DE102019134605A1 - Measuring tube arrangement and carrier unit of a Coriolis flow meter - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Messrohranordnung (4) eines Messgerätes (2) zum Erfassen eines Massedurchflusses, umfassend:- zwei zueinander parallel verlaufende, gerade Messrohre (3), wobei die Messrohre (3) jeweils einen Einlaufbereich, einen Auslaufbereich und einen zwischen Einlaufbereich und Auslaufbereich angeordneten Messabschnitt aufweisen, wobei die Messrohre (3) im Einlaufbereich und im Auslaufbereich Montageflächen aufweisen, zum mechanisch lösbaren Einbau der Messrohranordnung (4) in eine Trägereinheit (16) in einer definierten Position,- eine Koppleranordnung (1), wobei die Koppleranordnung (1) mindestens zwei Kopplerelemente (7) aufweist, wobei mindestens ein Kopplerelement (7) im Einlaufbereich der jeweiligen Messrohre (3) angeordnet ist, wobei mindestens ein Kopplerelement (7) im Auslaufbereich der jeweiligen Messrohre (3) angeordnet ist;- zwei Magnetanordnungen (9), welche im Messabschnitt der jeweiligen Messrohre (3) angeordnet sind, wobei an einem Messrohr (3) genau eine Magnetanordnung (9) angeordnet ist, wobei die Magnetanordnungen (9) jeweils mindestens zwei Magnete (10) aufweisen, welche in Fließrichtung des fließfähigen Mediums nacheinander angeordnet sind.The invention relates to a measuring tube arrangement (4) of a measuring device (2) for detecting a mass flow, comprising: two straight measuring tubes (3) running parallel to one another, the measuring tubes (3) each having an inlet area, an outlet area and one between the inlet area and the outlet area arranged measuring section, wherein the measuring tubes (3) in the inlet area and in the outlet area have mounting surfaces for the mechanically detachable installation of the measuring tube arrangement (4) in a carrier unit (16) in a defined position, - a coupler arrangement (1), the coupler arrangement (1 ) has at least two coupler elements (7), at least one coupler element (7) being arranged in the inlet area of the respective measuring tubes (3), at least one coupler element (7) being arranged in the outlet area of the respective measuring tubes (3); - two magnet arrangements (9) ), which are arranged in the measuring section of the respective measuring tubes (3), with exactly one measuring tube (3) Magnet arrangement (9) is arranged, the magnet arrangements (9) each having at least two magnets (10) which are arranged one after the other in the direction of flow of the flowable medium.
Description
Die Erfindung betrifft eine Messrohranordnung, ein Messrohrsystem und eine Trägereinheit eines Messgerätes und ein Messgerät zum Erfassen eines Massedurchflusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums.The invention relates to a measuring tube arrangement, a measuring tube system and a carrier unit of a measuring device and a measuring device for detecting a mass flow, a viscosity, a density and / or a variable derived therefrom of a flowable medium.
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
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. Aus dem oder den Messsignalen kann eine Auswerteeinheit sodann den Massedurchfluss, die Viskosität und/oder die Dichte des Mediums ermitteln.Typically, Coriolis flow measuring devices have at least one or more oscillatable measuring tubes, which can be made to oscillate by means of a vibration exciter. These vibrations are transmitted over the length of the pipe and are varied by the type of flowable medium in the measuring pipe and its flow rate. A vibration sensor or, in particular, two vibration sensors that are spaced apart from one another can record the varied vibrations in the form of a measurement signal or several measurement signals at another point on the measuring tube. An evaluation unit can then determine the mass flow rate, the viscosity and / or the density of the medium from the measurement signal or signals.
Es sind Coriolis-Durchflussmessgeräte mit austauschbaren Einweg-Messrohranordnungen bekannt. So wird beispielsweise in der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein alternatives Einweg-Messrohr-Konzept für Coriolis-Durchflussmessgeräte bereitzustellen.The invention is based on the object of providing an alternative disposable measuring tube concept for Coriolis flow measuring devices.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Messrohranordnung nach Anspruch 1, das Messrohrsystem nach Anspruch 8, die Trägereinheit nach Anspruch 11 und das Messgerät nach Anspruch 16.The object is achieved by the measuring tube arrangement according to
Die erfindungsgemäße Messrohranordnung eines Messgerätes zum Erfassen eines Massedurchflusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums umfasst:
- - zwei insbesondere zueinander parallel verlaufende, gerade Messrohre zum Führen des fließfähigen Mediums, wobei die Messrohre jeweils einen Einlaufbereich, einen Auslaufbereich und einen zwischen Einlaufbereich und Auslaufbereich angeordneten Messabschnitt aufweisen, wobei die Messrohre im Einlaufbereich und im Auslaufbereich Montageflächen aufweisen, zum mechanisch lösbaren Einbau der Messrohranordnung in eine Trägereinheit in einer, insbesondere durch die Montageflächen definierte Position,
- - eine Koppleranordnung zum mechanischen Koppeln der beiden Messrohre, wobei die Koppleranordnung mindestens zwei Kopplerelemente aufweist, wobei mindestens ein Kopplerelement im Einlaufbereich der jeweiligen Messrohre angeordnet ist, wobei mindestens ein Kopplerelement im Auslaufbereich der jeweiligen Messrohre angeordnet ist;
- - zwei Magnetanordnungen, welche im Messabschnitt der jeweiligen Messrohre angeordnet sind, wobei an einem Messrohr genau eine Magnetanordnung angeordnet ist, wobei die Magnetanordnungen jeweils mindestens zwei Magnete aufweisen, welche in Fließrichtung des fließfähigen Mediums nacheinander angeordnet sind.
- - Two straight measuring tubes running parallel to each other for guiding the flowable medium, the measuring tubes each having an inlet area, an outlet area and a measuring section arranged between the inlet area and the outlet area, the measuring tubes having mounting surfaces in the inlet area and in the outlet area for the mechanically detachable installation of the Measuring tube arrangement in a carrier unit in a position, in particular defined by the mounting surfaces,
- a coupler arrangement for mechanically coupling the two measuring tubes, the coupler arrangement having at least two coupler elements, at least one coupler element being arranged in the inlet area of the respective measuring tubes, at least one coupling element being arranged in the outlet area of the respective measuring tubes;
- - Two magnet arrangements which are arranged in the measuring section of the respective measuring tubes, with exactly one magnet arrangement being arranged on a measuring tube, the magnet arrangements each having at least two magnets which are arranged one after the other in the direction of flow of the flowable medium.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Messrohranordnung ist, dass die mediumsberührende Messrohranordnung von der Trägereinheit mechanisch lösbar und somit austauschbar ist.The advantage of the measuring tube arrangement according to the invention is that the measuring tube arrangement which is in contact with the medium can be mechanically detached from the carrier unit and is thus exchangeable.
Das Biegen von Messrohren ist besonders bei Messrohrkörpern aus Keramik, Glas und Kunststoff nur sehr aufwendig realisierbar und somit kostenintensiv und für Einweg-Konzepte nachteilig. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Messrohranordnung zwei gerade Messrohre umfasst.The bending of measuring tubes, especially with measuring tube bodies made of ceramic, glass and plastic, can only be implemented with great effort and is therefore cost-intensive and disadvantageous for disposable concepts. It is therefore advantageous if the measuring tube arrangement comprises two straight measuring tubes.
Das Messgerät zum Erfassen eines Massedurchflusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums umfasst ein Coriolis-Durchflussmessgerät, welches auf den Coriolis-Effekt basiert.The measuring device for detecting a mass flow, a viscosity, a density and / or a variable derived therefrom of a flowable medium comprises a Coriolis flow measuring device which is based on the Coriolis effect.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn im Einlaufbereich mindestens zwei Kopplerelemente und im Auslaufbereich mindestens zwei Kopplerelemente angebracht sind. Dies resultiert in einer besseren Abgrenzung des Schwingens der Messrohre von der Umgebung.It is particularly advantageous if at least two coupler elements are attached in the inlet area and at least two coupler elements are attached in the outlet area. This results in a better demarcation of the oscillation of the measuring tubes from the environment.
Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous refinements of the invention are the subject of the subclaims.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messrohre jeweils eine Längsebene aufweisen, welche das Messrohr in zwei Seiten einteilt,
wobei eine die beiden Messrohre verbindende Bezugsgerade die beiden Längsebenen senkrecht schneidet,
wobei die Magnetvorrichtungen an den einander abgewandten Seiten der Messrohre angeordnet sind.One embodiment provides that the measuring tubes each have a longitudinal plane which divides the measuring tube into two sides,
whereby a reference line connecting the two measuring tubes intersects the two longitudinal planes perpendicularly,
wherein the magnetic devices are arranged on the opposite sides of the measuring tubes.
Das Anordnen der Magnetvorrichtungen an den einander abgewandten Seiten ermöglicht das Auftrennen der Schwingungserreger und Schwingungssensoren, so dass eine erste Komponente, nämlich die Magnetvorrichtung am Messrohr angeordnet und eine zweite Komponente, nämlich die Spulenvorrichtung an der Trägereinheit, getrennt vom Messrohr angebracht werden kann. Es sind Messrohre bekannt, bei denen eine Magnetvorrichtung an einer der beiden sich zugewandten Seiten der Messrohre angeordnet ist. Für derartige Messrohr ist es notwendig die Spulenvorrichtung entweder in den Zwischenraum zwischen den beiden Messrohren oder an der gegenüberliegenden Seite am Messrohr anzuordnen.Arranging the magnetic devices on the opposite sides enables the vibration exciter and vibration sensors to be separated so that a first component, namely the magnetic device, can be arranged on the measuring tube and a second component, namely the coil device on the carrier unit, can be attached separately from the measuring tube. Measuring tubes are known in which a magnetic device is arranged on one of the two facing sides of the measuring tubes. For such a measuring tube it is necessary to arrange the coil device either in the space between the two measuring tubes or on the opposite side of the measuring tube.
Das Anordnen der Spulenvorrichtung zwischen den beiden Messrohren ist besonders nachteilig für das Einführen in die Aufnahme der Trägereinheit, da es zu sterischen Behinderungen zwischen Messrohren und Spulenvorrichtung kommen kann.The arrangement of the coil device between the two measuring tubes is particularly disadvantageous for insertion into the receptacle of the carrier unit, since steric hindrances between the measuring tubes and the coil device can occur.
Das Anordnen der Spulenvorrichtung am Messrohr birgt den Nachteil, dass die Spulenvorrichtung nach dem Anordnen der Messrohranordnung in der Trägereinheit mit der Mess- und/oder Betriebsschaltung elektrisch verbunden werden muss. Entweder über eine Verbindungskörper zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen Mess- und/oder Betriebsschaltung und Spulenvorrichtung oder über eine kabellose Verbindung. Beide Lösungen sind für auswechselbare Messrohranordnungen nur aufwendig realisierbar und somit nachteilig.Arranging the coil device on the measuring tube has the disadvantage that the coil device has to be electrically connected to the measuring and / or operating circuit after the measuring tube arrangement has been arranged in the carrier unit. Either via a connection body for establishing an electrical connection between the measuring and / or operating circuit and the coil device or via a wireless connection. Both solutions can only be implemented with great effort for exchangeable measuring tube arrangements and are therefore disadvantageous.
Die Magnete sind vorzugsweise auf die Messrohre geklebt, geklemmt oder gelötet.The magnets are preferably glued, clamped or soldered onto the measuring tubes.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messrohre jeweils einen insbesondere metallischen Messrohrkörper mit einer Wandstärke kleiner 1 Millimeter, insbesondere kleiner 0,7 Millimeter und bevorzugt kleiner 0,25 Millimeter aufweisen.One embodiment provides that the measuring tubes each have an in particular metallic measuring tube body with a wall thickness of less than 1 millimeter, in particular less than 0.7 millimeter and preferably less than 0.25 millimeter.
Üblicherweise wird die Messrohranordnung mit der Trägereinheit verschweißt. Dafür müssen die Messrohre der Messrohranordnung eine Mindestdicke aufweisen. Dadurch, dass die erfindungsgemäße Messrohranordnung über Montageflächen mechanisch lösbar mit der Trägereinheit verbunden ist, muss auch die Mindestdicke nicht eingehalten werden. Es sind somit Messrohrkörper mit einer Wandstärke von kleiner 1 Millimeter, insbesondere kleiner 0,7 Millimeter und bevorzugt kleiner 0,25 Millimeter realisierbar.The measuring tube arrangement is usually welded to the carrier unit. For this, the measuring tubes of the measuring tube arrangement must have a minimum thickness. Because the measuring tube arrangement according to the invention is mechanically detachably connected to the carrier unit via mounting surfaces, the minimum thickness does not have to be adhered to either. Measuring tube bodies with a wall thickness of less than 1 millimeter, in particular less than 0.7 millimeter and preferably less than 0.25 millimeter, can thus be implemented.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messrohre jeweils einen Messrohrkörper aufweisen, welcher aus Stahl, Glas, Keramik, und/oder Kunststoff gefertigt ist, insbesondere aus Polyetheretherketone (PEEK), Polyaryletherketone (PAEK), Polyphenylsulfone (PPSU), Polyethersulfone (PESU), Polysulfone (PSU), Polyarylamide (PARA).One embodiment provides that the measuring tubes each have a measuring tube body which is made of steel, glass, ceramic and / or plastic, in particular of polyetheretherketones (PEEK), polyaryletherketones (PAEK), polyphenylsulfones (PPSU), polyether sulfones (PESU), Polysulfones (PSU), polyarylamides (PARA).
Es existiert eine Nachfrage an Messgeräten mit Einweg-Messrohren bzw. Einweg-Messrohranordnungen für biopharmazeutische Anwendungen. Dafür müssen die Materialien, welche in Kontakt mit dem Medium kommen biokompatibel und gammasterilisierbar sein. Es ist daher besonders vorteilhaft, wenn das Messrohr aus einem der oben genannten Materialien hergestellt ist, da diese die biopharmazeutischen Anforderungen erfüllen. Die genannten Kunststoffe eignen sich zudem als Vergussmasse in einem Spritzgussverfahren zur Herstellung des Verbindungskörpers.There is a demand for measuring devices with disposable measuring tubes or disposable measuring tube arrangements for biopharmaceutical applications. For this, the materials that come into contact with the medium must be biocompatible and gamma-sterilizable. It is therefore particularly advantageous if the measuring tube is made from one of the above-mentioned materials, since these meet the biopharmaceutical requirements. The plastics mentioned are also suitable as a casting compound in an injection molding process for producing the connecting body.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Koppleranordnung genau sechs Koppler aufweist,
wobei drei Kopplerelemente im Einlaufbereich der beiden Messrohre und drei Kopplerelemente im Auslaufbereich der beiden Messrohre angeordnet sind.One embodiment provides that the coupler arrangement has exactly six couplers,
whereby three coupler elements are arranged in the inlet area of the two measuring tubes and three coupler elements are arranged in the outlet area of the two measuring tubes.
Die Positionen der einzelnen Kopplerelementen sind so gewählt, dass möglichst wenig Schwingungsenergie verloren geht. Die Auslegung der besten Positionen erfolgt mittels numerischer Simulation.The positions of the individual coupler elements are chosen so that as little vibration energy as possible is lost. The best positions are designed using numerical simulation.
Für eine Optimierung des Messsignales können die Kopplerelemente mit Fenstern, d.h. einer von einer ersten Stirnseite bis zu einer zweiten Stirnseite durchgehenden Öffnung versehen sein, wodurch eine Frequenztrennung von einer lateralen Nutzfrequenz und der gleichen Frequenz senkrecht dazu erfolgt.To optimize the measurement signal, the coupler elements can be provided with windows, i.e. an opening extending from a first end face to a second end face, whereby a frequency separation of a lateral useful frequency and the same frequency takes place perpendicular to it.
Zudem wird bei Kopplerelementen mit jeweils mindestens einem durchgehenden Loch die modale Biegesteifigkeit in Y-Richtung im Wesentlichen kleiner als die Torsionssteifigkeit.In addition, in the case of coupler elements each having at least one through hole, the modal flexural rigidity in the Y direction is essentially smaller than the torsional rigidity.
Die Materialdicke des Kopplerelementes ist ein weiterer Parameter, um dies zu beeinflussen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung entspricht die Materialstärke eines Kopplerelementes, insbesondere eines Kopplerelementes mit einem durchgehenden Loch der N-fachen Wandstärke des Messrohres, wobei vorzugsweise gilt, dass 1 ≤ N ≤ 4 ist, wobei N eine reale Zahl ist, wobei sich das Loch von einer ersten Stirnseite bis zur zweiten Stirnseite des Kopplerelementes erstreckt.The material thickness of the coupler element is another parameter to influence this. According to an advantageous embodiment, the material thickness of a coupler element, in particular a coupler element with a through hole, corresponds to N times the wall thickness of the measuring tube, whereby it preferably applies that 1
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messrohre über einen Verbindungskörper miteinander verbunden sind,
wobei der Verbindungskörper zwischen Koppleranordnung und Einlauf angeordnet ist,
wobei der Verbindungskörper die Montageflächen aufweist.One embodiment provides that the measuring tubes are connected to one another via a connecting body,
wherein the connecting body is arranged between the coupler arrangement and the inlet,
wherein the connecting body has the mounting surfaces.
Wenn die Messrohranordnung über den Verbindungskörper mechanisch an die Trägereinheit fixiert wird, hängt die Fixiervorrichtung nicht von der Nennweite der jeweiligen Messrohre ab. Somit lassen sich Messrohranordnungen mit unterschiedlichen Nennweiten in die Trägereinheit anordnen und fixieren. Des Weiteren könnte es beim Kontaktieren der Messrohre durch die Fixiervorrichtung zu mechanischen Spannungen führen, was die Schwingeigenschaften der Messrohre verändern würde. Die in einer vorab durchgeführten Kalibration ermittelten Kalibrationsfaktoren wären somit fehlerhaft. Das Fixieren der Messrohranordnung über einen Verbindungskörper hat den Vorteil, dass sich das Schwingverhalten einer fixen Messrohranordnung für variierende Trägereinheit reproduzieren lässt.If the measuring tube arrangement is mechanically fixed to the carrier unit via the connecting body, the fixing device does not depend on the nominal width of the respective measuring tubes. In this way, measuring tube arrangements with different nominal widths can be arranged and fixed in the carrier unit. Furthermore, when contacting the measuring tubes, the fixing device could lead to mechanical stresses, which would change the oscillating properties of the measuring tubes. The calibration factors determined in a calibration carried out beforehand would therefore be incorrect. Fixing the measuring tube arrangement via a connecting body has the advantage that the oscillation behavior of a fixed measuring tube arrangement can be reproduced for varying carrier units.
In einer weitere vorteilhaften Ausgestaltung weist die Messrohranordnung zwei Verbindungskörper auf, wobei der erste Verbindungskörper zwischen Koppleranordnung und Einlauf und der zweite Verbindungskörper zwischen Koppleranordnung und Auslauf angeordnet sind und beide Verbindungskörper eine Montagefläche aufweisen.In a further advantageous embodiment, the measuring tube arrangement has two connecting bodies, the first connecting body being arranged between the coupler arrangement and inlet and the second connecting body being arranged between the coupler arrangement and the outlet, and both connecting bodies having a mounting surface.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass sich die Montageflächen an den Messrohren befinden.One embodiment provides that the mounting surfaces are located on the measuring tubes.
Das erfindungsgemäße Messrohrsystem umfasst:
- - eine Messrohranordnung, insbesondere die erfindungsgemäße Messrohranordnung; und
- - ein Schlauch- und/oder Kunststoffrohrsystem, vorzugsweise zur Durchflussmessung bei automatisierten industriellen oder labortechnischen Anlagen, wobei die Messrohranordnung an das Schlauch- und/oder Kunststoffrohrsystem angeschlossen ist und dazu eingerichtet ist die Durchflussgeschwindigkeit und/oder den Volumendurchfluss und/oder den Massedurchfluss des fließfähigen Mediums zu messen.
- - A measuring tube arrangement, in particular the measuring tube arrangement according to the invention; and
- - A hose and / or plastic pipe system, preferably for flow measurement in automated industrial or laboratory systems, the measuring pipe arrangement being connected to the hose and / or plastic pipe system and the flow rate and / or the volume flow and / or the mass flow of the flowable being set up for this purpose To measure the medium.
Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Messrohranordnung in einem Schlauch- und/oder Kunststoffrohrsystem integriert und steht so dem Monteur für das Anbringen an eine Pufferherstellvorrichtung, eine Zellerntevorrichtung, eine Medienherstellanordnung, eine Filtervorrichtung, einen Virusaktivierer, einen Bioreaktor und/oder eine Virusfiltrationsvorrichtung zur Verfügung steht. Dadurch erspart sich der Monteur das aufwendige Zusammenstecken der in der Regel sterilisierten Schlauch- und/oder Kunststoffrohrsystem mit der sterilisierten Messrohranordnung.The measuring tube arrangement according to the invention is advantageously integrated in a hose and / or plastic pipe system and is thus available to the fitter for attachment to a buffer production device, a cell harvesting device, a media production device, a filter device, a virus activator, a bioreactor and / or a virus filtration device. This saves the fitter from having to put together the usually sterilized hose and / or plastic tube system with the sterilized measuring tube arrangement.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messrohranordnung und das Schlauch- und/oder Kunststoffrohrsystem in einem Behälter, insbesondere einem Sterilisationsbeutel angeordnet ist, welcher dazu ausgebildet eine Sterilität der Messrohranordnung und des Schlauch- und/oder Kunststoffrohrsystems bis zur Öffnung des Behälters aufrechtzuerhalten,
wobei das Messrohrsystem mittels Strahlensterilisation, vorzugsweise Gammastrahlensterilisation oder Elektronenstrahlensterilisation, Heißdampfsterilisation und/oder Gassterilisation sterilisiert ist.One embodiment provides that the measuring tube arrangement and the hose and / or plastic tube system is arranged in a container, in particular a sterilization bag, which is designed to maintain sterility of the measuring tube arrangement and the hose and / or plastic tube system until the container is opened,
wherein the measuring tube system is sterilized by means of radiation sterilization, preferably gamma radiation sterilization or electron beam sterilization, superheated steam sterilization and / or gas sterilization.
In biomedizinischen Anwendungen besteht ein hoher Bedarf an einer automatisierten Prozessüberwachung. Für derartige Anwendungen sind sterilisierte Messkomponenten essentiell. Es ist daher vorteilhaft, wenn das Messrohrsystem insbesondere durch Gammastrahlensterilisation sterilisiert ist, und die Sterilität durch die Unterbringung des Messrohrsystems in einem Behälter aufrechterhalten wird. Als Behälter eignen sich vorzugsweise Kunststoffbeutel, welche Gammastrahlen und/oder Elektronenstrahlen im Wesentlichen vollständig durchlassen, jedoch undurchlässig für Verunreinigungen und Keime sind.In biomedical applications there is a great need for automated process monitoring. Sterilized measuring components are essential for such applications. It is therefore advantageous if the measuring tube system is sterilized in particular by gamma ray sterilization, and the sterility is maintained by accommodating the measuring tube system in a container. Plastic bags, which allow gamma rays and / or electron beams to pass through essentially completely, but are impermeable to impurities and germs, are preferably suitable as containers.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens eine Prozessüberwachungseinheit an das Schlauch- und/oder Kunststoffrohrsystem angeschlossen,
wobei die Prozessüberwachungseinheit einen Druckmesswandler, Temperatursensor, eine Waage, einen pH-Sensor, einen Dichtesensor, ein Durchflussmessgerät zur Ermittlung eines Massedurchflusses, eines Volumendurchflusses und/oder einer Durchflussgeschwindigkeit, einen Durchflussschalter, einen Füllstandssensor, einen Leitfähigkeitssensor, einen Konzentrationssensor, einen Sauerstoffsensor und/oder einen Trübungssensor umfasst.One embodiment provides that at least one process monitoring unit is connected to the hose and / or plastic pipe system,
wherein the process monitoring unit has a pressure transducer, temperature sensor, a balance, a pH sensor, a density sensor, a flow meter for determining a mass flow, a volume flow and / or a flow rate, a flow switch, a level sensor, a conductivity sensor, a concentration sensor, an oxygen sensor and / or comprises a turbidity sensor.
Die erfindungsgemäße Trägereinheit eines Messgerätes zum Erfassen eines Massedurchflusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums umfasst:
- - einen Trägereinheitskörper zum Befestigen einer Messrohranordnung, insbesondere der erfindungsgemäßen Messrohranordnung, oder eine Messrohrsystem, insbesondere das erfindungsgemäße Messrohrsystem, wobei der Trägereinheitskörper eine Aufnahme für die Messrohranordnung aufweist, wobei die Aufnahme derart ausgebildet ist, dass die Messrohranordnung durch eine im Wesentlichen lineare Bewegung in eine Montagerichtung senkrecht zur Bezugsgerade in den Trägereinheitskörper eingeführt werden kann, wobei der Trägereinheitskörper zwei gegenüberliegende Seitenflächen aufweist, welche die Aufnahme senkrecht zur Längsrichtung der Messrohranordnung und eine weitere Seitenfläche, welche die Aufnahme in Montagerichtung beschränkt;
- - mindestens zwei Schwingungserreger, welcher dazu eingerichtet ist, die Messrohranordnung zu Schwingungen anzuregen, wobei die Schwingungserreger an den gegenüberliegenden Seitenflächen angeordnet sind; und
- - mindestens zwei Schwingungssensoren, welcher dazu eingerichtet ist, die Auslenkung der Schwingungen der Messrohranordnung zu erfassen, wobei die Schwingungssensoren an den gegenüberliegenden Seitenflächen angeordnet sind, wobei die Schwingungssensoren in Längsrichtung des Trägereinheitskörpers versetzt zum Schwingungserreger angeordnet sind.
- - A carrier unit body for attaching a measuring tube arrangement, in particular the measuring tube arrangement according to the invention, or a measuring tube system, in particular the measuring tube system according to the invention, the carrier unit body having a receptacle for the measuring tube arrangement, the receptacle being designed such that the measuring tube arrangement can be converted into a Mounting direction can be inserted perpendicular to the reference line in the carrier unit body, wherein the carrier unit body has two opposite side surfaces which the receptacle perpendicular to the longitudinal direction of the measuring tube arrangement and a further side surface which limits the receptacle in the assembly direction;
- - At least two vibration exciters which are set up to excite the measuring tube arrangement to vibrate, the vibration exciters being arranged on the opposite side surfaces; and
- At least two vibration sensors, which are set up to detect the deflection of the vibrations of the measuring tube arrangement, the vibration sensors being arranged on the opposite side surfaces, the vibration sensors being arranged offset in the longitudinal direction of the carrier unit body relative to the vibration exciter.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Schwingungssensoren, insbesondere die Spulenvorrichtungen an der Trägereinheit und nicht an der Messrohranordnung angebracht sind. Somit ist es ausreichend, wenn die Magnetanordnungen an der Messrohranordnung angeordnet ist, was dazu führt dass beim Austauschen der Messrohranordnung nicht die Spulenvorrichtungen ausgetauscht werden müssen.It is particularly advantageous if the vibration sensors, in particular the coil devices, are attached to the carrier unit and not to the measuring tube arrangement. It is therefore sufficient if the magnet arrangements are arranged on the measuring tube arrangement, which means that the coil devices do not have to be exchanged when the measuring tube arrangement is exchanged.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein Schwingungssensor zwei Spulenvorrichtungen aufweist, welche in Längsrichtung des Trägereinheitskörpers versetzt zueinander angeordnet sind.One embodiment provides that a vibration sensor has two coil devices which are arranged offset from one another in the longitudinal direction of the carrier unit body.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Schwingungserreger und der Schwingungssensor jeweils mindestens eine Spulenvorrichtung aufweisen,
wobei die Spulenvorrichtungen jeweils in einer Vertiefung im Trägereinheitskörper angeordnet sind.One embodiment provides that the vibration exciter and the vibration sensor each have at least one coil device,
wherein the coil devices are each arranged in a recess in the carrier unit body.
Vorteilhaft an der Ausgestaltung ist, dass die Montage der Messrohranordnung deutlich vereinfacht wird und es beim Einführen der Messrohranordnung in die Aufnahme nicht zu Defekten bei den Schwingungserregern und Schwingungssensoren durch bspw. Abriss der Magnete, etc. kommt.The advantage of the design is that the assembly of the measuring tube arrangement is significantly simplified and when the measuring tube arrangement is inserted into the receptacle, there are no defects in the vibration exciters and vibration sensors due to, for example, tearing off of the magnets, etc.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Spulenvorrichtungen mindestens eine insbesondere eine planare Stirnfläche aufweisende Leiterplattenspule umfasst.One embodiment provides that the coil devices comprise at least one printed circuit board coil, in particular having a planar end face.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Trägereinheitskörper zwei den Trägereinheitskörper in Längsrichtung begrenzende Stirnseiten aufweist,
wobei an den Stirnseiten jeweils eine Fixiervorrichtung angeordnet ist, welche dazu eingerichtet ist eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Messrohranordnung, insbesondere dem Verbindungskörper der Messrohranordnung und Trägereinheitskörper herzustellen,
wobei die kraftschlüssige Verbindung über eine Kraftwirkung der Fixiervorrichtung auf den Verbindungskörper senkrecht zu einer die zwei gegenüberliegende Seitenflächen verbindenden Bezugsgerade realisiert wird.One embodiment provides that the carrier unit body has two end faces delimiting the carrier unit body in the longitudinal direction,
wherein a fixing device is arranged on each of the end faces, which is set up to establish a positive and / or non-positive connection between the measuring tube arrangement, in particular the connecting body of the measuring tube arrangement and the carrier unit body,
wherein the force-fit connection is realized via a force action of the fixing device on the connecting body perpendicular to a reference straight line connecting the two opposite side surfaces.
Bisher ist eine Fixierung der Messrohranordnung in eine Trägereinheit durch eine Kraftwirkung in Längsrichtung des Verbindungskörpers. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass für eine bessere Reproduzierbarkeit des Schwingungsverhaltens der einzelnen Messrohre eine Kraftwirkung senkrecht zu einer die zwei gegenüberliegende Seitenflächen verbindenden Bezugsgerade vorteilhafter ist.So far, the measuring tube arrangement has been fixed in a carrier unit by a force acting in the longitudinal direction of the connecting body. However, it has been found that, for better reproducibility of the vibration behavior of the individual measuring tubes, a force effect perpendicular to a reference line connecting the two opposite side surfaces is more advantageous.
Das erfindungsgemäße Messgerät zum Erfassen eines Massedurchflusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums umfasst:The measuring device according to the invention for detecting a mass flow rate, a viscosity, a density and / or a variable derived therefrom of a flowable medium comprises:
- - eine Messrohranordnung, insbesondere die erfindungsgemäße Messrohranordnung oder ein Messrohrsystem, insbesondere das erfindungsgemäße Messrohrsystem;a measuring tube arrangement, in particular the measuring tube arrangement according to the invention or a measuring tube system, in particular the measuring tube system according to the invention;
- - eine Trägereinheit, insbesondere die erfindungsgemäße Trägereinheit, wobei die Messrohranordnung in der Aufnahme der Trägereinheit angeordnet ist und mechanisch lösbar mit der Trägereinheit verbunden ist;- a carrier unit, in particular the carrier unit according to the invention, wherein the measuring tube arrangement is arranged in the receptacle of the carrier unit and is mechanically detachably connected to the carrier unit;
- - eine Mess- und/oder Betriebsschaltung, wobei die Mess- und/oder Betriebsschaltung dazu eingerichtet ist, die Schwingungssensoren und den Schwingungserreger zu betreiben, und mittels elektrischer Verbindungen mit diesen verbunden ist, wobei die elektronische Mess- und/oder Betriebsschaltung weiter dazu eingerichtet ist, Massedurchflussmesswerte, Viskositätswerte und/oder Dichtemesswerte und/oder Werte einer davon abgeleiteten Größe zu ermitteln und bereitzustellen.- A measuring and / or operating circuit, the measuring and / or operating circuit being set up to operate the vibration sensors and the vibration exciter, and being connected to them by means of electrical connections, the electronic measuring and / or operating circuit being further set up for this purpose is to determine and provide mass flow measured values, viscosity values and / or density measured values and / or values of a variable derived therefrom.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Fixiervorrichtung zwei Fixiereinheiten aufweist,
wobei die Fixiereinheiten jeweils eine Auflagefläche aufweisen, auf welche die Messrohranordnung mit den Montageflächen zumindest teilweise aufliegt,
wobei mindestens eine Fixiereinheiten zwischen Koppleranordnung und Einlaufseite angeordnet ist.One embodiment provides that the fixing device has two fixing units,
wherein the fixing units each have a support surface on which the measuring tube arrangement with the mounting surfaces at least partially rests,
wherein at least one fixing unit is arranged between the coupler arrangement and the inlet side.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
-
1 : eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgerätes; -
2 : eine Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgerätes; und -
3 : eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohrsystems.
-
1 : a plan view of an embodiment of the measuring device according to the invention; -
2 : a plan view of a further embodiment of the measuring device according to the invention; and -
3 : an embodiment of the measuring tube system according to the invention.
Die
Die Aufnahme
Die Messrohre
Die Trägereinheit
Die Messrohre
Die Trägereinheit
Die
Des Weiteren umfasst die Koppleranordnung
Des Weiteren ist in der abgebildeten Ausgestaltung die Mess- und/oder Betriebsschaltung
Die Messrohre
Die
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- KoppleranordnungCoupler arrangement
- 22
- MessgerätMeasuring device
- 33
- MessrohrMeasuring tube
- 44th
- MessrohranordnungMeasuring tube arrangement
- 55
- VerbindungskörperConnecting body
- 66th
- KopplerelementCoupler element
- 77th
- SchwingungserregerVibration exciter
- 88th
- SchwingungssensorVibration sensor
- 99
- MagnetanordnungMagnet arrangement
- 1010
- Magnetmagnet
- 1111
- Schenkelleg
- 1212th
- Seitepage
- 1313th
- MessrohrkörperMeasuring tube body
- 1414th
- AnbringflächeMounting surface
- 1515th
- Mess- und/oder BetriebsschaltungMeasurement and / or operating circuit
- 1616
- TrägereinheitCarrier unit
- 1717th
- Schlauch- und/oder KunststoffrohrsystemHose and / or plastic pipe system
- 1818th
- Behältercontainer
- 1919th
- ProzessüberwachungseinheitProcess monitoring unit
- 2020th
- Einlaufenema
- 2121
- AuslaufOutlet
- 2222nd
- TrägereinheitskörperCarrier unit body
- 2323
- Aufnahmeadmission
- 2424
- SeitenflächeSide face
- 2525th
- SpulenvorrichtungCoil device
- 2626th
- MontageflächeMounting surface
- 3030th
- ProzessanschlussProcess connection
- 3131
- MessrohrsystemMeasuring tube system
- 3232
- AnschlusselementConnection element
- 3333
- BioprozessbeutelBioprocess bags
- 3434
- FixiervorrichtungFixing device
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 1807681 A1 [0002]EP 1807681 A1 [0002]
- WO 2011/099989 A1 [0004]WO 2011/099989 A1 [0004]
- US 10209113 B2 [0004]US 10209113 B2 [0004]
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-
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