测量装置，用于限制流体流动的装置和用于测量工艺流体的性质的装置的制作方法

本发明涉及工艺流体(过程流体，process fluid)的进步。

背景技术：

1、通过根据权利要求1所述的测量装置，通过用于限制体积流量的装置以及通过根据独立权利要求的用于分离介质的装置来解决现有技术的问题。

技术实现思路

1、本说明书的一个方面涉及以下主题：一种测量装置，包括：壳体，所述壳体具有通向所述测量装置的流体腔室的开口，并且具有围绕所述开口的密封部；接口，所述接口被设计成支撑在被设计用于提供工艺流体的主体的配合接口上，并且将所述壳体的密封部压靠在所述主体的配合密封部上；测量隔膜，所述测量隔膜将所述流体腔室与所述测量装置的测量腔室分开；以及传感器装置，所述传感器装置至少部分地布置在所述测量腔室内，包括抵靠所述测量隔膜的传感器，所述传感器装置被配置成提供表示所述流体腔室中的工艺流体的特性的信号。

2、所述壳体的所述密封部与所述配合的密封部一起形成硬/硬密封连接。此外，所述传感器的功能与所述传感器的材料特性分离，因为只有所述测量隔膜和所述流体腔室被介质接触。材料和传感器设计的选择因此有利地彼此分离，从而为设计产生相应的自由度。

3、通过将所述测量装置与携带所述工艺流体的所述主体分离，创建了模块化系统，因为所述测量装置可以以预校准状态连接到不同设计的主体，所述不同设计的主体具有对应的配合接口和围绕测量开口的配合密封部。因此，对应主体的设计在结构上与接近流体管道的压力测量的要求无关。

4、这导致所述主体设计的自由度，并且对于所述测量装置产生新的应用。有利地，实现了所述工艺流体与所述传感器及其测量表面的分离。由于可以通过提供独立于所述测量腔室中存在的材料的所述测量隔膜来选择所述流体腔室的材料，因此所述测量装置防止了颗粒并入和污染所述工艺流体。

5、所述优点在于所述测量装置包括：支撑在所述壳体上的夹持装置，将所述传感器压靠在所述测量隔膜上。所述夹持装置有利地将传感器刚性地固定在所述测量腔室内。

6、例如，有利的是，弹性元件布置在所述夹持装置和所述测量隔膜之间的传力路径中，特别是所述夹持装置和所述传感器之间，并且处于压力下。有利地，可以通过所述弹性元件来补偿所述材料的流动过程和不同的热膨胀，并且保持夹持和密封效果。

7、优点在于，特别刚性的定位件填充垂直于中心纵向轴线的所述测量腔室的内轮廓的体积，并且抵靠远离所述测量隔膜的所述传感器的外轮廓。有利地，所述传感器及其传感表面因此相对于所述测量隔膜居中。另外，所述传感器的居中和/或定位与所述测量的位置分离。

8、通过将所述定位件布置在所述夹持装置和所述传感器之间来实现优点。优选地，例如，所述弹性元件设置在所述夹持装置和所述定位件之间。

9、通过所述测量隔膜和通向所述流体腔室的所述壳体的开口沿着所述壳体的中心纵向轴线彼此间隔开，特别是所述开口的直径的至少四分之一，实现了优点。

10、有利地，所述间隔实现了所述两个区域的分离，并且降低了在压力下从一个区域到另一个区域的温度和材料流动的影响。密封效果可以保持更长，也可以保持测量精度。

11、例如，有利的是，所述测量隔膜与所述壳体一体连接。所述一体设计改善了流体腔室和测量腔室之间的密封紧密度。同理，可以降低所述传感器在所述测量隔膜上的接触压力。

12、例如，有利的是，与所述壳体分离的隔膜元件包括所述测量隔膜，所述隔膜元件包括密封部，所述密封部借助于由所述夹持元件施加的夹持力而压靠所述壳体的配合密封部。

13、有利的是，与所述壳体分离的隔膜元件包括所述测量隔膜，所述隔膜元件包括具有接触表面的密封部，所述接触表面借助于由所述夹持件施加的夹持力而压靠所述壳体的配合密封部。有利地，所述流体腔室和所述测量腔室之间的密封效果可以通过单独构造的所述隔膜元件来改善。

14、有利的是，例如，所述壳体的用于接触所述传感器的外接触表面的接触表面围绕所述测量隔膜的用于接触所述传感器的内测量表面的测量表面，所述接触表面和所述测量表面位于同一假想平面中。有利地，可以使用设计有平坦隔膜的传感器。

15、有利的是，所述隔膜元件的所述密封部和所述隔膜元件的所述测量隔膜沿着所述壳体的所述中心纵向轴线彼此间隔开。所述间隔确保温度相关材料膨胀和压力诱导材料流动的影响对所述测量隔膜的密封效果和功能没有不利影响。

16、例如，有利的是，所述隔膜元件的所述密封部基本上遵循所述测量隔膜的假想延续部分(虚拟的延续部分；imaginary continuation)。因此，隔膜元件基本上是平坦的。

17、例如，有利的是，所述隔膜元件的所述密封部垂直于所述壳体的所述中心纵向轴线延伸。有利地，提供了台阶，并且可以补偿所述密封区域中的材料流动。所述密封力通过截头圆锥形表面形状以目标方式进一步引导到所述密封区域中。

18、有利的是，例如，所述隔膜元件的所述密封部遵循截头圆锥形表面。有利地，提供密封区域，所述密封区域被设计成截头圆锥的形状，并且将所述夹持力引导到倾斜于中心纵向轴线延伸的表面中，从而分配力。可以补偿所述密封区域中的材料流动。

19、有利的是，例如，围绕所述密封部的外部部分垂直于所述中心纵向轴线延伸。

20、例如，有利的是，所述壳体的与所述周围部分相对并围绕所述配合密封部的配合部分与所述周围部分间隔开。此外，所述密封力通过所述隔膜元件的所述周围部分以目标方式引导到所述密封区域中。

21、有利示例的特征在于，包围所述内密封部的所述壳体的外部部分在所述内密封部的方向上逐渐变细，特别是遵循截头圆锥形表面。

22、例如，有利的是，所述隔膜元件的所述密封部基本上遵循所述测量隔膜的假想延续部分。因此，隔膜元件基本上是平坦的。

23、有利的是，例如，所述隔膜元件的所述密封部垂直于所述测量装置的所述中心纵向轴线延伸。

24、例如，有利的是，所述隔膜元件的所述密封部在所述隔膜元件的开口的方向上变细或加宽，特别是至少部分地遵循截头圆锥形表面。

25、有利地，存在相对于所述中心纵向轴线倾斜延伸的密封区域，并且所述夹持力以分布式方式被引导到所述主体中。可以补偿所述密封区域中的材料流动。

26、例如，有利的是，布置在所述密封部的径向向外的所述隔膜元件的一部分垂直于所述中心纵向轴线延伸。有利地，因此提供了停止台阶，并且补偿了所述密封区域中的材料流动。

27、例如，有利的是，所述壳体的围绕配合密封部的配合部分与围绕所述密封部的所述部分间隔开。有利地，所述密封力通过所述间隔选择性地引导到所述密封区域中。

28、例如，有利的是，所述隔膜元件的所述密封部和所述隔膜元件的所述测量隔膜沿着所述壳体的所述中心纵向轴线彼此间隔开。

29、所述间隔确保温度相关材料膨胀和压力诱导材料流动的影响对所述测量测量的密封效果和功能没有不利影响。

30、例如，有利的是，围绕所述内密封部的外部部分在所述内密封部的方向上逐渐变细，特别是遵循截头圆锥形表面。

31、例如，有利的是，所述测量隔膜，特别是所述隔膜元件和所述壳体由相同的材料，特别是由多卤代烯烃，特别是由聚四氟乙烯(pfte)和/或全氟烷氧基pfa制成。所述材料有利地防止了过程介质的污染。

32、本说明书的另一方面涉及一种装置，包括：根据前述方面的所述测量装置；以及主体，所述主体具有布置在其中的流体管道和至少一个特别是多个工艺流体连接件，位于所述流体管道的线路中的测量点具有测量开口，所述测量开口被用于所述壳体的所述密封部的配合密封部围绕，并且所述主体具有用于所述测量装置的所述接口的配合接口。

33、例如，有利的是，所述壳体和所述主体至少部分地界定泄漏管道，所述泄漏管道通向所述装置的外部。

34、本说明书的另一方面涉及以下主题：一种用于调节和/或限制工艺流体的体积流量的装置，包括：一体式主体，所述一体式主体具有布置在所述主体中并且将入口和出口彼此连接的流体管道，所述流体管道包括测量部分，所述测量部分在所述工艺流体的流动方向上具有横截面缩减部，所述流体管道包括调节部分，所述调节部分在所述工艺流体的流动方向上布置在所述测量部分之后；第一传感器，所述第一传感器布置在所述测量部分的第一测量点处，所述第一传感器被设计为生成表征所述第一测量点的所述区域中的所述工艺流体的压力的第一传感器信号；第二传感器，所述第二传感器布置在所述测量部分的第二测量点处，所述第二传感器被设计为生成表征所述第二测量点的区域中的所述工艺流体的压力的第二传感器信号，所述横截面缩减部布置在所述第一测量点和所述第二测量点之间；阀装置，所述阀装置被配置为通过驱动，特别是通过电动马达，根据激活信号，在所述流体管道的所述调节部分内调节与电动马达阀座相互作用的截流体的位置；以及控制装置，所述控制装置被配置为根据所述第一传感器信号和所述第二传感器信号确定所述激活信号。

35、在流动方向上的所述横截面缩减部简化了所述主体的生产，例如，可以通过机械加工在塑料或金属中生产；或者具有相同几何形状和设计的通过塑料注射成型的生产也是可能的。

36、由于所述测量部分位于所述调节部分之前，当所述调节部分关闭时也可以有利地确定所述工艺流体的压力。此外，可以在所述调节部分的所述区域中产生的湍流对所述压力测量没有负面影响。因此有利地提高了测量精度。

37、有利示例的特征在于所述测量部分，特别是在所述第一测量点和所述第二测量点之间，没有测量体。

38、因此，在所述测量部分的所述区域中没有布置附加的测量体，例如隔膜。这提高了所述流体管道的可清洁性和应用领域。例如，所述装置因此也适用于高度无菌的应用或具有高度侵略性过程介质的应用。

39、有利示例的特征在于，所述第一和所述第二测量点布置在所述工艺流体的主流体(primary flow)的区域中。

40、有利地，在所述主流体中测量压力，提高了压力确定的准确性。另一方面，避免了旁路中的测量，有利地降低了所述主体的结构复杂性并且另外降低了所需的安装空间。

41、有利示例的特征在于，所述测量部分的第一子部分的内壁，在流动方向上延伸直到所述横截面缩减部，除了所述第一测量点之外，沿着所述第一子部分的纵向延伸具有第一横截面，所述测量部分的第二子部分的内壁，在流动方向上邻接横截面缩减部，除所述了第二测量点之外，沿着所述第二子部分的纵向延伸具有第二横截面。

42、有利地，在所述子部分中产生层流，并且主要通过所述横截面缩减部产生湍流，对测量精度具有积极影响。此外，可制造性也得到改进。

43、有利示例的特征在于，所述第二测量点比所述第一测量点更远离所述横截面缩减部。

44、有利地提高了测量精度。

45、有利示例的特征在于，所述控制装置被配置为根据所述第一传感器信号和所述第二传感器信号确定实际体积流量，并且将所述实际体积流量与目标体积流量进行比较，并且根据比较确定所述激活信号。

46、有利地提供了控制回路。

47、有利示例的特征在于，无线接口被配置为发送所述实际体积流量的值并接收所述目标体积流量的值。

48、因此，对于工厂操作员，这有利地简化了利用平板电脑或利用接近系统的类似设备来调节所述体积流量和/或其目标值，并且读出例如压力和温度的进一步的过程参数。

49、有利示例的特征在于，所述传感器中的至少一个生成表征所述工艺流体的温度的另一信号，根据所述另一信号附加地确定所述激活信号。

50、考虑温度使得可以使用用于调节可压缩过程介质的所述体积流量的装置。然而，即使在不可压缩介质的情况下，也可以从温度推导出粘度。

51、有利示例的特征在于，至少一个显示单元可以从外部看到并且被配置为显示所确定的实际体积流量。

52、有利地，可以以这种方式执行操作人员的目视检查。

53、有利示例的特征在于，至少一个所述测量点具有测量开口，所述测量开口被远离所述流体管道的接触表面围绕，支撑在所述主体上的夹持装置在所述接触表面的方向上压靠所述传感器。

54、有利地，所述传感器通过所述夹持装置以简单的方式固定到所述主体。

55、有利示例的特征在于，测量隔膜将所述传感器与介质传导区域，特别是所述流体管道分开。

56、有利示例的特征在于，测量隔膜封闭所述测量开口，由支撑在所述主体上的夹持装置产生的夹持力将所述测量隔膜的横向部分夹持在所述传感器的横向部分和所述接触表面之间。

57、作为所提出的具有所述测量隔膜的布置的结果，除了介质分离之外，还有利地实现了所述传感器可以更靠近所述介质布置，这改善了所述测量，特别是在精度方面。

58、有利地，因此可以防止或至少减少所述测量点的区域中的所述工艺流体的死区。此外，在所述测量隔膜的干燥侧上使用的材料产生自由度。例如，可以使用具有测量表面的传感器，所述材料必须不与所述工艺流体直接接触。

59、此外，由于所述测量隔膜提供所述传感器与所述工艺流体的分离，因此增加了所述测量点的使用寿命，并且因此减慢了其老化过程，特别是在侵蚀性过程介质的情况下。

60、有利示例的特征在于，弹性元件布置在所述夹持装置和所述测量隔膜之间，特别是布置在所述夹持装置和所述传感器之间。

61、所述被夹持元件的材料体积可由于老化和温差而改变。所述弹性元件由于其弹性而补偿所述变化的材料体积。有利地，所述弹性元件保持所述测量隔膜在其横向区域中夹持。

62、有利示例的特征在于，在所述夹持装置和所述传感器之间的所述传力路径中设置有定位件，所述定位件抵靠在所述传感器的远离所述测量隔膜的外轮廓上，特别是容纳它。

63、有利地，所述定位件确保所述传感器在安装期间相对于所述测量隔膜位于正确位置。此外，所述定位件上的所述接触表面可以明确地确定弹性体的压靠。此外，所述定位件允许使用不同的传感器，具有相应的适配。因此，当所述传感器类型改变时，仅需要调节所述定位件。因此，所述装置的构造借助于所述定位件与在每种情况下使用的所述传感器类型分离。

64、有利示例的特征在于所述测量隔膜和所述主体由相同的材料制成，特别是由热塑性塑料制成，例如多卤代烯烃，特别是聚四氟乙烯(pfte)。

65、有利地减少了接触所述介质的材料的数量。因此，不需要进一步的批准过程。

66、本说明书的另一方面涉及以下主题：一种用于测量工艺流体的至少一种特性的装置，包括：主体，所述主体具有布置在其中的流体管道，位于所述流体管道的线路中的测量点具有测量开口，并且所述测量开口被远离测量腔室的接触表面包围；传感器，所述传感器布置在所述测量点处，被设计为产生表征所述测量点的所述区域中的所述工艺流体的特性的传感器信号；测量隔膜，所述测量隔膜封闭所述测量开口；以及夹持装置，所述夹持装置支撑在所述主体上，在所述接触表面的方向上压靠所述传感器，并且将所述测量隔膜的横向部分夹持在所述传感器和所述接触表面之间。

67、作为所提出的具有所述测量隔膜的布置的结果，除了介质分离之外，还有利地实现了所述传感器可以更靠近所述介质布置，这改善了所述测量，并且特别是在其精度方面。

68、有利地，因此可以防止或至少减少所述测量点的区域中的所述工艺流体的死区。此外，在所述测量隔膜的干燥侧上使用的材料产生自由度。例如，可以使用具有测量表面的传感器，所述材料必须不与所述工艺流体直接接触。

69、此外，由于所述测量隔膜提供所述传感器与所述工艺流体的分离并且因此减慢其老化过程，因此增加了所述测量点的使用寿命。

70、有利示例的特征在于，弹性元件布置在所述夹持装置和所述测量隔膜之间，特别是布置在所述夹持装置和所述传感器之间。

71、所述被夹持元件的材料体积可由于老化和温差而改变。所述弹性元件由于其弹性而补偿所述变化的材料体积。有利地，所述弹性元件保持所述测量隔膜在其横向区域中夹持。

72、有利示例的特征在于，在所述夹持装置和所述传感器之间的所述传力路径中设置有定位件，所述定位件抵靠在所述传感器的远离所述测量隔膜的外轮廓上，特别是容纳它。

73、有利地，所述定位件确保所述传感器在安装期间相对于所述测量隔膜位于正确位置。此外，所述定位件允许使用不同的传感器，具有相应的适配。因此，当所述传感器类型改变时，仅需要调节所述定位件。因此，所述装置的构造借助于所述定位件与在每种情况下使用的所述传感器类型分离。

74、有利示例的特征在于所述测量隔膜和所述主体由相同的材料制成，特别是由热塑性塑料制成，例如多卤代烯烃，特别是聚四氟乙烯(pfte)。

75、有利地减少了接触所述介质的材料的数量。因此，不需要用于使用所述设备的进一步批准方法。

76、有利的是，与所述主体分离的隔膜元件包括所述测量隔膜，所述隔膜元件包括具有接触表面的密封部，所述接触表面借助于由夹持件施加的夹持力而压靠主体的配合密封部。这使得可以将所述传感器或其传感器表面直接布置在所述干燥侧上的所述隔膜上。然而，所述隔膜元件和所述主体可以由相同的材料制成，以便防止所述工艺流体的污染。

77、例如，有利的是，所述隔膜元件的所述密封部基本上遵循所述测量隔膜的假想延续部分。因此，隔膜元件基本上是平坦的。

78、有利示例的特征在于，所述隔膜元件的所述密封部垂直于所述装置的所述中心纵向轴线延伸。

79、例如，有利的是，所述隔膜元件的所述密封部在所述隔膜元件的开口的方向上至少部分地变细或加宽，并且特别地遵循截头圆锥形表面。有利地，存在相对于所述中心纵向轴线倾斜延伸的密封区域，并且所述夹持力以分布式方式被引导到所述主体中。可以补偿所述密封区域中的材料流动。

80、例如，有利的是，围绕所述密封部的所述隔膜元件的外部部分垂直于所述中心纵向轴线延伸。有利地，因此提供了停止台阶，并且补偿了所述密封区域中的材料流动。

81、例如，有利的是，所述主体的围绕所述配合密封部的配合部分与围绕所述密封部的所述部分间隔开。有利地，提供了台阶，并且可以补偿所述密封区域中的材料流动。所述密封力通过截头圆锥形表面形状以目标方式进一步引导到所述密封区域中。此外，所述密封力通过所述隔膜元件的所述周围部分以目标方式引导到所述密封区域中。

82、有利的是，所述隔膜元件的所述密封部和所述隔膜元件的所述测量隔膜沿着所述传感器的中心纵向轴线彼此间隔开。所述间隔确保温度相关材料膨胀和压力诱导材料流动的影响对所述测量测量的密封效果和功能没有不利影响。

83、例如，有利的是，围绕所述内密封部的外部部分在所述内密封部的方向上逐渐变细，特别是遵循截头圆锥形表面。