DE102020121681A1 - Coriolis flow meter - Google Patents

Coriolis flow meter Download PDF

Info

Publication number
DE102020121681A1
DE102020121681A1 DE102020121681.5A DE102020121681A DE102020121681A1 DE 102020121681 A1 DE102020121681 A1 DE 102020121681A1 DE 102020121681 A DE102020121681 A DE 102020121681A DE 102020121681 A1 DE102020121681 A1 DE 102020121681A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sensor
coil
magnet
measuring tube
vibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102020121681.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Johan Pohl
Ennio Bitto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser Flowtec AG
Original Assignee
Endress and Hauser Flowtec AG
Flowtec AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser Flowtec AG, Flowtec AG filed Critical Endress and Hauser Flowtec AG
Priority to DE102020121681.5A priority Critical patent/DE102020121681A1/en
Publication of DE102020121681A1 publication Critical patent/DE102020121681A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/845Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits
    • G01F1/8468Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits
    • G01F1/8472Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having curved measuring conduits, i.e. whereby the measuring conduits' curved center line lies within a plane
    • G01F1/8477Coriolis or gyroscopic mass flowmeters arrangements of measuring means, e.g., of measuring conduits vibrating measuring conduits having curved measuring conduits, i.e. whereby the measuring conduits' curved center line lies within a plane with multiple measuring conduits
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • G01F1/8422Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details exciters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78Direct mass flowmeters
    • G01F1/80Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • G01F1/8427Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details detectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Coriolis-Durchflussmessgerät, umfassend:- eine Messrohranordnung (4), wobei die Messrohranordnung (4) mindestens ein, von einem Medium durchströmbares Messrohr (3) umfasst;- mindestens einen Schwingungserreger (7), welcher dazu eingerichtet ist das mindestens eine Messrohr (3) zu Schwingungen anzuregen;- mindestens einen Schwingungssensor (8), welcher dazu eingerichtet ist, die Schwingungen des mindestens einen Messrohres (3) zu erfassen, umfassend mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten, wobei die mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten mindestens einen Sensormagneten (38) und mindestens eine Sensorspule (39) umfassen, wobei der mindestens eine Sensormagnet (38) eine Magnetquerschnittsfläche AMsenkrecht zu einer Magnethauptfeldachse (54) aufweist, wobei die Sensorspule (39) eine Spulenquerschnittsfläche ASsenkrecht zu einer Spulenhauptfeldachse (55) aufweist, wobei AM> ASgilt, wobei eine Spulenfrontfläche (58) und eine Magnetfrontfläche (59) beabstandet sind,- eine Trägervorrichtung (16), umfassend eine Aufnahmevorrichtung (23) mit einer Aufnahme (29) und eine Schwingungssensorkomponente der mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten, wobei die Messrohranordnung (4) zumindest teilweise in die Aufnahme (23) anordenbar ist und mechanisch lösbar mit der Trägervorrichtung (16) verbindbar ist.The invention relates to a Coriolis flowmeter, comprising: - a measuring tube arrangement (4), the measuring tube arrangement (4) comprising at least one measuring tube (3) through which a medium can flow; - at least one vibration exciter (7), which is set up for the at least excite a measuring tube (3) to vibrate;- at least one vibration sensor (8) which is set up to detect the vibrations of the at least one measuring tube (3), comprising at least two vibration sensor components, the at least two vibration sensor components having at least one sensor magnet (38) and at least one sensor coil (39), wherein the at least one sensor magnet (38) has a magnet cross-sectional area AM perpendicular to a main magnet field axis (54), the sensor coil (39) having a coil cross-sectional area AS perpendicular to a main coil field axis (55), where AM> AS holds, having a coil front surface (58) and a magnet front surface (59). andet are, - a carrier device (16), comprising a receiving device (23) with a receptacle (29) and a vibration sensor component of the at least two vibration sensor components, wherein the measuring tube arrangement (4) can be arranged at least partially in the receptacle (23) and can be mechanically detachable with the carrier device (16) can be connected.

Description

Die Erfindung betrifft ein Coriolis-Durchflussmessgerät, insbesondere für bevorzugt pharmazeutische Bioprozessanwendungen.The invention relates to a Coriolis flow meter, in particular for preferably pharmaceutical bioprocess applications.

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.Field devices in process measurement technology with a vibration-type sensor and, in particular, Coriolis flowmeters have been known for many years. The basic structure of such a measuring device is, for example, in EP 1 807 681 A1 described, with reference being made in full to the structure of a generic field device within the scope of the present invention to this publication.

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.Coriolis flowmeters typically have at least one or more oscillatable measuring tubes, which can be made to oscillate by means of an oscillating exciter. These vibrations are transmitted over the length of the pipe and are varied by the type of medium in the measuring pipe and its flow rate. A vibration sensor or, in particular, two vibration sensors spaced apart from one another can record the varied vibrations in the form of a measurement signal or a plurality of 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 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.Coriolis flowmeters with interchangeable disposable measuring tube assemblies are known. For example, in the WO 2011/099989 A1 teaches a method for producing a monolithic measuring tube arrangement of a Coriolis flowmeter with curved measuring tubes, wherein the measuring tube body of the respective measuring tubes is first formed solidly from a polymer and the channel for guiding the flowable medium is then worked in under tension. the WO 2011/099989 A1 teaches - just like them US 10,209,113 B2 - a connecting body which is set up to receive and support an exchangeable measuring tube arrangement comprising thin-walled plastic tubes. The measuring tube arrangement is fastened in a carrier device equipped with the necessary exciters and sensors via the connecting body.

Eine besondere Herausforderung bei Coriolis-Durchflussmessgeräten mit austauschbaren Einweg-Messrohranordnungen ist die Reproduzierbarkeit der Positionierung der Einweg-Messrohranordnung - insbesondere der an der Einweg-Messrohranordnung angeordneten Schwingungssensorikkomponenten - relativ zu den korrespondierenden, üblicherweise an der Trägervorrichtung angeordneten Schwingungssensorikkomponenten. Weiterhin führen Fertigungstoleranzen des austauschbaren Einweg-Messrohres, aber auch der Trägervorrichtung dazu, dass sich die zuvor in einem Justierverfahren ermittelte Sensorkonstante KS nur äußerst unsicher reproduzieren lässt, wobei für die Sensorkonstante K s = U i n d 2 π ƒ A

Figure DE102020121681A1_0001
gilt, mit der in einer Sensorspule induzierten Spannung Uind, der Schwingfrequenz ƒ und der mechanischen Amplitude A des Messrohres.A particular challenge in Coriolis flowmeters with interchangeable disposable measuring tube assemblies is the reproducibility of the positioning of the disposable measuring tube assembly - in particular the vibration sensor components arranged on the disposable measuring tube assembly - relative to the corresponding vibration sensor components usually arranged on the carrier device. Furthermore, manufacturing tolerances of the replaceable disposable measuring tube, but also of the carrier device, mean that the sensor constant K S previously determined in an adjustment process can only be reproduced with great uncertainty, with the sensor constant K s = u i n i.e 2 π ƒ A
Figure DE102020121681A1_0001
applies, with the voltage U ind induced in a sensor coil, the oscillation frequency ƒ and the mechanical amplitude A of the measuring tube.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Coriolis-Durchflussmessgerät bereitzustellen, welches einen geringeren einbaubedingten und/oder fertigungstoleranzbedingten Messfehler aufweist.The object of the invention is to provide a Coriolis flowmeter which has a lower measurement error caused by installation and/or manufacturing tolerances.

Die Aufgabe wird gelöst durch das Coriolis-Durchflussmessgerät nach Anspruch 1.The object is achieved by the Coriolis flow meter according to claim 1.

Das erfindungsgemäße Coriolis-Durchflussmessgerät umfasst:

  • - eine Messrohranordnung, wobei die Messrohranordnung mindestens ein, von einem Medium durchströmbares Messrohr umfasst;
  • - mindestens einen Schwingungserreger, welcher dazu eingerichtet ist, die Messrohranordnung, insbesondere das mindestens eine Messrohr zu Schwingungen anzuregen;
  • - mindestens einen Schwingungssensor, welcher dazu eingerichtet ist, die Schwingungen des mindestens einen Messrohres zu erfassen, umfassend mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten, wobei die mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten mindestens einen Sensormagneten und mindestens eine Sensorspule umfassen, wobei zumindest eine Schwingungssensorkomponente der mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten an der Messrohranordnung, insbesondere an dem mindestens einen Messrohr angeordnet ist, wobei der mindestens eine Sensormagnet eine Magnetquerschnittsfläche AM senkrecht zu einer Magnethauptfeldachse aufweist, wobei die Sensorspule eine Spulenquerschnittsfläche AS senkrecht zu einer Spulenhauptfeldachse aufweist, wobei AM > AS gilt, wobei die Sensorspule eine Spulenstirnseite und der Sensormagnet eine Magnetstirnseite aufweist, wobei die Spulenstirnseite und die Magnetstirnseite einander zugewandt sind, wobei die Spulenstirnseite eine Spulenfrontfläche und die Magnetstirnseite eine Magnetfrontfläche aufweist, wobei die Spulenfrontfläche und die Magnetfrontfläche beabstandet sind,
  • - eine Trägervorrichtung, umfassend eine Aufnahmevorrichtung mit einer Aufnahme und eine Schwingungssensorkomponente der mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten, wobei die Messrohranordnung zumindest teilweise in die Aufnahme anordenbar ist und mechanisch lösbar mit der Trägervorrichtung verbindbar ist.
The Coriolis flow meter according to the invention comprises:
  • - a measuring tube arrangement, wherein the measuring tube arrangement comprises at least one measuring tube through which a medium can flow;
  • - at least one vibration exciter, which is set up to excite the measuring tube arrangement, in particular the at least one measuring tube, to oscillate;
  • - at least one vibration sensor, which is set up to detect the vibrations of the at least one measuring tube, comprising at least two vibration sensor components, wherein the at least two vibration sensor components comprise at least one sensor magnet and at least one sensor coil, wherein at least one vibration sensor component of the at least two vibration sensor components on the measuring tube arrangement, is arranged in particular on the at least one measuring tube, the at least one sensor magnet having a magnetic cross-sectional area A M perpendicular to a main magnet field axis, the sensor coil having a coil cross-sectional area A S perpendicular to a main coil field axis, wherein A M > A S applies, the sensor coil having a coil end face and the sensor magnet has a magnet face, wherein the coil face and the magnet face face each other, wherein the coil face has a coil face and the magnet face has a magnet face, the coil face and the magnet face being spaced apart,
  • - A carrier device, comprising a receiving device with a receptacle and a vibration sensor component of the at least two vibration sensor components, wherein the measuring tube arrangement can be arranged at least partially in the receptacle and can be mechanically detachably connected to the carrier device.

Bei einem herkömmlichen Schwingungssensor mit einer Tauchspule ist der Sensormagnet zumindest teilweise innerhalb der Tauschspule, insbesondere innerhalb eines durch eine Tauchspulenwicklung begrenzten Volumens angeordnet und weist somit eine Magnetquerschnittsfläche auf, die deutlich geringer ist als die Spulenquerschnittsfläche der Tauschspule. Der Bereich, in dem sich das Magnetfeld stark ändert, befindet sich innerhalb der Tauchspule. Coriolis-Durchflussmessgeräte mit austauschbaren Messrohranordnungen weisen Schwingungserreger bzw. Schwingungssensoren auf, bei denen sich der entsprechende Erregermagnet bzw. Sensormagnet nicht in die Erregerspule bzw. Sensorspule erstreckt. Stattdessen ist ein Spalt zwischen den beiden jeweiligen Komponenten vorgesehen. Das bloße Anordnen der Sensor- und/oder Erregermagnete knapp außerhalb der Sensor- und/oder Erregerspule führt jedoch zu einer minderwertigen Messperformance. Dies liegt darin begründet, dass sich das geschwindigkeitsabhängige Messsignal in Abhängigkeit des Abstands des Sensormagneten zur Sensorspule selbst im Bereich von Zehntelmillimetern und weniger stark ändert.In a conventional vibration sensor with a plunger coil, the sensor magnet is at least partially arranged within the exchange coil, in particular within a volume delimited by a plunger coil winding, and thus has a magnet cross-sectional area that is significantly smaller than the coil cross-sectional area of the exchange coil. The area where the magnetic field changes significantly is inside the voice coil. Coriolis flowmeters with interchangeable measuring tube arrangements have vibration exciters or vibration sensors in which the corresponding exciter magnet or sensor magnet does not extend into the exciter coil or sensor coil. Instead, a gap is provided between the two respective components. However, simply arranging the sensor and/or excitation magnets just outside the sensor and/or excitation coil leads to inferior measurement performance. The reason for this is that the speed-dependent measurement signal changes as a function of the distance between the sensor magnet and the sensor coil itself in the range of tenths of a millimeter and less.

Durch die Gestaltung des Sensormagneten derart, dass die Magnetquerschnittsfläche größer als die Spulenquerschnittsfläche ist, erreicht der Schwingungssensor eine gute Linearität und Positionierungstoleranz. Die erzeugten Feldlinien des Magnetfeldes des mindestens einen Sensormagneten im Bereich der Sensorspule weisen näherungsweise einen konstanten Magnetfeldgradienten auf. Dadurch fällt das Magnetfeld in Richtung der Magnethauptfeldachse relativ langsam und näherungsweise linear ab. Dies führt dazu, dass sich die Sensorkonstante bei Verschiebung in Richtung der Magnethauptfeldachse bzw. in Schwingrichtung kaum ändert und somit eine hohe Positionierungstoleranz in Richtung der Magnethauptfeldachse bzw. Schwingrichtung erreicht wird. Dies erweist sich besonders dann als vorteilhaft, wenn die Signale zweier elektromagnetischer Sensoren durch eine Serienschaltung addiert werden, da in diesem Fall besonders geringe Toleranzen für die Amplituden der Spannungssignale der elektromagnetischen Schwingungssensoren erfüllt werden müssen.By designing the sensor magnet in such a way that the magnet cross-sectional area is larger than the coil cross-sectional area, the vibration sensor achieves good linearity and positioning tolerance. The generated field lines of the magnetic field of the at least one sensor magnet in the area of the sensor coil have an approximately constant magnetic field gradient. As a result, the magnetic field decreases relatively slowly and approximately linearly in the direction of the main magnetic field axis. The result of this is that the sensor constant hardly changes when shifted in the direction of the main magnet field axis or in the direction of oscillation and thus a high positioning tolerance in the direction of the main magnet field axis or direction of oscillation is achieved. This proves to be particularly advantageous when the signals from two electromagnetic sensors are added by a series circuit, since in this case particularly low tolerances for the amplitudes of the voltage signals from the electromagnetic vibration sensors must be met.

Die Positionierungstoleranz in senkrechter Richtung zur Magnethauptfeldachse ist sogar noch besser, da sich das Magnetfeld durch die Sensorspule in senkrechter Richtung zur Magnethauptfeldachse kaum ändert.The positioning tolerance in the direction perpendicular to the main magnet field axis is even better since the magnetic field through the sensor coil hardly changes in the direction perpendicular to the main magnet field axis.

Die Messrohranordnung bildet den, je nach wechselnder Anwendung austauschbaren Teil des Coriolis-Durchflussmessgerätes, welcher als EinwegArtikel zu verstehen ist. Daher ist die Messrohranordnung derart ausgebildet und dazu eingerichtet, mechanisch trennbar mit der Trägervorrichtung verbunden zu werden. Dafür weist die Trägervorrichtung eine Aufnahmevorrichtung mit einer Aufnahme auf, in welche die Messrohranordnung einführbar ist. Die Aufnahmevorrichtung kann eine Fixiervorrichtung zum Befestigen der Messrohranordnung an der Trägervorrichtung aufweisen.The measuring tube arrangement forms the part of the Coriolis flow meter that can be replaced depending on the changing application and is to be understood as a disposable item. The measuring tube arrangement is therefore designed and set up in such a way that it can be connected to the carrier device in a mechanically separable manner. For this purpose, the carrier device has a receiving device with a receptacle into which the measuring tube arrangement can be inserted. The receiving device can have a fixing device for fastening the measuring tube arrangement to the carrier device.

Herkömmliche in Coriolis-Durchflussmessgeräten eingesetzte Schwingungserreger umfassen zumindest einen Erregermagneten und eine Erregerspule. Eine Betriebsschaltung ist dazu eingerichtet, ein Betriebssignal zu erzeugen und auf die Erregerspule aufzubringen, so dass diese ein zeitlich veränderliches Magnetfeld erzeugt. Herkömmliche in Coriolis-Durchflussmessgeräten eingesetzte Schwingungssensoren umfassen zumindest einen Sensormagneten und eine Sensorspule. Eine Messschaltung ist dazu eingerichtet, eine an der Sensorspule induzierte Messpannung zu erfassen.Conventional vibration exciters used in Coriolis flowmeters include at least one exciter magnet and one exciter coil. An operating circuit is set up to generate an operating signal and apply it to the exciter coil so that it generates a magnetic field that varies over time. Conventional vibration sensors used in Coriolis flowmeters include at least one sensor magnet and one sensor coil. A measurement circuit is set up to detect a measurement voltage induced at the sensor coil.

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Spulenfrontfläche und die Magnetfrontfläche mit einem Abstand x beabstandet sind,
wobei x ≤ 2,5 mm und bevorzugt x ≤ 2 mm gilt,
wobei x ≥ 0,25 mm und bevorzugt x ≥ 0,5 mm gilt.
One embodiment provides that the coil front surface and the magnet front surface are spaced apart by a distance x,
where x ≤ 2.5 mm and preferably x ≤ 2 mm,
where x ≥ 0.25 mm and preferably x ≥ 0.5 mm.

Die Spulenfrontfläche und die Magnetfrontfläche sind einander zugewandt und zudem mit einem Abstand x beabstandet. Der beanspruchte Wertebereich für den Abstand x hat sich als besonders vorteilhaft für die Ausrichtung der Sensorspule relativ zum Sensormagneten herausgestellt, so dass sich die im Justierverfahren ermittelte Sensorkonstante im Einsatz genauer reproduzieren lässt im Vergleich mit Anordnungen bei denen größere bzw. geringere Abstände x vorliegen. Die Sensorkonstante eines Schwingungssensors, der den hier bezeichneten Ansprüchen genügt, hat im beanspruchten Abstandsbereich in der Regel ein relativ flaches Maximum, d.h. die Änderung der Sensorkonstante in Abhängigkeit des Abstandes ist minimal. Zum Erreichen der maximalen Positionierungstoleranz sollte der Abstand so gewählt werden, dass ein Maximalwert der Sensorkonstante erreicht wird.The coil front surface and the magnet front surface face each other and are also spaced apart by a distance x. The claimed value range for the distance x has turned out to be particularly advantageous for the alignment of the sensor coil relative to the sensor magnet, so that the sensor constant determined in the adjustment process can be reproduced more accurately in use compared to arrangements in which larger or smaller distances x exist. The sensor constant of a vibration sensor that satisfies the requirements specified here generally has a relatively flat maximum in the claimed distance range, ie the change in the sensor constant as a function of the distance is minimal. To achieve the maximum positioning tote The distance should be chosen so that a maximum value of the sensor constant is reached.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Ausdehnung des Sensormagnetes in Richtung der Magnethauptfeldachse eine Magnetdicke hM aufweist,
wobei A M / h M 1,5

Figure DE102020121681A1_0002
1,5 und bevorzugt 3 A M / h M 12
Figure DE102020121681A1_0003
gilt.One embodiment provides that an extension of the sensor magnet in the direction of the main magnet field axis has a magnet thickness h M
whereby A M / H M 1.5
Figure DE102020121681A1_0002
1.5 and preferred 3 A M / H M 12
Figure DE102020121681A1_0003
is applicable.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Ausdehnung der Sensorspule in Richtung der Spulenhauptfeldachse eine Dicke hS aufweist,
wobei h S < A S

Figure DE102020121681A1_0004
gilt.One embodiment provides that an extension of the sensor coil has a thickness h S in the direction of the main coil field axis,
whereby H S < A S
Figure DE102020121681A1_0004
is applicable.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass hS ≤ 10 mm, insbesondere hS ≤ 5 mm und bevorzugt hS ≤ 2 mm gilt.A further embodiment provides that h S ≦10 mm, in particular h S ≦5 mm and preferably h S ≦2 mm.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass AM ≥ 1,77 • AS, bevorzugt AM ≥ 4 · AS und insbesondere AM ≥ 16 · AS gilt.One embodiment provides that A M ≧1.77*A S , preferably A M ≧4*A S and in particular A M ≧16*A S .

Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das durch den Sensormagneten im Randbereich erzeugte inhomogene Magnetfeld nicht durch die Sensorspule verläuft. Das hat zur Folge, dass sich eine Abweichung von einer Idealposition der Sensorspule relativ zum Sensormagneten nur geringfügig auf die im Justierverfahren ermittelte Sensorkonstante Einfluss nimmt. Dabei beschreibt die Idealposition die Positionierung der Sensorspule relativ zum Sensormagneten, die beim betriebsseitigen Justierverfahren vorlag.Such a configuration has the advantage that the inhomogeneous magnetic field generated by the sensor magnet in the edge area does not run through the sensor coil. As a result, a deviation from an ideal position of the sensor coil relative to the sensor magnet has only a slight influence on the sensor constant determined in the adjustment process. In this case, the ideal position describes the positioning of the sensor coil relative to the sensor magnet, which was present during the operational adjustment process.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Sensorspule eine Windungszahl N aufweist,
wobei 250 ≤ N ≤ 2500 und bevorzugt 500 ≤ N ≤ 2000 gilt.
One embodiment provides that the sensor coil has a number of turns N
where 250≦N≦2500 and preferably 500≦N≦2000.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Sensorspule einen Sensorspulendraht umfasst,
wobei der Sensorspulendraht einen Sensorspulendrahtdurchmesser DSD aufweist,
wobei DSD ≤ 150 µm, insbesondere DSD ≤ 100 µm und bevorzugt DSD ≤ 20 µm gilt.
One embodiment provides that the sensor coil includes a sensor coil wire,
wherein the sensor coil wire has a sensor coil wire diameter D SD ,
where D SD ≦150 μm, in particular D SD ≦100 μm and preferably D SD ≦20 μm.

Zur Kompensation der kleinen Abmessungen der Sensorspule und zur Kompensation der durch Abstand und Abmessungen des Magneten reduzierten Magnetfeldstärke im Bereich der Spule hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Windungszahl der Sensorspule höher auszulegen als bei herkömmlichen Schwingungssensoren üblich. Zudem muss ein möglichst dünner Wickeldraht verwendet werden, damit die Sensorspule die vorteilhaften geometrischen Anforderungen erfüllt und gleichzeitig dazu ausgebildet ist, ein ausreichend großes Messsignal zu detektieren.To compensate for the small dimensions of the sensor coil and to compensate for the reduced magnetic field strength in the area of the coil due to the distance and dimensions of the magnet, it has proven advantageous to design the number of turns of the sensor coil to be higher than is usual with conventional vibration sensors. In addition, the thinnest possible winding wire must be used so that the sensor coil meets the advantageous geometric requirements and at the same time is designed to detect a sufficiently large measurement signal.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messrohranordnung zwei Messrohre, nämlich ein erstes Messrohr und ein zweites Messrohr umfasst,
wobei das Coriolis-Durchflussmessgerät vier Schwingungssensoren mit jeweils einer Sensorspule und einem Sensormagneten umfasst,
wobei ein erster Schwingungssensor eine erste Sensorspule und einen ersten Sensormagneten umfasst,
wobei ein zweiter Schwingungssensor eine zweite Sensorspule und einen zweiten Sensormagneten umfasst,
wobei ein dritter Schwingungssensor eine dritte Sensorspule und einen dritten Sensormagneten umfasst,
wobei ein vierter Schwingungssensor eine vierte Sensorspule und einen vierten Sensormagneten umfasst,
wobei der erste Sensormagnet und der zweite Sensormagnet an dem ersten Messrohr angeordnet sind,
wobei der dritte Sensormagnet und der vierte Sensormagnet an dem zweiten Messrohr angeordnet sind,
wobei die erste Sensorspule und die dritte Sensorspule und/oder die zweite Sensorspule und die vierte Sensorspule jeweils elektrisch in Reihe geschaltet sind.
wobei sich die erste Sensorspule und die dritte Sensorspule einlaufseitig und die zweite Sensorspule und die vierte Sensorspule auslaufseitig befinden.
One embodiment provides that the measuring tube arrangement comprises two measuring tubes, namely a first measuring tube and a second measuring tube.
wherein the Coriolis flow meter comprises four vibration sensors, each with a sensor coil and a sensor magnet,
wherein a first vibration sensor comprises a first sensor coil and a first sensor magnet,
wherein a second vibration sensor comprises a second sensor coil and a second sensor magnet,
wherein a third vibration sensor comprises a third sensor coil and a third sensor magnet,
wherein a fourth vibration sensor comprises a fourth sensor coil and a fourth sensor magnet,
wherein the first sensor magnet and the second sensor magnet are arranged on the first measuring tube,
wherein the third sensor magnet and the fourth sensor magnet are arranged on the second measuring tube,
wherein the first sensor coil and the third sensor coil and/or the second sensor coil and the fourth sensor coil are each electrically connected in series.
wherein the first sensor coil and the third sensor coil are on the upstream side and the second sensor coil and the fourth sensor coil are on the downstream side.

Die im Betrieb mittels der Messschaltung ermittelte Messspannung weist gemäß der Ausgestaltung somit immer den Beitrag beider Sensorspulen auf. Daher ist es besonders notwendig, dass die einzelnen Schwingungssensoren eine möglichst hohe Positionierungstoleranz in alle drei Raumrichtungen aufweisen, so dass die Amplitudensignale der einzelnen Schwingungssensoren robust gegen Variationen der Abstände zwischen den Spulen und den Magneten sind und somit beim Addieren der Signale durch die Reihenschaltung kein zusätzlicher Phasenfehler erzeugt wird. Erst dann lässt sich mit Hilfe einer derartigen Verschaltung der einzelnen Sensorspulen eine vereinfachte Auswertung der Messsignale ausführen.According to the embodiment, the measurement voltage determined during operation by means of the measurement circuit always has the contribution of both sensor coils. Therefore, it is particularly necessary that the individual vibration sensors have the highest possible positioning tolerance in all three spatial directions, so that the amplitude signals of the individual vibration sensors are robust against variations in the distances between the coils and the magnets and thus no additional when adding the signals through the series connection phase error is generated. Only then can a simplified evaluation of the measurement signals be carried out with the aid of such an interconnection of the individual sensor coils.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Magnetfrontfläche einen Flächenschwerpunkt und die Spulenfrontfläche einen Flächenschwerpunkt aufweist,
wobei die beiden Flächenschwerpunkte mit einem Maximalabstand amax beabstandet sind,
wobei amax ≤ 20 mm, insbesondere amax ≤ 10 mm und bevorzugt amax ≤ 3 mm gilt.
One embodiment provides that the magnet front surface has a centroid and the coil front surface has a centroid,
where the two centroids are separated by a maximum distance amax,
where a max ≦20 mm, in particular a max ≦10 mm and preferably a max ≦3 mm, applies.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Auswerteschaltung dazu eingerichtet ist, zumindest in Abhängigkeit einer mittels des mindestens einen Schwingungssensors ermittelten Messgröße und einer dem mindestens einen Schwingungssensor zugewiesenen, von dem Abstand x abhängigen Sensorkonstante KS,x eine von dem Massedurchfluss des Mediums abhängige Größe zu ermitteln,
wobei bei einem optimalen Arbeitspunkt die Sensorkonstante KS,x einen Wert einer optimalen Sensorkonstante KS,opt annimmt,
wobei der Sensormagnet und die Sensorspule derart ausgebildet und zueinander orientiert sind, dass eine Abweichung der Sensorkonstante KS,x von der Sensorkonstante KS,opt in einem Abstandsbereich um den optimalen Arbeitspunkt immer kleiner 0,3%, insbesondere kleiner 0,25% und bevorzugt kleiner 0,2 % ist,
wobei der Abstandsbereich zwei Grenzen aufweist, welche 0,01 mm, insbesondere 0,05 mm und bevorzugt 0,1 mm vom optimalen Arbeitspunkt beabstandet sind.
One embodiment provides that an evaluation circuit is set up for this purpose, at least as a function of a measured variable determined by means of the at least one vibration sensor and of the at least one vibration sensor to determine a variable dependent on the mass flow of the medium from the assigned sensor constant K S,x dependent on the distance x,
where at an optimal working point the sensor constant K S,x assumes a value of an optimal sensor constant K S,opt ,
wherein the sensor magnet and the sensor coil are designed and oriented to one another in such a way that a deviation of the sensor constant K S,x from the sensor constant K S,opt in a distance range around the optimum operating point is always less than 0.3%, in particular less than 0.25% and is preferably less than 0.2%,
the distance range having two limits which are 0.01 mm, in particular 0.05 mm and preferably 0.1 mm apart from the optimum working point.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:

  • 1: ein für pharmazeutische Bioprozessanwendungen geeignetes Coriolis-Durchflussmessgerät;
  • 2: eine Schnittansicht durch einen Schwingungssensor;
  • 3: eine mittels Finite-Elemente-Simulation erstellte Simulation des Magnetfelds in der Schnittansicht (wie 2) des Schwingungssensors; und
  • 4: die mittels Finite-Elemente-Simulation berechnete Abhängigkeit der Sensorkonstante eines Schwingungssensors von dem Abstand eines Sensormagneten zur Sensorspule für die Konfiguration in 2 und 3.
The invention is explained in more detail with reference to the following figures. It shows:
  • 1 : a Coriolis flow meter suitable for pharmaceutical bioprocess applications;
  • 2 : a sectional view through a vibration sensor;
  • 3 : a finite element simulation of the magnetic field in the section view (like 2 ) of the vibration sensor; and
  • 4 : the dependence of the sensor constant of a vibration sensor on the distance between a sensor magnet and the sensor coil for the configuration in calculated using finite element simulation 2 and 3 .

Die 1 zeigt ein für pharmazeutische Bioprozessanwendungen geeignetes Coriolis-Durchflussmessgerät, an dem das Prinzip eines Coriolis-Durchflussmessgerätes im Einsatz in pharmazeutischen Bioprozessanwendungen im Folgenden erläutert wird. Die Messrohranordnung 4 ist geeignet in ein Coriolis-Durchflussmessgerät, insbesondere in eine Trägervorrichtung 16 des Coriolis-Durchflussmessgerätes auswechselbar und mechanisch lösbar eingesetzt zu werden. Dafür sind einzelne Komponenten des Schwingungserregers und der Schwingungssensoren - in dem abgebildeten 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 der Trägervorrichtung 16 angeordnet, welche für das Aufnehmen der Messrohranordnung 4 geeignet und ausgebildet ist. Die jeweiligen Komponenten sind jeweils so angebracht, dass ein Einführen in die und ein Entfernen der Messrohranordnung 4 aus der Aufnahmevorrichtung 23 möglich ist, ohne dass sich die entsprechenden Komponenten sterisch behindern. Die Messrohranordnung 4 umfasst zwei gebogene, parallel zueinander verlaufende Messrohre 3.1, 3.2, welche über eine Koppleranordnung 1, in dem Fall bestehend aus vier Kopplungselementen 6, und über einen Verbindungskörper 5 miteinander verbunden sind. Die Form und die Anzahl der Messrohre 3.1, 3.2 ist nicht erfindungswesentlich. Es sind auch Messrohranordnungen 4 mit mindestens einem geraden Messrohr 3 bekannt. 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 abgebildeten Messrohre 3.1, 3.2 sind so geformt, dass die Strömungsrichtung im Einlauf entgegengesetzt zur Strömungsrichtung in einem Auslauf orientiert ist. Im Einlauf und im Auslauf kann jeweils ein Strömungsteiler (nicht abgebildet) angeordnet sein, welcher einen Prozessanschluss zum Verbinden der Messrohranordnung mit einem Schlauch- und/oder Kunststoffrohrsystem aufweist. Gemäß einer Ausgestaltung kann genau ein Strömungsteilerkörper an Stelle zweier separater 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 mechanisch zu entkoppeln. Die einzelnen Kopplungselemente 6 sind plattenförmig ausgebildet und 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 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 der jeweiligen Messrohre 3.1, 3.2 ist ein Magnet 10.1 der Magnetanordnung 9.1 angeordnet, welcher eine Schwingungserregerkomponente des Schwingungserregers bildet. In den jeweiligen Schenkeln der Messrohre 3.1, 3.2 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. Der jeweilige Schwingungserreger ist in Strömungsrichtung zwischen den zwei Schwingungssensoren angeordnet.the 1 shows a Coriolis flow meter suitable for pharmaceutical bioprocess applications, on which the principle of a Coriolis flow meter used in pharmaceutical bioprocess applications is explained below. The measuring tube arrangement 4 is suitable for being used in a Coriolis flow meter, in particular in a carrier device 16 of the Coriolis flow meter, in an exchangeable and mechanically detachable manner. For this purpose, individual components of the vibration exciter and the vibration sensors—in the case shown, the respective magnet arrangements 9.1, 9.2—are attached to the measuring tube arrangement 4. The other components are arranged in the carrier device 16, in particular in the receptacle 29 of the carrier device 16, which is suitable and designed for receiving the measuring tube arrangement 4. The respective components are each attached in such a way that it is possible to insert and remove the measuring tube arrangement 4 from the receiving device 23 without the corresponding components sterically impeding one another. The measuring tube arrangement 4 comprises two curved measuring tubes 3.1, 3.2 running parallel to one another, which are connected to one another via a coupler arrangement 1, in this case consisting of four coupling elements 6, and via a connecting body 5. The shape and the number of the measuring tubes 3.1, 3.2 are not essential to the invention. Measuring tube arrangements 4 with at least one straight measuring tube 3 are also known. Two coupling elements 6.1 are integrally attached in an inlet and two coupling elements 6.2 are attached in the outlet of the respective measuring tubes 3.1, 3.2. The measuring tubes 3.1, 3.2 shown are shaped in such a way that the direction of flow in the inlet is oriented opposite to the direction of flow in an outlet. A flow divider (not shown) can be arranged in the inlet and in the outlet, which has a process connection for connecting the measuring tube arrangement to a hose and/or plastic tube system. According to one embodiment, exactly one flow divider body can be provided instead of two separate flow dividers, which is pushed onto the inlet and outlet and contributes to mechanically decoupling the measuring tube arrangement 4 from the environment after installation in the carrier device. The individual coupling elements 6 are plate-shaped and in one or two parts. The coupling elements can in each case completely or only partially encompass the measuring tubes. The measuring tubes 3.1, 3.2 are U-shaped, ie they each have two legs which run essentially parallel to one another and are connected via a curved section. A magnet arrangement 9.1, 9.2 is arranged on each measuring tube 3.1, 3.2. A magnet 10.1 of the magnet arrangement 9.1, which forms a vibration exciter component of the vibration exciter, is arranged in the curved section of the respective measuring tubes 3.1, 3.2. A magnet 10.2, which forms part of the vibration exciter, is fitted in the respective legs of the measuring tubes 3.1, 3.2. The magnets 10 are attached to attachment surfaces. In the embodiment, the attachment surfaces are located on the respective measuring tubes 3.1, 3.2. The respective vibration exciter is arranged in the direction of flow between the two vibration sensors.

Die Messrohranordnung 4 ist teilweise in eine Aufnahmevorrichtung 23 mit einer Aufnahme 29 einer Trägervorrichtung 16 eingeführt. Ein Pfeil deutet die Einführrichtung an. Diese verläuft in der Ausgestaltung senkrecht zu einer Längsrichtung der Aufnahme 29 und der Messrohranordnung 4. Die Aufnahme 29 kann auch derart ausgebildet sein, dass die Messrohranordnung 4 in Längsrichtung der Aufnahme 29 einzuführen ist (nicht abgebildet). Die Trägervorrichtung 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. Eine Auswerteschaltung 53 ist dazu eingerichtet, zumindest einen Massedurchfluss in Abhängigkeit des mittels der Schwingungssensoren gemessenen Messsignales, insbesondere in Abhängigkeit einer Phasendifferenz zu ermitteln. Weiterhin kann die Auswerteschaltung dazu eingerichtet sein, eine Viskosität und/oder eine Dichte des zu führenden Mediums zu bestimmen. 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.The measuring tube arrangement 4 is partially inserted into a receiving device 23 with a receiving device 29 of a carrier device 16 . An arrow indicates the direction of insertion. In the embodiment, this runs perpendicularly to a longitudinal direction of the receptacle 29 and the measuring tube arrangement 4. The receptacle 29 can also be designed in such a way that the measuring tube arrangement 4 can be inserted in the longitudinal direction of the receptacle 29 (not shown). The carrier device 16 has a measuring and/or operating circuit 29 which is connected to the vibration exciters and vibration sensors, in particular are specially connected to the respective coil systems and set up to generate and/or detect a magnetic field that changes over time. An evaluation circuit 53 is set up to determine at least one mass flow as a function of the measurement signal measured by the vibration sensors, in particular as a function of a phase difference. Furthermore, the evaluation circuit can be set up to determine a viscosity and/or a density of the medium to be conveyed. The carrier device 16 has a carrier device body 22 in which the receptacle 29 is located. The connecting body 5 of the measuring tube arrangement 4 has mounting surfaces 26 which are used to arrange the measuring tube arrangement 4 in a predetermined position in the carrier device 16 . According to the illustrated embodiment, the perpendicular of the mounting surface 26 points perpendicular to the longitudinal direction of the measuring tube arrangement 4. According to a further advantageous embodiment, the perpendicular of the mounting surface 26 points in the direction of the longitudinal direction of the measuring tube arrangement 4. The surface of the carrier device body that is in contact with the mounting surface 26 of the connecting body 5 22 is the bearing surface 27.

Die Trägervorrichtung 16 weist zwei parallel zueinander orientierte Seitenflächen auf, welche die Aufnahme 29 quer zur Längsrichtung der Aufnahme 29 begrenzen. In den Seitenflächen sind die Spulenvorrichtungen der Schwingungssensoren 8.1, 8.2 und die Spulenvorrichtung des Schwingungserregers 7 angeordnet. Die Spulenvorrichtungen der Schwingungssensoren 8.1, 8.2 sind in Längsrichtung der Aufnahme 29 zur Spulenvorrichtung des Schwingungserregers 7 angeordnet. Alle drei Spulenvorrichtungen befinden sich in einer Spulenebene. Des Weiteren sind die drei Spulenvorrichtungen als Plattenspule ausgebildet und in die Seitenfläche versenkt. An der Seitenfläche sind drei Spulenvorrichtungen im Wesentlich gegenüber von den drei Spulenvorrichtungen 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 29 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 29 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.The carrier device 16 has two side surfaces which are oriented parallel to one another and delimit the receptacle 29 transversely to the longitudinal direction of the receptacle 29 . The coil devices of the vibration sensors 8.1, 8.2 and the coil device of the vibration exciter 7 are arranged in the side surfaces. The coil devices of the vibration sensors 8.1, 8.2 are arranged in the longitudinal direction of the receptacle 29 for the coil device of the vibration exciter 7. All three coil devices are in one coil plane. Furthermore, the three coil devices are designed as plate coils and sunk into the side surface. On the side surface, three coil devices are arranged substantially opposite the three coil devices. A guide is worked into each of the two side surfaces, which guide extends perpendicularly to the longitudinal direction of the receptacle 29 and parallel to the plane of the coil. According to the embodiment shown, the receptacle 29 extends over two end faces of the receptacle 29. This enables the measuring tube arrangement 4 to be inserted perpendicularly to the longitudinal direction of the measuring tube arrangement 4. According to a further embodiment, the receptacle 29 extends exclusively over one end face. In this case, the measuring tube arrangement 4 is to be introduced into the supporting device 16 in the longitudinal direction of the measuring tube arrangement 4 - or the supporting device 16 .

Die abgebildeten Schwingungssensoren weisen Sensormagnete mit einer Magnetquerschnittsfläche und Sensorspulen mit einer Spulenquerschnittsfläche auf, wobei in dem abgebildeten Fall die Magnetquerschnittsfläche geringer ist als die Spulenquerschnittsfläche. Somit unterscheidet sich die Ausgestaltung der 1 von der erfindungsgemäßen Lösung, welche in 2 dargestellt wird.The vibration sensors shown have sensor magnets with a magnet cross-sectional area and sensor coils with a coil cross-sectional area, in the case shown the magnet cross-sectional area being smaller than the coil cross-sectional area. Thus, the design differs 1 of the solution according to the invention, which in 2 is pictured.

Die Messrohranordnung 4 umfasst zwei Messrohre 3, nämlich ein erstes Messrohr 3.1 und ein zweites Messrohr 3.2. Vier Schwingungssensoren 8 mit jeweils einer Sensorspule und einem Sensormagneten sind an der Messrohranordnung 4 angeordnet. Die abgebildete Sensorspulen können als LTCC-Spulen (Low Temperature Cofired Ceramics) ausgeführt sein, die beispielsweise in der DE 102018119330 B3 gelehrt werden, als Multilayer-PCB-Spulen aus herkömmlichen Materialien wie z.B. FR4, oder auch als herkömmliche Wickelspulen aus Kupferlackdraht. Die Sensormagnete sind zumindest teilweise zylindrisch ausgebildet. Ein erster Schwingungssensor 8.1 umfasst eine erste Sensorspule 39.1 und einen ersten Sensormagneten 38.1, ein zweiter Schwingungssensor 8.2 umfasst eine zweite Sensorspule 39.2 und einen zweiten Sensormagneten 38.2, ein dritter Schwingungssensor 8.3 umfasst eine dritte Sensorspule 39.3 und einen dritten Sensormagneten 38.3 und ein vierter Schwingungssensor 8.4 eine vierte Sensorspule 39.4 und einen vierten Sensormagneten 38.4. Dabei sind der erste Sensormagnet 38.1 und der zweite Sensormagnet 38.2 an dem ersten Messrohr 3.1 angeordnet sind und der dritte Sensormagnet 38.3 und der vierte Sensormagnet 38.4 sind an dem zweiten Messrohr 3.2 angeordnet. Die erste Sensorspule 39.1 und die dritte Sensorspule 39.3 und/oder die zweite Sensorspule 39.2 und die vierte Sensorspule 39.4 sind jeweils elektrisch in Reihe geschaltet. Die Trägervorrichtung 16 umfasst eine Aufnahmevorrichtung 23 mit einer Aufnahme 29 und eine Schwingungssensorkomponente der mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten, welche einen Schwingungssensor bilden. Die Messrohranordnung 4 ist zumindest teilweise in die Aufnahme 23 anordenbar und ist mechanisch lösbar mit der Trägervorrichtung 16 verbindbar.The measuring tube arrangement 4 comprises two measuring tubes 3, namely a first measuring tube 3.1 and a second measuring tube 3.2. Four vibration sensors 8 each with a sensor coil and a sensor magnet are arranged on the measuring tube arrangement 4 . The sensor coils shown can be designed as LTCC coils (Low Temperature Cofired Ceramics), for example in the DE 102018119330 B3 are taught as multilayer PCB coils made of conventional materials such as FR4, or as conventional wound coils made of enameled copper wire. The sensor magnets are at least partially cylindrical. A first vibration sensor 8.1 includes a first sensor coil 39.1 and a first sensor magnet 38.1, a second vibration sensor 8.2 includes a second sensor coil 39.2 and a second sensor magnet 38.2, a third vibration sensor 8.3 includes a third sensor coil 39.3 and a third sensor magnet 38.3 and a fourth vibration sensor 8.4 fourth sensor coil 39.4 and a fourth sensor magnet 38.4. The first sensor magnet 38.1 and the second sensor magnet 38.2 are arranged on the first measuring tube 3.1 and the third sensor magnet 38.3 and the fourth sensor magnet 38.4 are arranged on the second measuring tube 3.2. The first sensor coil 39.1 and the third sensor coil 39.3 and/or the second sensor coil 39.2 and the fourth sensor coil 39.4 are each electrically connected in series. The carrier device 16 includes a receiving device 23 with a receptacle 29 and a vibration sensor component of the at least two vibration sensor components, which form a vibration sensor. The measuring tube arrangement 4 can be arranged at least partially in the receptacle 23 and can be connected to the carrier device 16 in a mechanically detachable manner.

Die 2 zeigt eine Schnittansicht durch einen Schwingungssensor, welcher in einem erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerät zum Einsatz kommt, und das mittels Finite-Elemente-Simulation berechnete Magnetfeld - dargestellt durch Pfeile - des Sensormagneten 38 ist zusätzlich in 3 dargestellt. Der abgebildete Schwingungssensor 8, welcher dazu eingerichtet ist, die Schwingungen des mindestens einen Messrohres 3 zu erfassen, umfasst mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten, wobei die mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten mindestens einen Sensormagneten 38 und mindestens eine Sensorspule 39 umfassen, die durch einen Sensormagnethalter 40 und einen Sensorspulenhalter 41 befestigt sein können 2 ist axial-symmetrisch zu verstehen. Ohne Beschränkung der Ansprüche ist in 2 also exemplarisch eine zylindrische Spule sowie ein zylindrischer Magnet dargestellt. Zumindest eine Schwingungssensorkomponente der mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten ist an der Messrohranordnung, insbesondere an dem mindestens einen Messrohr 3 angeordnet. Die Sensorspule 39 weist eine Spulenstirnseite 56 und der Sensormagnet 38 eine Magnetstirnseite 57 auf, wobei die Spulenstirnseite 56 und die Magnetstirnseite 57 einander zugewandt sind. Die Spulenstirnseite 56 weist eine Spulenfrontfläche 58 und die Magnetstirnseite 57 eine Magnetfrontfläche 59 auf. Anders als bei herkömmlichen Ansätzen - bei denen der Spulenmagnet in die Tauchspule eingeführt ist - sind die Sensorspule 39 und der Sensormagnet 38 derart beabstandet, dass sie sich bei einer Bewegung senkrecht zur Hauptfeldachse nicht sterisch behindern. Dies wird beispielsweise dadurch realisiert, dass die Spulenfrontfläche 58 und die Magnetfrontfläche 59 beabstandet sind. Der mindestens eine Sensormagnet 38 weist eine Magnetquerschnittsfläche AM senkrecht zu einer Magnethauptfeldachse 54 auf. Die Sensorspule 39 weist eine Spulenquerschnittsfläche AS senkrecht zu einer Spulenhauptfeldachse 55 aufweist. Dabei gilt für die beiden Querschnittsflächen, dass AM > AS.the 2 shows a sectional view through a vibration sensor, which is used in a Coriolis flowmeter according to the invention, and the magnetic field calculated using finite element simulation - represented by arrows - of the sensor magnet 38 is also shown in 3 shown. The vibration sensor 8 shown, which is set up to detect the vibrations of the at least one measuring tube 3, comprises at least two vibration sensor components, the at least two vibration sensor components comprising at least one sensor magnet 38 and at least one sensor coil 39, which are held together by a sensor magnet holder 40 and a sensor coil holder 41 can be attached 2 is to be understood as axially symmetrical. Without limiting the claims, in 2 So a cylindrical coil and a cylindrical magnet are shown as an example. At least one vibration sensor component of the at least two vibration sensor components is arranged on the measuring tube arrangement, in particular on the at least one measuring tube 3 . The sensor coil 39 has a coil face 56 and the sensor magnet 38 has a magnet face 57, the coil face 56 and the magnet face 57 facing each other. The coil face 56 has a coil face 58 and the magnet face 57 has a magnet face 59 . In contrast to conventional approaches, in which the coil magnet is inserted into the plunger coil, the sensor coil 39 and the sensor magnet 38 are spaced apart in such a way that they do not sterically impede one another when moving perpendicularly to the main field axis. This is realized, for example, in that the coil front surface 58 and the magnet front surface 59 are spaced apart. The at least one sensor magnet 38 has a magnet cross-sectional area A M perpendicular to a main magnet field axis 54 . The sensor coil 39 has a coil cross-sectional area A S perpendicular to a main coil field axis 55 . It applies to the two cross-sectional areas that A M > A S .

Die Spulenfrontfläche 58 und die Magnetfrontfläche 59 sind mit einem Abstand x beabstandet, wobei für den Abstand x ≤ 2,5 mm und bevorzugt x ≤ 2 mm gilt und gleichzeitig x ≥ 0,25 mm und bevorzugt x > 0,5 mm gilt. Eine Ausdehnung des Sensormagnetes 38 in Richtung der Magnethauptfeldachse 54 weist eine Magnetdicke hM mit A M / h M 1,5

Figure DE102020121681A1_0005
und bevorzugt 3 A M / h M 12
Figure DE102020121681A1_0006
auf. Eine Ausdehnung der Sensorspule 39 in Richtung der Spulenhauptfeldachse 55 weist eine Dicke hS auf mit h S < A S .
Figure DE102020121681A1_0007
Außerdem gilt für die die Dicke hS, dass hS ≤ 10 mm, insbesondere hS ≤ 5 mm und bevorzugt hS ≤ 2 mm ist. Es ist zudem äußerst vorteilhaft, wenn wie in 2 schematisch angedeutet die Magnetquerschnittsfläche AM ≥ 1,77 • AS, bevorzugt AM ≥ 4 • AS und insbesondere AM ≥ 16 • AS ist. Die Sensorspule 39 weist eine Windungszahl N auf für die 250 ≤ N ≤ 2500 und bevorzugt 500 ≤ N ≤ 2000 gilt. Zudem umfasst die Sensorspule 39 einen Sensorspulendraht, der einen Sensorspulendrahtdurchmesser DSD aufweist mit DSD ≤ 150 µm, insbesondere DSD ≤ 100 µm und bevorzugt DSD ≤ 20 µm. Die Magnetfrontfläche 59 und die Spulenfrontfläche 58 weisen jeweils einen Flächenschwerpunkt auf, die mit einem Maximalabstand amax beabstandet sind. Dabei gilt vorzugsweise amax ≤ 20 mm, insbesondere amax ≤ 10 mm und bevorzugt amax ≤ 3 mm. Somit kann sichergestellt werden, dass der Abstand der Sensorspule relativ zum Randbereich des Sensormagneten möglichst maximal ist. Der im Randbereich des Sensormagneten erzeugte Magnetfeld ist stark inhomogen, d.h. dass im Randbereich die Richtung der einzelnen Magnetlinien streut und dass die Magnetstärke stark von dem Abstand zum Magneten abhängt. Dies wird durch die Größe der Pfeile dargestellt.The coil front surface 58 and the magnet front surface 59 are separated by a distance x, where the distance x≦2.5 mm and preferably x≦2 mm applies and at the same time x≧0.25 mm and preferably x>0.5 mm applies. An expansion of the sensor magnet 38 in the direction of the main magnet field axis 54 has a magnet thickness h M A M / H M 1.5
Figure DE102020121681A1_0005
and preferred 3 A M / H M 12
Figure DE102020121681A1_0006
on. An extension of the sensor coil 39 in the direction of the main coil field axis 55 has a thickness h S with H S < A S .
Figure DE102020121681A1_0007
In addition, it applies to the thickness h S that h S ≦10 mm, in particular h S ≦5 mm and preferably h S ≦2 mm. It is also extremely advantageous if, as in 2 indicated schematically, the magnet cross-sectional area is A M ≧1.77 • A S , preferably A M ≧4 • A S and in particular A M ≧16 • A S . The sensor coil 39 has a number of turns N for which 250≦N≦2500 and preferably 500≦N≦2000. In addition, the sensor coil 39 includes a sensor coil wire which has a sensor coil wire diameter D SD with D SD ≦150 μm, in particular D SD ≦100 μm and preferably D SD ≦20 μm. The magnet front surface 59 and the coil front surface 58 each have a centroid which is spaced apart by a maximum distance amax. In this case, a max ≦20 mm preferably applies, in particular a max ≦10 mm and preferably a max ≦3 mm. It can thus be ensured that the distance between the sensor coil and the edge area of the sensor magnet is as maximum as possible. The magnetic field generated in the edge area of the sensor magnet is highly inhomogeneous, ie the direction of the individual magnetic lines scatters in the edge area and the magnet strength depends heavily on the distance to the magnet. This is represented by the size of the arrows.

Eine Auswerteschaltung ist dazu eingerichtet, zumindest in Abhängigkeit einer mittels des mindestens einen Schwingungssensors 8 ermittelten Messgröße und einer dem mindestens einen Schwingungssensor 8 zugewiesenen, von dem Abstand x abhängigen Sensorkonstante KS,x eine von dem Massedurchfluss des Mediums abhängige Größe zu ermitteln. Bei einem optimalen Arbeitspunkt nimmt die Sensorkonstante KS,x einen Wert einer optimalen Sensorkonstante KS,opt an. Der Sensormagnet 38 und die Sensorspule 39 sind derart ausgebildet und zueinander orientiert, dass eine Abweichung der Sensorkonstante KS,x von der Sensorkonstante KS,opt in einem Abstandsbereich um den optimalen Arbeitspunkt immer kleiner 0,3%, insbesondere kleiner 0,25% und bevorzugt kleiner 0,2 % ist. Dabei weist der Abstandsbereich zwei Grenzen auf, welche 0,01 mm, insbesondere 0,05 mm und bevorzugt 0,1 mm vom optimalen Arbeitspunkt beabstandet sind.An evaluation circuit is set up to determine a variable dependent on the mass flow rate of the medium, at least as a function of a measured variable determined by means of the at least one vibration sensor 8 and a sensor constant K S,x assigned to the at least one vibration sensor 8 and dependent on the distance x. At an optimal working point, the sensor constant K S,x assumes a value of an optimal sensor constant K S,opt . The sensor magnet 38 and the sensor coil 39 are designed and oriented to one another in such a way that a deviation of the sensor constant K S,x from the sensor constant K S,opt in a distance range around the optimum operating point is always less than 0.3%, in particular less than 0.25%. and is preferably less than 0.2%. The distance range has two limits, which are 0.01 mm, in particular 0.05 mm and preferably 0.1 mm apart from the optimal operating point.

Die 4 zeigt eine Abbildung der Beziehung zwischen Sensorkonstante (Y-Achse) eines Schwingungssensors und dem Abstand zwischen Magnetfrontfläche und Spulenfläche des Schwingungssensors (X-Achse). Ein ausgefüllter Kreis stellt den optimalen Arbeitsabstand dar. Dieser Abstand wird vorzugsweise bei der Justierung der Messrohranordnung eingestellt und diesen gilt es beim Einsatz bzw. Austausch der Einweg-Messrohranordnung beim Kunden innerhalb einer gewissen Toleranz zu reproduzieren. Ein durch zwei Balken begrenzter Bereich stellt den Abstandsbereich dar, in dem die Sensorkonstante nicht mehr als 0,2% von der optimalen Sensorkonstante abweicht. Eine derartige Unempfindlichkeit gegenüber einer Abweichung vom optimalen Arbeitsabstand ergibt sich durch Einhalten der in den Ausgestaltungen verlangten geometrischen Merkmale der Sensorspule und des Sensormagneten.the 4 Fig. 12 is a graph showing the relationship between the sensor constant (Y-axis) of a vibration sensor and the distance between the magnet face and the coil face of the vibration sensor (X-axis). A filled-in circle represents the optimum working distance. This distance is preferably set when adjusting the measuring tube arrangement, and it must be reproduced within a certain tolerance when the disposable measuring tube arrangement is used or replaced by the customer. An area delimited by two bars represents the distance range in which the sensor constant does not deviate from the optimal sensor constant by more than 0.2%. Such an insensitivity to a deviation from the optimal working distance results from observing the geometric features of the sensor coil and the sensor magnet required in the configurations.

Bezugszeichenlistereference list

11
Koppleranordnungcoupler arrangement
22
Messgerätgauge
33
Messrohrmeasuring tube
44
Messrohranordnungmeasuring tube arrangement
55
Fixierkörperfixing body
66
Kopplerelementcoupler element
77
Schwingungserregervibration exciter
88th
Schwingungssensorvibration sensor
99
Magnetanordnungmagnet assembly
1010
Magnetmagnet
1111
Schenkelleg
1212
Seiteside
1313
Messrohrkörpermeasuring tube body
1515
Mess- und/oder BetriebsschaltungMeasuring and/or operating circuit
1616
Trägervorrichtungcarrier device
2222
Trägereinheitskörpercarrier unit body
2323
Aufnahmevorrichtungrecording device
2424
Seitenflächeside face
2525
Spulenvorrichtungcoil device
2626
Montageflächemounting surface
2727
Seitenflächeside face
2929
Aufnahmeadmission
3838
Sensormagnetsensor magnet
3939
Sensorspulesensor coil
5353
Auswerteschaltungevaluation circuit
5454
Magnethauptfeldachsemain magnetic field axis
5555
Spulenhauptfeldachsecoil main field axis
5656
Spulenstirnseitecoil face
5757
Magnetstirnseitemagnet face
5858
Spulenfrontflächecoil face
5959
Magnetfrontflächemagnet face

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

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]US10209113B2 [0004]
  • DE 102018119330 B3 [0034]DE 102018119330 B3 [0034]

Claims (11)

Coriolis-Durchflussmessgerät, umfassend: - eine Messrohranordnung (4), wobei die Messrohranordnung (4) mindestens ein, von einem Medium durchströmbares Messrohr (3) umfasst; - mindestens einen Schwingungserreger (7), welcher dazu eingerichtet ist, die Messrohranordnung (4), insbesondere das mindestens eine Messrohr (3) zu Schwingungen anzuregen; - mindestens einen Schwingungssensor (8), welcher dazu eingerichtet ist, die Schwingungen des mindestens einen Messrohres (3) zu erfassen, umfassend mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten, wobei die mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten mindestens einen Sensormagneten (38) und mindestens eine Sensorspule (39) umfassen, wobei zumindest eine Schwingungssensorkomponente der mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten an der Messrohranordnung (9), insbesondere an dem mindestens einen Messrohr (3) angeordnet ist, wobei der mindestens eine Sensormagnet (38) eine Magnetquerschnittsfläche AM senkrecht zu einer Magnethauptfeldachse (54) aufweist, wobei die Sensorspule (39) eine Spulenquerschnittsfläche AS senkrecht zu einer Spulenhauptfeldachse (55) aufweist, wobei AM > AS gilt, wobei die Sensorspule (39) eine Spulenstirnseite (56) und der Sensormagnet (38) eine Magnetstirnseite (57) aufweist, wobei die Spulenstirnseite (56) und die Magnetstirnseite (57) einander zugewandt sind, wobei die Spulenstirnseite (56) eine Spulenfrontfläche (58) und die Magnetstirnseite (57) eine Magnetfrontfläche (59) aufweist, wobei die Spulenfrontfläche (58) und die Magnetfrontfläche (59) beabstandet sind, - eine Trägervorrichtung (16), umfassend eine Aufnahmevorrichtung (23) mit einer Aufnahme (29) und eine Schwingungssensorkomponente der mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten, wobei die Messrohranordnung (4) zumindest teilweise in die Aufnahme (23) anordenbar ist und mechanisch lösbar mit der Trägervorrichtung (16) verbindbar ist.Coriolis flow meter, comprising: - a measuring tube arrangement (4), wherein the measuring tube arrangement (4) comprises at least one measuring tube (3) through which a medium can flow; - at least one vibration exciter (7), which is set up to excite the measuring tube arrangement (4), in particular the at least one measuring tube (3), to oscillate; - at least one vibration sensor (8), which is set up to detect the vibrations of the at least one measuring tube (3), comprising at least two vibration sensor components, wherein the at least two vibration sensor components comprise at least one sensor magnet (38) and at least one sensor coil (39), wherein at least one vibration sensor component of the at least two vibration sensor components is arranged on the measuring tube arrangement (9), in particular on the at least one measuring tube (3), wherein the at least one sensor magnet (38) has a magnet cross-sectional area A M perpendicular to a main magnet field axis (54), the Sensor coil (39) has a coil cross-sectional area A S perpendicular to a coil main field axis (55), where A M > A S applies, the sensor coil (39) having a coil end face (56) and the sensor magnet (38) having a magnet end face (57), wherein the coil face (56) and the magnet face (57) face each other d, wherein the coil end face (56) has a coil front face (58) and the magnet face (57) has a magnet front face (59), the coil front face (58) and the magnet front face (59) being spaced apart, - a carrier device (16), comprising a Recording device (23) with a recording (29) and a vibration sensor component of the at least two vibration sensor components, wherein the measuring tube arrangement (4) can be arranged at least partially in the recording (23) and can be mechanically detachably connected to the carrier device (16). Coriolis-Durchflussmessgerät nach Anspruch 1, wobei die Spulenfrontfläche (58) und die Magnetfrontfläche (59) mit einem Abstand x beabstandet sind, wobei x ≤ 2,5 mm und bevorzugt x ≤ 2 mm gilt, wobei x ≥ 0,25 mm und bevorzugt x ≥ 0,5 mm gilt.Coriolis flow meter according to claim 1 , wherein the coil front surface (58) and the magnet front surface (59) are spaced apart by a distance x, where x≦2.5 mm and preferably x≦2 mm, where x≧0.25 mm and preferably x≧0.5 mm is applicable. Coriolis-Durchflussmessgerät nach Anspruch 2, wobei eine Ausdehnung des Sensormagnetes (38) in Richtung der Magnethauptfeldachse (54) eine Magnetdicke hM aufweist, wobei A M / h M 1,5
Figure DE102020121681A1_0008
1,5 und bevorzugt 3 A M / h M 12
Figure DE102020121681A1_0009
gilt.
Coriolis flow meter according to claim 2 , wherein an extension of the sensor magnet (38) in the direction of the main magnet field axis (54) has a magnet thickness h M , where A M / H M 1.5
Figure DE102020121681A1_0008
1.5 and preferred 3 A M / H M 12
Figure DE102020121681A1_0009
is applicable.
Coriolis-Durchflussmessgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Ausdehnung der Sensorspule (39) in Richtung der Spulenhauptfeldachse (55) eine Dicke hS aufweist, wobei h S < A S
Figure DE102020121681A1_0010
gilt.
Coriolis flowmeter according to at least one of the preceding claims, wherein an extension of the sensor coil (39) in the direction of the coil main field axis (55) has a thickness h S , where H S < A S
Figure DE102020121681A1_0010
is applicable.
Coriolis-Durchflussmessgerät nach Anspruch 4, wobei hS ≤ 10 mm, insbesondere hS ≤ 5 mm und bevorzugt hS ≤ 2 mm gilt.Coriolis flow meter according to claim 4 , where h S ≦10 mm, in particular h S ≦5 mm and preferably h S ≦2 mm. Coriolis-Durchflussmessgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei AM ≥ 1,77 • AS, bevorzugt AM ≥ 4 · AS und insbesondere AM ≥ 16 · AS gilt.Coriolis flowmeter according to at least one of the preceding claims, wherein A M ≥ 1.77 · A S , preferably A M ≥ 4 · A S and in particular A M ≥ 16 · A S applies. Coriolis-Durchflussmessgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorspule (39) eine Windungszahl N aufweist, wobei 250 ≤ N ≤ 2500 und bevorzugt 500 ≤ N ≤ 2000 gilt.Coriolis flow meter according to at least one of the preceding claims, wherein the sensor coil (39) has a number of turns N, where 250≦N≦2500 and preferably 500≦N≦2000. Coriolis-Durchflussmessgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorspule (39) einen Sensorspulendraht umfasst, wobei der Sensorspulendraht einen Sensorspulendrahtdurchmesser DSD aufweist, wobei DSD ≤ 150 µm, insbesondere DSD ≤ 100 µm und bevorzugt DSD ≤ 20 µm gilt.Coriolis flowmeter according to at least one of the preceding claims, wherein the sensor coil (39) comprises a sensor coil wire, the sensor coil wire having a sensor coil wire diameter D SD , where D SD ≤ 150 µm, in particular D SD ≤ 100 µm and preferably D SD ≤ 20 µm . Coriolis-Durchflussmessgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messrohranordnung (4) zwei Messrohre (3), nämlich ein erstes Messrohr (3.1) und ein zweites Messrohr (3.2) umfasst, wobei das Coriolis-Durchflussmessgerät vier Schwingungssensoren (8) mit jeweils einer Sensorspule (39) und einem Sensormagneten (38) umfasst, wobei ein erster Schwingungssensor (8.1) eine erste Sensorspule (39.1) und einen ersten Sensormagneten (38.1) umfasst, wobei ein zweiter Schwingungssensor (8.2) eine zweite Sensorspule (39.2) und einen zweiten Sensormagneten (38.2) umfasst, wobei ein dritter Schwingungssensor (8.3) eine dritte Sensorspule (39.3) und einen dritten Sensormagneten (38.3) umfasst, wobei ein vierter Schwingungssensor (8.4) eine vierte Sensorspule (39.4) und einen vierten Sensormagneten (38.4) umfasst, wobei der erste Sensormagnet (38.1) und der zweite Sensormagnet (38.2) an dem ersten Messrohr (3.1) angeordnet sind, wobei der dritte Sensormagnet (38.3) und der vierte Sensormagnet (38.4) an dem zweiten Messrohr (3.2) angeordnet sind, wobei die erste Sensorspule (39.1) und die dritte Sensorspule (39.3) und/oder die zweite Sensorspule (39.2) und die vierte Sensorspule (39.4) jeweils elektrisch in Reihe geschaltet sind.Coriolis flowmeter according to at least one of the preceding claims, wherein the measuring tube arrangement (4) comprises two measuring tubes (3), namely a first measuring tube (3.1) and a second measuring tube (3.2), the Coriolis flowmeter having four vibration sensors (8), each with a sensor coil (39) and a sensor magnet (38), with a first vibration sensor (8.1) comprising a first sensor coil (39.1) and a first sensor magnet (38.1), with a second vibration sensor (8.2) comprising a second sensor coil (39.2) and a second sensor magnet (38.2), wherein a third vibration sensor (8.3) comprises a third sensor coil (39.3) and a third sensor magnet (38.3), wherein a fourth vibration sensor (8.4) comprises a fourth sensor coil (39.4) and a fourth sensor magnet (38.4), wherein the first sensor magnet (38.1) and the second sensor magnet (38.2) are arranged on the first measuring tube (3.1), the third sensor magnet (38.3) and the fourth sensor magnet (38.4) are arranged on the second measuring tube (3.2), the first sensor coil (39.1) and the third sensor coil (39.3) and/or the second sensor coil (39.2) and the fourth sensor coil (39.4) are each electrically connected in series. Coriolis-Durchflussmessgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnetfrontfläche (59) einen Flächenschwerpunkt und die Spulenfrontfläche (58) einen Flächenschwerpunkt aufweist, wobei die Flächenschwerpunkte mit einem Maximalabstand amax beabstandet sind, wobei amax ≤ 20 mm, insbesondere amax ≤ 10 mm und bevorzugt amax ≤ 3 mm gilt.Coriolis flow meter according to at least one of the preceding claims, wherein the magnet front surface (59) has a centroid and the coil front surface (58) has a centroid, where the centroids are spaced by a maximum distance amax, where a max ≦20 mm, in particular a max ≦10 mm and preferably a max ≦3 mm, applies. Coriolis-Durchflussmessgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Auswerteschaltung (53) dazu eingerichtet ist, zumindest in Abhängigkeit einer mittels des mindestens einen Schwingungssensors (8) ermittelten Messgröße und einer dem mindestens einen Schwingungssensor (8) zugewiesenen, von dem Abstand x abhängigen Sensorkonstante KS,x eine von dem Massedurchfluss des Mediums abhängige Größe zu ermitteln, wobei bei einem optimalen Arbeitspunkt die Sensorkonstante KS,x einen Wert einer optimalen Sensorkonstante KS,opt annimmt, wobei der Sensormagnet (38) und die Sensorspule (39) derart ausgebildet und zueinander orientiert sind, dass eine Abweichung der Sensorkonstante KS,x von der Sensorkonstante KS,opt in einem Abstandsbereich um den optimalen Arbeitspunkt immer kleiner 0,3%, insbesondere kleiner 0,25% und bevorzugt kleiner 0,2% ist, wobei der Abstandsbereich zwei Grenzen aufweist, welche 0,01 mm, insbesondere 0,05 mm und bevorzugt 0,1 mm vom optimalen Arbeitspunkt beabstandet sind.Coriolis flowmeter according to at least one of the preceding claims, wherein an evaluation circuit (53) is set up to, at least as a function of a measured variable determined by means of the at least one vibration sensor (8) and one of the at least one vibration sensor (8) assigned and dependent on the distance x Sensor constant K S,x to determine a variable dependent on the mass flow rate of the medium, with the sensor constant K S,x assuming a value of an optimal sensor constant K S,opt at an optimum operating point, with the sensor magnet (38) and the sensor coil (39) are designed and oriented to each other in such a way that a deviation of the sensor constant K S,x from the sensor constant K S,opt in a distance range around the optimal operating point is always less than 0.3%, in particular less than 0.25% and preferably less than 0.2% is, wherein the distance range has two limits, which are 0.01 mm, in particular 0.05 mm and preferably 0.1 mm from the optimal Arbe its point are spaced.
DE102020121681.5A 2020-08-18 2020-08-18 Coriolis flow meter Withdrawn DE102020121681A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020121681.5A DE102020121681A1 (en) 2020-08-18 2020-08-18 Coriolis flow meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020121681.5A DE102020121681A1 (en) 2020-08-18 2020-08-18 Coriolis flow meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020121681A1 true DE102020121681A1 (en) 2022-02-24

Family

ID=80784686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020121681.5A Withdrawn DE102020121681A1 (en) 2020-08-18 2020-08-18 Coriolis flow meter

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020121681A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020127382A1 (en) 2020-10-16 2022-04-21 Endress+Hauser Flowtec Ag Procedure for checking a vibronic measuring system

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4660421A (en) 1984-07-11 1987-04-28 Exac Corporation Apparatus for mass flow rate and density measurement
US4876898A (en) 1988-10-13 1989-10-31 Micro Motion, Inc. High temperature coriolis mass flow rate meter
EP1807681A2 (en) 2004-11-04 2007-07-18 Endress+Hauser Flowtec AG Vibration-type measuring sensor
DE69737442T2 (en) 1996-01-17 2007-11-29 Siemens Flow Instruments A/S MASS FLOW METERS
WO2011099989A1 (en) 2010-02-12 2011-08-18 Malema Engineering Corporation Methods of manufacturing and temperature calibrating a coriolis mass flow rate sensor
DE202017006709U1 (en) 2017-12-07 2018-02-12 Heinrichs Messtechnik Gmbh Coriolis mass flowmeter
US10209113B2 (en) 2015-11-24 2019-02-19 Malema Engineering Corporation Integrated coriolis mass flow meters
DE102018119330B3 (en) 2018-08-08 2019-12-05 Endress+Hauser Flowtec Ag Coil device of a vibration sensor or vibration exciter and sensor or measuring device
DE102018119941A1 (en) 2018-08-16 2020-02-20 Endress+Hauser Flowtec Ag Sensor and measuring device
DE102019135253A1 (en) 2018-12-21 2020-06-25 Endress + Hauser Flowtec Ag Coriolis mass flow meter with magnetic field detector

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4660421A (en) 1984-07-11 1987-04-28 Exac Corporation Apparatus for mass flow rate and density measurement
US4876898A (en) 1988-10-13 1989-10-31 Micro Motion, Inc. High temperature coriolis mass flow rate meter
DE69737442T2 (en) 1996-01-17 2007-11-29 Siemens Flow Instruments A/S MASS FLOW METERS
EP1807681A2 (en) 2004-11-04 2007-07-18 Endress+Hauser Flowtec AG Vibration-type measuring sensor
WO2011099989A1 (en) 2010-02-12 2011-08-18 Malema Engineering Corporation Methods of manufacturing and temperature calibrating a coriolis mass flow rate sensor
US10209113B2 (en) 2015-11-24 2019-02-19 Malema Engineering Corporation Integrated coriolis mass flow meters
DE202017006709U1 (en) 2017-12-07 2018-02-12 Heinrichs Messtechnik Gmbh Coriolis mass flowmeter
DE102018119330B3 (en) 2018-08-08 2019-12-05 Endress+Hauser Flowtec Ag Coil device of a vibration sensor or vibration exciter and sensor or measuring device
DE102018119941A1 (en) 2018-08-16 2020-02-20 Endress+Hauser Flowtec Ag Sensor and measuring device
DE102019135253A1 (en) 2018-12-21 2020-06-25 Endress + Hauser Flowtec Ag Coriolis mass flow meter with magnetic field detector

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020127382A1 (en) 2020-10-16 2022-04-21 Endress+Hauser Flowtec Ag Procedure for checking a vibronic measuring system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1798532B1 (en) Coriolis mass flow meter
DE102019134604A1 (en) Measuring tube arrangement and carrier unit of a measuring device for detecting a mass flow rate, a viscosity, a density and / or a variable derived therefrom of a flowable medium
DE102020133614A1 (en) Modular Coriolis flow meter
EP3701231B1 (en) Coriolis mass flow meter with two pairs of measuring tubes, and method for zero point calibrating such a mass flow meter
DE102020132686A1 (en) Measuring tube module for use in a Coriolis flow meter and Coriolis flow meter
EP4260018A1 (en) Modular coriolis flowmeter
EP0316908A2 (en) Process for the measurement of mass flow rate using the Coriolis principle and mass flow rate measuring apparatus using the Coriolis principle
DE102020127356A1 (en) Modular measuring device
WO2022184486A1 (en) Modular measuring device for determining the density of a measurement medium
DE102020132223A1 (en) Vibration type transducer and vibronic measurement system formed therewith
DE102020131452A1 (en) Coriolis flow meter
DE102020114519A1 (en) Measuring device
DE68907047T2 (en) Mass flow sensor.
DE102020121681A1 (en) Coriolis flow meter
DE102019134605A1 (en) Measuring tube arrangement and carrier unit of a Coriolis flow meter
DE102020114518A1 (en) Sensor of a Coriolis flow meter and Coriolis flow meter
EP0871017B1 (en) Coriolis mass flow sensor with a measuring tube
EP0521439A2 (en) Measuring apparatus for the detection of mass flow rate following the Coriolis principle
WO2021121869A1 (en) Measuring sensor of a measuring device
DE3739383C2 (en)
DE102016125616A1 (en) Vibration-type transducers
DE102019135303A1 (en) Sensor of a measuring device for detecting a mass flow rate, a viscosity, a density and / or a variable derived therefrom of a flowable medium
DE102019120339A1 (en) Flow divider and fluid line system formed therewith
WO2019129522A1 (en) Vibratory measuring device having a measuring tube
DE102022113872A1 (en) Modular Coriolis flowmeter

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R082 Change of representative

Representative=s name: HAHN, CHRISTIAN, DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee