具有传感器接口的管道连接件和将传感器安装到管道上的方法与流程

本发明涉及一种具有传感器接口的管道连接件、一种具有这种管道连接件的管道以及一种用于将传感器安装在管道上的方法。

背景技术：

管道中的流体必须通过传感器监控，以便检查例如温度、压力和组成。为此，根据现有技术，使传感器至少间接地与流体发生接触。传感器通过接管与管道连接。所述接管具有孔，传感器顶端能被引导穿过该孔。为了使传感器顶端能与流体发生接触，将所述接管套装到所述管道上并接着通过接管的孔向管道中引入孔，从而使传感器顶端而后能够通过接管和管道中的两个孔伸入管道的内部或伸入在管道中引导的流体。

但这里会出现这样的问题，即，在对管或管道钻孔时出现的切屑和在钻孔过程中可能使用的润滑剂会进入管道的内部，由此会导致管道发生污染并且会导致流体中富含这些杂质。因此这种传感器接头在确定的、洁净度要求高的应用场合中，例如在用于燃料电池的氢管道中是根本无法使用的或者只能在进行复杂且昂贵的清洁操作之后才能使用。

技术实现要素：

因此本发明的目的在于，提供一种用于管道的传感器连接件，其中不会有切屑进入管道，从而即使对于洁净度要求高的应用场合，例如对于用于燃料电池的氢管道，也可以在不进行复杂和昂贵的再加工的情况下使用这种传感器连接件。此外，还提供一种具有传感器连接件的管道，所述管道适合于洁净度要求高的应用场合。最后，提供一种方法，利用所述方法可以将传感器集成到管道中，而不会在此时污染管道。

根据本发明，所述目的通过本公开中带有集成的传感器接口的管道连接件、通过具有本公开中的特征的管道以及通过具有本公开中的特征的方法来实现。

有利的实施形式根据本公开中所述的特征得出。

根据本发明的管道连接件的特征在于，在所述管道连接件中集成有传感器容纳部或传感器壳体容纳部以及管道连接件孔，所述管道连接件孔将所述传感器容纳部或传感器壳体容纳部与管道连接件的内部连通。

管道连接件是套筒状的构件，用于无缝地连接两个管道或管道元件，为此目的，将管道元件插入管道连接件中并由此将各管道元件(引导流体地)连接。传感器容纳部或传感器壳体容纳部通过孔与管道连接件内部连接。如果所述管道在传感器连接件的位置分成两个管段并且这两个管段通过管道连接件连接，则不存在前面所述的出现污染的风险：一方面，所述孔已经存在于管道连接件中，就是说不必利用会产生污物的加工方法来制作所述孔；另一方面，在与对连续的管道进行钻孔时出现的切屑或类似物相比，管道部分的可能存在的污物可以在分隔部位明显更为容易地去除。

下面在文字上不再区分传感器容纳部和传感器壳体容纳部。就是说，如果没有另行表述，说明书总是涉及两种实施形式(带有或不带有壳体的传感器的容纳部)。

根据本发明的管道的特征在于，管道沿轴向延伸(纵向延伸)方向分成两个管段，这两个管段通过根据本发明的管道连接件连接，两个管段在管道连接件中设置成相互隔开间距a。

根据本发明的方法将传感器安装在管道上，以便通过所述传感器确定在管道中引导的流体的特性，所述方法的特征在于，a)将管道分成两个管段，或者，由两个分开的管段构成所述管道；b)将两个管段插入根据本发明的管道连接件，使得在两个管段之间保留间距a；c)将传感器装入管道连接件的传感器容纳部或传感器壳体容纳部中。

在根据本发明的管道连接件的第一种改进方案中可以设定，所述管道连接件孔沿垂直于管道连接件的轴线或沿纵向延伸，以便按传统的方式穿过管道连接件将传感器引入流体流中。

在根据本发明的管道连接件的相应改进方案中，如果传感器壳体容纳部和管道连接件孔同轴地垂直于轴线延伸，则可以通过钻孔实现特别简单的制作。

在根据本发明的管道连接件相应的改进方案中，如果在管道连接件孔的开口的两侧，在管道连接件的内部分别具有一个使横截面变窄的用于管段的止挡，则可以实现管段的简单安装，而不必封闭用于传感器的接口，其方式是，将管段推入或插入管道连接件，直到挡靠在相应的止挡上。

在根据本发明的管道连接件的另一个改进方案中，如果管道连接件孔区域具有与要装入的管段的内径相等的内径，则不会在管段的端部上形成湍流，这限制了压力损失并且有助于避免传感器的测量结果出现失真。

例如，如果使氢或其他腐蚀性介质在管道连接件和管道中流动，特别是采用镍稳定的不锈钢、优选材料号为1.4435的不锈钢制造管道连接件和/或所述管道或管段。以这种方式可以实现专门针对氢脆变的耐抗性。除了材料1.4435，也可以有利地使用材料1.4404。

如果要将传感器装入管道中，则可以将所述管道连接件集成到所述管道中，其方式是，将所述管道沿轴向延伸方向分成两个管段，此时通过管道连接件连接该两个管段。这两个管段设置成，以其插入管道连接件的端部隔开确定的间距a，并且由此在两个端部之间形成一个(环形)间隙。管道连接件孔的开口应处于所述间隙中。两个管段之间的间距优选至少与管道连接件孔的直径相等，所述两个管段在管道连接件中在管道连接件孔的两侧终止，优选其方式是，使所述管段分别贴靠在(特别是相同的)使横截面减小的止挡上。

传感器壳体容纳部可以与传感器或用于封闭的盲塞连接。所述传感器壳体容纳部优选具有内螺纹，传感器(传感器壳体)旋入或可旋入所述内螺纹中。

为了可靠地将管段和管道连接件连接，此外可以设定，所述管段材料锁合地与管道连接件连接，优选通过环绕的焊缝连接，所述焊缝最为优选地通过使用附加材料1.4430的wig焊接来形成。

在制造时，在管道连接件中加工出用于传感器壳体容纳部的孔以及将传感器壳体容纳部与管道连接件内部连通的管道连接件孔。如果首先钻出管道连接件孔然后形成传感器壳体容纳部，则以简单的方式确保了同轴地进行制作。管道连接件的制造也可以考虑采用3d打印法。

附图说明

接下来参考附图来举例说明本发明。这里：

图1示出在根据现有技术的管道上的传感器连接件；

图2示出根据本发明的管道连接件与分成两部分的管道相结合的剖视图；

图3示出带有根据图2的具有本发明的管道连接件的完整管道；以及

图4示出图3的管道的另一个视图。

附图标记说明

1管道

1.1管段

1.2管段

2传感器接管

3传感器壳体容纳部

4内螺纹

5管道连接件孔

6管孔

7管道连接件

8焊缝

a间距

具体实施方式

图1示出根据现有技术的管或管道1，所述管或管道具有已安装的、单独的传感器接管2，所述传感器接管设计成，使得该传感器接管可以形状锁合地安装到管道1上并(材料锁合地)与管道1连接。在传感器接管2中设有传感器壳体容纳部3，其为带有内螺纹4的盲孔。孔5与传感器壳体容纳部3同轴地穿过传感器接管2。如果所述传感器接管2与所述管道1连接，则所述孔5在背向传感器接管2的侧面上通向管道1。根据现有技术，在这样连接时，优选通过传感器接管2中的孔5在管道1中钻出管孔6，从而以后使内置传感器可以直接与管道1中的流体发生接触。但此时，切屑和其他污物也可能进入管道1中。

图2结合分成两部分的管道1用剖视图示出根据本发明的管道连接件7。所述管道1由两个管段1.1、1.2组成。两个管段1.1、1.2通过管道连接件7连接，此时所述两个管段1.1、1.2设置成以其插入管道连接件7的端部相互隔开间距a。在管道连接件7中垂直于管段1.1、1.2的导入方向设有传感器壳体容纳部3，所述传感器壳体容纳部包括盲孔和内螺纹4，所述内螺纹4用于与未示出的传感器或传感器壳体螺纹连接。管道连接件孔5与传感器壳体容纳部3同轴地延伸，所述管道连接件孔5使管道连接件7的内部与传感器容纳部或传感器壳体容纳部3连通，在所述(管道连接件)内部中插入管段1.1、1.2。两个管段1.1、1.2之间的间距优选至少与管道连接件孔5的直径相等，由此，传感器头能够与管道1中的流体发生接触。为此，同样必要的是，所述两个管段1.1、1.2在管道连接件7中在管道连接件孔5的两侧终止，如图中示出的那样。

可选地，但未示出地，可以在管道连接件7中在管道连接件孔5的开口两侧设有使横截面减小的止挡。所述止挡或各所述止挡可以这样形成，即，管道连接件的内部仅在靠外的区域中具有允许容纳管段1.1、1.2的直径，而在管道连接件孔5的区域中的直径较小。如果管道连接件孔5的区域中的直径大致与管段1.1、1.2的内径相同，则不会由于可能的有棱角的扩宽或变窄而出现湍流。管道连接件7可以是插接式管道连接件、粘合式管道连接件、压接式管道连接件或螺纹管道连接件。

图3和4示出弯曲的管道1中的根据本发明的管道连接件7，所述管道的形式特别是用于燃料电池的氢管道。图示表明了根据现有技术可能存在的困难。如果管道1在传感器容纳部的位置处钻孔，则只能非常费力地事后从管道1中重新去除切屑和润滑剂。由于根据本发明的管道连接件7可以在安装之前就良好地清洁，因此不存在污物进入管道1中的危险。相同的情况也适用于管段1.1、1.2的端部，只要如在本发明的范围内有利地可实现的那样通过分离此前连贯的管来制造所述管段。

在例如用于燃料电池的引导氢的管道中使用的情况下，特别适合采用镍稳定的、材料号为1.4435或1.4404的不锈钢制造管道连接件7。

为了进行制作，优选从外部沿垂直于管段1.1、1.2的导入方向在铸造和/或车削的管道连接件7中钻出盲孔。从中央通过所述盲孔穿过管道连接件7钻出具有较小直径的管道连接件孔5。这些孔也可以按相反的顺序形成。在所述盲孔中切削出内螺纹。接着可以对管道连接件7进行清洁，以去除切屑和润滑剂。

这样将所述两个管段1.1、1.2从两侧插入管道连接件7中，即，使得管道连接件孔5保持露出。接着，优选在管道连接件7的轴向外边缘上将所述两个管段1.1、1.2与管道连接件7钎焊或熔焊。这里采用使用材料1.4430作为焊接添加剂的wig(钨极惰性气体保护焊)焊接法。现在可以将带有外螺纹的传感器(壳体)旋入内螺纹4中。对于相应的温度传感器，可以将传感器头穿过管道连接件孔5一直前推到管道连接件7的内部。对于压力传感器，通过管道连接件孔5实现管道连接件内部与传感器壳体容纳部3的连接就足够了。

可选地，传感器壳体容纳部3和管道连接件孔5也可以不同轴地和/或不平行地延伸。特别是通过3d打印可以制作各种不同的几何结构。3d打印的另一个优点是，不会形成切屑并且不需要钻孔润滑剂，从而可以省去相应的清洁步骤。