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Die Erfindung betrifft ein Coriolis-Durchflussmessgerät für bevorzugt pharmazeutische Bioprozessanwendungen.
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Ein Coriolis-Durchflussmessgerät ist ein Messgerät zum Erfassen eines Massedurchflusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums. Feldgeräte der Prozessmesstechnik mit einem Messaufnehmer vom Vibrationstyp und besonders Coriolis-Durchflussmessgeräte sind seit vielen Jahren bekannt. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Messgerätes wird beispielsweise in der
EP 1 807 681 A1 beschrieben, wobei auf den Aufbau eines gattungsgemäßen Feldgeräts im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf diese Druckschrift vollumfänglich Bezug genommen wird.
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Typischerweise weisen Coriolis-Durchflussmessgeräte zumindest ein oder mehrere schwingfähige Messrohre auf, welche mittels eines Schwingungserregers in Schwingung versetzt werden können. Diese Schwingungen übertragen sich über die Rohrlänge und werden durch die Art des im Messrohr befindlichen fließfähigen Mediums und dessen Durchflussgeschwindigkeit variiert. Ein Schwingungssensor oder insbesondere zwei voneinander beabstandete Schwingungssensoren können an einer anderen Stelle des Messrohres die variierten Schwingungen in Form eines Messsignals oder mehrerer Messsignale aufnehmen. Eine Auswerteeinheit ist dazu eingerichtet aus dem oder den Messsignalen sodann den Massedurchfluss, die Viskosität und/oder die Dichte des Mediums ermitteln.
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Es sind Coriolis-Durchflussmessgeräte mit austauschbaren Einweg-Messrohranordnungen bekannt. So wird beispielsweise in der
WO 2011/099989 A1 ein Verfahren zur Herstellung einer monolithisch ausgebildeten Messrohranordnung eines Coriolis-Durchflussmessgerätes mit gebogenen Messrohren gelehrt, wobei der Messrohrkörper der jeweiligen Messrohre zuerst massiv aus einem Polymer gebildet und der Kanal zum Führen des fließfähigen Mediums anschließend spannend eingearbeitet wird. Die
WO 2011/099989 A1 lehrt - ebenso wie die
US 10,209,113 B2 - einen Verbindungskörper, welcher dazu eingerichtet ist eine auswechselbare Messrohranordnung, umfassend dünnwandige Kunststoffrohre, aufzunehmen und zu stützen. Die Befestigung der Messrohranordnung in einer mit den notwendigen Erregern und Sensoren ausgestatteten Trägervorrichtung erfolgt über den Verbindungskörper.
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Die mechanischen Eigenschaften der, für Coriolis-Durchflussmessgeräte geeigneten Messrohranordnungen können stark variieren, daher müssen spezifische Kenngrößen wie Kalibrationsfaktor und Nullpunkt vor dem Einsatz in einem Coriolis-Durchflussmessgerät ermittelt werden. Es hat sich herausgestellt, dass der im Justierverfahren bestimmte Nullpunkt in der Regel von dem tatsächlichen Nullpunkt der austauschbaren Messrohranordnung im Einsatz abweicht. Eine derartige Abweichung lässt sich nur schwer korrigieren. Ein Grund dafür liegt darin, dass die Abweichung vom Grad der Befestigung der Messrohranordnung in der Trägervorrichtung abhängt, was sich nur schwer für unterschiedliche Bediener reproduzieren lässt. Ein weiterer Einfluss sind Mikroreibungen zwischen Messrohranordnung und Trägereinheitskörper.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein für Einweganwendungen geeignetes Coriolis-Durchflussmessgerät bereitzustellen, welches unempfindlicher gegenüber mechanischer Störeinflüsse ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch das Coriolis-Durchflussmessgerät nach Anspruch 1.
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Das erfindungsgemäße Coriolis-Durchflussmessgerät, welches insbesondere für bevorzugt pharmazeutische Bioprozessanwendungen geeignet ist umfasst:
- - eine Messrohranordnung,
wobei die Messrohranordnung mindestens ein, von einem Medium durchströmbares Messrohr umfasst,
wobei die Messrohranordnung eine, an dem mindestens einen Messrohr angeordnete Fixierkörperanordnung aufweist;
- - mindestens einen Schwingungserreger welcher dazu eingerichtet ist, das mindestens eine Messrohr zu Schwingungen anzuregen,
wobei der mindestens eine Schwingungserreger mindestens zwei Schwingungserregerkomponenten aufweist,
wobei die mindestens zwei Schwingungserregerkomponenten jeweils zumindest einen Erregermagneten und/oder eine Erregerspule umfassen;
wobei zumindest eine Schwingungserregerkomponente, insbesondere der Erregermagnet an der Messrohranordnung angeordnet ist;
- - mindestens einen Schwingungssensor welcher dazu eingerichtet ist, die Schwingungen des mindestens einen Messrohres zu erfassen,
wobei der mindestens eine Schwingungssensor mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten umfasst,
wobei die mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten jeweils zumindest einen Sensormagneten und/oder eine Sensorspule umfassen,
wobei zumindest eine Schwingungssensorkomponenten, insbesondere der Sensormagnet an der Messrohranordnung angeordnet ist;
- - eine Trägervorrichtung umfassend einen Trägervorrichtungskörper eine Aufnahme und insbesondere die Sensorspule und die Erregerspule
wobei die Messrohranordnung in die Aufnahme anordenbar und mechanisch lösbar mit dem Trägervorrichtungskörper verbindbar ist,
wobei die Trägervorrichtung eine Fixiervorrichtung umfasst, welche dazu eingerichtet ist die Messrohranordnung in der Aufnahme zu befestigen,
wobei die Fixiervorrichtung mindestens ein, insbesondere schwenkbares oder rotierbares Fixierelement aufweist,
wobei die Fixiervorrichtung dazu eingerichtet ist, die Messrohranordnung insbesondere das mindestens eine Messrohr über die Fixierkörperanordnung mit dem Trägervorrichtungskörper mechanisch lösbar zu verbinden,
wobei das mindestens eine Fixierelement dazu eingerichtet ist, beim Verbinden der Messrohranordnung mit dem Trägervorrichtungskörper eine Biegekraft auf die Fixierkörperanordnung auszuüben zum elastischen Verbiegen der Fixierkörperanordnung.
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Die Messrohranordnung dient als Einwegteil, welches nach Wechsel der Anwendung ausgetauscht werden kann. Die Trägervorrichtung ist dazu eingerichtet die Messrohranordnung aufzunehmen und idealerweise so zu fixieren, dass externe mechanische Einflüsse das Messergebnis möglichst nicht beeinflussen.
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Die mechanische Kopplung zwischen der Messrohranordnung und der Trägervorrichtung erfolgt über die Fixierkörperanordnung. Ein elastischen Verbiegen der Fixierkörperanordnung mittels dem mindestens einen Fixierelement führt zu einer mechanischen Verspannung der Fixierkörperanordnung und einer kraftschlüssigen Verbindung. Anders als bei einer formschlüssigen Verbindung können somit Mikroreibungen zwischen dem mindestens einen Fixierelement und der Fixierkörperanordnung reduziert und der Nullpunkt des Massedurchflusses genauer reproduziert werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass in einem Befestigungszustand die Biegekraft zumindest eine in Längsrichtung der Aufnahme zeigende Kraftkomponente aufweist.
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Dafür liegt die Messrohranordnung mit einer im Befestigungszustand der Aufnahme zugewandten Stirnseite der Fixierkörperanordnung, insbesondere Teile eines Randbereiches auf einen Teilabschnitt des Trägervorrichtungskörper auf. Weiterhin ist das mindestens eine Fixierelement derart ausgebildet und an dem Trägervorrichtungskörper angeordnet, dass beim Fixieren der Messrohranordnung eine in Längsrichtung der Aufnahme zeigende Biegekraft erzeugt wird. Diese ist vorzugsweise maximal in einem Flächenschwerpunkt der Fixierkörperanordnung.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Trägervorrichtungskörper in der Aufnahme eine Auflagefläche für die Fixierkörperanordnung aufweist,
wobei die Fixierkörperanordnung eine erste Stirnseite aufweist,
wobei die erste Stirnseite der zumindest einen Schwingungserregerkomponente zugewandt ist,
wobei in einem Befestigungszustand die Fixierkörperanordnung mit der ersten Stirnseite auf der Auflagefläche aufliegt.
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Die Messrohranordnung berührt den Trägervorrichtungskörper ausschließlich über die Fixierkörperanordnung. Diese ist vorzugsweise plattenförmig und liegt auf der Auflagefläche der Fixierkörperanordung auf. Die Auflagefläche kann die Aufnahme des Trägervorrichtungskörpers in einem Querschnitt zumindest teilweise umschließen. In dem Fall liegt eine umlaufende Randfläche der Fixierkörperanordnung auf der Auflagefläche und ist stellenweise freistehend, insbesondere da wo das mindestens eine Fixierelement die Fixierkörperanordnung verspannt. Alternativ umfasst die Auflagefläche zwei getrennte Flächen, welche sich auf entgegengesetzten Seiten der Aufnahme befinden, und die Fixierkörperanordnung ist zweiseitig gelagert.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine verspannte Fläche der Fixierkörperanordnung in Längsrichtung der Aufnahme, insbesondere in Einbaurichtung der Messrohranordnung um einen Versatz x versetzt zur Auflagefläche versetzt ist,
wobei 0,05 < x ≤ 1 Millimeter, insbesondere 0,1 < x ≤ 0,5 Millimeter und bevorzugt 0,15 < x ≤ 0,25 Millimeter gilt.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Aufnahme quer zur Längsrichtung durch eine Trägervorrichtungswandung begrenzt ist,
wobei in die Trägervorrichtungswandung zumindest eine Stufe eingeformt ist,
wobei die Stufe die Auflagefläche umfasst.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass zwischen der Stufe und der Fixierkörperanordnung ein Versatzkörper angeordnet ist.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Fixierkörperanordnung an einer ersten Stirnseite zumindest eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist,
wobei die zweite Fläche in einer Ebene liegt,
wobei die erste Stirnseite der zumindest einen Schwingungserregerkomponente zugewandt ist,
wobei die erste Fläche und die zweite Fläche in Längsrichtung der Messrohranordnung versetzt angeordnet sind,
wobei der Trägervorrichtungskörper in der Aufnahme eine, insbesondere genau eine im Wesentlichen planare Auflagefläche für die Fixierkörperanordnung aufweist,
wobei in einem Befestigungszustand die erste Fläche auf der Auflagefläche aufliegt und die Fixierkörperanordnung derart mittels dem mindestens einen Fixierelement verbogen ist, dass die zweite Fläche in Längsrichtung der Messrohranordnung versetzt zur Ebene verschoben ist.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Fläche in Längsrichtung der Aufnahme insbesondere in Einbaurichtung der Messrohranordnung um einen Versatz y versetzt zur zweiten Fläche angeordnet ist,
wobei 0,05 < y ≤ 1 Millimeter, insbesondere 0,1 < y ≤ 0,5 Millimeter und bevorzugt 0,15 < y ≤ 0,25 Millimeter gilt.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche eine zweite Stufe angeordnet ist, welche den Versatz y bildet.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das mindestens eine Fixierelement hebelförmig und um zumindest eine Achse schwenkbar ausgebildet ist.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das mindestens eine Fixierelement eine Fixierfläche aufweist,
wobei in einem Befestigungszustand die Fixierflächen des mindestens einen Fixierelementes die Fixierkörperanordnung insbesondere auf der zweiten Stirnseite berührt.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Fixiervorrichtung zwei, insbesondere diametral angeordnete Fixierelemente umfasst,
wobei die Fixierelemente jeweils eine Fixierfläche aufweisen,
wobei in einem Befestigungszustand die Fixierflächen der Fixierelemente die Fixierkörperanordnung insbesondere auf der zweiten Stirnseite berühren.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messrohranordnung zwei gebogene Messrohre umfasst,
wobei die Messrohre jeweils einen Einlaufabschnitt und einen Auslaufabschnitt aufweisen,
wobei die Fixierkörperanordnung die Einlaufabschnitte und die Auslaufabschnitt der jeweiligen Messrohre miteinander verbindet.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messrohre jeweils im Einlaufabschnitt eine Einlauflängsachse und im Auslaufabschnitt eine Auslauflängsachse aufweisen,
wobei eine erste Längsebene durch die Einlauflängsachsen der Messrohre verläuft,
wobei eine zweite Längsebene durch die Auslauflängsachsen der Messrohre verläuft,
wobei die Fixierkörperanordnung eine zweite Stirnseite aufweist, welche entgegengesetzt zur ersten Stirnseite orientiert ist,
wobei die erste Längsebene und die zweite Längsebene eine erste Fläche auf der zweiten Stirnseite der Fixierkörperanordnung begrenzt,
wobei im Befestigungszustand die Fixierflächen der Fixierelemente, insbesondere ausschließlich auf der ersten Fläche aufliegen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messrohranordnung ein erstes Messrohr und ein zweites Messrohr umfasst,
wobei die Einlauflängsachse und die Auslauflängsachse des ersten Messrohres in einer dritten Längsebene verlaufen,
wobei die Einlauflängsachse und die Auslauflängsachse des zweiten Messrohres in einer vierten Längsebene verlaufen,
wobei die dritte Längsebene und die vierte Längsebene auf der zweiten Stirnseite eine zweite Fläche begrenzen,
wobei im Befestigungszustand die Fixierfläche der Fixierelemente die Fixierkörperanordnung ausserhalb der zweiten Fläche berührt.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messrohranordnung ein erstes Messrohr und ein zweites Messrohr umfasst,
wobei die Einlauflängsachse und die Auslauflängsachse des ersten Messrohres in einer dritten Längsebene verlaufen,
wobei die Einlauflängsachse und die Auslauflängsachse des zweiten Messrohres in einer vierten Längsebene verlaufen,
wobei die dritte Längsebene und die vierte Längsebene auf der zweiten Stirnseite eine zweite Fläche begrenzen,
wobei im Befestigungszustand die Fixierfläche des mindestens einen Fixierelementes die Fixierkörperanordnung innerhalb der zweiten Fläche berührt.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
- 1: eine perspektivische Darstellung eines Coriolis-Durchflussmessgerätes für pharmazeutische Bioprozessanwendungen;
- 2: eine perspektivische Darstellung eines weiteren Coriolis-Durchflussmessgerätes für pharmazeutische Bioprozessanwendungen;
- 3: einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes;
- 4: zwei Perspektivansichten auf eine Aufnahme des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes;
- 5: einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes; und
- 6: einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt aus dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes;
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Die 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Coriolis-Durchflussmessgerätes für pharmazeutische Bioprozessanwendungen. Ein Coriolis-Durchflussmessgerät ist ein Messgerät zum Erfassen eines Massedurchflusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums. Die Messrohranordnung 4 ist dazu geeignet in eine Trägervorrichtung 16 auswechselbar d.h. mechanisch lösbar eingesetzt zu werden. Dafür sind nur einzelne Komponenten des Schwingungserregers und der Schwingungssensoren, in dem Fall die jeweiligen Magnetanordnungen 9.1, 9.2 an der Messrohranordnung 4 angebracht. Die weiteren Komponenten sind in der Trägervorrichtung 16, insbesondere in der Aufnahme 29 angeordnet, welche für das Aufnehmen der Messrohranordnung 4 geeignet und ausgebildet ist. Die Messrohranordnung 4 umfasst zwei gebogenen, parallel zueinander verlaufende Messrohre 3.1, 3.2, welche über eine Koppleranordnung 1, bestehend aus vier Kopplungselementen 6, und über einen Verbindungskörper 5 miteinander verbunden sind. Zwei Kopplungselemente 6.1 sind in einem Einlauf und zwei Kopplungselemente 6.2 sind im Auslauf der jeweiligen Messrohre 3.1, 3.2 stoffschlüssig angebracht. Die Messrohre 3.1, 3.2 sind so geformt, dass die Strömungsrichtung, dargestellt durch zwei Pfeile, im Einlauf entgegengesetzt zur Strömungsrichtung in einem Auslauf orientiert ist. Im Einlauf und im Auslauf kann jeweils ein Strömungsteiler angeordnet, welcher einen Prozessanschluss aufweist zum Verbinden mit einem Schlauch- und/oder Kunststoffrohrsystem. Gemäß einer Ausgestaltung kann genau ein Strömungsteilerkörper statt zwei separate Strömungsteiler vorgesehen werden, welcher auf den Einlauf und Auslauf aufgeschoben wird und mit dazu beiträgt das Messrohranordnung 4 nach dem Einbau in die Trägervorrichtung von der Umgebung zu entkoppeln. Die einzelnen Kopplungselemente 6 sind plattenförmig ausgebildet und sind ein- oder zweiteilig. Die Kopplungselemente können die Messrohre jeweils vollständig oder nur teilweise umgreifen. Die Messrohre 3.1, 3.2 sind U-förmig ausgebildet, d.h. sie weisen jeweils zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Schenkel 11 auf, die über einen gebogenen Teilabschnitt verbunden sind. An jedem Messrohre 3.1, 3.2 ist eine Magnetanordnung 9.1, 9.2 angeordnet. Im gebogenen Teilabschnitt ist ein Magnet 10.1 der Magnetanordnung 9.1 angeordnet, welcher eine Komponente des Schwingungserregers bildet. In den jeweiligen Schenkeln 11 sind jeweils ein Magnet 10.2 angebracht, welcher ein Teil des Schwingungserregers bildet. Die Magnete 10 sind an Anbringflächen angebracht. Die Anbringflächen befinden sich in der Ausgestaltung an den jeweiligen Messrohren 3.1, 3.2.
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Die Messrohranordnung 4 ist teilweise in eine Aufnahme 29 einer Trägervorrichtung 16 eingeführt. Ein Pfeil deutet die Einführrichtung an. Diese verläuft in der Ausgestaltung senkrecht zu einer Längsrichtung der Aufnahme 29. Die Aufnahme kann auch derart ausgebildet sein, dass die Messrohranordnung 4 in Längsrichtung der Aufnahme einzuführen ist (nicht abgebildet). Die Trägervorrichtung 16 weist eine Mess- und/oder Betriebsschaltung 15 auf, welche mit den Schwingungserregern und Schwingungssensoren, insbesondere mit den jeweiligen Spulensystemen verbunden und dazu eingerichtet sind ein zeitlich wechselndes Magnetfeld zu erzeugen und/oder zu erfassen. Die Trägervorrichtung 16 weist einen Trägervorrichtungskörper 22 auf, in der sich die Aufnahme 29 befindet. Der Verbindungskörper 5 der Messrohranordnung 4 weist Montageflächen 26 auf, welche dazu dienen die Messrohranordnung 4 in eine vorgegebene Position in der Trägervorrichtung 16 anzuordnen. Gemäß der abgebildeten Ausgestaltung zeigt das Lot der Montagefläche 26 senkrecht zur Längsrichtung der Messrohranordnung 4. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung zeigt das Lot der Montagefläche 26 in Richtung der Längsrichtung der Messrohranordnung 4. Die mit der Montagefläche 26 des Verbindungskörpers 5 in Kontakt stehende Fläche des Trägervorrichtungskörpers 22 ist die Auflagefläche 27.
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Die Trägervorrichtung 16 weist zwei parallel zueinander orientierte Seitenflächen auf, welche die Aufnahme 29 quer zur Längsrichtung der Aufnahme begrenzen. In den Seitenflächen sind die Spulenvorrichtungen 25 der Schwingungssensoren 8.1, 8.2 und die Spulenvorrichtung 25 des Schwingungserregers 7 angeordnet. Die Spulenvorrichtungen 25 der Schwingungssensoren 8.1, 8.2 sind in Längsrichtung der Aufnahme zur Spulenvorrichtung 25 des Schwingungserregers 7 angeordnet. Alle drei Spulenvorrichtungen 25 befinden sich in einer Spulenebene. Des Weiteren sind die drei Spulenvorrichtungen 25 als Plattenspule ausgebildet und in die Seitenfläche versenkt. An der Seitenfläche sind drei Spulenvorrichtungen 25 im Wesentlich gegenüber von den drei Spulenvorrichtungen 25 angeordnet. In den beiden Seitenflächen ist jeweils eine Führung eingearbeitet, welche sich senkrecht zur Längsrichtung der Aufnahme 29 und parallel zur Spulenebene erstreckt. Gemäß der abgebildeten Ausgestaltung erstreckt sich die Aufnahme über zwei Stirnseiten der Aufnahme 29. Dies ermöglicht ein Einführen der Messrohranordnung 4 senkrecht zur Längsrichtung der Messrohranordnung 4. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung erstreckt sich die Aufnahme ausschließlich über eine Stirnseite. In dem Fall ist die Messrohranordnung 4 in Längsrichtung der Messrohranordnung 4 - oder der Trägervorrichtung 16 - in die Trägervorrichtung 16 einzuführen.
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Die 2 zeigt eine Bilderreihe einzelner Montageschritte eines erfindungsgemäßen Messgerätes 2. Die Messrohranordnung 4 umfasst zwei Messrohre 3.1, 3.2, die über eine Koppleranordnung 1 miteinander mechanische gekoppelt sind. Die Koppleranordnung 1 umfasst in der abgebildeten Ausgestaltung sechs Kopplerelemente 6, welche die beiden Messrohre 3.1, 3.2 teilweise umgreifen. Die Messrohranordnung 4 ist als ein Einwegartikel ausgebildet und kann in eine vorgesehene Trägervorrichtung 16 mechanisch lösbar angeordnet und befestigt werden. Die zwei Messrohre 3.1, 3.2 umfassen jeweils einen Messrohrkörper 13.1, 13.2, welcher zumindest teilweise aus Stahl gebildet ist. An den Messrohrkörpern 13.1, 13.2 sind jeweils ein Erregermagnet 36 und zwei Sensormagnete 38.1, 38.2 angebracht.
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Die Trägervorrichtung 16 weist eine Aufnahme 29 auf, die - anders als in 1 abgebildet - sich nicht ausgehend von einer Seitenfläche, sondern von einer Frontfläche in Längsrichtung des Trägervorrichtungskörpers 22 erstreckt. Zudem weist der Trägervorrichtungskörper 22 der Trägervorrichtung 16 eine Montagefläche 26 auf, auf welche die Messrohranordnung 4 im eingebauten Zustand aufliegt, und die derart ausgebildet ist, dass die Messrohre 3.1, 3.2 der Messrohranordnung 4 nicht die Wandung der Trägervorrichtung 16 berühren. Die Montagefläche 26 umschließt die Aufnahme 29 in einem Querschnitt, so dass beim Anordnen der Messrohranordnung 4 ein gesamter Randbereich der Fixierkörperanordnung 35 auf der Montagefläche 26 aufliegt. Die zwei Erregerspulen 37 des Schwingungserregers und die vier Sensorspulen 39 des Schwingungssensors (nicht abgebildet) sind in der Trägervorrichtung 16 angeordnet, insbesondere jeweils verteilt an zwei diametral orientierte Seitenflächen 24 der Aufnahme 29.
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Im eingebauten Zustand ist die Messrohranordnung 4 in die Aufnahme 29 eingeführt und die Fixierkörperanordnung 35 liegt auf der Montagefläche 26 auf. Die Messrohranordnung 4 ist nun bereit mittels der Fixiervorrichtung 34 an der Trägervorrichtung 16 fixiert zu werden. Dafür weist die Fixiervorrichtung 34 erfindungsgemäß ein erstes Fixierelement 40 und ein zweites Fixierelement 41 auf, welche jeweils schwenkbar ausgebildet sind und eine Fixierfläche 42, 43 aufweisen. Die Fixierflächen 42, 43 befinden sich jeweils an einem ersten Ende des Fixierelementes 40, 41. Die Fixierelemente 40, 41 weisen jeweils einen länglichen Fixierelementkörper auf. Im das erste Ende umfassenden Endabschnitt sind die Fixierelemente 40, 41 an dem Trägervorrichtungskörper 22 schwenkbar um eine Rotationsachse befestigt. Die Fixierelemente 40, 41 sind dazu eingerichtet die Fixierkörperanordnung 44 gegen die Montagefläche 26 zu drücken um somit Bewegungen der Fixierkörperanordnung zu unterdrücken. Das erste Fixierelement 40 ist mit einer schwenkbaren Verbindungsvorrichtung 46 verbunden, die einen Verbindungskörper 47 umfasst. Die Verbindung zwischen dem Fixierelemente 40 und der schwenkbaren Verbindungsvorrichtung 46 befindet sich am zweiten Ende des ersten Fixierelementes 40. Der Verbindungskörper 47 ist zumindest teilweise kubisch und im Endabschnitt zylindrisch ausgebildet. Dort ist am Verbindungskörper 47 eine Schließvorrichtung 48 angeordnet. In der abgebildeten Ausgestaltung weist der Endabschnitt des Verbindungskörpers 47 ein Außengewinde auf und die Schließvorrichtung 48 ist als eine Schraube ausgebildet. Abhängig von der Anwendung und den Anforderungen auf die Messperformance kann die Schließvorrichtung 48 auch als eine Drehmomentschraube, ein Klemmhebel, ein Spannbügel, ein Spanner, ein Schnellspanner, ein Spannhebel, eine Spannpratze, ein Haubenverschluss und/oder ein Exzenterhebel ausgebildet sein. Alternativ (nicht abgebildet) kann die Schließvorrichtung 48 als eine Schnalle, insbesondere eine Maschettenschnalle ausgebildet sein, die an einem ersten Fixierelement 40 der zwei Fixierelemente 40, 41 angeordnet ist. Entsprechend ist ein Schwenkteil am zweiten Fixierelement 41 angeordnet. Dabei ist das Schwenkteil als ein Manschettenschwenkteil ausgebildet, welches mindestens einen Haken, insbesondere einen Manschettenhaken aufweist.
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Im fixierten Zustand berühren die Fixierflächen 42, 43 der Fixierelemente 40, 41 die Auflageflächen 44, 45 der Fixierkörperanordnung 35. Der Verbindungskörper 47 der Verbindungsvorrichtung 46 steht in Wirkung mit dem zweiten Fixierelement 41, d.h. die Verbindungsvorrichtung 46, insbesondere der Verbindungskörper 47 verbindet das erste Fixierelement 40 mit dem zweiten Fixierelement 41. Das zweite Fixierelement 41 weist am zweiten Ende eine Führung 51 für den Endabschnitt des Verbindungskörper 47 auf. Der Verbindungskörper 47 erstreckt sich im geschlossenen Zustand entlang der Führung 51 des zweiten Fixierelementes 41. Die Schließvorrichtung 48 berührt die Einspannfläche 49 des zweiten Fixierelementes 41. Beim Anziehen der Schließvorrichtung 48 - in Form einer Schraube - werden die zwei Fixierelemente gleichmäßig angenähert. Die Schließvorrichtung 48 drückt gegen die Einspannfläche 49. Dadurch, dass die zwei Fixierelemente 40, 41 schwenkbar um eine Rotationsachse ausgebildet sind, bewirkt das Festziehen und entsprechende Annähern der Fixierelemente 40, 41 eine Kraft auf die Fixierkörperanordnung 35 parallel zur Längsrichtung der Messrohranordnung 4 in Richtung der Montagefläche 26. Diese Kraft sorgt für eine gleichmäßige Befestigung der Messrohranordnung 4 am Trägereinheitskörper 22. Die Messrohre 3.1, 3.2 weisen jeweils im Einlaufabschnitt eine Einlauflängsachse und im Auslaufabschnitt eine Auslauflängsachse, wobei eine erste Längsebene durch die Einlauflängsachsen der Messrohre verläuft, wobei eine zweite Längsebene durch die Auslauflängsachsen der Messrohre verläuft, wobei die Fixierkörperanordnung eine zweite Stirnseite aufweist, welche entgegengesetzt zur ersten Stirnseite orientiert ist, wobei die erste Längsebene und die zweite Längsebene eine erste Fläche auf der zweiten Stirnseite der Fixierkörperanordnung begrenzt, wobei die Einlauflängsachse und die Auslauflängsachse des ersten Messrohres in einer dritten Längsebene verlaufen, wobei die Einlauflängsachse und die Auslauflängsachse des zweiten Messrohres in einer vierten Längsebene verlaufen, wobei die dritte Längsebene und die vierte Längsebene auf der zweiten Stirnseite eine zweite Fläche begrenzen, wobei im Befestigungszustand die Fixierflächen der Fixierelemente, insbesondere ausschließlich auf der ersten Fläche aufliegen und dabei außerhalb der zweiten Fläche liegt.
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Die 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes umfassend eine Trägervorrichtung 16 und eine Messrohranordnung 4. Die Messrohranordnung 4 ist mechanisch lösbar in einer Aufnahme einer Trägervorrichtungskörpers 62 angeordnet. Die Trägervorrichtung 16 weist eine Fixiervorrichtung 34 mit einem schwenkbaren Fixierelement 40 auf, welche dazu eingerichtet ist die Messrohranordnung 4 in der Aufnahme 29 zu befestigen. Die Fixiervorrichtung 34 ist dazu eingerichtet, die Messrohranordnung 4, insbesondere das mindestens eine abgebildete Messrohr 3 über die Fixierkörperanordnung 35 mit dem Trägervorrichtungskörper 62 mechanisch lösbar zu verbinden. Bei der Verbindung bewirkt das Fixierelement eine Biegekraft auf die Fixierkörperanordnung 35 in Richtung der Aufnahme 29, die zu einer elastischen Verbiegung der Fixierkörperanordnung 35 führt. Die Fixierkörperanordnung 35 wird somit in der Aufnahme verspannt. Die Fixierkörperanordnung 35 weist eine erste Stirnseite 63 und eine zweite Stirnseite 64 auf und ist im Wesentlich planar, d.h. plattenförmig ausgebildet. Die Verbiegung bewirkend drückt das Fixierelement 40 auf die zweite Stirnseite 64 der Fixierkörperanordnung 35. Die Fixierkörperanordnung 35 liegt mit der ersten Stirnseite 63 auf der Auflagefläche 66 der Aufnahme 29 auf. Gemäß der abgebildeten Ausgestaltung ist die Fixierkörperanordnung 35 zweiseitig gelagert und ohne Gegenfläche in Richtung Aufnahme 29 gebogen. Die Aufnahme ist quer zur Längsrichtung durch eine Trägervorrichtungswandung 67 begrenzt, in welche zumindest eine Stufe 68 eingeformt ist. Diese Stufe 68 weist die Auflagefläche 66 auf, auf welche die erste Stirnseite 63 der Fixierkörperanordnung 35 aufliegt. Im fixierten Zustand ist eine verspannte Fläche der Fixierkörperanordnung 35 um einen Versatz x in Richtung einer Längsrichtung der Messrohranordnung 4 deplaziert. Der Versatz liegt bei 0,05 < x ≤ 1 Millimeter, insbesondere 0,1 < x ≤ 0,5 Millimeter und bevorzugt 0,15 < x ≤ 0,25 Millimeter
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Alternativ kann die Fixierkörperanordnung mehrteilig ausgebildet sein, wobei ein Teil stoffschlüssig mit dem mindestens einen Messrohr verbunden ist und ein weiterer Teil zumindest formschlüssig angebracht ist. Dieser weitere Teil ist derart ausgebildet und eingerichtet als Prozessanschluss für die Messrohre an eine Prozessleitung zu dienen. Dazu kann der weitere Teil beispielsweise genormte Prozessanschlüsse, wie Flansche oder Gewinde aufweisen.
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Die 4 zeigt eine teilweise geschnittene Perspektivansichten auf eine Aufnahme 29 einer Trägervorrichtung einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes. Anders als bei der ersten Ausgestaltung weist der Trägervorrichtungskörper 22 eine weiter Stufe auf, die in Längsrichtung der Aufnahme 29, insbesondere in Einbaurichtung der Messrohranordnung um einen Versatz z versetzt zur Auflagefläche angeordnet ist, wobei z > 1 Millimeter gilt. Die Aufnahme ist quer zur Längsrichtung durch eine Trägervorrichtungswandung 67 begrenzt, die eine Stufe 68 und eine weiter Stufe aufweist. Die Stufe 68 weist die Auflagefläche 66 auf, während die zweite Stufe 69 derart ausgebildet ist, dass die Fixierkörperanordnung die weitere Stufe im verspannten Zustand nicht berührt.
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Die 5 zeigt einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt aus einer dritten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes. Die dritte Ausgestaltung unterscheidet sich im Wesentlichen von der ersten Ausgestaltung in 3 darin, dass die Fixierkörperanordnung 35 eine zweite Stufe 70 aufweist, welche die erste Fläche 72 umfasst mit der sie auf der Stufe 68 aufliegt. Die Stufe 68 ist im Wesentlichen als planare Auflagefläche ausgebildet. Diese ist monolithisch aus der Fixierkörperanordnung 35 ausgebildet. Die zweite Stufe 70 weist einen Versatz y auf, wobei 0,05 < y ≤ 1 Millimeter gilt. Im nicht-fixierten Zustand der Messrohranordnung liegt eine zweite Fläche 73 der Fixierkörperanordnung in einer Ebene 69. Im fixierten Zustand verspannt das Fixierelement die Fixierkörperanordnung derart, dass die zweite Fläche 73 in Längsrichtung der Messrohranordnung versetzt zur Ebene 69 verschoben ist. Die zweite Stufe 70 ist bzw. die Fixierelemente sind auch derart ausgebildet, dass im fixierten Zustand ausschließlich die erste Fläche 72 die Stufe 68 berührt und nicht die zweite Fläche 73.
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Die 6 zeigt einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt aus einer vierten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes. Die vierte Ausgestaltung unterscheidet sich von der ersten Ausgestaltung der 3 im Wesentlichen durch den Versatzkörper 71, der zwischen Fixierkörperanordnung 35 und der Stufe 68 angeordnet ist. Der Versatzkörper 71 kann mit der Stufe 68 oder mit der Fixierkörperanordnung 35 stoffschlüssig verbunden sein. Gemäß der vierten Ausgestaltung wird der Versatz y über den auf der Stufe bzw. den auf die erste Stirnseite angeordneten Versatzkörper realisiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Koppleranordnung
- 2
- Messgerät
- 3
- Messrohr
- 4
- Messrohranordnung
- 5
- Fixierkörper
- 6
- Kopplerelement
- 7
- Schwingungserreger
- 8
- Schwingungssensor
- 9
- Magnetanordnung
- 10
- Magnet
- 11
- Schenkel
- 13
- Messrohrkörper
- 14
- Anbringfläche
- 15
- Mess- und/oder Betriebsschaltung
- 16
- Trägervorrichtung
- 17
- Schlauch- und/oder Kunststoffrohrsystem
- 18
- Behälter
- 19
- Prozessüberwachungseinheit
- 20
- Einlauf
- 21
- Auslauf
- 22
- Trägervorrichtungskörper
- 24
- Seitenfläche
- 25
- Spulenvorrichtung
- 26
- Montagefläche
- 27
- Seitenfläche
- 28
- Führung
- 29
- Aufnahme
- 30
- Prozessanschluss
- 31
- Messrohrsystem
- 32
- Anschlusselement
- 33
- Bioprozessbeutel
- 34
- Fixiervorrichtung
- 35
- Fixierkörperanordnung
- 36
- Erregermagnet
- 37
- Erregerspule
- 38
- Sensormagnet
- 39
- Sensorspule
- 40
- erstes Fixierelement
- 41
- zweites Fixierelement
- 42
- Fixierfläche
- 43
- Fixierfläche
- 44
- Auflagefläche
- 45
- Auflagefläche
- 46
- Verbindungsvorrichtung
- 47
- Verbindungskörper
- 48
- Schließvorrichtung
- 49
- Einspannfläche
- 50
- Schwenkteil
- 51
- Führung
- 52
- Schwingungssensorkomponente
- 53
- Auswerteschaltung
- 54
- Magnethauptfeldachse
- 55
- Spulenhauptfeldachse
- 56
- Spulenstirnseite
- 57
- Magnetstirnseite
- 58
- Spulenfrontfläche
- 59
- Magnetfontfläche
- 62
- Trägervorrichtungskörper
- 63
- Stirnseite erste
- 64
- zweite Stirnseite
- 66
- Auflagefläche
- 67
- Trägervorrichtungswandung
- 68
- Stufe
- 69
- Ebene
- 70
- zweite Stufe
- 71
- Versatzkörper
- 72
- erste Fläche
- 73
- zweite Fläche
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1807681 A1 [0002]
- WO 2011/099989 A1 [0004]
- US 10209113 B2 [0004]