用於高壓場合中傳感器的保持裝置製造方法

2024-01-24 01:05:15 2

用於高壓場合中傳感器的保持裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及用於將傳感器(30)連接到高壓部件(10)的裝置，所述傳感器具有錐形的密封錐面(31)和在密封錐面(31)前面的外螺紋(32)，所述裝置包括在所述高壓部件(10)中的孔(11)和連接管線(15)，其中所述孔(11)具有內螺紋(12)，且所述孔的端面(13)通過錐形的密封錐面(14)連接至所述連接管線(15)，所述裝置還包括帶有外螺紋(21)的空心壓力螺釘(20)，所述壓力螺釘的所述外螺紋設計成適於接合在所述孔(11)的所述內螺紋(12)中，其中所述壓力螺釘(20)具有內螺紋(22)，所述壓力螺釘的所述內螺紋設計成適於接合在所述傳感器(30)的所述外螺紋(32)中，其中所述壓力螺釘(20)的所述外螺紋(21)和所述內螺紋(22)的旋向相反，從而能夠通過將所述壓力螺釘(20)旋擰入所述高壓部件(10)的所述孔(11)中使所述傳感器的所述密封錐面(31,14)和所述孔(11)的端面(13)以密封方式彼此壓靠。
【專利說明】用於高壓場合中傳感器的保持裝置
[0001]本申請通過引用結合於2011年9月7日提交的美國臨時專利申請61/531，659。【技術領域】
[0002]本發明涉及一種用於將傳感器連接到高壓部件的裝置，所述傳感器具有錐形的密封錐面和在密封錐面前面的外螺紋，所述裝置包括高壓部件中的孔和連接管線，其中該孔具有內螺紋並且孔的端面通過錐形的密封錐面連接到連接管線，所述裝置還包括帶有設計成與孔的內螺紋接合的外螺紋的空心壓力螺釘。此外，本發明還涉及該裝置在高壓生產工藝中的應用。【背景技術】
[0003]已經知道用於在高壓環境中的一般設備一段時間，例如用於將高壓管連接至高壓部件或用於連接高壓管線。因此，在美國專利說明書2679411中公開了一種裝置，高壓管通過該裝置以密封方式連接到高壓部件，高壓管的端部被設計成錐形的密封錐面，其中高壓部件具有帶內螺紋的孔和在孔的端面中的錐形的密封錐面。高壓管具有外螺紋，壓力套筒旋擰到所述外螺紋。帶有外螺紋的、並且在其內表面上帶有圓周肩部的空心壓力螺釘被推過高壓管並且被擰入所述孔的內螺紋中。密封連接由壓力螺釘的肩部朝向孔的端面推動壓力套筒來實現，直到高壓管的密封錐面的錐形表面和高壓部件彼此充分壓緊。
[0004]在德國專利申請公開DE1273282A1中描述了一種用於將高壓管連接至高壓部件的類似裝置。在該申請中，密封連接也通過空心壓力螺釘(在該申請中稱為壓緊螺母)與壓力套筒(在該申請中稱為套筒或軸環)之間的相互作用來實現。相同的原理適用於專利說明書DE19751138C1，以在用於改變高壓管方向的彎頭中產生密封連接。
[0005]所有已知的上述裝置的共同特徵為，為了獲得用於密封的足夠的接觸力，空心壓力螺釘與壓力套筒相互作用，其中壓力套筒緊固到高壓管的一端，並且壓力螺釘作為接合螺母擰進高壓部件的孔中。
[0006]與將高壓管連接到其它高壓部件一樣，這種類型的裝置還用於例如在兩條高壓管線之間的透鏡座處將杆或管形傳感器以密封方式固定到高壓部件。由於結構性原因，在這種類型的應用中，用來容納傳感器和壓力螺釘的空間往往是有限的。因此，上述已確定的連接技術因此受到傳感器和壓力螺釘的最大容許外徑方面的限制。當壓力螺釘的最大外徑預先確定時，藉助於根據高壓部件中所使用的材料和壓力範圍的強度計算，得出了傳感器的最大容許外徑。期望用在很多場合的、具有較大外徑的傳感器不能用在採用先前已知的連接技術的情況中。

【發明內容】

[0007]本發明的目的是提供一種用於將傳感器連接至高壓部件的裝置，其擴大了傳感器在高壓場合中的使用範圍，同時保留了已知技術的良好密封性能。
[0008]根據本發明，該目的由根據權利要求1的裝置實現。在從屬權利要求2至4中給出了本發明的多個有利實施例。根據本發明的裝置在高壓化工生產工藝中的應用為權利要求5至7的主題。[0009]根據本發明的裝置適合於將傳感器以密封方式連接到高壓部件，該傳感器具有錐形的密封錐面和在密封錐面前面的外螺紋。密封錐面可形成傳感器的錐形端部，其類似於如同從前文提到的現有技術中已知的高壓管。然而，密封錐面還可形成作為傳感器的具有不同直徑的兩部分之間的過渡的錐形接續部。在這個例子中，外螺紋設在具有較大直徑的部分上。這樣的傳感器將通過示例在下文中詳細描述。
[0010]本發明可有利地應用於不同類型的高壓部件。高壓部件在下文中被理解為在部件內部的壓力高於IOObar的部件。本發明可特別有利地應用於在運行期間在部件內部的壓力為325bar到3600bar的高壓部件。例如為高壓管線的集管、分配器或高壓管線之間的透鏡座。
[0011]根據本發明的裝置包括在高壓部件中的孔和連接管線，其中所述孔具有內螺紋並且孔的端面通過錐形的密封錐面連接到連接管線。當(孔的端面和連接管線)已連接時，傳感器被連接至連接管線以藉助於連接管線檢測高壓部件中的參數例如壓力或溫度。
[0012]裝置還包括帶有外螺紋的空心壓力螺釘，所述壓力螺釘的外螺紋設計成適於接合在孔的內螺紋中。根據本發明，壓力螺釘還具有設計成適於接合在傳感器的外螺紋中的內螺紋，其中(壓力螺釘的)外螺紋和內螺紋的旋向相反，從而通過將壓力螺釘擰到高壓部件的孔中使傳感器的密封錐面和孔的端面以密封方式彼此壓緊。
[0013]因為壓力螺釘的外螺紋和內螺紋的旋向相反，所以傳感器的密封錐面僅可被軸向地按壓到孔的端面中的密封錐面上。如果它們的旋向相同，傳感器會需要相對於高壓部件中的孔旋轉以便產生足夠大的接觸壓力，這會對兩密封錐面之間的密封表面造成損壞。在本發明的優選實施例中，首先將壓力螺釘擰到傳感器的外螺紋上。然後將壓力螺釘擰入孔中，此時傳感器不可旋轉地固定，例如通過使用扳手在合適地設計的接合位置保持傳感器使傳感器不能轉動。
[0014]在本發明的一優選的實施例中，壓力螺釘的外螺紋被設計成右旋螺紋並且內螺紋被設計成左旋螺紋。
[0015]傳感器的密封錐面的錐度優選從75°到81°，特別是78°。在孔的端面中的密封錐面的錐度優選為比傳感器的密封錐面的錐度大1°到3°，特別是2°。從優選的範圍選擇錐度意味著在傳感器上的徑向力的比例小於具有更小的錐度的已知方案的情況(中的徑向力)。由於這種設計特徵，可提高測量精度，特別是對於對外部壓力影響反應靈敏的傳感器。
[0016]根據本發明的裝置可有利地用於高壓化工生產工藝中，特別是連接管線中的壓力為325至3600bar的情況下。根據本發明的裝置可尤其有利地用於管式反應器中的高壓聚合反應，尤其是用於生產低密度聚乙烯(LDPE)。通常，在此工序中將用於檢測壓力或溫度的傳感器附接到所謂的測量透鏡處。測量透鏡為盤形部件，其作為法蘭接頭被擰緊在兩高壓管線的端部之間。測量透鏡設有用於保持傳感器的一個或多個孔。
[0017]出於結構性原因，測量透鏡的厚度並且因此管線的端部之間的距離受到了限制。孔的最大容許外徑並且因此壓力螺釘的最大容許外徑也由強度要求和具體壓力範圍確定。在用於將傳感器連接到作為高壓部件的測量透鏡的常規方法中，需要兩個部件，即壓力螺釘和壓力套筒，它們必須同時具有最小材料厚度。根據本發明的裝置具有這樣的優點，即其使用僅一個壓力螺釘，並且因此可靠地滿足密封要求並且提供用於連接的緊湊結構。因此現在也可將比先前具有更大外徑的傳感器與高壓部件相連接。
[0018]在傳感器的多個實施例的情況下，其中密封錐面在傳感器具有不同直徑的兩部分之間形成錐形接續部，傳感器的較大外徑還允許了該錐形接續部之後的部分具有較大直徑。然而在現有技術中，對於高壓管線的透鏡座中相應的傳感器，直徑約為5_是迄今已知的。本發明現在允許使用直徑為IOmm以及更大的傳感器。通過本發明，可使用的傳感器的範圍因此大大擴展。
[0019]當根據本發明的裝置中的傳感器的外徑預先確定時，在高壓部件中的孔的直徑可設計成較小，這在強度考慮的方面是有利的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]在下文中對本發明作進一步解釋，其中附圖應當理解為示意圖。它們例如在部件的具體尺寸或替代形式方面並不限制本發明。在附圖中:
[0021]圖1示出了傳感器的一個例子；
[0022]圖2示出了穿過高壓部件的截面的一部分；
[0023]圖3示出了根據本發明的壓力螺釘的一個實施例；
[0024]圖4示出了三個傳感器連接至高壓管線的透鏡座的例子。
【具體實施方式】
[0025]圖1示出了杆狀壓力測量傳感器30的一個例子。傳感器30包括具有不同直徑的兩個圓柱形部分。這兩個部分通過錐形接續部合併(在一起)，該錐形接續部稱為密封錐面
31。在密封錐面31前面具有較大直徑的部分處設有外螺紋32。傳感器的其它部件例如化學密封和電連接，均未在圖1中示出。
[0026]圖2以示例方式示出穿過高壓部件10的部分截面。孔11從高壓部件10的外表面朝向該部件的內部延伸。孔11設有內螺紋12。連接管線15從孔11的底面13進一步通向高壓部件10的內部。從孔的底面13到連接管線15的過渡具有設計成密封錐面14的錐形結構。
[0027]在圖3中的右手側以主視圖和在左手側以穿過圓柱體軸線的縱剖面示出了根據本發明的空心壓力螺釘20的優選實施例。壓力螺釘的外上部被設計成外六角形，而外表面的下部設有外螺紋21。內表面的下部設有內螺紋22，所述內螺紋22與外螺紋21旋向相反。在此示例中，內表面的上部被設計為平滑的圓柱面。然而，本發明還包括這樣的實施例，其中整個內表面設有內螺紋21。
[0028]作為應用場合的一個例子，圖4示出了三個傳感器30連接至作為高壓部件的高壓管線的透鏡座。在圖4的左手側示出透鏡座的主視圖，並且在右手側示出透鏡座的側視圖，在此處未示出傳感器。尺寸的單位為毫米。透鏡座還用作高壓管線之間的密封元件，並且設有沿圓周分布的八個孔用於法蘭螺紋連接。在運行狀態下，流體在高壓下流動通過透鏡座的中心開口。所述部件裝有用於連接根據本發明的傳感器的三個相同設計的裝置。所述傳感器30對應於圖1中所示的傳感器類型。
[0029]孔從透鏡座的外側朝向中心延伸。所述孔設有內螺紋。孔的端面經由密封錐面14被連接至連接管線15，所述連接管線通向透鏡座的中心開口處。在任何情況下傳感器30藉助於壓力螺釘20密封地連接至高壓部件。為了避免壓力螺釘意外鬆脫，止動片40被附接在壓力螺釘20周圍並且由螺釘41通過間隔套42固定至高壓部件。止動片具有與壓力螺釘的外輪廓一致的形狀的凹部，並且在示例中止動片的凹部為六邊形。鎖緊螺母23被擰上以固定傳感器30防止意外鬆脫。
【權利要求】
1.一種用於將傳感器(30)連接到高壓部件(10)的裝置，所述傳感器具有錐形的密封錐面(31)和在密封錐面(31)前面的外螺紋(32)，所述裝置包括在所述高壓部件(10)中的孔(11)和連接管線(15)，其中所述孔(11)具有內螺紋(12)，且所述孔的端面(13)通過錐形的密封錐面(14)連接至所述連接管線(15)，所述裝置還包括帶有外螺紋(21)的空心壓力螺釘(20)，所述壓力螺釘(20)的所述外螺紋設計成適於接合在所述孔(11)的所述內螺紋(12)中，其中所述壓力螺釘(20)具有內螺紋(22)，所述壓力螺釘(20)的所述內螺紋設計成適於接合在所述傳感器(30)的所述外螺紋(32)中，其中所述壓力螺釘(20)的所述外螺紋(21)和所述壓力螺釘(20)的所述內螺紋(22)的旋向相反，從而能夠通過將所述壓力螺釘旋擰入所述高壓部件的所述孔中使所述傳感器的所述密封錐面(31，14)和所述孔的所述端面以密封方式彼此壓靠。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述壓力螺釘(20)的所述外螺紋(21)設計成右旋螺紋並且所述壓力螺釘的所述內螺紋(22)設計成左旋螺紋。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其中，所述傳感器(30)的所述密封錐面(31)的錐度為75。至81°，尤其是78°，並且所述孔(11)的所述端面(13)中的所述密封錐面(14)的錐度比所述傳感器(30)的所述密封錐面(31)的所述錐度大1°到3°，尤其是2°。
4.根據權利要求1至3之一所述的裝置，其中，所述高壓部件(10)為高壓管線的集管、分配器或透鏡座。
5.根據權利要求1至4中至少一項所述的裝置在化工生產工藝中的應用，其中，在所述連接管線(15)中存在325至3600bar的壓力。
6.根據權利要求1至4中至少一項所述的裝置在化工生產工藝中的應用，其中，所述傳感器(30)為用於檢測壓力或溫度的檢測器。
7.根據權利要求5或6所述的裝置的應用，其中，所述生產工藝為高壓聚合反應，尤其是用於生產低密度聚乙烯(LDPE)。
【文檔編號】G01L19/00GK103906960SQ201280043724
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年9月4日 優先權日:2011年9月7日
【發明者】U·雷伯, H·哈恩, F·勞厄, T·米勒 申請人:巴斯夫歐洲公司