接头组件和过程容器的制作方法

测量装置的制造及其应用技术1.本发明涉及一种根据独立权利要求1的前序部分所述的接头组件以及一种具有这种接头组件的过程容器。2.这种类型的具有固定的接头元件的接头组件通常使用在制药的、生物科技的、化学的和食品工业的设备中，例如使用在油箱、锅炉、反应器、管路和相似的过程容器中。背景技术：3.作为用于将传感器或配件安装在过程容器中的标准联接装置，众所周知的是所谓的ingold接头。ingold接头具有固定地焊接到容器壁中的接头元件，该接头元件典型地包括具有25mm或40mm的内直径和h7公差(“25h7”或“40h7”)的通孔。该通孔接纳传感器或配件，传感器或配件利用在传感器或配件底座上的锁紧螺母拧到ingold接头的过程侧的外螺纹上。4.然而，已知的ingold接头具有如下高的安全风险，即，在过程容器中还存在过程压力时拆卸配件时，在从通孔中拉出直至离开通孔的内壁期间，负责密封的o型圈在配件上密封。这可能导致，在最终松开锁紧螺母时，配件像子弹那样突然被抛出，并且有可能造成严重后果的过程介质在压力下从敞开的通孔中流出。为了避免这种安全风险，例如从de 10 2012 203355b4中也已知安全ingold接头，在其中，先消除过程压力，之后才完全松开锁紧螺母。5.此外，在安装和拆下或更换单个配件或传感器时，还总是出现焊入的ingold接头的25h7或40h7内直径或者说通孔或接头边缘的不期望的变形或损坏。这可导致，不再能工整地联接配件或传感器或者联接部的密封性受损，这尤其在无菌的过程容器中带来很多困难。为了防止或克服这种情况，典型地必须切下损坏的接头元件并且由新的、未损坏的焊入的接头元件替换。这常常对技术要求高，从而需要专业装配人员并且在相对长的时间内中断过程容器的运行。6.此外，在焊入接头元件时，内直径或者说通孔的形状以不期望的方式改变，这通常带来的后果是以特殊的测量工具检查通孔的圆形形状。为了克服这种改变，常常设置具有例如24.8mm或39.8mm的内直径的稍微尺寸较小的接头元件，并且在焊入之后利用特殊的工具例如铰刀将孔扩孔至25h7或40h7。这又带来附加的加工成本，并且又需要特殊培训的人员。在这种扩孔时，典型地不能实现优选地光滑地形成通孔的表面。7.此外，在已知的接头元件中，部分还由于损坏或松脱的螺母或者由于例如密封部的碎落物(其到达过程容器中)而导致产品污染。这在保证无菌情况时带来显著的困难。技术实现要素：8.因此本发明的目的是提出一种接头组件，该接头组件具有更好的过程安全性，可保证相对精确的几何形状，可高效地制造，并且实现了可靠的且简单的操作和维护。9.根据本发明，该目的通过在独立权利要求1中限定的接头组件以及在独立权利要求13中限定的处理容器实现。从相关权利要求中得到本发明的有利的实施方案。10.本发明的实质在于：用于过程联接尤其是配件或传感器的接头组件包括固定的第一接头元件和可更换的第二接头元件，可更换的第二接头元件构造成能够至少部分地被固定的第一接头元件的接纳开口接纳。可更换的第二接头元件具有用于安装配件或传感器的锁紧螺母的外螺纹。此外，接头组件包括至少一个保持机构或夹紧机构，其构造成用于将固定的第一接头元件和可更换的第二接头元件固持在一起。11.概念“固定的”在本发明的上下文中通常指的是第一接头元件与过程容器的连接是固定的或不可分离的。于是，当仅仅能通过损坏或破坏连接的部分或相应的连接元件才能断开连接时，该连接称为不可分离的。通常，第一接头元件与过程容器焊接在一起并且以这种方式固定。12.结合本发明，概念“可更换的”通常指的是可分离的连接，在其中，不必损坏或破坏相应的连接元件来断开连接。换句话说，在(取下保持机构时)，基本上可在没有较大的力消耗并且不使用工具的情况下从第一接头元件中取出/松开第二接头元件，或将第二接头元件插入第一接头元件中。13.概念“固持在一起”在此理解成至少一个保持机构相对于第一和第二接头元件形状锁合地和/或力锁合地配合。在此，根据在固定的第一接头元件和可更换的第二接头元件之间的连接结构的构造方案，例如可设置一个、两个或多个保持机构，例如保持环，夹紧环，夹紧钩，管夹，手动夹紧机构和/或弹簧夹。14.根据本发明的接头组件实现，在过程容器处更换配件或传感器时(在实际中为了控制不同的过程参数需要定期更换)保证，不需要将如此大的以至于使接头元件的损坏或变形的力施加到固定地安装在容器上的接头元件上。至少一个保持机构实现了安全且简单地可分离地将第一和第二接头元件固持在一起。15.通过多件式的组合的且可夹紧的且优选地附加地可形状锁合地相连接的根据本发明的接头组件的结构，也可有效地防止松脱的零件(例如装配螺母)或污物(例如密封部的碎落物)进入过程容器中。此外，可根据需要以简单的方式更换第二接头元件，而不必从过程容器处取下第一接头元件。这种更换可在没有工具的情况下通过松开保持机构，取下损坏的或受损的第二接头元件，插入新的完好的第二接头元件，并且重新拉紧保持机构实现。为此，不需要或者仅仅以较低的程度需要特殊的装配或专业知识。也可相对快速地进行这种更换，从而可显著降低或甚至避免运行中断。16.此外，通过使用第二接头元件可避免，损坏通孔的几何形状，例如25h7或40h7几何形状。不需要在其装配之后将第二接头元件扩孔，这可进一步降低装配成本和装配时间。通过使第二接头元件尤其制造具有几乎刚好的内部几何形状，也可在尺寸上极其精确地且光滑地实现通孔的表面。例如可进行磨孔。第二接头元件的精确的尺寸或造型实现了保证可靠的密封性以及通孔的几乎百分之百的圆度。17.接头组件并且尤其是其第二接头元件可构造成ingold接头并且尤其是构造成安全ingold接头。这种ingold接头对于多种过程容器以及此时使用的配件和传感器来说都是有利的。ingold接头尤其实现了以标准的方式高效地且密封地装配或拆卸传感器和配件。18.优选地，固定的第一接头元件配备有环绕的法兰。尤其是，第一接头元件可构造成根据德国工业标准(din)32676的所谓的tc接头。这种第一接头元件实现，可作为第二接头元件的备选根据需要将另一构件例如配件或传感器直接联接到第一接头元件上。此时，可利用保持机构或以其它方式将该构件固定在第一接头元件上。19.可更换的第二接头元件优选地具有环绕的法兰，该法兰优选地包括至少一个突出部或至少一个凹口，突出部/凹口与固定的第一接头元件的环绕的法兰的至少一个相匹配的凹口或至少一个相匹配的突出部一起形成形状锁合。以这种方式，可为保持机构实现最优的保持结构，从而可实现尤其好的夹紧作用。此外，通过该形状锁合，可防止横向于接头轴线的运动，这尤其是在接头轴线水平或倾斜定向时可提供显著优点。突出部和对应的凹口可设计成环绕的，但是也可分别设置两个或多个单个的、彼此间隔开的突出部和凹口，其构造成彼此对应。突出部和凹口可实现第一和第二接头元件的两个环绕的法兰的榫槽连接。20.优选地，固定的第一接头元件的环绕的法兰和固定的第二接头元件的环绕的法兰分别具有倾斜部，从而在已装配状态中，组装在一起的法兰向外变细。由此，又可进一步改善保持机构的配合以及进而其夹紧作用。21.接头组件的保持机构可构造成夹紧机构。为此优选地，保持机构以夹紧的方式包围固定的第一接头元件的法兰和可更换的第二接头元件的法兰，并且将这两个构件牢固地压紧在一起。借助于该措施，可进一步提高接头组件的运行安全性。22.优选地，固定的第一接头元件的接纳开口具有入口，该入口构造成，使配件或传感器能够被引导穿过该入口。优选地，入口在过程侧设置在固定的第一接头元件的底部中并且形成穿过过程容器的壁的通过部。23.优选地，可更换的第二接头元件具有通孔，该通孔与固定的第一接头元件的入口相对应。由此，保证了可靠地将配件或传感器插入过程容器中。24.优选地，可更换的第二接头元件的通孔具有在具有较大的内直径的孔区段与具有较小的内直径的孔区段之间的倾斜的过渡区域，其中，具有较小的内直径的孔区段以对准的方式邻接到固定的第一接头元件的入口上。在此优选地，较小的内直径具有25mm、公差为h7或40mm、公差为h7。在作为ingold接头使用时，这是通常情况。于是，较大的内直径优选地具有约27mm。这种类型的设计方案带来安全功能，其确保在拆下配件或传感器时在相应地拧下锁紧螺母时缓慢地从可更换的第二接头元件的通孔中推出配件或传感器。25.在此情况下，配件或传感器的通常径向地与通孔的内壁密封的o型圈从密封区域(25h7或40h7内直径)转移到在内直径方面扩大了的联接区域中。现在，可能存在的过压和过程介质可能围绕相对于通孔的更加位于外部的内壁不再密封的o型圈周围出来。然而，由于在该时刻传感器或配件底座的锁紧螺母还拧在可更换的第二接头元件的外螺纹上并且此外该螺纹像节流式迷宫密封那样起作用，所以过压和/或过程介质可受控地出来，从而不再构成高风险。由此，操作者及时地注意到，在系统上还有过压并且能够视情况再次拧紧锁紧螺母，从而再次密封该过程。26.优选地，可更换的第二接头元件的被固定的第一接头元件接纳的部分的外直径小于固定的第一接头元件的接纳开口的内直径。借助于该设计方案可保证，在可更换的第二接头元件的外壁和固定的第一接头元件的内壁之间还可装入密封元件或密封元件的一部分。27.即，优选地，在固定的第一接头元件和可更换的第二接头元件之间的环形间隙中至少部分地布置有环形的密封元件。环形的密封元件优选地形成用于可更换的第二接头元件的座部，其中，在已装配的状态中，环形的密封元件至少在下部区域中密封地包围可更换的第二接头元件的侧壁。更为优选地，环形的密封元件具有环绕的隆起部，该隆起部被在可更换的第二接头元件的下侧处的和在固定的第一接头元件的接纳底部处的对应的槽密封地接纳。借助于环形的密封元件的上述设计方案，可实现在固定的第一接头元件和可更换的第二接头元件之间极其有效的密封，从而尤其是过程介质不能在两个构件之间流出。28.本发明的另一方面涉及一种具有至少一个如以上所述的接头组件以及可能的配件或传感器的过程容器。在此，固定的第一接头元件焊接到过程容器的壁中。29.通过根据本发明的过程容器，在实际中能以有效的方式实现以上结合根据本发明的接头组件及其优选的实施方式所述的优点和效果。30.优选地，在配件或传感器的面对其底座的端部布置有卡环，在旋出锁紧螺母时借助于卡环使配件或传感器回移。该措施有助于以上所述的安全功能，因为实现了受控地使配件或传感器回移。31.优选地，固定的第一接头元件相对于容器壁的垂直线具有约15°的向上的斜度(坡度)。如本发明的对象的接头组件不仅设计成用于水平安装而且用于倾斜安装。通常，在过程容器中的竖直伸延的壁的情况下使用倾斜安装。由于大多以液体为基础的电化学传感器要求被15°倾斜地安装，所以固定的第一接头元件在其在过程侧的联接区域中相应地被倾斜设计。在以液体为基础的传感器(例如用于ph测量)中，由此引起的传感器的倾斜位置用于避免在传感器顶端中形成气泡。附图说明32.从以下借助于示意图对本发明的实施例的描述中，得到本发明的其它有利的设计方案。尤其是，接下来根据实施例参考附图更详细地描述根据本发明的接头组件。其中：33.图1以横截面示出了根据本发明的接头组件和带有锁紧螺母的配件的分解图；34.图2以横截面示出了带有插入的配件和拧上的锁紧螺母的在已装配的状态中的根据本发明的接头组件；35.图3示出了带有插入的配件(或传感器)和拧上的锁紧螺母的根据本发明的接头组件在已装配的状态中的立体外部视图；36.图4示出了带有插入的配件(或传感器)和拧上的锁紧螺母的根据本发明的接头组件在倾斜装配的状态中的横截面图；以及37.图5示出了根据本发明的过程容器，其具有三个倾斜装配的带有插入的配件和拧上的锁紧螺母的接头组件。具体实施方式38.在以下描述中，可出于实践性的原因使用确定的表述，并且该表述不应理解成限制性的。词“右侧”、“左侧”、“下方”和“上方”表示所参考的图中的方向。表述“向下”、“向外”、“之下”、“之上”、“左侧”、“右侧”等用于如在图中示出地描述所述部件的彼此布置、所述部件的彼此运动以及向着或远离本发明以及本发明的已知的部件的几何中心的方向。空间的相对说明也包括与在图中示出的不同的位置和定向。例如，如果在图中示出的部件翻转，则描述为“下方的”元件或特征是“上方的”。术语包括以上明确所述的词、其派生词以及相似含义的词。39.为了避免在附图和从属的说明书中重复不同的方面和实施例，确定的特征应理解成共同地用于不同的方面和实施例。在说明书或附图中省去的方面不应推断为所述方面不在从属的实施例中。相反地，这种省略是为了清晰性并且防止重复。就此而言，以下规定适用于所有的进一步说明：如果在图中为了图解的明确性的目的包含附图标记，但是在直接相关的说明内容中未提及，则应参考在其在前述附图说明中的解释。此外，如果在直接属于附图的说明内容中提到在从属的附图中未包含的附图标记，则参考前述和后续附图。在两个或多个附图中相似的附图标记代表相似的或相同的元件。40.图1在与示例性的配件5拆开的状态中示出了根据本发明的接头组件，接头组件包括固定的第一接头元件1，可更换的第二接头元件2和构造成夹紧机构3的保持机构，该配件应被引导穿过接头组件。41.固定的第一接头元件1被焊入到在此未示出的过程容器的壁31中，这根据焊缝25说明。固定的第一接头元件1具有接纳开口4，接纳开口具有内直径d3。此外，固定的第一接头元件1包括接纳底部18，接纳底部又限定入口14，入口能够允许进入过程容器的内部。优选地，入口14向过程容器的内侧方向扩大。接纳底部18的壁厚基本上相应于壁31的壁厚。固定的第一接头元件1在其上端部上具有环绕的法兰11，法兰在上侧具有环绕的突出部12。法兰12在其下侧上具有伸向外的倾斜部11a。42.此外，设置具有隆起部16a的环形的密封元件16，环形的密封元件可被插入接纳开口4中并且被接纳底部18接纳。环形的密封元件16用于相对于可更换的第二接头元件2密封。可更换的第二接头元件至少在其下部区域中被固定的第一接头元件1的接纳开口4接纳。在此，可更换的第二接头元件通常具有外直径d4，该外直径小于接纳开口4的内直径d3。优选地，在可更换的第二接头元件2的被接纳的区域与固定的第一接头元件1的内壁之间稍微保留间隙。43.此外，可更换的第二接头元件2包括环绕的法兰9，在法兰的下侧上加工出环绕的凹口10，该凹口与在固定的第一接头元件1的法兰11的上侧上的突出部12形状锁合地对应。法兰9在其上侧上具有伸向外的倾斜部9a。在法兰9上方，可更换的第二接头元件2具有外螺纹6，外螺纹应与待固定的配件或传感器5的锁紧螺母8的相应的内螺纹20共同作用。44.可更换的第二接头元件2包括通孔15，通孔包括具有内直径d1的上部区域以及具有内直径d2的下部区域。在此，内直径d1稍微大于内直径d2。在两个区域之间设置相应的过渡倾斜部19。该设计方案用于在说明书的一般部分中解释的防止锁紧螺母8提早和可能的不受控的松脱(也就是说当在系统上还存在过压时)的保护功能。内直径d2通常为25mm、公差为h7或者40mm、公差为h7(也就是说，在用作ingold接头的情况下)。于是，内直径d1约为27mm。此外，通孔18与入口14确切的说与入口的远离过程的上侧对准。45.配件5包括底座24，锁紧螺母8安装在该底座上。在配件5的上端部上设置卡环13，在拧出锁紧螺母时，通过卡环13使配件5回移。随后，布置在配件5的下端部上的o型圈23离开具有(较小的)内直径d2的通孔15的区域，从而不再存在密封作用，并且必要时可受控地释放过压或过程介质。在配件的上侧中引入把手件7，借助于把手件可使配件5运动。46.夹紧机构3用于在两个法兰9和11的倾斜部9a和11a的区域中可靠地夹紧固定的第一接头元件1和可更换的第二接头元件2。最后，以x表示配件5的纵轴线。47.图2示出了在组装好的状态中的根据本发明的接头组件和配件5。48.可看出，固定的第一接头元件1的法兰11和第二接头元件2的法兰9现在形状锁合地彼此接合，也就是说法兰9位于法兰11上，并且法兰11的突出部12形状锁合地接合到法兰9的凹口10中。夹紧机构3从外部将两个法兰9和11固持在一起并压紧，其中，两个法兰9和11的上述倾斜部9a和11a确保夹紧机构3的最优的夹紧配合。49.在配件5和可更换的第二接头元件2之间，在通孔15的区域中形成环形间隙26，该环形间隙归因于通孔15的不同的内直径d1和d2上(见图1上方)。在此，配件5的o型圈23还位于过渡倾斜部19下方并且由此相对于入口14密封通孔15。此外可看出，现在环形的密封元件16的隆起部16a被在可更换的第二接头元件2的下侧中的槽21以及在固定的第一接头元件1的接纳底部18中的槽22接纳，并且因此实现固定的第一接头元件1相对于可更换的第二接头元件2的尤其有效的密封。在此，环形的密封元件16可以说用作用于可更换的第二接头元件2的座部。因此，环形的密封元件优选地也部分地延伸到在可更换的第二接头元件2与固定的第一接头元件1内侧之间形成的环形间隙27中。50.图3示出了借助于根据本发明的接头组件装配在容器壁31中的配件5(或传感器)的立体图。尤其是可看出夹紧机构3的铰链单元3a以及相应的拧紧螺钉3b，通过拧紧螺钉可调整施加到法兰上的压紧力。卡环31布置在配件或传感器5的上端部上，也就是说，稍微高于锁紧螺母8的上侧。把手件7从配件5中向外伸出。51.根据图4示出了根据本发明的接头组件以及配件或传感器5的优选的、倾斜向上地指向的安装位置。如可看出的那样，此时，容器壁31的垂直线s与配件或传感器5的纵轴线x包夹15°的角度。在此也称为15°倾斜。固定的第一接头元件1以及其向着过程容器的内侧扩大的入口14相应地在几何形状方面与安装位置相匹配。已经在之前的说明书部分中解释了这种斜置的优点。但除此之外在根据本发明的接头组件的功能性方面没有变化。52.最终，在图5中还示出了具有设置在容器壁31中的用于多个(此时三个)可能不同的配件或传感器5、5‘、5“的联接区域的根据本发明的过程容器30。在此这例如可以涉及用于ph值测量的、温度测量、氧气或co2等测量的传感器或感应器。例如，在过程容器31的盖上布置压力表29。此外，还可看到盖的螺栓连接件28。53.虽然借助于附图和从属的说明示出并且详细描述了本发明，但是该附图和详细的说明应理解成示意的且示例性的并且不作为本发明的限制。为了不过度解释本发明，在一些情况中，没有详细地示出并描述众所周知的结构和技术。可理解的是，本领域技术人员能够在不离开以下权利要求的范围的情况下进行改变和改进。尤其是，本发明包括其它具有任意与明确描述的特征组合不同的特征组合的实施例。54.本公开内容也包括具有以上或以下对不同实施方式所述或示出的特征的任意组合的实施方式。即使在图中与其它特征相结合地示出和/或以上或以下未提及单个特征，本公开内容同样包括在附图中的该单个特征。在附图和描述中所述的实施方式的备选及其特征的单个备选也可不为本发明对象或所公开的对象所包括。本公开内容包括仅仅具有在权利要求或实施例中描述的特征的实施方式以及具有附加的其它特征的实施方式。55.此外，表述“包括”及其派生词不排除其它元件或步骤。同样，不定冠词“一个”及其派生词不排除多数。多个在权利要求中阐述的特征的功能可通过一个单元或步骤满足。在彼此不同的从属权利要求中阐述的确定的数量/尺寸的情况并不意味着不能有利地使用这些数量/尺寸的组合。与特性或值相结合的概念“基本上”、“几乎”、“约”等尤其是也限定刚好该特性或该值。与给出的数值或范围相结合的概念“几乎”和“约”可涉及在所述给出的值或范围的20％之内、10％之内、5％之内或2％之内的值或范围。在权利要求中的所有附图标记不应理解成限制权利要求的范围。56.附图标记列表57.1固定的第一接头元件58.2可更换的第二接头元件59.3夹紧机构60.3a铰链单元61.3b拧紧螺钉62.4接纳开口(固定的第一接头元件)63.5配件/传感器64.6外螺纹(可更换的第二接头元件)65.7把手件66.8锁紧螺母67.9环绕的法兰(可更换的第二接头元件)68.9a倾斜部69.10凹口70.11环绕的法兰(固定的第一接头元件)71.11a倾斜部72.12突出部73.13卡环74.14入口75.15通孔(可更换的第二接头元件)76.16环形的密封元件77.16a隆起部78.17环绕的隆起部79.18接纳底部(固定的第一接头元件)80.19过渡倾斜部(d1/d2)81.20锁紧螺母的内螺纹82.21下侧的槽(可更换的第二接头元件)83.22接纳底部的槽(固定的第一接头元件)84.23传感器/配件的o型圈85.24配件/传感器的底座86.25焊缝87.26环形间隙(通孔/配件)88.27环形间隙(接纳开口/可更换的第二接头元件)89.28过程容器盖的螺栓连接件90.29压力表91.30过程容器92.31容器壁93.32联接区域94.s容器壁的垂直线95.x纵轴线(配件/传感器)96.d1通孔的较大的内直径97.d2通孔的较小的内直径98.d3接纳开口的内直径99.d4外直径(可更换的第二接头元件的被接纳的部分)









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