(57)【要約】  本発明は管路内部に流れる液体を検査する測定装置用コネクタに関し、前記コネクタは円板状取り付けリング（１１）を有し、前記リングは２つの実質的に平坦な平面（１２，１２′）、外側表面（１３）および軸方向に貫通する開口（１５）を決定する内側表面（１４）を有する。取り付けリング（１１）は少なくとも１個の放射状ドリルホール（１６）を有し、ドリルホールは外側表面に通じ、測定装置に接続できる。本発明は更にこの種の測定装置を備えた測定プローブおよび（メタ）アクリル酸とアルカノールの反応による（メタ）アクリル酸アルキルエステルの製造方法へのこの測定プローブの使用に関する。
2007517196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路に流れる流体を検査する測定装置用接続フランジであり、前記フランジは円板状取り付けリング（１１）を有し、前記リングは２つの実質的に平坦な端面（１２，１２′）、外側被覆表面（１３）および軸方向の貫通する開口（１５）を決定する内側被覆表面（１４）を有し、前記取り付けリング（１１）は外側被覆表面に開口する少なくとも１個の放射状ドリルホール（１６）を有し、前記ドリルホールに測定装置を接続できる、測定装置用接続フランジ。
【請求項２】
取り付けリング（１１）の軸方向の貫通する開口（１５）の直径が実質的に管路の内径に相当する請求項１記載の接続フランジ。
【請求項３】
取り付けリング（１１）が隣接する管路部分の２つの接続フランジの外径より小さい外径を有し、前記接続フランジの間に取り付けリング（１１）を設置できる請求項１または２記載の接続フランジ。
【請求項４】
放射状ドリルホール（１６）が取り付けリング（１１）の外側被覆表面（１３）で接続管（１７）に移行する請求項１から３までのいずれか１項記載の接続フランジ。
【請求項５】
測定装置を接続管（１７）に接続できる請求項４記載の接続フランジ。
【請求項６】
放射状ドリルホール（１６）が取り付けリング（１１）の内側被覆表面（１４）に開口する請求項１から４までのいずれか１項記載の接続フランジ。
【請求項７】
放射状ドリルホール（１６）が取り付けリング（１１）の内側被覆表面（１４）から出発し、軸方向の貫通する開口（１５）に突出する突出部（３１）に開口する請求項１から４までのいずれか１項記載の接続フランジ。
【請求項８】
取り付けリング（１１）の軸方向の長さ（Ｌ）が２０ｍｍ未満、有利に１５ｍｍ未満、より有利に１０ｍｍ未満である請求項１から７までのいずれか１項記載の接続フランジ。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項記載の接続フランジに接続する測定装置を有する測定プローブ。
【請求項１０】
測定装置が圧力計または温度計である請求項９記載の測定プローブ。
【請求項１１】
（メタ）アクリル酸とアルカノールの反応によるアルキル（メタ）アクリル酸エステルの製造方法における請求項８または９記載の測定プローブの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は管路に流れる流体を検査する測定装置用接続フランジおよびこの接続フランジを備えた測定プローブに関する。
【０００２】
多くの工業的方法、例えば化学工業、食品工業、および環境技術において、液体またはガスのような流体がしばしばきわめて複雑な管路系を搬送する。これらの管路系の多くの位置で、例えばプロセス監視または制御の理由で、管路に流れる流体の物理的または電気化学的パラメータを測定することが必要である。例は温度、圧力、流速、ｐＨまたは分光分析の測定が含まれる。
【０００３】
管路は一般に短い管部分から形成され、管部分が例えばいわゆる前溶接したフランジとして知られる手段によるフランジ接続により一緒に接合される。しばしばプロセスの変化、プロセス制御または監視により、または変化した環境の調節により、既存の管路系に新たな測定位置を組み込むことが必要である。管路系の形状はしばしば変化しないので、既存の管路部分を除去し、ラインの実際の進行中に当初の管部分に相当するが、付加的に枝分かれする短いＴ形管部分を有する新たな管部分と交換することが一般的であり、Ｔ形管部分の端部フランジに必要な個々の測定装置、例えば温度プローブまたはマノメーターが配置される。特別に製造された測定管部分と当初の管部分のこの交換は高い製造費用と結びつくだけでなく、測定の欠点と結びつく。１つは枝分かれする測定装置を接続する管部分が常に一定の死容積を有し、これが検査される測定パラメータに依存して測定装置の相当して遅れた応答特性を生じることである。これは最適なプロセス監視および制御を困難にする。
【０００４】
本発明の基礎となる技術的課題は、安価で製造することができ、存在する構造を変化せずに、低い労力で、すでに存在する管路系に設置できる、管路に流れる流体の物理的および電気化学的パラメータを測定する測定装置を提供することである。新規測定装置は検査される流体パラメータの変化に対して測定装置の速い応答を保証するべきである。
【０００５】
この技術的課題は管系の２つの隣接する管部分の接続フランジの間に設置できる特徴を有する測定装置用新規接続フランジを用意することにより解決される。
【０００６】
従って本発明は管路に流れる流体を検査する測定装置用接続フランジを提供し、前記フランジはきわめて薄い円板状取り付けリングを有し、前記リングは２つの実質的に平坦な端面、外側被覆表面および内側被覆表面を有し、内側被覆表面は取り付けリングの軸方向の貫通する開口を決定し、取り付けリングは配置された状態で隣接する管部分の接続フランジの貫通する開口と実質的に同一直線にある。本発明の接続フランジの取り付けリングは外側被覆表面に開口する少なくとも１つの放射状ドリルホールを有し、ドリルホールに測定装置が外部で接続できる。
【０００７】
平坦な円板状取り付けリングの結果として、本発明の接続フランジは管系の任意の接続フランジの間に組み込むことができる。これは管系の形状を実質的に変化せずに残す。その簡単な構成は接続フランジをきわめて安価に製造し、存在する管路部分を交換しなくてよい。管部分の接続フランジの間のシールの交換の場合より設置が困難でない、本発明の接続フランジの製造および設置費用は典型的に従来の測定フランジを有する交換管部分の製造および設置費用の１／４未満である。本発明の接続フランジをきわめて速く設置することができ、それは装置の小部分のみを一時的に迂回または停止しなければならないが、従来の装置と異なり装置全体を完全に停止することがもはや必要でないからである。これは本発明の接続フランジを溶接作業なしにおよび高価な変形なしに数分以内で設置できることによる。従って従来技術と異なりスパークの危険がなく、爆発保護の特別な手段を講じる必要がない。装置の構成に限定し、細かく限定した介入により、新規接続フランジは典型的に足場組みなしに、典型的に存在する管路の保護装置の高価な運転なしに設置することができる。
【０００８】
本発明の１つの特別な利点は測定プローブを存在する管部分に溶接しないことに認められる。これは突然の負荷の変化、温度および圧力の変動および運転中の類似の影響が管の振動を生じ、これが測定フランジの影響の結果として溶接が破壊する程度までの溶接接合での高い負荷を生じることによる。対照的に本発明により勧められるフランジ接続による接続フランジの設置は管の振動の発生に関して問題なく、装置の作業安全性が高まる。
【０００９】
取り付けリングの軸方向の貫通する開口の直径は実質的に管路の内径に相当するが、用途に依存して、例えば取り付けリングの貫通する開口のわずかに大きい直径が有利である。例えば管の公称直径（ＤＮ）が２５ｍｍの場合は取り付けリングの軸方向の貫通する開口の直径２９ｍｍを選択できるが、ＤＮ５０の管の場合は貫通する開口の直径５６ｍｍが有利である。
【００１０】
本発明の接続フランジの取り付けリングは例えば隣接する管部分の接続フランジの外径に実質的に相当する外径を有することができる。この場合に取り付けリングにドリルホールを備えて管部分のフランジの接続スクリューを通過できる。しかし取り付けリングはより有利に取り付けリングを設置すべき管路の２つの隣接する接続フランジの外径より小さい外径を有し、取り付けリングはフランジのスクリュー接続を破壊せずに中実リングとして形成することができる。
【００１１】
接続フランジの取り付けリングはきわめて異なる材料、特に管路に導かれる流体に耐性である材料からなってもよい。接続フランジの取り付けリングは有利にステンレス鋼、例えばＤＩＮ１７４４０による材料１.４５７１（Ｖ４Ａ鋼）からなる。しかし取り付けリングは耐性の低い材料からなり、内側被覆表面に耐性の保護層、例えばセラミック層またはエナメル層を備えていてもよい。
【００１２】
接続する測定装置は取り付けリングの外側被覆表面のオリフィスに取り付けられ、ここで放射状ドリルホールが外側被覆表面に開いている。しかし取り付けリングは有利に隣接するフランジの外径より小さい外径を有するので、放射状ドリルホールは有利に取り付けリングの外側被覆表面で接続管に接続し、前記接続管は例えば隣接する接続フランジの縁部をこえて放射状に外側に伸びる。測定装置を有利にこの接続管に接続できる。この目的のために接続管はその自由端部で、例えば糸接続または切断リング接続を有することができる。その場合に取り付けリングは特に狭い構成を有してもよく、本発明の接続フランジの取り付けにより管系の形状の損傷がほとんどない。取り付けリングの軸方向の長さ、すなわち流体の流れ方向の長さは有利に２０ｍｍ未満、より有利に１５ｍｍ未満、特に１０ｍｍ未満である。
【００１３】
取り付けリングの放射状ドリルホールの構成は有利に測定するパラメーターに依存して選択する。圧力の測定のために、有利に放射状ドリルホールが取り付けリングの内側被覆表面に開放し、ドリルホールが直接軸方向の貫通する開口に連絡し、前記貫通する開口を接続フランジを取り付けた状態で検査する流体が流れる。光学的検査のために、放射状ドリルホールが内側被覆表面に通じていてもよいが、たとえば透明な窓、例えば石英窓により閉鎖されていてもよい。ドリルホールはドリルホールに挿入される測定装置の測定ヘッドが取り付けリングの内側被覆表面と同一平面で終了するように形成されていてもよい。
【００１４】
本発明の接続フランジの他の変形において、放射状ドリルホールが軸方向の貫通する開口と連絡しない。例えば放射状ドリルホールが、取り付けリングの内側被覆表面から出発して、軸方向の貫通する開口に突出する突出部に開口することが考慮される。その場合にこの突出部を運転中に検査する流体が流れ、この実施態様は例えば温度測定に特に適している。このために温度プローブを放射状ドリルホールに挿入し、突出部に供給する。この場合に温度プローブが例えばステンレス鋼からなり、それ自体検査する流体に耐性である材料からなっていなくてよい突出部とのみ接触する。
【００１５】
取り付けリングのフランジは有利にＤＩＮＥＮ１０９２−１に記載されるシールタイプにより形成される。この場合に封止ストリップタイプＣの規格が特に有利である。しかし１個以上の封止リングを有する環状溝を取り付けリングの平坦な端部表面に組み込むこともでき、取り付けリングが取り付けた状態で隣接する管部分の接続フランジと接触する。
【００１６】
本発明は本発明の接続フランジに接続される測定装置を有する測定プローブを提供する。１つの有利な構成において、測定装置は圧力計、例えばマノメーターまたは温度計である。温度計の場合に取り付けリングの軸方向の長さは特に小さく、１０ｍｍ未満、例えば約８ｍｍであってもよい。圧力計の場合は取り付けリングの有利な軸方向の長さは１０〜１２ｍｍの範囲である。
【００１７】
本発明はきわめて異なる工業的化学的方法、例えば可塑剤、溶剤、触媒、アミン、ジオールカルボン酸、カルボキシ中間体および染料中間体、界面活性剤、ポリマー、錯体形成剤、ワックス、殺生物剤、電気めっき薬品、分散剤、コンクリート可塑剤、自動車用薬品、燃料および潤滑剤添加物、アルキレンオキシド、グリコール、顔料、染料、被膜および他の多くの製品の製造に使用できる。
【００１８】
しかし本発明の接続フランジおよびこのフランジを備えた本発明の測定プローブは特に有利に（メタ）アクリル酸とアルカノール、特に１〜８個の炭素原子を有する一価アルカノールの反応によるアルキル（メタ）アクリル酸エステルの製造方法に使用される。（メタ）アクリル酸の用語は知られているように、アクリル酸またはメタクリル酸に関する。（メタ）アクリル酸のアルキルエステルは周知であり、例えば接着剤として使用される水性ポリマー分散液を製造するための出発モノマーとして重要である。アルキル（メタ）アクリル酸エステルの製造における技術水準を更に参照するこの方法は例えば米国特許第５８８３２８８号に記載される。反応は典型的に平衡反応であり、その際（メタ）アクリル酸と個々のアルカノールから相当するエステルを生じる反応の程度は平衡位置により限定される。これは経済的な方法の制御に関して、第１に形成されるエステルに有利な平衡に移動するために反応帯域からエステル化の水を除去しなければならず、第２に形成されるエステルから未反応出発物質を除去し、反応帯域に循環しなければならない結果を生じる。反応帯域の外部に導かれる反応混合物から典型的に複数の精留塔および蒸留装置を用いて純粋なエステルが得られる。エステル化反応器、精留塔、蒸留装置、蒸発器、凝縮器、相分離器、ポンプ等を有する装置全体を多くの引き出し管、還流管および移送管により一緒に結合し、これらの管内で圧力および温度のような重要な処理パラメータを連続的に監視しなければならない。（メタ）アクリル酸およびそのエステルは重合する傾向があることが知られているので、測定装置の接続管によりデッドスペースが形成され、好ましくないポリマーにより急速に閉塞する危険がある。管系でデッドスペースを避けることにより、前記方法での本発明の接続フランジおよびこれを有する測定プローブの使用が特に有利であることが示される。
【００１９】
従って本発明は（メタ）アクリル酸とアルカノールの反応によるアルキル（メタ）アクリル酸エステルの製造方法での本発明の測定プローブの使用を提供する。
【００２０】
本発明を図面に示された実施例により詳細に説明する。
【００２１】
図１は侵入する放射状ドリルホールを有する本発明の接続フランジの第１実施態様を示し、図２は侵入する放射状ドリルホールを有する本発明の接続フランジの第２実施態様を示し、図３は貫通する開口に突出する突出部を有する本発明の接続フランジの１つの実施態様を示し、図４は線ＩＶ−ＶＩに沿った図３の接続フランジの断面図を示し、図５は２つの隣接する管部分の２つの接続フランジの間に設置された本発明の接続フランジを示し、図６は技術水準の測定プローブおよび本発明の測定プローブを示す実験的構成を示し、図７は温度上昇後の図６の測定プローブを使用して測定した温度特性を示すグラフを示す。
【００２２】
図１により管路に流れる流体を検査する測定装置用の本発明の接続フランジの第１実施態様が示される。図１の接続フランジ１０は円板状取り付けリング１１を有し、前記リングは実質的に平らな端面１２を有する。端面１２の反対側にあり、図１に示されていない端面１２′（図４参照）は同様に平らに形成されている。取り付けリング１１は外部被覆表面１３および内部被覆表面１４を有し、内部被覆表面１４は軸方向の貫通する開口１５と境を接し、軸方向の貫通する開口内で検査すべき流体が取り付けた状態で流れる。取り付けリング１１内にドリルホール１６が穿孔され、図１および図２の変形で内側被覆表面１４に開口する。放射状ドリルホール１６は外部被覆表面１３で接続管１７に移行し、前記接続管は図１に示されていない測定装置に接続するねじヘッド１８を備えている。従って放射状ドリルホール１６はねじヘッド１８に接続される測定装置から検査される流体が運転中に貫流する軸方向の貫通する開口１５に通じる接続を提供する。図１に示される実施態様の場合のように、要求に応じて、静電荷を避けるために取り付けリング１１に金属接地ラグ１９を接続することができる。
【００２３】
図２は図１の接続フランジの１つの変形を示し、図１の変形の構造部品と同じかまたは類似の機能を満たす構造部品が同じ参照符号で示される。図２に示される接続フランジ２０は図１に示される接続フランジ１０と単に接続管１７の形成により異なり、図２においてはねじヘッドを備えてなく、むしろ単に挿入スリーブ２１を備えている。図２の変形は特に圧力測定装置の接続に適している。しかし測定窓が取り付けた状態で内側被覆表面１４と同一平面で終了する光ファイバープローブを例えば貫通する開口１５に開口するドリルホール１６に挿入できる。
【００２４】
図３は特に温度測定プローブとして使用するために適した本発明の接続フランジの１つの実施態様を示す。図１の実施態様に関してすでに記載された構造部品に相当する構造部品は再び図１と同じ参照符号により示される。図３の接続フランジ３０は図１および図２に示される実施態様と特に放射状ドリルホール１６が取り付けリング１１の内側被覆表面１４に開口しないことにより異なる。むしろ内側被覆表面１４上の軸方向の貫通する開口１５に突出する突出部３１が用意され、放射状ドリルホール１６が前記突出部に盲ドリルホールとして開口する。この装置において軸方向の貫通する開口１５を貫流する流体が運転中に突出部３１の周りを流れ、流体の温度を急速に受け入れる。従ってこの変形は温度測定に特に適しており、この場合に温度プローブを放射状ドリルホール１６に挿入することができ、放射状ドリルホール１６の下側部分３２の突出部３１と熱接触している。
【００２５】
図４は図３の線ＩＶ−ＶＩに沿った断面図を示す。選択される取り付けリングの軸方向の長さＬは、本発明の接続フランジの設置の結果として管路系の形状が実質的に変化しないようにできるだけ狭くなっている。
【００２６】
図５は最後に設置した状態での図１の接続フランジ１０の図を示す。図５において接続フランジ４１、５１により一緒に結合した２つの隣接する管路部分４０、５０が見出される。接続フランジ４１、５１の間に本発明の接続フランジ１０が設置される。接続フランジ１０の取り付けリング１１の軸方向の最小の膨張は接続フランジの設置により実質的に変化しない管路系の本来の形状を生じる。
【００２７】
図６は管路に流れる流体の温度を温度プローブＭ１およびＭ２を使用して測定する実験構造の図を示す。技術水準により温度プローブＭ１は枝分かれするＴ形測定管に接続し、温度プローブＭ２は２つの管部分のフランジの間に本発明の接続フランジにより取り付けられる（図３参照）。供給管を使用して１０℃の温度を有する水Ｗまたは１００℃の温度を有する蒸気Ｄを管路に導入することができる。使用される温度センサーはそれぞれＣＳＯＣ４２０供給装置、Ｈａｒｔｍａｎｎ  ａｎｄ  Ｂｒａｕｎにより供給されるＴＲ０１トランスデューサーヘッド  Ｓｅｎｓｙｃｏｎである。
【００２８】
図７は水から蒸気に変化後の図６の測定位置Ｍ１およびＭ２で測定した温度の時間との展開を示すグラフである。本発明の装置（曲線Ｍ２）が実質的により速く温度変化に応答するが、技術水準による測定位置Ｍ１では測定位置に分枝する管部分での死容積の結果として遅れた応答の特性が記録されることが理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】侵入する放射状ドリルホールを有する本発明の接続フランジの第１実施態様の図である。
【図２】侵入する放射状ドリルホールを有する本発明の接続フランジの第２実施態様の図である。
【図３】貫通する開口に突出する突出部を有する本発明の接続フランジの１つの実施態様の図である。
【図４】線ＩＶ−ＶＩに沿った図３の接続フランジの断面図である。
【図５】２つの隣接する管部分の２つの接続フランジの間に設置された本発明の接続フランジの図である。
【図６】技術水準の測定プローブおよび本発明の測定プローブを有する実験的構成を示す図である。
【図７】温度上昇後の図６の測定プローブを使用して測定した温度特性を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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