehene Anwendung, beispielsweise als Grenzstandgeber, verwendbar ist, der aber durch Verbindung mit zusätzlichen und über eine standardisierte Befestigungsvorrichtung in seinem Behälter-abgewandten Bereich mit einem weiteren zusätzlichen Gehäuse bzw. einer weiteren Vorrichtung kombinierbar ist.

Eine weitere, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft daher einen Prozeßanschluß, dessen topfförmiges Gehäuse durch ein zweites Gehäuse verschlossen und ergänzt wird, das eine elektronische Schaltung aufnimmt.

In weiterer Ausgestaltung des Prozeßanschlusses nach der Erfindung ist vorgesehen, daß auch in dessen topfförmigem Gehäuse eine elektronische Schaltung untergebracht ist.

Bei diesen Ausführungsformen ist es möglich, zunächst eine minimale Elektronikschaltung im topfförmigen Gehäuse des Prozeßanschlusses unterzubringen, dessen Innenraum an sich recht begrenzt ist. Falls dann der Anwender eine weitere, kompliziertere Elektronikschaltung benötigt, kann er diese in einem zweiten Gehäuse mit größerem Innenraum unterbringen und das zweite Gehäuse auf dem Prozeßanschluß zu befestigen. Auf diese Weise können bei einem heißen Medium im Behältern die Gehäuse thermisch voneinander getrennt werden und so die empfindlichere Elektronikschaltung im äußeren, zweiten Gehäuse untergebracht werden.

Andere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung haben die elektrischen Verbindungen der elektronischen Schaltungen mit der Sonde zum Gegenstand, die wiederum auch selbst miteinander verbunden sein können.

Noch eine andere Ausführungsform der Erfindung betrifft einen Prozeßanschluß, bei dem das zweite Gehäuse wenigstens eine Kabeldurchführung aufweist, durch die ein Kabel, das zur Übertragung von Meß-und/oder Schaltsignale dient, aus dem zweiten Gehäuse herausgeführt wird.

Eine solche Ausführung ist besonders vorteilhaft bei einem fest installierten Prozeßanschluß nach der Erfindung, der z. B. eine Kabeldurchführung für einen Meßleitungsausgang hat. Wenn später ein zusätzlicher Schaltausgang gewünscht wird, wird einfach ein zweites Gehäuse mit einem solchen Schaltausgang erfindungsgemäß über die standardisierte Befestigungsvorrichtung mit dem topfförmigen Gehäuse verbunden. Der zusätzliche Schaltausgang wird erzielt, ohne daß der bereits installierte Prozeßanschlusses ersetzt werden muß. Er wird nur wunschgemäß erweitert. Dies ist besonders wichtig bei einem Prozeßanschluß an einem unter Druck stehenden Behälter oder an einem Behälter mit einem gefährlichen Medium, das nicht in die Atmosphäre gelangen darf. Sofern die Aufnahmevorrichtung für die Sonde in üblicher Weise gas-und druckdicht ausgeführt ist, ist es nicht erforderlich, den Behälter drucklos zu machen oder das Medium abzulassen oder den installierten Prozeßanschluß zu demontieren oder zu ersetzen. Der ursprünglich montierte Prozeßanschluß nach der Erfindung kann am Behälter verbleiben und wird nur durch ein zusätzliches, am Prozeßanschluß angebrachtes Gehäuse ergänzt.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Prozeßanschlusses nach der Erfindung werden Meßsignale führenden Kabel durch die Kabeldurchführung im zweiten Gehäuse und Schaltsignale führenden Kabel durch die Kabeldurchführung des topfförmigen Gehäuses Gehäuse geführt.

Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform ist, daß die Innenräume der zwei Gehäuse voneinander getrennt ausgeführt werden können, so daß sie EX-Schutz- Bestimmungen genügen. Damit ist es möglich, die Meßleitungs-klar von den Schaltausgängen voneinander zu trennen, und zwar nicht nur räumlich sondern auch sicherheitstechnisch.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen die Prozeßanschlußvorrichtung, die ein Flansch sein kann oder ein auf einem Anschlußbereich aufgebrachtes Außengewinde umfaßt.

Ein anderer besonderer Vorteil des Prozeßanschlusses nach der Erfindung besteht darin, daß bei einem korrosiven bzw. hoch korrosiven Medium im Behälter nur der Teil aus korrosionsfestem Werkstoff gefertigt sein muß, der in Kontakt mit dem Behälterinneren steht. Dies kann beim Prozeßanschluß der entsprechende Teil der Aufnahmevorrichtung für die Sonde sein, es kann aber auch der ganze Prozeßanschluß sein, sofern er sehr klein ist. Das zusätzliche zweite Gehäuse kann dann aus an sich beliebigem Material gefertigt sein. Überhaupt erlaubt die Erfindung, Gehäuse zu kombinieren, die jedes aus einem anderen und beliebigem Material gefertigt sind, wenn die durch die Anwendungen bestimmten Anforderungen beachtet werden. Ebenso ist natürlich möglich, ein zweites, auf dem topfförmigen Gehäuse befestigtes Gehäuse jederzeit durch ein anderes zweites Gehäuse zu ersetzen, wenn dies gewünscht oder durch geänderte Betriebsbedingungen z. B. erforderlich wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und unter Zuhilfenahme von Zeichnungen genauer beschrieben und erläutert.

Dabei zeigen : Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Prozeßanschlusses nach der Erfindung ; und Fig. 2 : eine schematische Schnittdarstellung des Prozeßanschlusses nach Fig.

1 mit einem darauf befestigten zweiten Gehäuse in verkleinertem Maßstab.

In Fig. 1 ist ein Prozeßanschluß 10 nach der Erfindung dargestellt, der in einer Wand 20 eines hier nicht näher dargestellten Behälters befestigt ist. Der Prozeßanschluß 10 umfaßt ein topfförmiges Gehäuse 112, dessen Wand 114 einen Innenraum 116 umschließt. Quasi im Boden des topfförmigen Gehäuses 112 ist eine Aufnahmevorrichtung118 für eine seil-bzw. stabförmige Sonde 120 vorgesehen, die bei diesem Ausführungsbeispiel aus drei Stäben 122 besteht, die in den Innenraum 116 des topfförmigen Gehäuses 112 hineinragen. Die Stäbe 122 sind metallische Stäbe und dienen bei der hier veranschaulichten Anwendung des Prozeßanschlusses 10 beispielsweise im Sinne einer konduktiven Sonde als Elektroden zur Erfassung eines Grenzstandes eines im Behälter befindlichen, aber hier aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellten Mediums. Das Meßprinzip solcher konduktiver Sonden ist an sich bekannt, es wird daher hier nicht näher erläutert.

Das hier dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt drei stabförmige Elektroden, es können aber auch für andere konduktive Messungen ohne Einschränkung der Erfindung nur zwei Elektroden oder auch mehr als drei sein. Ebenso ist es denkbar, den erfinderischen Prozeßanschluß 10 mit anderen stabförmigen Sonden zu bestücken, z. B. für kapazitive Messungen, oder ihn für andere, seilförmige Meßsonden zu verwenden. Beispielsweise kann dann der Prozeßanschluß nach der Erfindung statt der hier dargestellten drei metallischen Stäbe ein seilförmiges Kabel umfassen, an dessen unterem, möglichst tief in den Behälter und das Medium hineinragenden Ende ein Druckmeßelement zur hydrostatischen Bestimmung eines Füllstandes des Mediums angebracht ist. Die Erfindung ist in diesem Punkt vielseitig verwendbar und nicht auf die dargestellten bzw. beschriebenen Anwendungen beschränkt. Vorzugsweise dient jedoch bei stab-oder seilförmigen Sonden die Aufnahmevorrichtung118 des topfförmigen Gehäuses 112 nicht nur zur ausreichenden mechanischen Befestigung der stab- (120) bzw. seilförmigen Sonde, sondern ist auch möglichst flüssigkeitsdicht und besser noch gasdicht ausgeführt, um zu verhindern, daß das Medium aus dem Behälter entweder in flüssigem oder in gasförmigen Zustand ins topfförmigen Gehäuse 112 und von dort möglicherweise weiter in die Atmosphäre gelangt.

Der Prozeßanschluß 10 ist mittels einer Prozeßanschlußvorrichtung 124 in der Wand 20 des Behälters befestigt, wobei diese Prozeßanschlußvorrichtung 124 vorzugsweise, wie in Fig. 1 veranschaulicht, eine Schraubverbindung ist, bei der das topfförmige Gehäuse 112 im Bereich der Prozeßanschlußvorrichtung 124 mit einem Außengewinde versehen und in ein entsprechendes Innengewinde in der Wand 20 des Behälters eingeschraubt wird. Es ist auch denkbar, daß die Prozeßanschlußvorrichtung eine, hier nicht dargestellte, Flanschverbindung ist eine andere geeignete Anschlußvorrichtung, wie z. B. Klebe-oder Einpreßvorrichtungen, die möglichst flüssigkeitdicht und, wenn die Anwendung es erfordert, auch gasdicht ausgeführt wird. Die dazu erforderlichen Dichtmittel sind bei der in Fig. 1 veranschaulichten Prozeßanschlußvorrichtung 124 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt, da sie dem Fachmann hinreichend geläufig sind. Anderseits sind auch Adapterstücke oder-Ringe denkbar, die auf die Prozeßanschlußvorrichtung aufgesetzt werden und die damit ihren wirksamen Außendurchmesser vergrößern bzw. so anpassen, daß sie auch für Öffnungen in einer Behälterwand verwendet werden können, deren Durchmesser nicht mit dem der ursprünglichen Prozeßanschlußvorrichtung ohne Adapter übereinstimmt.

Das topfförmige Gehäuse 112 ist mit einer ersten Kabeldurchführung 126 versehen, die bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung von einem hier nicht näher bezeichneten Deckel verschlossen ist. Die erste Kabeldurchführung 126 ist bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung in an sich bekannter Weise gestaltet. Kabeldurchführungen müssen nicht immer schon vom Hersteller mit Blindstopfen versehen sein, sondern können auch solche sein, bei denen bei Auslieferung ein vorgesehener Durchbruch in der Wand 114 noch von Gehäusematerial verschlossen sind, die aber so vorbereitet sind, daß im Bedarfsfall die Öffnung in der Wand 114 durch Herausbrechen des Verschlusses hergestellt werden kann.

Die Stäbe 122 der Sonde 120 des Prozeßanschlusses 10 sind, wie üblich, im Innern des topfförmigen Gehäuses 112 mit hier nicht dargestellten elektrischen Leitern verbunden, die in einem Kabel 136, hier strichliert dargestellt, zusammengefaßt und aus dem Innenraum 116 durch die erste Kabeldurchführung 126 herausgeführt sind. Ein solches Kabel dient beispielsweise der Weiterleitung von an der Sonde 120 anstehenden Meßsignalen an eine Meßwarte oder ein sonstiges zur Prozeßkontrolle bzw.-Steuerung dienendes Gerät.

Auf der vom Behälter abgewandten Seite des Prozeßanschlusses 10, also auf seiner vom Prozeß abgewandten Seite 128 ist eine standardisierte Befestigungsvorrichtung 130 vorgesehen. Dies kann z. B., wie in Fig. 1 veranschaulicht, ein Gewinde sein, auf das ein mit einem entsprechenden Gewinde versehener erster Schraub-Deckel 132 aufgeschraubt wird, der auf diese Weise das topfförmige Gehäuse 112 verschließt. Um das Innere des topfförmigen Gehäuses 112 in gewünschter Weise abzudichten, kann noch ein O-Ringsitz 134 im Bereich einer dichtenden Schulter des ersten Schraub-Deckels 132 vorgesehen werden, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Die in Fig. 1 veranschaulichte Anordnung einer standardisierten Befestigungsvorrichtung 130 auf dem topfförmigen Gehäuse 112 und dem entsprechenden Gewinde des ersten Schraub-Deckels 132 ist beispielhaft gewählt.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform des Prozeßanschluß 10 nach Fig. 1 dargestellt. Gleiche Elemente und Komponenten des Prozeßanschluß 10sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Gegenüber dem Prozeßanschluß in Fig.

1 ist der Prozeßanschluß in Fig. 2 um ein zweites Gehäuse 212 erweitert. Wie in Fig. 2 veranschaulicht, ist das zweite Gehäuse 212 vorzugsweise mit einem dem standardisierten Gewinde 130 (siehe Fig. 1) entsprechendem Gewinde versehen und wird statt des ersten Schraub-Deckels 132 (siehe Fig. 1) auf der vom Behälter 20 abgewandten Seite 128 auf das topfförmige Gehäuse 112 aufgeschraubt. Es ist aber durchaus denkbar und ohne Einschränkung der Erfindung möglich, die gewünschte Gewindepaarung durch ein Innengewinde im topfförmigen Gehäuse 112 und ein Außengewinde auf einem entsprechenden Teil des Schraub-Deckels zu realisieren. Es können darüber hinaus auch die verschiedensten Gewindeformen und-Arten verwendet werden, sofern sie die gewünschten mechanischen Eigenschaften gewährleisten und/oder den gesetzten Anforderungen an Dichtigkeit genügen. Es ist außerdem auch denkbar, andere Arten von Befestigungen, wie z. B. Klebeverbindungen, Einpreßverbindungen, solche mit Befestigungs-Clips oder auch solche mit Adaptern zu verwenden, die zwischen dem topfförmigen Gehäuse 114 und dem zweiten Gehäuse 212 angeordnet werden. Damit ist eine universelle Verwendbarkeit des Prozeßanschluß 10 mit nahezu allen gängigen Gehäusen von Feldmeßgeräten als zweites Gehäuse 212 möglich.

Ähnlich dem topfförmigen Gehäuse 112 umschließt eine Wand 214 des zweiten Gehäuses 212 einen Innenraum 216, der zur Aufnahme einer ersten Elektronikschaltung 218 dient. Das zweite Gehäuse weist eine Kabeldurchführung 226 auf, durch die ein hier strichliert dargestelltes Kabel 236, das beispielsweise mit der ersten Elektronikschaltung 218 verbunden ist, herausgeführt wird. Wie erwähnt ist das zweite Gehäuse 212 vorzugsweise ein übliches Standardgehäuse für Feldmeßgeräte der Prozeßmeßtechnik und ist, wie bei diesen üblich, durch einen zweiten Deckel 232, vorzugsweise ein schraubbarer Deckel, verschlossen.

Die erste Elektronikschaltung 218 kann entweder mit der Sonde 120, d. h. mit den einzelnen Stäben 122 der Sonde, leitend verbunden sein oder ist, wie in Fig. 2 angedeutet, mit einer zweiten Elektronikschaltung 238 im topfförmigen Gehäuse 112 elektrisch verbunden, beispielsweise über eine Steckverbindung 240.

Elektrische Leiter von der ersten und/oder von der zweiten Elektronikschaltung 218 bzw. 238 sind im Kabel 236 zusammengefaßt, das eine Verbindung zur einer übergeordneten Einheit im Feld oder zur Meßwarte herstellt. Sofern getrennte Kabel für Meßsignalleitungen und für Schaltausgänge gewünscht werden, kann zusätzlich bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozeßanschlusses 10 auch ein weiteres Kabel 136 durch die erste Kabeldurchführung 126 herausgeführt werden, ähnlich der Darstellung in Fig. 1.