[发明专利]用于确定过程设备中液体的过程变量的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定过程设备中液体的至少一种物理过程变量或者化学过程变量的装置，该过程设备具有至少一条管路，液体至少暂时地在该管路中流动，所述装置包括：至少一个传感器和至少一个通信单元，其中，传感器包括：至少一个传感器元件，用于采集代表过程变量的测量数据；第一电子单元，用于存储利用传感器元件采集到的测量数据；以及具有至少一个第一线圈的第一线圈系统，其中，通信单元包括第二电子单元和具有至少一个第二线圈的第二线圈系统，并且其中，第一线圈系统和第二线圈系统形成了电感接头，该电感接头用于从传感器向通信单元传递测量数据和/或者用于从通信单元向传感器传递能量。在这种情况下，过程设备是指容器与管路的组合件或者是指管路系统，其中，在过程设备中，一种或者多种液体参与化学过程或者物理过程。线圈系统包括具有相同或者不同匝数的一个或者多个线圈。所要确定的变量是温度、pH值、氧化还原电位、浊度、电导率或者物质浓度中的一个或者多个值。

背景技术

由现有技术，为了确定液体的物理过程变量或者化学过程变量而公知如下的传感器，该传感器由传感器元件和壳体组成，该传感器通过过程连接部装入含有液体的管路或者容器内。在这种情况下，传感器元件伸入管路或者容器中去，而壳体则处于过程之外。特别具有优点的是如下的传感器，该传感器将测量数据通过在电学方面分开的接头继续传送到上级单元。这样的具有电感接头的传感器由本申请人以Memosens的名称以各种过程变量的大量构造方案提供和销售。

在大型过程设备上，必须安装相当大数目的传感器，以便能够在所有必需的区域内确定所想要的过程变量。由此，一方面产生的缺点是，需要相当高数目的过程连接部。这些过程连接部在密封性(Dichte)和卫生方面表现为危险，首要地在制药或者食品技术领域的过程设备中是有问题的，这是因为这些过程设备必须符合卫生标准。另一方面，高数目的传感器伴随有相应高的成本。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种用于确定过程内部多个部位处液体的物理过程变量或者化学过程变量的、成本低廉的装置。

该任务以如下方式得到解决，即，传感器可以在液体内自由运动，传感器具有封闭的壳体，该壳体至少分段地具有导磁材料，传感器包含储能器，该储能器确保对传感器元件和第一电子单元的能量供应，通信单元具有如下管片段，该管片段接入管路内，并且至少在部分区域内具有导磁材料，以及第一线圈系统和第二线圈系统以如下方式构成，即，当传感器处于管片段内时，至少暂时产生了电感接头。

优选的是，传感器与液体共同运动，从而传感器跟随过程流，并且在环流运行的情况下，反复穿行该环流。因此，传感器达到过程设备的液体同样达到的每个区域内。按照这种方式，在这些区域内可以采集测量数据，而无需每个区域单独地装备有固定安装的传感器元件。这一方面节约成本，并且另一方面避免加设例如在食品业中表现为卫生危险因素的过程连接部。在传感器处于通信单元内期间，存储在传感器内的测量数据被传送到通信单元的电子单元处，传感器的储能器再次充电，和/或者将参数化数据传递到传感器。第一电子单元例如以如下方式构成，即，第一电子单元不仅存储测量数据，而且还进行处理、评估并且在需要时进行分类，从而实现了减少通过电感接头传输的数据的量，这提供的优点是，传感器在通信单元管片段内较短的停留时间。传感器的第一线圈系统在最简单的情况下是环形的第一线圈。通信单元的第二线圈系统例如由径向包围管片段的第二线圈组成。优选的是，第二线圈系统包括不同取向的多个线圈对，从而传感器不依赖于其在管片段内的定向地接收第二线圈系统的磁场。储能器例如是干电池、蓄电池或者电容器。

本发明第一构造方案包括：传感器的壳体具有至少一个开口，用于采集测量数据的传感器元件通过该开口与液体保持物理的和/或者光学的接触，其中，开口以如下方式构造，即，放置液体渗入传感器内。开口例如是一个窗口，传感器的光通过该窗口发射到周围的介质中，并且可以出现散射光。这种构造方案特别是在浊度传感器的情况下具有优点。在另一种构造方案中，开口是传感器壳体中的凹隙，其中，传感器元件处于凹隙的后面。传感器元件例如是电极，该电极按照这种方式与周围的液体产生接触，并确定化学特性，如确定周围液体的pH值。