DE20306095U1

DE20306095U1 - Protection element for a sensor, e.g. a thermocouple, has a high value corrosion resistant coating for protection against chemically or physically hostile media, mounted on an inner core of low value high strength material

Info

Publication number: DE20306095U1
Application number: DE20306095U
Authority: DE
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Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2003-07-24
Anticipated expiration: 2013-04-18

Abstract

Protection element comprises a first section (12) or sensor tube for containing the sensor and a second threaded section (18) for attachment of the protection element (10). The second section has a core (28) of low value material and high mechanical strength with an outer high value corrosion resistant coating (22) that forms a gas tight seal with the first section and is a press fit on the core for transfer of mechanical forces. Typical high value corrosion resistant materials are tantalum or platinum.

Description

Klaus Jäger
Am Schlößchen 11
63571 GelnhausenKlaus Jaeger
Am Schlößchen 11
63571 Gelnhausen

BeschreibungDescription

Schutzelement für einen SensorProtective element for a sensor

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schutzelement für einen Sensor wie Thermofühler, welches zum Schutz des Sensors zum Erfassen von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften eines aggressiven Mediums aus einem hochwertigen korrosionsbeständigen Material wie Tantal oder Platin hergestellt ist, umfassend einen ersten Abschnitt wie Fühlerrohr zur Aufnahme des Sensors sowie einen zweiten Abschnitt wie Gewindesockel zur Befestigung des Schutzelementes (10) in einem Wandabschnitt eines das aggressive Medium aufnehmenden Behälters oder Rohres,The invention relates to a protective element for a sensor such as a thermal sensor, which is made of a high-quality corrosion-resistant material such as tantalum or platinum to protect the sensor for detecting physical and/or chemical properties of an aggressive medium, comprising a first section such as a sensor tube for receiving the sensor and a second section such as a threaded base for fastening the protective element (10) in a wall section of a container or pipe receiving the aggressive medium,

Ein Schutzelement der zuvor beschriebenen Art ist aus dem Stand der Technik bekannt, wie beispielsweise aus einem Prospekt der Firma Cometec Korrosionsbeständige Metall-Technik GmbH. Bei dem bekannten Schutzelement ist der zweite Abschnitt massiv aus dem hochwertigen korrosionsbeständigen Material wie Tantal hergestellt. Zur Übertragung der bei der Befestigung des Schutzelementes in einem Wandabschnitt eines Behälters oder Rohres auftretenden Kräfte sowie zur sicheren Fixierung des Schutzelementes muss der zweite Abschnitt eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen, so dass entsprechende Wandstärken notwendig sind, um die geforderte Festigkeit zu erreichen.A protective element of the type described above is known from the state of the art, for example from a brochure from Cometec Korrosionsbeständige Metall-Technik GmbH. In the known protective element, the second section is made of solid high-quality corrosion-resistant material such as tantalum. In order to transfer the forces that occur when the protective element is attached to a wall section of a container or pipe and to securely fix the protective element, the second section must have sufficient mechanical strength, so that corresponding wall thicknesses are necessary to achieve the required strength.

Auf Grund der massiven Ausführungsform des zweiten Abschnittes sind die Kosten zur Herstellung des Schutzelementes sehr hoch, da hochwertige korrosionsbeständige Materialien wie Tantal oder Platin sehr teuer sind.Due to the massive design of the second section, the costs for manufacturing the protective element are very high, since high-quality corrosion-resistant materials such as tantalum or platinum are very expensive.

Davon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein Schutzelement der zuvor genannten Art dahingehend weiter zu bilden, dass dieses bei gleichen chemischen und mechanischen Eigenschaften kostengünstiger herzustellen ist.Based on this, the invention is based on the problem of further developing a protective element of the aforementioned type in such a way that it can be produced more cost-effectively while maintaining the same chemical and mechanical properties.

Das Problem wird erfindungsgemäß unter anderem dadurch gelöst, dass der zweite Abschnitt einen Kern aus einem betreffend die Korrosionsbeständigkeit minderwertigen Material mit hoher mechanischer Festigkeit aufweist, welcher zumindest im Bereich einer Kontaktfläche mit dem aggressiven Medium mit einer Ummantelung aus dem hochwertigen korrosionsbeständigen Material versehen ist, wobei die Ummantelung mit dem ersten Abschnitt gasdicht verbunden und zur Übertragung mechanischer Kräfte formschlüssig an den Kern angepasst ist.The problem is solved according to the invention, inter alia, in that the second section has a core made of a material of inferior corrosion resistance with high mechanical strength, which is provided with a casing made of the high-quality corrosion-resistant material at least in the region of a contact surface with the aggressive medium, wherein the casing is connected to the first section in a gas-tight manner and is positively adapted to the core for the transmission of mechanical forces.

Durch den Einsatz eines Kerns aus einem betreffend die Korrosionsbeständigkeit minderwertigen Material können erhebliche Mengen des hochwertigen korrosionsbeständigen Materials eingespart werden, so dass die Materialkosten reduziert werden können, ohne dass dadurch die Korrosionsbeständigkeit des Schutzelementes oder die mechanische Festigkeit zur Befestigung des Schutzelementes beeinträchtigt wird. Die formschlüssige Anpassung der Ummantelung an die Kontur des Kerns führt dazu, dass an der Ummantelung angreifende Kräfte auf den Kern übertragen werden.By using a core made of a material with inferior corrosion resistance, significant amounts of the high-quality corrosion-resistant material can be saved, so that material costs can be reduced without compromising the corrosion resistance of the protective element or the mechanical strength for attaching the protective element. The form-fitting adaptation of the casing to the contour of the core means that forces acting on the casing are transferred to the core.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ummantelung aus einem Blech des korrosionsbeständigen Material ausgebildet ist, wobei der Kern aus Stahl wie Baustahl ausgebildet ist. Hierdurch ergeben sich nicht nur Einsparungen hinsichtlich der Materialkosten, sondern auch die Herstellungskosten können drastisch reduziert werden. Die Ummantelung ausIn a preferred embodiment, the casing is made of a sheet of corrosion-resistant material, with the core being made of steel such as structural steel. This not only results in savings in terms of material costs, but also the manufacturing costs can be drastically reduced. The casing made of

Tantal kann ohne spanabhebende Bearbeitung in Form eines Formteils wie Tiefziehteil einfach und kostengünstig hergestellt werden. Auch der aus Stahl wie Baustahl bestehende Kern kann aufgrund der Eigenschaften des Materials mittels eines Automaten gedreht und/oder gefräst werden, was bei der spanenden Verarbeitung von beispielsweise Tantal nicht möglich ist. Neben Materialkosten können somit auch Herstellungskosten reduziert werden.Tantalum can be manufactured easily and inexpensively in the form of a molded part such as a deep-drawn part without machining. The core, which is made of steel such as structural steel, can also be turned and/or milled using a machine due to the properties of the material, which is not possible when machining tantalum, for example. In addition to material costs, manufacturing costs can also be reduced.

Der Kern des zweiten Abschnittes weist einen flanschartig umlaufenden Rand auf, an dessen Oberseite ein Ansatz wie Sechskantschraubenkopf zur Aufnahme eines Werkzeuges ausgebildet ist und von dessen Unterseite mittig ein Gewindestumpf ausgeht, wobei der Kern ferner mit einer zentralen Durchbrechung zur Durchführung des Sensors versehen ist.The core of the second section has a flange-like peripheral edge, on the upper side of which a projection like a hexagon screw head is formed for receiving a tool and from the underside of which a thread stub extends centrally, wherein the core is further provided with a central opening for the passage of the sensor.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Schutzelementes zeichnet sich dadurch aus, dass die Ummantelung zweiteilig ausgebildet ist. Diese umfasst vorzugsweise ein erstes vorzugsweise hutförmig ausgebildetes Teil mit einer zentralen Durchbrechung zur Aufnahme des ersten Abschnittes sowie einer Ausformung zur formschlüssigen Anpassung den Schraubansatz des Kerns sowie den umlaufenden Rand und ein zweites vorzugsweise tellerförmig ausgebildetes Teil mit einer Durchbrechung für einen von dem Kern ausgehenden Gewindeabschnitt. Die Teile der Ummantelung sind gasdicht miteinander verbunden wie verschweißt. Auch ist die Ummantelung mit dem ersten Abschnitt gasdicht verbunden wie verschweißt.A further preferred embodiment of the protective element is characterized in that the casing is made of two parts. This preferably comprises a first part, preferably hat-shaped, with a central opening for receiving the first section and a shape for positively adjusting the screw attachment of the core and the peripheral edge, and a second part, preferably plate-shaped, with an opening for a threaded section extending from the core. The parts of the casing are connected to one another in a gas-tight manner, such as welded. The casing is also connected to the first section in a gas-tight manner, such as welded.

Durch die formschlüssige Ummantelung können Kräfte von einem an der Außenfläche der Ummantelung ansetzenden Werkzeug auf den innenliegenden Kern übertragen werden, ohne dass die mechanische Festigkeit des Schutzelementes beeinträchtigt wird.The form-fitting casing allows forces from a tool attached to the outer surface of the casing to be transferred to the inner core without compromising the mechanical strength of the protective element.

Zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit des als Fühlerrohr oder Hülse ausgebildeten ersten Abschnittes ist in dem Kern eine Aufnahme zur FixierungTo improve the mechanical strength of the first section designed as a sensor tube or sleeve, a receptacle for fixing

eines Endabschnittes der Hülse vorgesehen. Des weiteren ist vorgesehen, dass die Ummantelung an einer dem Wandabschnitt zur Aufnahme des Schutzelementes zugewandten Seite einen umlaufen Rand zur Fixierung einer zwischen dem Schutzelement und dem Wandabschnitt angeordneten Dichtung aufweist.of an end section of the sleeve. Furthermore, it is provided that the casing has a peripheral edge on a side facing the wall section for receiving the protective element for fixing a seal arranged between the protective element and the wall section.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen und diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination - sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines den Zeichnungen zu entnehmenden Ausführungsbeispiels.Further details, advantages and features of the invention emerge not only from the claims and the features derived therefrom - individually and/or in combination - but also from the following description of an embodiment shown in the drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1a eine Seitenansicht, teilweise in Schnittdarstellung einerFig. 1a is a side view, partly in section, of a

Ausführungsform eines Schutzelementes für einen SensorEmbodiment of a protective element for a sensor

undand

Fig. 1b eine Draufsicht des Schutzelementes.Fig. 1b is a top view of the protective element.

Fig. 1a zeigt eine Seitenansicht eines Schutzelementes 10 gemäss der Erfindung. Das Schutzelement umfasst einen ersten Abschnitt 12 bestehend aus einer Hülse 14 welche stirnseitig mit einer Abdeckung 16 gasdicht verschlossen ist. Der erste Abschnitt 12 besteht vollständig aus einem hochwertigen korrosionsbeständigen Material wie beispielsweise Tantal.Fig. 1a shows a side view of a protective element 10 according to the invention. The protective element comprises a first section 12 consisting of a sleeve 14 which is sealed gas-tight at the front with a cover 16. The first section 12 consists entirely of a high-quality corrosion-resistant material such as tantalum.

Ferner ist ein zweiter Abschnitt 18 zur Aufnahme des ersten Abschnittes 12 und zur Befestigung des Schutzelementes 10 in einer Gehäusewand eines das aggressive Medium aufnehmenden Behälters oder Rohres vorgesehen. Gemäss der Erfindung weist der zweite Abschnitt 18 einen Kern 20 aus einem mechanisch festen jedoch geringe Korrosionsbeständigkeit aufweisenden Material, dessen Materialpreis im Vergleich zu dem hochwertigen korrosionsbeständigen Material erheblich geringer ist. Um die geforderteFurthermore, a second section 18 is provided for receiving the first section 12 and for fastening the protective element 10 in a housing wall of a container or pipe containing the aggressive medium. According to the invention, the second section 18 has a core 20 made of a mechanically strong but low corrosion-resistant material, the material price of which is considerably lower than that of the high-quality corrosion-resistant material. In order to achieve the required

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Korrosionsbeständigkeit zu erreichen ist vorgesehen, dass der Kern 20 zumindest im Bereich einer Kontaktfläche mit dem aggressiven Medium mit einer Ummantelung 22 umhüllt ist, die formschlüssig an dem Kern 20 anliegt und gasdicht mit dem ersten Abschnitt 12 verbunden wie verschweißt ist.In order to achieve corrosion resistance, it is provided that the core 20 is covered with a casing 22, at least in the region of a contact surface with the aggressive medium, which lies positively against the core 20 and is connected to the first section 12 in a gas-tight manner, such as by welding.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Kern 20 einen im wesentlichen flanschartig umlaufenden Rand 24 auf an dessen Oberseite ein Ansatz 26 wie Sechskantschraubenkopf zum Ansetzen eines handelsüblichen Maul- oder Ringschlüssels ausgebildet ist und von dessen Unterseite zentral ein Gewindestutzen 28 ausgeht, mit dem das Schutzelement in dem Wandabschnitt befestigbar ist.In the embodiment shown, the core 20 has a substantially flange-like peripheral edge 24, on the upper side of which a projection 26 is formed like a hexagon screw head for attaching a commercially available open-end or ring spanner, and from the underside of which a threaded socket 28 extends centrally, with which the protective element can be fastened in the wall section.

Zur Aufnahme eines als Thermofühler ausgebildeten Sensors (nicht dargestellt) ist der Kern 20 mit einer zentralen Bohrung 30 versehen. Ferner ist eine Aufnahme 32 im Zentrum des Ansatzes 26 vorgesehen, in der ein Endabschnitt der Hülse 14 aufgenommen wird, so dass dieser mechanisch in dem Kern 18 fixiert ist.To accommodate a sensor designed as a thermal sensor (not shown), the core 20 is provided with a central bore 30. Furthermore, a receptacle 32 is provided in the center of the extension 26, in which an end section of the sleeve 14 is received so that it is mechanically fixed in the core 18.

Die Ummantelung 22 besteht aus einem ersten, vorzugsweise hutförmig ausgebildeten Formteil 22.1, welches formschlüssig mit dem umlaufenden Flansch 24 und dem Ansatz 26 verbunden und in seiner Form an die Gestalt des Kerns 20 angepasst ist. Des weiteren ist ein im wesentlichen tellerförmig ausgebildetes zweites Formteil 22.2 vorgesehen, welches an einer Unterseite des umlaufenden Flansches 24 anliegt und mit dem ersten Formteil 22.1 gasdicht verbunden wie verschweißt ist. Zwischen dem an der Unterseite des umlaufenden Flansches 24 anliegenden Abschnitt der Ummantelung 22 und dem Wandabschnitt (nicht dargestellt) ist im montierten Zustand des Schutzelementes 10 ein Dichtelement (nicht dargestellt) angeordnet. Zur Fixierung des Dichtelementes ist ein umlaufender Rand 22.3 vorgesehen, welcher jedoch nicht zwingend ist.The casing 22 consists of a first, preferably hat-shaped molded part 22.1, which is positively connected to the circumferential flange 24 and the projection 26 and is adapted in its shape to the shape of the core 20. Furthermore, a second molded part 22.2, which is essentially plate-shaped, is provided, which rests on an underside of the circumferential flange 24 and is connected to the first molded part 22.1 in a gas-tight manner, such as welded. In the assembled state of the protective element 10, a sealing element (not shown) is arranged between the section of the casing 22 resting on the underside of the circumferential flange 24 and the wall section (not shown). A circumferential edge 22.3 is provided to fix the sealing element in place, but this is not mandatory.

Durch die Ausbildung des zweiten Abschnittes 18 aus einem Kern 20 eines Materials mit hoher mechanischer Festigkeit und geringer Korrosionsbeständigkeit und somit geringen Materialkosten, werden die Material- und Herstellungskosten für das Schutzelement stark reduziert, ohne dass dadurch Einschränkungen hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit beziehungsweise der mechanischen Festigkeit zur Befestigung des Schutzelementes hingenommen werden müssten.By forming the second section 18 from a core 20 of a material with high mechanical strength and low corrosion resistance and thus low material costs, the material and manufacturing costs for the protective element are greatly reduced without having to accept restrictions with regard to the corrosion resistance or the mechanical strength for fastening the protective element.

Claims

1. Protective element ( 10 ) for a sensor such as a thermal sensor, which is made of a high-quality corrosion-resistant material such as tantalum or platinum to protect the sensor for detecting physical and/or chemical properties of an aggressive medium, comprising a first section ( 12 ) such as a sensor tube for receiving the sensor and a second section ( 18 ) such as a threaded base for fastening the protective element ( 10 ) in a wall section of a container or pipe receiving the aggressive medium, characterized in that the second section ( 18 ) has a core ( 28 ) made of a material with low corrosion resistance and high mechanical strength, which is provided with a sheath ( 22 ) made of the high-quality corrosion-resistant material at least in the region of a contact surface with the aggressive medium and that the sheath ( 22 ) is connected to the first section ( 12 ) in a gas-tight manner and is adapted to the core ( 20 ) in a form-fitting manner for transmitting mechanical forces. is.

2. Protective element according to claim 1, characterized in that the casing ( 22 ) is made of a sheet of corrosion-resistant material such as tantalum or platinum.

3. Protective element according to claim 1 or 2, characterized in that the casing ( 22 ) is designed as a deep-drawn or stamped part.

4. Protective element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the core ( 18 ) consists of steel such as structural steel.

5. Protective element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the core ( 18 ) is manufactured as a turned and/or milled part.

6. Protective element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the core ( 18 ) has a flange-like peripheral edge ( 24 ), on the upper side of which a projection ( 26 ) such as a hexagon screw head is formed for receiving a tool and from the underside of which a thread stub ( 28 ) extends centrally, wherein the core ( 18 ) is further provided with a central opening ( 30 ) for the passage of the sensor.

7. Protective element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the casing ( 22 ) is formed in two parts.

8. Protective element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the casing ( 22 ) has a first, preferably hat-shaped part ( 22.1 ) with a central opening for receiving the sensor tube ( 14 ) and a shape for positive adaptation to the attachment ( 26 ) and the peripheral edge ( 24 ) and a second, preferably plate-shaped part ( 22.2 ) with an opening for the threaded section ( 28 ) extending from the core ( 18 ).

9. Protective element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the parts ( 22.1 , 22.2 ) of the casing ( 22 ) are connected, such as welded, to one another and to the first section ( 12 ) in a gas-tight manner.

10. Protective element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the core ( 18 ) has a receptacle ( 32 ) for fixing an end section of the sensor tube ( 14 ).

11. Protective element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the casing ( 22 ) has a circumferential edge ( 22.3 ) pointing in the direction of the wall section receiving the protective element ( 10 ) for fixing a sealing element arranged between the casing ( 22.2 ) enclosing the underside of the core ( 18 ) and the housing section.