用于测量物理变量的适配器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用传感器来测量系统中介质的物理状态变量的适配器，以及用于接合这种适配器的方法。
【背景技术】
[0002]上述类型的适配器通常由容纳传感器的下伸管和用来将适配器与系统连接的密封凸缘板构成。下伸管与凸缘板之间的密封连接是通过各种焊接方法来实现的，例如所谓的“全熔透焊接”。
[0003]然而，这些方法表现出多个缺点和缺陷。例如，不可能通过焊接将不锈钢与诸如钛或锆的材料连接，从而一开始就排除了一些材料组合。另外，根据凸缘的材料和厚度，下伸管和凸缘板通过焊接的连接要求大量的时间，范围可从约20分钟至几个小时。由此所达到的高温会导致下伸管或凸缘板的扭曲。另外，可能缺少熔合，熔合要求对焊接件进行耗时的再加工。而且，当使用某些材料时，需要在烘箱中进行另外的热处理，这导致时间和成本耗费非常高。
[0004]发明概述
[0005]本发明的目的是相对于现有技术改进在上述类型适配器的制造以及最小化所述的缺点。
[0006]该目的是通过本发明的独立权利要求的特征来解决的。本发明的有益的发展特征在于从属权利要求。所有权利要求的用词通过参考特此并入该说明书中。
[0007]为达到该目的，提供了一种利用传感器来测量系统中介质的物理状态变量的适配器。该系统具有开口，该开口带有用于闭合开口的连接凸缘，其中连接凸缘具有中央凹槽。适配器具有朝向介质闭合的下伸管，并且下伸管被设计成使得其能够通过中央凹槽和开口插入介质中并且在远离介质朝向的一侧具有开口，通过该开口下伸管能够在其内部接纳传感器。另外，适配器具有凸缘板，该凸缘板具有中央凹槽且能够与连接凸缘密封地连接。下伸管密封地装配到凸缘板中。
[0008]根据本发明，下伸管在凸缘板中的密封装配的特征在于，初始地在下伸管的温度与凸缘板的温度之间产生温度差，然后将下伸管插入凸缘板中，最后在下伸管与凸缘板之间建立温度平衡，其中建立了下伸管与凸缘板之间的密封压配合连接。因此，初始地下伸管的温度比凸缘板的温度低预定度数。
[0009]这种适配器的制造比通过焊接工艺的复杂程度低得多且更快。诸如不锈钢与钛的材料组合是可能的，毫无任何问题。由于没有发生焊接，也不会发生熔合，从而不需要专业训练人员(焊接操作测试)对相关的后处理的检查。出现的温度比在焊接情况下低得多，从而下伸管和凸缘板都不会歪曲。也不需要可能导致锈蚀的热处理。
[0010]利用该工艺，可以每分钟内组装多个适配器，而焊接一个标准的下伸管通常需要20至60分钟的焊接时间。应当注意的是，在无需人员指定情况下就可以发生加热和冷却。
[0011]优选地，下伸管与凸缘板之间的接触表面应当成锥形地形成在下伸管和凸缘板上。
[0012]由于锥形的较宽底位于系统侧，所以适配器适于具有普遍过压的系统。
[0013]在适配器的另一实施方案中，下伸管具有周围焊接的连接环，其密封地装配在凸缘板中。
[0014]有益的是，在两部分温度均衡的情况下，凸缘板的中央凹槽具有比下伸管的接合直径小预定量的接合直径。
[0015]该预定量优选地为0.05mm至4.5mm,特别优选地从0.1mm至0.3mm。这确保在氦测试下连接是紧密的。
[0016]在适配器的一个发展中，凸缘板和/或下伸管具有接合止挡件。
[0017]有益的是，凸缘板和下伸管由不同的材料制成。这甚至可涉及到不能利用焊接工艺接合在一起的材料。
[0018]特别有益的是，适配器的一部分由以甚至更高强度制造的不锈铁和/或哈斯特洛合金和/或镍基合金和/或钛和/或锆和/或钢制成。
[0019]下面详细描述方法的各步骤。步骤无需一定按所提出的次序执行，所概述的方法还可以具有另外的未指定的步骤。
[0020]该任务进一步通过接合两部分式适配器以测量系统中介质的物理状态变量的方法来解决。该方法包括以下步骤:
[0021]1.提供下伸管，其中下伸管被设计成使得其在一端处闭合；并且在另一端有开口，通过该开口下伸管能够在其内部接纳传感器。
[0022]2.提供凸缘板；其中凸缘板具有中央凹槽，其中下伸管密封地装配在凸缘板中。
[0023]3.在下伸管的温度与凸缘板的温度之间产生温度差；其中下伸管的温度比凸缘板的温度低预定度数。
[0024]4.将下伸管插入凸缘板中。
[0025]5.在下伸管与凸缘板之间建立温度平衡，其中实现了下伸管与凸缘之间的密封压配合连接。
[0026]在上述第三步骤中，凸缘板优选地加热至100°C以上的温度，特别优选地在200°C以上，极其优选地在300°C以上。
【附图说明】
[0027]通过结合从属权利要求对优选实施方案的下述说明，进一步的细节和特征将变得显而易见。相应的特征可独立地或者相结合地一起实现。解决该任务的途径不限于实施方案。例如，虽未指出，范围说明总是包括中间值以及所有可构思的子区间。
[0028]在附图中示意性地显示出了示例性的实施方案。在各图中相同的附图标记表示等同或功能上对应的功能等同的元件。具体而言:
[0029]图1示出了根据现有技术的适配器的剖视图；
[0030]图2A示出了根据本发明的适配器的剖视图；
[0031]图2B示出了图2A的适配器的分解图；
[0032]图3A示出了根据本发明的另一适配器的示意性剖视图；
[0033]图3B示出了图3A的适配器的另一剖视图；
[0034]图4A示出了根据本发明的带有止挡件的适配器的示意性剖视图；
[0035]图4B示出了根据本发明的带有止挡件的第二适配器的示意性剖视图；
[0036]图4C示出了根据本发明的带有止挡件的第三适配器的示意性剖视图；
[0037]图5A示出了根据本发明的带有锥形焊接连接环的适配器的局部剖视图；
[0038]图5B示出了根据本发明的带有筒状焊接连接环的适配器的局部剖视图；
[0039]图6示出了根据本发明的锥形适配器的接合区的更详细的示意性剖视图；
[0040]图7A示出了热气体燃烧炉管的应用实施例；
[0041]图7B示出了图7A的应用实施例的剖视图；
[0042]图7C示出了图7A和图7B的应用实施例的侧视图；
[0043]图8A示出了另一应用实施例的剖视图；
[0044]图8B示出了图8A的应用实施例的分解图；
[0045]图9A示出了第三应用实施例的剖视图；以及
[0046]图9B示出了图9A的应用实施例的分解图。
[0047]发明详述
[0048]图1示出了为正常焊接适配器1形式的现有技术，其由下伸管2和凸缘板3构成，其中下伸管接合到凸缘板且通常在周向经过几遍通过焊接与凸缘板3焊接在一起。
[0049]然后，将成品的适配器安装到连接开口 5中。该成品的适配器包括例如凸缘板5A，其通常借助熔上套筒5C通过延伸管5B密封地连接到系统部分15。
[0050]由于复杂的焊接，这种适配器，所谓的“全熔透件”或“全熔透焊接保护管”事实上已经经过了市场测试，但是由于长的焊接时间而使得制造昂贵。此外，这种结构通常相互不对中，因此很难或者不可能旋转。
[0051]在通过密封件6组装到连接开口 5之后，适配器1经由凸缘板3，通过例如孔7中的螺丝39在凸缘板外径上的接合和紧固，而密封到系统上，系统具有与凸缘板3对应的凸缘孔几何结构，螺纹孔8对应于凸缘板5A。
[0052]然后，下伸管2可在其中央孔12中设有温度传感器9，该温度传感器可经由从开口 13远离介质朝向的传感器连接线10作为热电偶被扫描。可替代地，可以安装PtlOO传感器。因此，可以正确地确定液态或气态介质14的温度。
[0053]图2A以剖面图示出了本发明的实施方案，而图2B示出了对应的分解图。适配器1包括下伸管2和凸缘板3。两个部件通过在筒状镗孔上“热接合”而密封地连接在一起。在该情况下，凸缘板3首先被制造，其中在制造中，凸缘板的中央孔11相对于下伸管2的对应的接合直径“欠尺寸”。然后，凸缘板被加热，其中凸缘板3的接合直径11由于热膨胀而扩大，直到下伸管2使其接头22穿过凸缘板3的中央孔11装配。下伸管2被插入直至止挡件15B。所实现的干涉配合在后续冷却中使得两个部件相互密封，同时还提供了高的机械强度，如在材料连接的情况，类似于焊接，但是不具有焊接工艺所遭遇的缺点，例如温升、脆变或缩放。凸缘板3还包括在外部区域中的安装孔7，通过该安装孔凸缘板能够借助螺钉39和螺母19安装到具有对应的安装孔8的连接开口 5和相关联的连