专利名称：用于测量仪器的管接头及设置有这种管接头的测量探针的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量仪器的管接头及一种设置有这种管接头的测量探针，该测量仪器用于检测在管道中流动的流体。
背景技术：
在大量的工业过程/方法中，例如在化学工业、食品工业或环境技术中，诸如液体或气体的流体被输送通过通常非常复杂的管道系统。例如出于过程监测或过程控制的原因，需要在这些管道系统的很多位置确定这些管道中流动的流体的物理参数或电化学参数。作为例子可列举测量温度、压力、流量、pH值或分光检测。
管道系统通常由较短的管段构成，这些管段通过凸缘连接装置一例如借助于所谓的预焊接法兰一彼此相连。通常由于过程的变化、过程控制或监测的现代化或者由于变化了的环境保护规定，需要在现有的管道系统中结合进新的测量位置。因为管道系统的几何结构通常不可变化，所以通常需要去除已有管段并且用新的管段替换，该新的管段虽然在原来的管道形状中相应于原始的管段，但是此外它还具有短的T形地分支的管区段，在该分支的管区段的连接凸缘上设置有所需的测量仪器，例如温度探针或压力表。与用特殊制造的测量管段来替换原始的管段相联系的不仅有高的制造费用，而且有测量技术上的缺点。用于连接测量仪器的该分支的管区段也始终具有一种死体积，根据所测量的参数该死体积可能导致测量仪器的相应延迟的响应特性。这使得难以最优化过程监测及控制。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是提供一种用于确定在管道中流动的流体的物理参数或电化学参数的测量装置，该测量装置的制造成本低并且可以以少的工作量在无需改变已经存在的结构的情况下安装到现有的管道系统中。该新颖的测量系统还应保证测量仪器对被检测的流体参数的快速响应。
该技术问题通过提供一种用于测量仪器的新型的管接头来解决，该管接头的特征在于，该管接头可安装在管道系统的两个彼此邻接的管段的连接凸缘之间。
因此，本发明的目的是提供一种用于测量仪器的管接头，该测量仪器用于检测在管道中流动的流体，其中该管接头具有很薄的盘状安装环，该安装环包括两个基本上为平面的端面、外壳面及内壳面，其中该内壳面限定该安装环的轴向通口，该轴向通口在已安装状态下基本与邻接的管段上的连接凸缘的通孔共线。根据本发明的管接头的安装环还具有至少一个通向该外壳面的径向的孔，测量仪器可从外部连接在该径向的孔上。
由于具有平的盘状安装环，根据本发明的管接头可结合进管道系统的任意的连接凸缘之间。管道系统的几何结构几乎不变化。由于结构简单，该管接头可以非常经济地制造并且不必替换现有的管道系统。其安装不比更换管段的连接凸缘之间的密封件的情况复杂。根据本发明的管接头的制造及安装成本通常小于传统的具有测量分支部分的可更换管段的制造及安装成本的四分之一。根据本发明的管接头可非常快速地安装，因为仅需要将设备的分支部分临时绕开或关闭，并且与以前的系统不同，不再需要完全关闭整个设备。根据本发明的管接头可在几分钟之内无需焊接且无需大的改变地安装。因此与以前的技术不同，不会出现火花飞射，由此也不必采取特别的用于防爆的措施。由于仅对设备的结构有局部的有限干涉，所以该新颖的管接头的安装通常无需支架并且无需在管道的常见隔离系统上进行全面的工作。
此外，本发明的特别的优点应在于，不将测量探针焊接到现有的管段上。运行中的突然的载荷变化、温度及压力波动以及类似影响可使管道振动，这种管道的振动会由于管接头的杠杆作用而导致这种焊接接头上的应力升高至焊缝断裂的程度。相比之下，该管接头的如本发明所述的通过凸缘连接装置进行的安装相对于出现管振动来说是不重要的，由此提高了设备的运行安全性。
优选安装环的轴向通口的直径基本上相应于管道的内径，当然，根据应用场合，例如也可优选为该安装环的通口的直径稍大。例如，在管的标称直径(DN)为25mm的情况下安装环的轴向通口的直径可选择为29mm，而例如在DN 50管的情况下则可优选该通口的直径为56mm。
根据本发明的管接头的安装环例如可具有基本上与相邻的管段的连接凸缘的外径相应的外径。在此情况下，在安装环中设置有可使管段凸缘的连接螺栓穿过的孔。但特别优选的是，该安装环具有比管道的两个彼此邻接的连接凸缘的外径小的外径，由此可将该安装环设计成实体环而不会干扰凸缘的螺纹连接。
该管接头的安装环可由不同的材料构成，尤其由相对于在管道中传输的流体稳定的材料构成。优选该管接头的安装环由优质钢制成，例如由根据DIN 17440的材料1.4571(V4A钢)制成。但该安装环也可由不太稳定的材料构成并且在其内壳面上设置稳定的保护层，例如陶瓷层或搪瓷层。
可将待连接的测量仪器安装在该安装环的外壳面上的开口处，在该开口处所述径向孔通向该外壳面。但因为安装环优选具有比邻接的凸缘的外径小的外径，所以优选该径向的孔在安装环的外壳面上过渡到连接管，该连接管例如径向向外延伸超出相邻的连接凸缘的边缘。优选测量仪器可连接在该连接管上。为此，该连接管在自由端可具有例如螺纹连接部或环切连接部。该安装环于是可构造得特别窄，由此本发明的管接头的安装几乎不会破坏管道系统的几何结构。该安装环的轴向长度—即沿流体的流动方向的长度优选小于20mm，更优选小于15mm，最优选小于10mm。
该安装环上的径向孔的构型优选根据待测量的参数来选择。对于压力测量，有利地使该径向孔通向安装环的内壳面，由此该孔直接与所述轴向的通口连通，在管接头的已安装状态下待检测的流体流过该轴向通口。但对于光学的检测，该径向孔的开口可通向内壳面，但也可例如由透明的窗—例如石英窗—来封闭。也可将该孔设计成使得测量仪器的插入到该孔中的测量头齐平地终止于安装环的内壳面。
根据本发明的管接头的另一种方案，该径向孔不与轴向通口相连通。例如，可使该径向孔通向一从安装环的内壳面伸入轴向通口的凸起。该凸起则在运行中被待检测的流体环流，从而这种实施形式例如特别适用于温度测量。为此将温度探针插入到该径向孔中并且引至该凸起。该温度探针在此情况下仅与例如由优质钢构成的凸起形成接触并且本身不必由相对于待检测的流体稳定的材料构成。
该安装环的凸缘优选根据DIN EN 1092-1中所说明的密封形式设计。这里特别优选的是标准的“C型密封条”。但也可在安装环的在已安装状态下与彼此邻接的管段的连接凸缘形成接触的平的端面中设置环形槽，这些槽保持一个或多个密封环。
此外，本发明还提供了一种测量探针，该测量探针包括连接在根据本发明的管接头上的测量仪器。根据优选实施形式，该测量仪器是压力测量仪—例如压力表，或者是温度测量仪。在测量仪器为温度测量仪的情况下，安装环的轴向长度特别小，且小于10mm，例如约为8mm。在测量仪器为压力测量仪的情况下，安装环的轴向长度优选在10mm至12mm的范围内。
本发明可使用在不同的工业化学处理中，例如用于制造增塑剂、溶剂、催化剂、胺类、迪奥纶聚酯纤维、羧酸、羧基及染料中间体、表面活性剂、聚合物、配合剂、蜡、生物杀伤剂、电镀化学品、分散剂、混凝土增塑剂、车辆用化学品、燃料及润滑剂添加剂、氧化烯、二醇、颜料、染料、涂料以及其它很多产品。
但特别有利的是，根据本发明的管接头及设置有该管接头的根据本发明的测量探针使用在通过(甲基)丙烯酸与链烷醇—尤其是具有1至8个C原子的一元链烷醇的反应来制备(甲基)丙烯酸烷基酯的方法中。正如所公知的，术语(甲基)丙烯酸表示丙烯酸或甲基丙烯酸。(甲基)丙烯酸的烷基酯是众所周知的并且例如作为用于制备含水聚合物分散体的起始单体意义重大，这种聚合物分散体例如作为粘合剂使用。制备(甲基)丙烯酸烷基酯时的、具有对于现有技术进一步证明的这种方法例如在本申请人的专利US 5,883,288中已说明。该反应是典型的平衡反应，在这些平衡反应中，(甲基)丙烯酸与特定链烷醇反应生成相应酯的反应程度受到平衡位置的限制。其结果是，出于经济的处理准则，一方面必须将用于对所形成的酯有益的平衡置换的酯化水从反应区去除，另一方面，必须将未反应的原料从所形成的酯分离并且导回反应区中。纯酯是从由反应区导出的反应混合物借助于多个精馏塔及蒸馏单元而得到的。酯化反应器、精馏塔、蒸馏单元、蒸发器、冷凝器、分相器、泵等的整个设备通过多个排出管线、回流管线及输送管线彼此相连，必须在这些管线中连续地监测重要的过程参数—例如压力以及温度。因为(甲基)丙烯酸及其酯众所周知地倾向于聚合，所以存在通过测量仪器的连接管线形成死空间的危险，这种死空间可能被不期望的聚合体快速地阻塞。因此，由于避免了管道系统中的死空间，在这种处理中使用根据本发明的管接头及设置有这种管接头的测量探针是特别有利的。
因此，本发明还提供了本发明的测量探针在通过(甲基)丙烯酸与链烷醇的反应来制备(甲基)丙烯酸烷基酯的方法中的应用。
下面参照附图中示出的实施例详细描述本发明，附图中图1表示具有贯穿的径向孔的根据本发明的管接头的第一实施形式；图2表示具有贯穿的径向孔的根据本发明的管接头的第二实施形式；图3表示具有伸到通口中的凸起的根据本发明的管接头的实施形式；图4表示沿图3中的线IV-IV剖开的管接头的截面；图5表示嵌入到相邻两个管段的两个连接凸缘之间的根据本发明的管接头；图6表示试验装置，该试验装置示出现有技术的测量探针及根据本发明的测量探针；以及图7表示曲线图，该曲线图示出了温度跃变后用图6的测量探针测量的温度曲线。
具体实施例方式
参照图1看到用于测量仪器的根据本发明的管接头的第一实施形式，该测量仪器用于检测在管道中流动的流体。图1的管接头10具有盘状的安装环11，该安装环具有基本为平面的端面12。位于端面12对面且在图1的俯视图中不可见的端面12’(参见图4)也是平面。安装环11具有外壳面13及内壳面14，其中内壳面14构成轴向通口15的边界，待检测的流体在已安装状态下在该通口中流动。在安装环11中开设有径向的孔16，该径向孔16在图1及图2的方案中通向内壳面14。该径向孔16在外壳面13处过渡到连接管17，该连接管设置有螺纹头18，该螺纹头用于连接图1中未示出的测量仪器。径向孔16由此提供了从螺纹头18上所连接的测量仪器到待检测流体在运行中流过其中的轴向通口15的连通的连接。根据要求，可如图1所示的实施形式那样在安装环11上连接金属的接地片19以避免静电荷。
图2示出了图1的管接头的变型，其中功能与图1的方案的结构部件相同或相应的结构部件用相同的参考标号标示。图2中示出的管接头20与图1中示出的管接头10的区别仅在于连接管17的构型，在图2中该连接管未设置螺纹头，而是仅设置有插入套筒21。并且图2的方案尤其适合用于连接压力测量仪器。但也可在通向通口15的孔16中例如插入纤维光学的探针，该纤维光学的探针的测量窗在已安装状态下齐平地终止于内壳面14。
图3示出了根据本发明的管接头的一种实施形式，该实施形式尤其适合用于作为温度测量探针的部件。与已经结合图1的实施形式说明的结构部件相应的结构部件也用与图1中相同的参考标号来标示。图3的管接头30与图1及图2中示出的实施形式的区别尤其在于，径向孔16未通向安装环11的内壳面14。相反，在内壳面14上设置有伸到轴向通口15中的凸起31，该径向孔16作为盲孔通向该凸起。在这种布置中，在运行中流过轴向通口15的流体围绕该凸起31流动，凸起13迅速具有流体的温度。因此，这个方案尤其适合用于温度测量，其中可将温度探针插入到该径向孔16中，该温度探针在该径向孔16的下部区域32中与凸起31形成热接触。
图4示出了沿图3的线IV-IV(剖开)的区段。安装环的轴向长度L选择成尽可能地窄，以便几乎不会因本发明的管接头的安装而使管道系统的几何结构出现任何变化。
图5中最后示意性地示出了在已安装下的图1的管接头10。在图5中可见两个彼此邻接的管道段40、50，这些管道段通过连接凸缘41、51彼此连接。本发明的管接头10安装在这些连接凸缘41、51之间。由于该管接头10上的安装环11的轴向扩展很小，所以管道系统的原始几何结构几乎不会因该管接头的安装而改变。
图6中示出一种示意性的试验装置，在该试验装置中，利用温度传感器M1及M2来测定在管道中流动的流体的温度。温度传感器M1根据现有技术通过凸缘连接在T形地分支的测量管上，而温度传感器M2通过根据本发明的管接头(对照图3)安装在两个管段的凸缘之间。可通过输入管线选择将温度为10℃的水W送入管道中或者将温度为100℃的蒸汽D送入管道中。对于温度传感器，可使用Sensycon公司的TR01型磁头测量变换器(Kopfmeβumformer)，这种磁头测量变换器由Hartmann&Braun公司的CSOC 420型馈电装置供电。
图7示出一曲线图，该曲线图中示出当从水变换到蒸汽之后在图6的测量位置M1及M2所测量的温度随时间的变化。在此看到，根据本发明的装置(曲线M2)极其快速地对温度变化作出响应，而在根据现有技术的测量位置M1，由于向测量位置分支的管区段中的死体积而仅仅记录到一延迟的响应特性。
权利要求
1.一种用于测量仪器的管接头，该测量仪器用于检测在管道中流动的流体，该管接头具有盘状的安装环(11)，该安装环包括两个基本上为平面的端面(12，12’)、外壳面(13)以及限定轴向通口(15)的内壳面(14)，其中该安装环(11)具有至少一个通向该外壳面的径向孔(16)，测量仪器可连接在该径向孔上。
2.根据权利要求1的管接头，其特征在于，该安装环(11)的轴向通口(15)的直径基本上相应于管道的内径。
3.根据权利要求1或2的管接头，其特征在于，该安装环(11)具有比彼此邻接的管道段的两个连接凸缘的外径小的外径，该安装环(11)可安装在这两个连接凸缘之间。
4.根据权利要求1至3之一的管接头，其特征在于，该径向孔(16)在该安装环(11)的外壳面(13)处过渡到连接管(17)。
5.根据权利要求4的管接头，其特征在于，可将测量仪器连接在该连接管(17)上。
6.根据权利要求1至4之一的管接头，其特征在于，该径向孔(16)通向该安装环(11)的内壳面(14)。
7.根据权利要求1至4之一的管接头，其特征在于，该径向孔(16)通向一凸起(31)，该凸起从该安装环(11)的内壳面(14)伸到该轴向通口(15)内。
8.根据权利要求1至7之一的管接头，其特征在于，该安装环的轴向长度(L)小于20mm，优选小于15mm，特别优选小于10mm。
9.一种具有测量仪器的测量探针，该测量仪器连接在根据权利要求1至8之一的管接头上。
10.根据权利要求9的测量探针，其特征在于，该测量仪器是压力测量仪或温度测量仪。
11.根据权利要求8或9的测量探针在通过(甲基)丙烯酸与链烷醇的反应来制备(甲基)丙烯酸烷基酯的方法中的应用。
全文摘要
本发明涉及一种用于测量仪器的管接头，该测量仪器用于检测在管道中流动的流体，该管接头具有盘状的安装环(11)，该安装环包括两个基本上为平面的端面(12，12’)、外壳面(13)及限定轴向通口(15)的内壳面(14)，其中该安装环(11)具有至少一个通向该外壳面的径向孔(16)，测量仪器可连接在该径向孔上。此外，本发明还涉及一种具有这种测量仪器的测量探针及这种测量探针在通过(甲基)丙烯酸与链烷醇的反应来制备(甲基)丙烯酸烷基酯的方法中的应用。
文档编号G01D11/30GK1890543SQ200480036469
公开日2007年1月3日 申请日期2004年12月8日 优先权日2003年12月8日
发明者C·恩德勒斯, R·黑塞克 申请人:巴斯福股份公司