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Die Erfindung betrifft eine Messrohranordnung eines Messgerätes zum Erfassen eines Massedurchflusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums, insbesondere eines Coriolis-Durchflussmessgerätes und ein Messgerät zum Erfassen eines Massedurchflusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums.
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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. Aus dem oder den Messsignalen kann eine Auswerteeinheit 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.
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Die mechanischen Eigenschaften der Messrohranordnungen, welche für Coriolis-Durchflussmessgeräte geeignet sind, können stark variieren, daher müssen spezifische Kenngrößen wie Kalibrationsfaktor und Nullpunkt vor dem Einsatz in einem Coriolis-Durchflussmessgerät bestimmt werden.
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Bei Einweg-Messrohranordnungen besteht immer die Herausforderung dem Nutzer die in einem Justierverfahren ermittelten Kenngrößen für die spezielle Messrohranordnung so mitzugeben, dass möglichst wenige Fehler durch den Bedienenden verursacht werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine auswechselbare Messrohranordnung eines Messgerätes zum Erfassen eines Massedurchflusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums bereitzustellen, bei dem alle für die Messungen notwendigen Kenngrößen hinterlegt sind.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Messrohranordnung nach Anspruch 1 und das Messgerät mit entsprechender Messrohranordnung nach Anspruch 12.
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Das erfindungsgemäße Messrohranordnung eines Messgerätes zum Erfassen eines Massedurchflusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums, insbesondere eines Coriolis-Durchflussmessgerätes, umfassend:
- - ein Messrohr zum Führen des fließfähigen Mediums, welches dazu geeignet ist, in mechanische Schwingungen gebracht zu werden,
wobei das Messrohr einen Einlauf in einem Einlaufbereich, einen Auslauf in einem Auslaufbereich und einen zwischen Einlaufbereich und Auslaufbereich angeordneten Messbereich aufweist,
wobei die Messrohranordnung Montageflächen aufweist, zum mechanisch lösbaren Einbau der Messrohranordnung in eine Trägereinheit in einer, insbesondere durch die Montageflächen definierte Position;
- - einen Identifikator, welcher dazu eingerichtet ist, der Messrohranordnung eine Kennung zuzuordnen,
wobei der Identifikator einen Datenspeicher umfasst.
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Das Ausstatten der Messrohranordnung mit einem Identifikator, welcher einen Datenspeicher umfasst, in der eine Kennung der Messrohranordnung hinterlegt ist hat den Vorteil, dass zum Einen eine Vielzahl an Kennungen hinterlegt werden können und zum Anderen dass der Monteur die für den Messbetrieb der Messrohranordnung notwendigen Kennungen einfach mit einer Ausleseeinheit auslesen kann, wodurch die Fehleranfälligkeit reduziert wird.
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Anwendungsabhängig besteht die Möglichkeit die Messrohranordnung oder Teile der Messrohranordnung nach der Anwendung zu reinigen und aufzubereiten. Ein Identifikator, umfassend einen wiederbeschreibbaren Datenspeicher ermöglicht die Wiederverwertung der gesamten Messrohranordnung oder zumindest des Identifikators, da dieser in der Regel nicht mediumsberührend ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Identifikator an mindestens einer der Komponenten der Messrohranordnung aus der folgenden Liste angeordnet ist:
- Adapterkörper, Verteilerstück, Verbindungskörper, Kopplerelement und/oder Messrohr, insbesondere in einem Messrohrabschnitt des Messrohres zwischen Kopplerelement und Verbindungskörper.
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Eine vorteilhafte Position für das Anbringen des Identifikators ist ein Adapterkörper mit einem Adapterkanal, wobei der Adapterkanal ausgebildet ist, eine Fließrichtung des einströmenden Mediums so umzulenken, dass sie einer Längsrichtung des Einlaufbereich entspricht, oder wobei der Adapterkanal ausgebildet ist, einen Strömungsquerschnitt des einströmenden Mediums an einen Durchflussquerschnitt des Einlaufbereiches des Messrohres oder einer Rohrleitung zu adaptieren. Adapterkörper werden in der Regel dann eingesetzt, wenn sich die Nennweite eines Messrohres der Messrohranordnung von der Nennweite der Prozessleitung unterscheidet oder wenn eine Umlenkung der Fließrichtung vorgesehen ist. Adapterkörper werden in der Regel an den Einlauf und an den Auslauf der Messrohranordnung bzw. des mindestens einen Messrohres angebracht. Der Adapterkörper kann mit den Messrohren monolithisch ausgebildet sein oder als ein separates Bauteil ausgestaltet sein. Das Anbringen des Identifikators am Adapterkörper hat den Vorteil, dass der Identifikator von den Schwingungen der Messrohre entkoppelt angeordnet ist und somit mechanisch weniger beansprucht wird.
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Bei Messrohranordnungen mit mindestens zwei Messrohren kann anwendungsbedingt ein an die zwei Messrohre angeordnetes Verteilerstück mit einem Einlaufkanal vorgesehen sein, welches die beiden Messrohre miteinander verbindet und dazu geeignet ist das in den Einlaufkanal einströmende Medium auf die zwei Messrohre zu verteilen oder das aus den zwei Messrohren rausströmende Medium in einen Auslaufkanal zusammenzuführen. In der Regel weist die Messrohranordnung zwei Verteilerstücke auf, wobei ein erstes Verteilerstück am Einlauf der mindestens zwei Messrohre angeordnet ist und ein zweites Verteilstück am Auslauf der mindestens zwei Messrohre angeordnet ist. Das Verteilerstück kann monolithisch mit den Messrohren verbunden sein oder auf die Messrohre endseitig angebracht sein. Der Identifikator ist vorteilhaft an dem Verteilerstück angeordnet. Dadurch ist der Identifikator von den Schwingungen der Messrohre entkoppelt und wird somit weniger mechanisch beansprucht.
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Bei Messrohranordnungen mit mindestens zwei Messrohren kann es anwendungsbedingt notwendig sein, dass ein an das Messrohr angeordneter Verbindungskörper vorgesehen werden muss, welcher den Einlaufbereich mit dem Auslaufbereich des Messrohres mechanisch miteinander verbindet, wobei der Verbindungskörper die Montageflächen aufweist, über die eine Verbindung mit einer Trägereinheit realisierbar ist. Der Verbindungskörper ist zudem dazu ausgerichtet die schwingenden Messrohre gegen Störeinflüsse abzuschirmen. Dafür ist der Verbindungskörper im Wesentlichen massiv ausgebildet. Es ist vorteilhaft den Verbindungskörper mit dem Identifikator zu versehen. Da eine mechanische Verbindung zwischen der Messrohranordnung und dem Trägerkörper über den Verbindungskörper erfolgt, kann gleichzeitig eine Verbindung zwischen Ausleseeinheit und Datenspeicher realisiert werden, durch welche die Kennung übermittelt werden kann. Zudem ist der Verbindungskörper im eingebauten Zustand unempfindlich gegen Schwingungen der Messrohranordnung, wodurch der Identifikator weniger mechanisch beansprucht wird.
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Bei Messrohranordnungen mit mindestens zwei Messrohren ist es messtechnisch notwendig, dass die beiden Messrohre über Kopplerelemente miteinander verbunden sind und somit einen Oszillator bilden. Die Kopplerelemente sind üblicherweise im Einlauf- und Auslaufbereich angeordnet. Es ist vorteilhaft, wenn der Identifikator zwischen den jeweiligen Kopplerelementen und dem Einlauf bzw. Auslaufbereich angeordnet sind. Mechanische Energie, insbesondere ein Schwingen der Messrohre wirkt somit auf den Identifikator und kann mittels einer Energy Harvesting Vorrichtung in elektrische Energie umgeformt werden
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Kennung im Dateispeicher redundant hinterlegt ist.
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In dem Zusammenhang der Erfindung ist der Begriff redundant so zu verstehen, dass die Kennung so hinterlegt ist, dass trotz teilweiser Beschädigung des Datenspeicher in einem Sterilisationsverfahren, insbesondere in einem Gammasterilisationsverfahren eine Funktionalität gewährbar bleibt. So kann die Kennung beispielsweise im Datenspeicher mehrfach hinterlegt sein. In dem Fall ist eine an einer Trägereinheit angebrachte Ausleseeinheit erfindungsgemäß dazu eingerichtet, zu erkennen, ob Defekte im Datenspeicher vorliegen und inwieweit die Defekte Einfluss auf die hinterlegte Kennung haben.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Datenspeicher mit einer Sendeeinheit verbunden ist,
wobei die Sendeeinheit dazu eingerichtet ist, die Kennung über eine drahtlose Verbindung zu übermitteln.
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Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass keine elektrische, lösbare Verbindung zwischen Datenspeicher auf der auswechselbaren Messrohranordnung realisiert werden muss, um die im Datenspeicher hinterlegte Kennung an eine Auswerteschaltung weiterzuleiten. Zudem muss das Auslesen der Kennung nicht durch den Monteur initiiert werden, sondern erfolgt beim Einführen der Messrohranordnung in die Trägereinheit.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Sendeeinheit bidirektional betreibbar und dazu ausgebildet ist, Kennungen über eine drahtlose Verbindung zu empfangen und in dem Datenspeicher zu hinterlegen.
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Vorteilhaft an der Ausgestaltung ist, dass nicht nur die Kennung für die Inbetriebnahme drahtlos übermittelt werden kann, sondern auch ein drahtloses Beschreiben des Datenspeichers nach dem Justierverfahren ermöglicht wird.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Sendeeinheit die im Datenspeicher hinterlegte Kennung an eine Ausleseeinheit übermittelt, wenn sie im elektrischen Kontakt mit einer an der Trägereinheit angeordneten Versorgereinheit steht oder über die Versorgereinheit, insbesondere mittels einer drahtlosen Energieübertragung und bevorzugt mittels einer induktiven Kopplung mit elektrischer Energie versorgt wird.
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Der Vorteil der Ausgestaltung liegt darin dass an der Messrohranordnung keine Speichereinheit angebracht werden muss zum Betreiben des Sendeeinheit und des Datenspeichers. Es ist vorteilhaft, wenn die benötigte Energie zum Übermitteln der Kennung mittels der Sendeeinheit über eine induktive Energieübertragung erfolgt.
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Zur induktiven Energieübertragung wird in einer an der Trägereinheit angeordneten Sendereinheit mittels eines Oszillators ein magnetisches Wechselfeld erzeugt. Die Übertragung erfolgt mittels der Gegeninduktion zwischen einer im Sender angeordneten Sendespule und einer an der Messrohranordnung angebrachte Empfangsspule. In der Empfangsspule wird durch den Wechselstrom in der Sendespule eine Wechselspannung induziert, diese wird in Anwendungen wie dem Laden von Akkumulatoren gleichgerichtet und als Gleichspannung dem Verbraucher wie einem Laderegler zugeführt. Das Wirkprinzip entspricht dem eines Transformators mit loser Kopplung der beiden Spulen. Der Abstand zwischen den beiden Spulen sollte möglichst gering sein - typisch sind einige wenige Zentimeter bis zu einigen 10 cm Abstand. Bei zunehmenden Abstand der beiden Spulen zueinander nimmt der Streufluss des Magnetfeldes stark zu, womit die induktive Kopplung sinkt und der Wirkungsgrad sich verschlechtert. Typische Abstände, die mit diesem Verfahren überbrückt werden können, betragen ungefähr den Spulendurchmesser bis zum doppelten Spulendurchmesser, der verwendete Frequenzbereich reicht von einigen 10 kHz bis in den MHz-Bereich.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Sendeeinheit aus der folgenden Liste ausgesucht ist:
- Übertrager, insbesondere ein Phasentransformator, Leuchtdiode, Laser, Sender für akustische Wellen, Sender für elektromagnetische Wellen in einem Frequenzbereich von 10 kHz - 300 GHz, Sender für UHF, SHF und/oder EHF, Bluetooth-Sender, WLAN-Sender
- Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Sendeeinheit einen RFID Transponder umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, die Kennung aktiv oder bei Eingang eines Eingangssignales mit einer Versorgungsenergie an eine Ausleseeinheit des Messgerätes zu senden.
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Vorteilhaft an der Ausgestaltung ist, dass mir RFID Transponder eine günstige und gleichzeitig gegen Strahlung unempfindliche Lösung für das Übermitteln der Kennung ermöglicht wird.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Kennung einen Kalibrationsfaktor, eine Nennweite, eine materialspezifische Information, ein Herstellungsdatum, einen Nullpunktwert, gerätespezifische Koeffizienten, Diagnoseparameter und/oder einen Korrekturfaktor umfasst.
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Unter gerätespezifische Koeffizienten sind Koeffizienten zu verstehen, welche für die Bestimmung der Dichte und/oder der Viskosität des Mediums benötigt werden und die in einem zuvor durchgeführten Justierverfahren ermittelt worden sind.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Datenspeicher mit einer Kontaktieranordnung, insbesondere mit einem Steckverbinder verbunden ist, zum Bilden eines Kontaktes mit einem an dem Messgerät angeordneten komplementären Kontaktanordnung, insbesondere Steckverbinder und zum Übermitteln der im Datenspeicher hinterlegten Kennung an eine Ausleseeinheit des Messgerätes.
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Vorteilhaft an der Ausgestaltung ist, dass die Übertragung der Kennung ausschließlich über einen insbesondere mechanischen Kontakt zwischen Trägereinheit und Messrohranordnung erfolgt. Somit kann vermieden werden, dass Unbefugte über eine drahtlose Verbindung Zugang zum Datenspeicher erhalten.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messrohranordnung eine Energy Harvesting Vorrichtung umfasst,
wobei die Energy Harvesting Vorrichtung mit der Sendeeinheit verbunden ist und dazu eingerichtet ist die Sendeeinheit mit gewonnener Energie zu versorgen,
wobei die Energy Harvesting Vorrichtung aus der folgenden Liste ausgesucht ist:
- ein piezoelektrischer Harvester, insbesondere ein Piezokristall,
- ein thermoelektrischer Harvester, insbesondere ein Peltierelement,
- ein photovoltaischer Harvester, insbesondere eine Photozelle. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Energy Harvesting Vorrichtung als piezoelektrischer Harvester ausgebildet ist. Somit kann bei der Inbetriebnahme der Messrohranordnung - was mit dem Anregen der Messrohr in Schwingungen einhergeht - elektrische Energie durch das mechanische Schwingen der Messrohre gewonnen werden. Mit dieser Energie kann die Sendeeinheit betrieben und die im Datenspeicher hinterlegte Kennung an die Ausleseeinheit übermittelt werden.
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Eine erfindungsgemäße Messgerät zum Erfassen eines Massedurchflusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums, insbesondere ein Coriolis-Durchflussmessgerät, umfassend:
- - eine Trägereinheit mit einer Aufnahme;
- - eine Messrohranordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Messrohranordnung in der Aufnahme der Trägereinheit in einer, insbesondere durch die Montageflächen der Messrohranordnung definierte Position mechanisch lösbar angeordnet ist,
- - eine an der Trägereinheit angeordnete Ausleseeinheit, welche dazu eingerichtet ist die im Identifikator hinterlegte Kennung zu ermitteln.
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Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Ausleseeinheit dazu eingerichtet ist, ermittelte Kennungen auf Redundanz zu überprüfen.
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Eine Überprüfung der Redundanz kann beispielsweise so realisiert werden, dass die Ausleseeinheit einen insbesondere gewichteten Mittelwert aus allen hinterlegten Kennungen einer Sorte (Kalibrationsfaktor oder Nullpunkt oder Artikelnummer, etc.) zu bilden. Die sich aus der Mittelung ergebende Kennungs-Größe wird dann für die Ermittlung der Durchflussmessgröße verwendet.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Ausleseeinheit einen komplementär zum Steckverbinder der Messrohranordnung ausgebildeten Steckverbinder aufweist, welcher mit dem Steckverbinder der Messrohranordnung verbunden ist und mit dem Datenspeicher kommuniziert.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Ausleseeinheit aus einer folgenden Liste ausgesucht ist:
- Photodiode, Empfänger für elektromagnetische Wellen von 10kHz-300 GHz , RFID Reader, Empfänger für UHF, SHF und/oder EHF, Photoelektrischer Detektor, akustischer Detektor, induktiver Übertrager, Bluetooth-Empfänger, Wlan-Em pfänger
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Es ist vorteilhaft, wenn die Ausleseeinheit einen RFID Reader umfasst, welcher dazu eingerichtet ist ein Signal zu erzeugen und eine durch den RFID Transponder auf das Signal modulierte Information, insbesondere die im Datenspeicher hinterlegte Kennung auszulesen. Es sind RFID Kommunikationssysteme aus RFID Transponder und RFID Reader bekannt, welche nur eine geringe Reichweite (mehrere Zentimeter) aufweisen. Derartige Systeme sind nur schwer durch Unbefugte manipulierbar, jedoch gut geeignet für eine konstruktive Realisierung in der Trägereinheit und Messrohranordnung.
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Vorzugsweise ist der RFID Reader mit mindestens einer der Spulenvorrichtungen der Schwingungserreger und/oder Schwingungssensoren verbunden und dazu eingerichtet, über die Spulenvorrichtung mit dem RFID Transponder zu kommunizieren.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
- 1: eine perspektivische Ansicht auf eine Ausgestaltung der Trägereinheit und Messrohranordnung; und
- 2: eine Aufsicht auf eine weitere Ausgestaltung der Trägereinheit mit eingesetzter Messrohranordnung.
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Die 1 zeigt eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messrohranordnung 4. Die Messrohranordnung 4 ist dazu geeignet in eine Trägereinheit 16 auswechselbar eingesetzt zu werden. Dafür sind nur einzelne Komponenten des Schwingungserregers und der Schwingungssensoren, in dem Fall die jeweiligen Magnetanordnungen 9, 9.2 an der Messrohranordnung 4 angebracht. Die weiteren Komponenten sind in einer Trägereinheit 16, insbesondere in einer Aufnahme 23 der Trägereinheit 16 angeordnet, welche für das Aufnehmen der Messrohranordnung 4 geeignet ist. Die abgebildete Messrohranordnung 4 umfasst zwei gebogenen, parallel zueinander verlaufende Messrohre 3, 3.2, welche über eine Koppleranordnung 1, bestehend aus vier Kopplungselementen 6, und über einen Verbindungskörper 5 miteinander verbunden sind. Zwei Kopplungselemente 6 sind im Einlauf 20 und zwei Kopplungselemente 6 sind im Auslauf der jeweiligen Messrohre 3, 3.2 insbesondere stoffschlüssig angebracht. Die Messrohre 3, 3.2 sind so geformt, dass die Strömungsrichtung, im Einlauf 20 entgegengesetzt zur Strömungsrichtung im Auslauf 21 orientiert ist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann ein Strömungsteilerkörper oder zwei separate Strömungsteiler vorgesehen sein, welche auf den Einlauf 20 und Auslauf 21 aufgeschoben werden und welche mit dazu beitragen die Messrohranordnung 4 nach dem Einbau in die Trägereinheit 16 von der Umgebung zu entkoppeln. Die einzelnen Kopplungselemente 6 sind plattenförmig ausgebildet. Die Messrohre 3, 3.2 sind U-förmig ausgebildet, d.h. sie weisen jeweils zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Schenkel auf, die über einen gebogenen Teilabschnitt verbunden sind. An jedem Messrohre 3, 3.2 ist eine Magnetanordnung 9, 9.2 angeordnet. Im gebogenen Teilabschnitt ist ein Magnet 10 der Magnetanordnung 9 angeordnet, welcher eine Komponente des Schwingungserregers bildet. In den jeweiligen Schenkeln sind jeweils ein Magnet 10 angebracht, welcher ein Teil des Schwingungserregers bildet. Die Magnete 10 sind an Anbringflächen 14 angebracht. Die Anbringflächen 14 befinden sich in der Ausgestaltung an den jeweiligen Messrohren 3, 3.2.
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Die abgebildete Messrohranordnung 4 weist zwei gebogene Messrohre 3, 3.2 auf, welche jeweils einen Messrohrkörper 13, 13.2 umfassen, der aus einem Werkstoff gebildet ist, der ein Metall, eine Keramik, einen Kunststoff und/oder ein Glas umfasst. Eine Längsebene, in welcher die Längsachsen der Schenkel 11, 11.2 verlaufen, teilt das jeweilige Messrohr 3, 3.2 in zwei Seiten 12, 12.2 ein. An den sich abgewandten Seiten 12 sind die Magnetanordnungen 9, 9.2 angebracht.
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Die Trägereinheit 16 weist eine Mess- und/oder Betriebsschaltung 29 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 Trägereinheit 16 weist einen Trägereinheitskörper 22 auf, in der sich die Aufnahme 23 befindet. Der Verbindungskörper 5 der Messrohranordnung 4 weist Montageflächen 26 auf, welche dazu dienen die Messrohranordnung 4 in eine vorgegebene Position in der Trägereinheit 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 Trägereinheitskörpers 22 ist die Auflagefläche 27. Die Trägereinheit 16 weist zudem zwei parallel zueinander orientierte Seitenflächen 24, 24.2 auf, welche die Aufnahme 23 quer zur Längsrichtung der Aufnahme begrenzen. In den Seitenflächen 24, 24.2 sind die Spulenvorrichtungen 25, 25.2 der Schwingungssensoren 8, 8.2 und die Spulenvorrichtung 25 des Schwingungserregers 7 angeordnet. Die Spulenvorrichtungen 25, 25.2 sind in Längsrichtung der Aufnahme zur Spulenvorrichtung 25 angeordnet. Alle drei Spulenvorrichtungen 25, 25.2, 25.3 befinden sich in einer Spulenebene. Des Weiteren sind die drei Spulenvorrichtungen 25, 25.2, 25.3 als Plattenspule ausgebildet und in die Seitenfläche 24 versenkt. An der Seitenfläche 24 sind drei Spulenvorrichtungen im Wesentlich gegenüber von den drei Spulenvorrichtungen 25, 25.2, 25.3 angeordnet. In den beiden Seitenflächen 24, 24.2 ist jeweils eine Führung 28 eingearbeitet, welche sich senkrecht zur Längsrichtung der Aufnahme 23 und parallel zur Spulenebene erstreckt.
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Gemäß der abgebildeten Ausgestaltung erstreckt sich die Aufnahme über zwei Stirnseiten der Aufnahme 23. Dies ermöglicht ein Einführen der Messrohranordnung 4 senkrecht zur Längsrichtung der Messrohranordnung 4. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erstreckt sich die Aufnahme ausschließlich über eine Stirnseite. In dem Fall ist die Messrohranordnung 4 in Längsrichtung der Messrohranordnung 4 in die Trägereinheit 16 einzuführen.
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Die Messrohre 3, 3.2 weisen jeweils einen Messrohrkörper 13, 13.2 auf, welcher einen Werkstoff aus Kunststoff, Keramik, Glas und/oder bevorzugt Metall umfasst.
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Schwarze Sterne an der Trägereinheit 16 und Schwarze Kreise an der Messrohranordnung 4 zeigen vorteilhafte Montagepositionen für die Ausleseeinheit 35 und den Identifikator 36, umfassend einen Datenspeicher und eine Sendeeinheit oder eine Steckverbindung. Eine vorteilhafte Montageposition der Ausleseeinheit ist die Führung 28 der Trägereinheit 16. So kann beispielsweise beim Einführen der Messrohranordnung 4 ein mechanischer und elektrischer Kontakt zwischen Identifikator und Ausleseeinheit realisiert werden. Eine weitere vorteilhafte Montageposition ist eine der zwei die Aufnahme 23 begrenzende Seitenflächen 24, 24.2. Eine weitere vorteilhafte Montageposition für die Ausleseeinheit ist weiterhin eine Stirnfläche 27 der Trägereinheit 16, an welcher auch die Montagefläche der Messrohranordnung 4 aufliegt. Eine vorteilhafte Montageposition für den Identifikator ist eines der vier Kopplerelemente 6. Eine weitere vorteilhafte Montageposition ist der Verbindungskörper 5, entweder auf einer der Magnetanordnung 9 zugewandten Stirnfläche oder auf einer der Magnetanordnung 9 abgewandten Stirnfläche. Eine weitere vorteilhafte Montageposition ist zwischen Koppleranordnung 1 und Einlauf 20 bzw. Auslauf 21.
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Die Ausleseeinheit 35 ist als RFID Reader ausgebildet. Der Identifikator 36 weist einen RFID Transponder auf, der mit dem Datenspeicher verbunden ist. Die notwendige Energie wird über Induktion auf die Sendeeinheit übertragen.
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Alternativ kann eine Energy Harvesting Vorrichtung an der Messrohranordnung 4 angebracht sein und die notwendige Energie bspw. von den schwingenden Messrohren gewinnen und damit die Sendeeinheit versorgen.
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Alternativ weist die Ausleseeinheit 35 einen Steckverbinder auf, der komplementär zum Steckverbinder der Messrohranordnung 4 ausgestaltet ist, welcher mit dem Datenspeicher verbunden ist. Beim Einführen der Messrohranordnung 4 in die Trägereinheit 16 entsteht somit ein elektrischer und mechanischer Kontakt zwischen dem Datenspeicher und der Ausleseeinheit, über dem die Kommunikation erfolgt.
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Die 2 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgerätes 2. Das Messgerät 2 umfasst eine Trägereinheit 16 und eine Messrohranordnung 4, welche in eine vorgegebene Montageposition in die Trägereinheit 16 angeordnet ist. Die Messrohranordnung 4 ist mechanisch lösbar mit der Trägereinheit 16 verbunden und lässt sich durch lösen einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung entnehmen und auswechseln. Die Messrohranordnung 4 weist zwei Messrohre 3, 3.2 auf, welche gerade ausgebildet sind und parallel zueinander verlaufen. Die beiden Messrohre 3, 3.2 weisen jeweils eine Seite 12 und eine Seite 12 auf, wobei die jeweiligen Seiten 12 der beiden Messrohre zueinander gewandt und die jeweiligen Seiten 12 der beiden Messrohre voneinander abgewandt sind. An den jeweiligen Seiten 12 sind jeweils eine Magnetanordnung 9 angebracht, welche mindestens zwei Magnete 10 umfassen. In der abgebildeten Ausgestaltung sind genau drei Magnete in Längsrichtung des jeweiligen Messrohres 3, 3.2 versetzt angeordnet. Die Magnetanordnungen sind jeweils im Messabschnitt des Messrohres 3, 3.2 angeordnet. Die Magnete 10 sind mit dem zugehörigen Messrohr 3, 3.2 verklebt oder verlötet. Alternativ kann zwischen den jeweiligen Magneten 10 und dem zugehörigen Messrohr 3, 3.2 ein Verbindungskörper angeordnet sein. Die Magnete 10 sind vorzugsweise zylindrisch ausgebildet und weisen ein planare Stirnfläche auf, welche zur jeweiligen Spulenvorrichtung gerichtet ist. Die Trägereinheit 16 weist Seitenflächen 24, 24.2 welche eine Aufnahme 23 für die Messrohranordnung 4 quer zur Längsrichtung der Messrohranordnung 4 teilweise beschränkt. Die Seitenflächen 24, 24.2 verlaufen parallel zueinander. An den Seitenflächen 24, 24.2 sind Spulenvorrichtungen 25, 25.2, 25.3 angebracht, wobei die Spulenvorrichtung 25 mit dem Magneten 10 zusammen den Schwingungssensor 8, wobei die Spulenvorrichtung 25 mit dem Magneten 10 zusammen den Schwingungssensor 8 und wobei die Spulenvorrichtung 25 mit dem Magneten 10 zusammen den Schwingungserreger 7 bilden. Die Spulenvorrichtungen 25, 25.2, 25.3 umfassen jeweils eine Leiterplattenspule.
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Die Aufnahme 23 kann auch durch zwei Seitenwände quer zur Längsrichtung der Messrohranordnung 4 begrenzt werden. In dem Fall erstreckt sich die jeweiligen Seitenflächen 24, 24.2 entlang der gesamten Seitenwände. Zudem sind die Spulenvorrichtungen 25, 25.2, 25.3 gemäß der Ausgestaltung in einer Vertiefung der Seitenwand angeordnet.
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Die Messrohre 3, 3.2 sind über eine Koppleranordnung 1 miteinander mechanisch gekoppelt und bilden somit ein einzelnes gekoppeltes Schwingsystem. Die Koppleranordnung 1 umfasst gemäß der Ausgestaltung drei Kopplerelemente 6 im Einlaufbereich und drei Kopplerelemente 6 im Auslaufbereich. Ein Kopplerelement 6 weist eine Materialstärke auf, die dem 1- bis 4-fachen der Wandstärke des Messrohres 3, 3.2 entspricht.
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Die Trägereinheit 16 umfasst eine Fixiervorrichtung 34, welche dazu eingerichtet ist die Messrohranordnung 4 in der Trägereinheit 16 zu fixieren und gegen externe Einflüsse zu entkoppeln. Die Fixiervorrichtung 34 weist Anbringflächen 14 auf, wobei die Messrohranordnung 4 so mit der Trägereinheit 16 zu verbinden ist, dass die jeweilige Montagefläche 26 der Messrohre 3, 3.2 auf der vorgesehenen Anbringfläche 14 aufliegt. Eine Fixiervorrichtung 34 ist zwischen Einlauf 20 und Koppleranordnung 1 angeordnet und eine weitere Fixiervorrichtung 34 ist zwischen Koppleranordnung 1 und Auslauf angeordnet. Die abgebildete Fixiervorrichtung 34 ist in direktem Kontakt mit den beiden Messrohren 3, 3.2.
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Die beiden Messrohre 3, 3.2 sind über zwei Verbindungskörper 5 miteinander verbunden, wobei die Verbindungskörper 5 dazu dienen, die Messrohranordnung 4 über die Fixiervorrichtung 34 mit der Trägereinheit 16 zu verbinden. Die Fixiervorrichtung 34 ist derart ausgebildet, dass beim Fixieren der Messrohranordnung 4 eine Kraft senkrecht zu einer durch die beiden Längsebenen der beiden Messrohre 3, 3.2 definierte Ebene wirkt.
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Des Weiteren umfasst die Koppleranordnung 1 genau eine Kopplerelement 6 im Einlaufbereich und genau ein Kopplerelement 6 im Auslaufbereich. Die beiden Kopplerelemente 6 weisen jeweils im Längsschnitt die Form einer Sanduhr auf, d.h. die Materialstärke nimmt in Richtung des geometrischen Zentrums ab.
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Des Weiteren ist in der abgebildeten Ausgestaltung die Mess- und/oder Betriebsschaltung 15 abgebildet, welche an der Trägereinheit 16 angeordnet ist. Die Mess- und/oder Betriebsschaltung 15 ist mit den sechs Spulenanordnungen verbunden und dazu eingerichtet ein Messsignal an den Spulenanordnungen abzugreifen oder ein Erregersignal anzulegen. Das Messsignal umfasst eine durch eine Magnetfeldänderung induzierte Spannung an den jeweiligen Spulenanordnungen. Das Erregersignal umfasst eine zeitlich veränderliche Spannung, die ein zeitlich veränderliches Magnetfeld erzeugt.
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Die Messrohre 3, 3.2 weisen jeweils zwei Prozessanschlüsse 30 auf, welche als pneumatische Schnellverbindungsanschlüsse ausgestaltet sind und ein Push-In-Design zum Anschließen an eine Schlauch- und/oder Kunststoffrohrleitung aufweisen. Die Messrohre 3, 3.2 weisen jeweils einen Messrohrkörper 13 auf, welcher einen Werkstoff aus Metall, Keramik, Kunststoff und/oder bevorzugt Glas umfasst.
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Die Trägereinheit 16 weist einen Trägereinheitskörper 22 auf, welcher Kunststoff und/oder Metall umfasst.
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Schwarze Sterne an der Trägereinheit 16 und Schwarze Kreise an der Messrohranordnung 4 zeigen vorteilhafte Montagepositionen für die Ausleseeinheit 35 und den Identifikator 36, umfassend einen Datenspeicher und eine Sendeeinheit oder eine Steckverbindung. Eine vorteilhafte Montageposition der Ausleseeinheit ist die Fixiervorrichtung 34 der Trägereinheit 16. So kann beispielsweise beim Fixieren der Messrohranordnung 4 ein mechanischer und elektrischer Kontakt zwischen Identifikator und Ausleseeinheit realisiert werden. Eine weitere vorteilhafte Montageposition ist eine der zwei die Aufnahme 23 begrenzende Seitenflächen, welche Teil einer Trägereinheitswandung (nicht abgebildet) oder einer Vielzahl einzelner Spulenhalteranordnungen sind. Eine weitere vorteilhafte Montageposition für die Ausleseeinheit ist weiterhin eine die Aufnahme in Montagerichtung begrenzende Stirnfläche. Eine vorteilhafte Montageposition für den Identifikator ist eines der vier Kopplerelemente 6. Eine weitere vorteilhafte Montageposition ist der Verbindungskörper 5, entweder auf einer der Magnetanordnung 9 zugewandten Stirnfläche oder auf einer der Magnetanordnung 9 abgewandten Stirnfläche. Eine weitere vorteilhafte Montageposition ist zwischen Koppleranordnung 1 und Einlauf 20 bzw. Auslauf 21. Eine vorteilhafte Montageposition für den Identifikator ist ein Adapterkörper bzw. ein Prozessanschluss der Messrohranordnung 4.
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Die Ausleseeinheit 35 ist als RFID Reader ausgebildet. Der Identifikator 36 weist einen RFID Transponder auf, der mit dem Datenspeicher verbunden ist. Die notwendige Energie wird über Induktion auf die Sendeeinheit übertragen. Alternativ kann eine Energy Harvesting Vorrichtung an der Messrohranordnung 4 angebracht sein und die notwendige Energie bspw. von den schwingenden Messrohren gewinnen und damit die Sendeeinheit versorgen.
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Alternativ weist die Ausleseeinheit 35 einen Steckverbinder auf, der komplementär zum Steckverbinder der Messrohranordnung 4 ausgestaltet ist, welcher mit dem Datenspeicher verbunden ist. Beim Einführen der Messrohranordnung 4 in die Trägereinheit 16 entsteht somit ein elektrischer und mechanischer Kontakt zwischen dem Datenspeicher und der Ausleseeinheit, über dem die Kommunikation erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Koppleranordnung
- 2
- Messgerät
- 3
- Messrohr
- 4
- Messrohranordnung
- 5
- Verbindungskörper
- 6
- Kopplerelement
- 7
- Schwingungserreger
- 8
- Schwingungssensor
- 9
- Magnetanordnung
- 10
- Magnet
- 11
- Schenkel
- 12
- Seite
- 13
- Messrohrkörper
- 14
- Anbringfläche
- 15
- Mess- und/oder Betriebsschaltung
- 16
- Trägereinheit
- 17
- Schlauch- und/oder Kunststoffrohrsystem
- 18
- Behälter
- 19
- Prozessüberwachungseinheit
- 20
- Einlauf
- 21
- Auslauf
- 22
- Trägereinheitskörper
- 23
- Aufnahme
- 24
- Seitenfläche
- 25
- Spulenvorrichtung
- 26
- Montagefläche
- 27
- Auflagefläche
- 28
- Führung
- 30
- Prozessanschluss
- 35
- Ausleseeinheit
- 36
- Identifikator
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1807681 A1 [0002]
- WO 2011/099989 A1 [0004]
- US 10209113 B2 [0004]
