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Die Erfindung betrifft ein Modulares Coriolis-Durchflussmessgerät für bevorzugt pharmazeutische Bioprozessanwendungen.
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Feldgeräte der Prozessmesstechnik mit einem Messaufnehmer des Vibrationstypen 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-Messrohrmodulen bekannt. So wird beispielsweise in der
WO 2011/099989 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines monolithisch ausgebildeten Messrohrmoduls 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, auswechselbare Messrohrmodule mit dünnwandigen Kunststoffrohren aufzunehmen und zu stützen. Die Befestigung des Messrohrmoduls in einem mit den notwendigen Erregern und Sensoren ausgestatteten Aufnahmemodul erfolgt über den Verbindungskörper. Bisher ist jedoch noch keine Lösung bekannt, die das Anordnen und die Erkennung des Messrohrmoduls in der Aufnahme und das Betreiben der Schwingungserreger und -sensoren effektiv koordiniert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde dem Abhilfe zu schaffen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch das modulare Coriolis-Durchflussmessgerät nach Anspruch 1.
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Das erfindungsgemäße modulare Coriolis-Durchflussmessgerät zum Bestimmen einer Prozessgröße eines fließfähigen Mediums umfasst:
- - ein Messrohrmodul,
wobei das Messrohrmodul mindestens ein Messrohr zum Führen des Mediums umfasst,
wobei das Messrohrmodul mindestens einen Erregermagneten eines Schwingungserregers zum Erregen des mindestens einen Messrohres aufweist,
wobei der mindestens eine Erregermagnet an dem mindestens einen Messrohr angeordnet ist,
wobei das Messrohrmodul mindestens einen Sensormagneten eines Schwingungssensors zum Erfassen einer Schwingung des mindestens einen Messrohres aufweist,
wobei der mindestens eine Sensormagnet an dem mindestens einen Messrohr angeordnet ist,
- - ein Aufnahmemodul mit einer Aufnahme,
wobei das Messrohrmodul lösbar mit dem Aufnahmemodul verbindbar ist,
wobei das Messrohrmodul in die Aufnahme anordenbar ist,
wobei das Aufnahmemodul mindestens einen Erregerspule des Schwingungserregers aufweist,
wobei das Aufnahmemodul mindestens eine Sensorspule des Schwingungssensors aufweist;
- - eine Messschaltung,
wobei die Messschaltung dazu eingerichtet ist, ein Erregersignal auf die mindestens eine Erregerspule aufzubringen,
wobei die Messschaltung dazu eingerichtet ist, ein Sensorsignal an der mindestens einen Sensorspule zu erfassen,
- - eine Schaltvorrichtung,
wobei die Schaltvorrichtung an dem Aufnahmemodul angeordnet ist,
wobei die Schaltvorrichtung ein Schaltmittel umfasst, welches dazu eingerichtet ist, bei Vorliegen eines durch den mindestens einen Erregermagneten und/oder den mindestens einen Sensormagneten erzeugten Magnetfeldes zu schalten.
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Die Erfindung macht sich das permanente Magnetfeld des mindestens einen Erregermagneten und/oder des mindestens einen Sensormagneten zu Nutze, um ein Schaltmittel zu steuern. Erst die Anwesenheit des entsprechenden Magnetfeldes erlaubt es eine Durchflussmessung, eine Nullpunktsbestimmung und/oder eine Ermittlung von messrohrmodulspezifischen Informationen zu initialisieren. Das Schaltmittel ist am Aufnahmemodul angeordnet und vorzugsweise so zu einer Sollposition bzw. einem Sollbereich des mindestens einen Erregermagneten und/oder Sensormagneten beabstandet, dass das Schaltmittel nur dann durch das erzeugte Magnetfeld schaltet, wenn der mindestens eine Erregermagnet und/oder Sensormagnet an der Sollposition bzw. in dem Sollbereich angeordnet ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Schaltvorrichtung an dem Aufnahmemodul angeordnet und insbesondere Teil der Messschaltung ist,
wobei die Messschaltung dazu eingerichtet ist, nach dem Schalten des Schaltmittels einen Nullpunktes eines Massendurchflusses durch das mindestens eine Messrohr zu ermitteln.
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Dies hat den Vorteil, dass nach dem Anordnen des Messrohrmoduls direkt ein Nullpunktsabgleich erfolgt. Dieser erfolgt nur dann, wenn sich im mindestens eine Messrohr ausschließlich stehende Luft oder stehendes Wasser befindet. Weicht der ermittelte Nullpunkt zu sehr von einem Sollwert oder einem Sollwertebereich ab, so kann ein Hinweis ausgegeben werden, die Anordnung des Messrohrmoduls in der Aufnahme und/oder die mechanische Verbindung mittels einer Befestigungsvorrichtung zu überprüfen.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Schaltvorrichtung an dem Aufnahmemodul angeordnet und Teil der Messschaltung ist,
wobei die Messschaltung dazu eingerichtet ist, nach dem Schalten des Schaltmittels einen in einem am Messrohrmodul angeordnet Identifikator hinterlegten Kalibrationsfaktor oder einen über eine bedienerseitige Eingabe eines Kalibrationsfaktors mittels einer Auslesevorrichtung zu bestimmen.
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Die Auslesevorrichtung kann ein RFID Lesegerät sein, das dazu eingerichtet ist einen am Messrohrmodul oder einem Bioprozessbeutel angeordneten RFID Transponder bzw. einen mit dem RFID Transponder in Verbindung stehenden Datenspeicher auszulesen und die hinterlegten Durchflusskalibrationsdaten, Dichtekalibrationsdaten, Viskositätskalibrationsdaten, Messrohrnennweite, Verbindungsvorrichtungsnennweite und/oder Identifikationsnummer auszulesen.
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Alternativ triggert das Schaltmittel das Öffnen eines Auslesefensters in einem Bedienermodul, in dem die oben genannten Daten durch den Bediener eingegeben werden.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Schaltmittel bistabil ist,
wobei das Schaltmittel bei der Abwesenheit des Magnetfeldes in einen Ursprungszustand zurückschaltet.
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Beim Ursprungszustand ist der Schaltzustand des Schaltmittels offen und eine elektronische Trennung liegt vor. Dies hat den Vorteil, dass das modulare Coriolis-Durchflussmessgerät in einen stromsparenden Ruhezustand gehen kann, wenn kein Messrohrmodul in der Aufnahme angeordnet ist. Somit wird ein Erregen der Erregerspule trotz Abwesenheit des Messrohrmodul vermieden.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Schaltmittel bistabil ist,
wobei das Schaltmittel bei der Anwesenheit des Magnetfeldes in einen Ursprungszustand zurückschaltet.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass nach dem Umschalten des Schaltmittels in den Ursprungszustand der ermittelte Kalibrationsfaktor und/oder Nullpunkt zurückgesetzt wird.
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Der Nullpunkt schwankt in der Regel für unterschiedliche Messrohrmodule. Auch die Fixierung des Messrohrmoduls kann Einfluss auf den tatäschlich vorligenden Nullpunkt haben. Daher ist es vorteilhaft nach Einsatz des Messrohrmodul einen Nullpunktsabgleich durchzuführen. Dies gilt ebenfalls für den Kalibratiosnfaktor. Das Zurücksetzen des Nullpunktes und/oder des Kalibrationsfaktors hat den Vorteil, dass diese nicht unbeabsicht in einem darauffolgenden Einsatz eines anderen Messrohrmoduls eingesetzt werden.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Schaltmittel derart an dem Aufnahmemodul angeordnet ist, dass das durch einen Erregermagneten des Schwingungserregers oder das durch einen Sensormagneten des Schwingungssensors erzeugte Magnetfeld das Schalten bewirkt.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Schaltvorrichtung N Schaltmittel aufweist,
wobei N einer Anzahl an Sensormagneten und/oder Erregermagneten entspricht,
wobei die N Schaltmittel derart an dem Aufnahmemodul angeordnet sind, dass die jeweils mit genau einem Sensormagneten und/oder Erregermagneten in magnetischer Wirkung stehen.
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Dies hat den Vorteil, dass erst bei einer ordnungsgemäßen Anordnung des Messrohrmoduls in der Aufnahme - was zur Betätigung alle Schaltmittel führt - die Erregung des mindestens einen Schwingungserregers und/oder das Aufnehmen durch den mindestens einen Schwingungssensor erfolgt.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Schaltmittel einem Schalter aus der folgenden Liste entspricht:
- ein insbesondere bistabiler Reedsensor,
- ein insbesondere bistabiler Hall-Sensor.
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Reedsensoren (oder auch Reedschalter) haben den Vorteil, dass sie ohne Betriebsspannung auskommen, wohingegen Hall-Sensoren ohne mechanische Kontakte auskommen und somit eine geringere Bruch- und Schlagempfindlichkeit aufweisen.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
- 1: ein teilweise in einer Aufnahme eines Aufnahmemoduls angeordnetes Messrohrmodul;
- 2A-C: drei Ansichten auf eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messrohrmoduls; und
- 3: eine Verfahrenskette eines Verfahrens zur Inbetriebnahme des erfindungsgemäßen modularen Coriolis-Durchflussmessgerätes.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Coriolis-Durchflussmessgerätes für pharmazeutische Bioprozessanwendungen. Ein Coriolis-Durchflussmessgerät ist ein Messgerät 2 zum Erfassen eines Massedurchflusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums. Das Messrohrmodul 4 ist dazu geeignet in eine Aufnahme 23 eines Aufnahmemodul 16 auswechselbar d.h. mechanisch lösbar eingesetzt zu werden. Dafür sind nur einzelne Komponenten des Schwingungserregers und der Schwingungssensoren, in dem Fall die jeweiligen Magnetanordnungen 9.1, 9.2 an dem Messrohrmodul 4 angebracht. Die Magnetanordnung 9.1, 9.2 umfasst mindestens einen Erregermagneten und mindestens einen Sensormagneten. Gemäß der abgebildeten Ausgestaltung sind umfassen die zwei Magnetanordnung 9.1, 9.2 jeweils genau einen Erregermagneten und genau zwei Sensormagnete. Die weiteren Komponenten sind in dem Aufnahmemodul 16, insbesondere in der Aufnahme 23 - insbesondere in einer Spulenaufnahme des Aufnahmemodulkörpers - angeordnet, welche für das Aufnehmen des Messrohrmoduls 4 geeignet und ausgebildet ist. Das Messrohrmodul 4 umfasst zwei gebogenen, parallel zueinander verlaufende Messrohre 3.1, 3.2, welche über eine Koppleranordnung 1, bestehend aus vier Kopplungselementen 6, und über einen Fixierkörperanordnung 5 miteinander verbunden sind. Zwei Kopplungselemente 6.1 sind in einem Einlauf und zwei weiter Kopplungselemente 6.2 sind im Auslauf der jeweiligen Messrohre 3.1, 3.2 stoffschlüssig angebracht. Die Messrohre 3.1, 3.2 sind so geformt, dass die Strömungsrichtung, dargestellt durch zwei Pfeile, im Einlauf entgegengesetzt zur Strömungsrichtung in einem Auslauf orientiert ist. Im Einlauf und im Auslauf kann jeweils ein Strömungsteiler angeordnet sein, welcher einen Prozessanschluss aufweist zum Verbinden mit einem Schlauch- und/oder Kunststoffrohrsystem. Gemäß einer Ausgestaltung kann genau ein Strömungsteilerkörper statt zwei separate Strömungsteiler vorgesehen werden, welcher auf den Einlauf und den Auslauf aufgeschoben wird und mit dazu beiträgt das Messrohrmodul 4 nach dem Einbau in das Aufnahmemodul 16 von der Umgebung zu entkoppeln. Die einzelnen Kopplungselemente 6 sind plattenförmig ausgebildet und ein- oder zweiteilig ausgebildet. Die Kopplungselemente 6 können die Messrohre jeweils vollständig oder nur teilweise umgreifen. Die Messrohre 3.1, 3.2 sind U-förmig ausgebildet, d.h. sie weisen jeweils zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Schenkel 11 auf, die über einen gebogenen Teilabschnitt verbunden sind. An jedem Messrohre 3.1, 3.2 ist eine Magnetanordnung 9.1, 9.2 angeordnet. Im gebogenen Teilabschnitt ist ein Magnet 10.1 - insbesondere ein Erregermagnet - der Magnetanordnung 9.1 angeordnet, welcher eine Komponente des Schwingungserregers bildet. In den zwei Schenkeln 11 sind jeweils ein Magnet 10.2 - insbesondere jeweils ein Sensormagnet - angebracht, welche ein Teil des Schwingungserregers bildet. Die Magnete 10 sind an Anbringflächen angebracht. Die Anbringflächen befinden sich in der Ausgestaltung an den jeweiligen Messrohren 3.1, 3.2.
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Das abgebildete Messrohrmodul 4 ist teilweise in eine Aufnahme 23 eines Aufnahmemoduls 16 eingeführt. Ein Pfeil deutet die Einführrichtung an. Diese verläuft in der Ausgestaltung senkrecht zu einer Längsrichtung der Aufnahme 23. Die Aufnahme kann auch derart ausgebildet sein, dass das Messrohrmodul 4 in Längsrichtung der Aufnahme einzuführen ist (siehe 2A bis C). Das Aufnahmemodul 16 weist eine Mess- und/oder Betriebsschaltung 15 auf, welche mit den Schwingungserregern und Schwingungssensoren, insbesondere mit den jeweiligen Spulensystemen verbunden und dazu eingerichtet sind ein zeitlich wechselndes Magnetfeld zu erzeugen und/oder zu erfassen. Das Aufnahmemodul 16 weist einen Aufnahmemodulkörper 22 auf, in der sich die Aufnahme 29 befindet. Der Verbindungskörper 5 des Messrohrmoduls 4 weist Montageflächen 26 auf, welche dazu dienen das Messrohrmodul 4 in eine vorgegebene Position in das Aufnahmemodul 16 anzuordnen. Gemäß der abgebildeten Ausgestaltung zeigt das Lot der Montagefläche 26 senkrecht zur Längsrichtung des Messrohrmoduls 4. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung zeigt das Lot der Montagefläche 26 in Richtung der Längsachse des Messrohrmoduls 4. Die mit der Montagefläche 26 des Verbindungskörpers 5 in Kontakt stehende Fläche des Aufnahmemodulkörpers 22 ist die Auflagefläche 27.
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Das Aufnahmemodul 16 weist zwei parallel zueinander orientierte Seitenflächen auf, welche die Aufnahme 29 quer zur Längsrichtung der Aufnahme begrenzen. In den Seitenflächen sind die Spulenvorrichtungen 25 der Schwingungssensoren 8.1, 8.2 und die Spulenvorrichtung 25 des Schwingungserregers 7 angeordnet. Die Spulenvorrichtungen 25 der Schwingungssensoren 8.1, 8.2 sind in Längsrichtung der Aufnahme zur Spulenvorrichtung 25 des Schwingungserregers 7 angeordnet. Alle drei Spulenvorrichtungen 25 befinden sich in einer Spulenebene. Des Weiteren sind die drei Spulenvorrichtungen 25 als Plattenspule ausgebildet und in die Seitenfläche versenkt. An der Seitenfläche sind drei Spulenvorrichtungen 25 im Wesentlich so angeordnet, dass sie sich im eingebauten Zustand des Messrohrmoduls 3 gegenüber von den entsprechenden Magnetanordnungen 9.1, 9.2 befinden. In den beiden Seitenflächen ist jeweils eine Führung eingearbeitet, welche sich senkrecht zur Längsrichtung der Aufnahme 29 und parallel zur Spulenebene erstreckt. Gemäß der abgebildeten Ausgestaltung erstreckt sich die Aufnahme über zwei Stirnseiten der Aufnahme 29. Dies ermöglicht ein Einführen des Messrohrmoduls 4 senkrecht zur Längsrichtung des Messrohrmoduls 4. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung erstreckt sich die Aufnahme 23 ausschließlich über eine Stirnseite. In dem Fall ist das Messrohrmodul 4 in Längsrichtung des Messrohrmoduls 4 - oder des Aufnahmemoduls 16 - in das Aufnahmemodul 16 einzuführen.
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Erfindungsgemäß weist das modulare Coriolis-Durchflussmessgerät eine Schaltvorrichtung 107 auf, die an dem Aufnahmemodul 16 angeordnet ist. In der abgebildeten Ausgestaltung ist die Schaltvorrichtung 107 - ebenfalls wie die Mess- und/oder Betriebsschaltung 15 - an einer der Aufnahme 23 abgewandten Seite des Aufnahmemoduls 16 angebracht. Die Schaltvorrichtung 107 ist nicht Teil der Mess- und/oder Betriebsschaltung 15. Alternativ kann die Schaltvorrichtung 107 aber Teil der Mess- und/oder Betriebsschaltung 15 sein. Weiterhin umfasst die Schaltvorrichtung 107 ein Schaltmittel 108, welches dazu eingerichtet ist, bei Vorliegen eines durch den mindestens einen Erregermagneten und/oder den mindestens einen Sensormagneten erzeugten Magnetfeldes zu schalten. In der abgebildeten Variante schaltet das Schaltmittel aufgrund des Magnetfeldes des Erregermagneten. Das Schaltmittel 108 ist bistabil und schaltet bei der Abwesenheit des Magnetfeldes in einen Ursprungszustand zurück, wobei der Ursprungszustand den offenen Zustand eines Schalters beschreibt. Die Mess- und/oder Betriebsschaltung ist 15 dazu eingerichtet, nach dem Schalten des Schaltmittels 108 einen Nullpunktes eines Massendurchflusses durch das mindestens eine Messrohr 3 zu ermitteln. Der Massendurchfluss erfolgt vorzugsweise für leere Messrohre und dient zur Bestimmung eines Nullpunktes. Es können weitere Kriterien für das Initialisieren einer Massendurchflussmessung existieren. Nach dem Umschalten des Schaltmittels 108 in den Ursprungszustand wird der ermittelte Kalibrationsfaktor und/oder Nullpunkt zurückgesetzt. Das Schaltmittel 108 entspricht einem insbesondere bistabilen Reedsensor und/oder einem bistabilen Hall-Sensor.
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Die 2A-C zeigen eine Bilderreihe einzelner Montageschritte eines erfindungsgemäßen Messgerätes 2, insbesondere des modularen Coriolis-Durchflussmessgerätes. Das Messrohrmodul 4 umfasst zwei Messrohre 3.1, 3.2, die über eine Koppleranordnung 1 miteinander mechanische gekoppelt sind. Die Koppleranordnung 1 umfasst in der abgebildeten Ausgestaltung sechs Kopplerelemente 6, welche die beiden Messrohre 3.1, 3.2 teilweise umgreifen. Das Messrohrmodul 4 ist als ein Einwegartikel ausgebildet und kann in ein vorgesehenes Aufnahmemodul 16 mechanisch lösbar angeordnet und befestigt werden. Die zwei Messrohre 3.1, 3.2 umfassen jeweils einen Messrohrkörper, welcher zumindest teilweise aus Stahl gebildet ist. An den Messrohrkörpern sind jeweils ein Erregermagnet 36 und zwei Sensormagnete 38.1, 38.2 angebracht. Das Aufnahmemodul 16 weist eine Aufnahme 23 auf, die von einer Frontfläche des Aufnahmemodulkörpers 22 in dessen Längsrichtung erstreckt. Zudem weist der Aufnahmemodulkörper 22 des Aufnahmemoduls 16 eine Montagefläche 26 auf, auf welche das Messrohrmodul 4, insbesondere die Fixierkörperanordnung 35 im eingebauten Zustand aufliegt, und die derart ausgebildet ist, dass die Messrohre 3.1, 3.2 des Messrohrmoduls 4 nicht die Wandung des Aufnahmemoduls 16 berühren. Die Montagefläche 26 umschließt die Aufnahme 29 in einem Querschnitt, so dass beim Anordnen des Messrohrmoduls 4 ein gesamter Randbereich der Fixierkörperanordnung 35 auf der Montagefläche 26 aufliegt. Die zwei Erregerspulen des Schwingungserregers und die vier Sensorspulen des Schwingungssensors (nicht abgebildet) sind in einer inneren Mantelfläche des Aufnahmemoduls 16 angeordnet, insbesondere jeweils verteilt an zwei diametral orientierte Seitenflächen der Aufnahme 23. Die Erregerspulen und Schwingungsspulen sind bevorzugt in den Aufnahmemodulkörper 22 eingelassen, so dass sie beim Einführen des Messrohrmoduls 4 nicht beschädigt werden.
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Im eingebauten Zustand ist das Messrohrmodul 4 in der Aufnahme 23 angeordnet und die Fixierkörperanordnung 35 liegt auf der Montagefläche 26 auf. Das Messrohrmodul 4 ist nun bereit mittels der Fixiervorrichtung 34 an dem Aufnahmemodul 16 befestigt zu werden. Dies ist notwendig, damit eine Messung mit einem stabilen Nullpunkt möglich ist. Dafür weist die Fixiervorrichtung 34 ein erstes Fixierelement 40 und ein zweites Fixierelement 41 auf, welche jeweils schwenkbar ausgebildet sind und eine Fixierfläche 42, 43 aufweisen. Die Fixierflächen 42, 43 befinden sich jeweils an einem ersten Ende des Fixierelementes 40, 41. Die Fixierelemente 40, 41 weisen jeweils einen länglichen Fixierelementkörper auf. Im das erste Ende umfassenden Endabschnitt sind die Fixierelemente 40, 41 an dem Aufnahmemodulkörper 22 schwenkbar um eine Rotationsachse befestigt. Die Fixierelemente 40, 41 sind dazu eingerichtet die Fixierkörperanordnung 44 gegen die Montagefläche 26 zu drücken um somit Bewegungen der Fixierkörperanordnung zu unterdrücken. Das erste Fixierelement 40 ist mit einer schwenkbaren Verbindungsvorrichtung 46 verbunden, die einen Verbindungskörper 47 umfasst. Die Verbindung zwischen dem Fixierelemente 40 und der schwenkbaren Verbindungsvorrichtung 46 befindet sich am zweiten Ende des ersten Fixierelementes 40. Der Verbindungskörper 47 ist zumindest teilweise kubisch und im Endabschnitt zylindrisch ausgebildet. Dort ist am Verbindungskörper 47 eine Schließvorrichtung 48 angeordnet. In der abgebildeten Ausgestaltung weist der Endabschnitt des Verbindungskörpers 47 ein Außengewinde auf und die Schließvorrichtung 48 ist als eine Schraube ausgebildet. Abhängig von der Anwendung und den Anforderungen auf die Messperformance kann die Schließvorrichtung 48 auch als eine Drehmomentschraube, ein Klemmhebel, ein Spannbügel, ein Spanner, ein Schnellspanner, ein Spannhebel, eine Spannpratze, ein Haubenverschluss und/oder ein Exzenterhebel ausgebildet sein. Alternativ (nicht abgebildet) kann die Schließvorrichtung 48 als eine Schnalle, insbesondere eine Maschettenschnalle ausgebildet sein, die an einem ersten Fixierelement 40 der zwei Fixierelemente 40, 41 angeordnet ist. Entsprechend ist ein Schwenkteil am zweiten Fixierelement 41 angeordnet. Dabei ist das Schwenkteil als ein Manschettenschwenkteil ausgebildet, welches mindestens einen Haken, insbesondere einen Manschettenhaken aufweist. Im fixierten Zustand berühren die Fixierflächen 42, 43 der Fixierelemente 40, 41 die Auflageflächen 44, 45 der Fixierkörperanordnung 35. Der Verbindungskörper 47 der Verbindungsvorrichtung 46 steht in Wirkung mit dem zweiten Fixierelement 41, d.h. die Verbindungsvorrichtung 46, insbesondere der Verbindungskörper 47 verbindet das erste Fixierelement 40 mit dem zweiten Fixierelement 41. Das zweite Fixierelement 41 weist am zweiten Ende eine Führung 51 für den Endabschnitt des Verbindungskörper 47 auf. Der Verbindungskörper 47 erstreckt sich im geschlossenen Zustand entlang der Führung 51 des zweiten Fixierelementes 41. Die Schließvorrichtung 48 berührt die Einspannfläche 49 des zweiten Fixierelementes 41. Beim Anziehen der Schließvorrichtung 48 - in Form einer Schraube - werden die zwei Fixierelemente gleichmäßig angenähert. Die Schließvorrichtung 48 drückt gegen die Einspannfläche 49. Dadurch, dass die zwei Fixierelemente 40, 41 schwenkbar um eine Rotationsachse ausgebildet sind, bewirkt das Festziehen und entsprechende Annähern der Fixierelemente 40, 41 eine Kraft auf die Fixierkörperanordnung 35 parallel zur Längsrichtung des Messrohrmoduls 4 in Richtung der Montagefläche 26. Diese Kraft sorgt für eine gleichmäßige Befestigung des Messrohrmoduls 4 am Aufnahmemodulkörper 22. Die Messrohre 3.1, 3.2 weisen jeweils im Einlaufabschnitt eine Einlauflängsachse und im Auslaufabschnitt eine Auslauflängsachse, wobei eine erste Längsebene durch die Einlauflängsachsen der Messrohre verläuft, wobei eine zweite Längsebene durch die Auslauflängsachsen der Messrohre verläuft, wobei die Fixierkörperanordnung 35 eine zweite Stirnseite aufweist, welche entgegengesetzt zur ersten Stirnseite orientiert ist, wobei die erste Längsebene und die zweite Längsebene eine erste Fläche auf der zweiten Stirnseite der Fixierkörperanordnung 35 begrenzt, wobei die Einlauflängsachse und die Auslauflängsachse des ersten Messrohres 3.1 in einer dritten Längsebene verlaufen, wobei die Einlauflängsachse und die Auslauflängsachse des zweiten Messrohres 3.2 in einer vierten Längsebene verlaufen, wobei die dritte Längsebene und die vierte Längsebene auf der zweiten Stirnseite eine zweite Fläche begrenzen, wobei im Befestigungszustand die Fixierflächen 42, 43 der Fixierelemente 40, 41, insbesondere ausschließlich auf der ersten Fläche aufliegen und dabei außerhalb der zweiten Fläche liegt. Alternativ kann die Fixierkörperanordnung 35 mehrteilig ausgebildet sein, wobei ein Teil stoffschlüssig mit dem mindestens einen Messrohr 3.1, 3.2 verbunden ist und ein weiterer Teil zumindest formschlüssig angebracht ist. Dieser weitere Teil ist derart ausgebildet und eingerichtet als Prozessanschluss für die Messrohre 3.1, 3.2 an eine Prozessleitung zu dienen. Dazu kann der weitere Teil beispielsweise genormte Prozessanschlüsse, wie Flansche oder Gewinde aufweisen.
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Weiterhin ist an dem Auslesemodul 16 eine Auslesevorrichtung 96 zum Auslesen eines an der Fixierkörperanordnung 5 angebrachten Identifikators 91 angeordnet. Die Auslesevorrichtung 96 ist dazu eingerichtet, die hinter dem Identifikator 91 hinterlegte mindestens eine Messrohrmodulkennung kontaktlos (z.B. über RFID) auszulesen. Alternativ kann die Auslesevorrichtung 96 dazu eingerichtet sein, den Identifikator 91 optisch auszulesen. Eine mittels der Messrohrmodulkennung codierte Messrohrmodulspezifische Information wird mittels der Auslesevorrichtung 96 ausgelesen. Die Messrohrmodulkennung weist eine Messrohrmodulspezifische Information aus der folgenden Liste auf: Nennweite des mindestens einen Messrohres 3, Nennweite eines an dem Messrohrmodul 4 angebrachten Verteilerstückes, Kalibrierfaktor, Dichtekalibrierfaktor, Identifikationsnummer. Eine Auswerteschaltung zum Ermitteln einer Messgröße des fließfähigen Mediums ist an dem Aufnahmemodul 16 angeordnet und dazu eingerichtet, die Messgröße in Abhängigkeit der Messrohrmodulspezifischen Information zu ermitteln.
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Erfindungsgemäß weist eine Schaltvorrichtung mindestens ein Schaltmittel 108 auf (siehe 2B), welche mit der Mess- und/oder Betriebsschaltung 15 und/oder der Auslesevorrichtung 96 elektrisch verbunden ist. Die Mess- und/oder Betriebsschaltung 15 ist dazu eingerichtet, nach dem Schalten des mindestens einen Schaltmittels 108 einen in einem am Messrohrmodul 4 angeordnet Identifikator 91 hinterlegten Kalibrationsfaktor oder einen über eine bedienerseitige Eingabe eines Kalibrationsfaktors (nicht abgebildet) mittels einer Auslesevorrichtung 96 zu bestimmen. Weiterhin ist das Schaltmittel 108 vorteilhafterweise derart an dem Aufnahmemodul 16 angeordnet, dass das durch den Erregermagneten 36 des Schwingungserregers erzeugte Magnetfeld das Schalten bewirkt. Zudem kann das die Schaltvorrichtung auch N Schaltmittel 108 aufweisen, wobei N einer Anzahl an Sensormagneten 38 und Erregermagneten 36 entspricht. Im abgebildeten Fall der 2C wären es 6 Schaltmittel, wobei jeweils drei Schaltmittel auf einer der Aufnahme 23 abgewandten Seite oder in einer geeigneten Öffnung im Aufnahmemodulkörper 22 angeordnet sind und somit derart an dem Aufnahmemodul 16 angeordnet sind, dass die jeweils mit genau einem Sensormagneten 38 oder Erregermagneten 36 in magnetischer Wirkung stehen. Die Schaltmittel sind jeweils mit der Mess- und/oder Betriebsschaltung 15 verbunden und triggern bei ordnungsgemäßen Anordnung das Mess- und/oder Betriebsverfahren zur Bestimmung der Prozessgrößen des fließfähigen Mediums.
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3 zeigt eine Verfahrenskette eines Verfahrens zur Inbetriebnahme des erfindungsgemäßen modularen Coriolis-Durchflussmessgerätes mit den Verfahrensschritten:
- - Einführen des Messrohrmoduls in die Aufnahme des Aufnahmemoduls.
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Beim Einführen des Messrohrmoduls in die Aufnahme bewirkt das durch bspw., den Erregermagneten erzeugte Magnetfeld ein Umschalten des Schaltmittels. Das Umschalten führt zu einer Energieversorgung der Mess- und/oder Betriebsschaltung, so dass erst beim Umschalten des Schaltmittels das Messen einer Prozesseigenschaft des Mediums möglich ist. Daher initialisiert das Umschalten des Schaltmittels den nächsten Verfahrensschritt:
- - Bestimmen eines Nullpunktes nach Umschalten des Schaltmittels; und/oder
- - Auslesen mindestens eines Kalibrationsfaktors mit der Auslesevorrichtung nach Umschalten des Schaltmittels; und/oder
- - Ermitteln einer Prozesseigenschaft, insbesondere in Abhängigkeit des bestimmten Nullpunktes und des mindestens einen ausgelesenen Kalibrationsfaktors nach Umschalten des Schaltmittels.
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Die drei genannten Verfahrensschritte können hintereinander, in einer alternativen Reihenfolge, gleichzeitig oder alternativ durchgeführt werden.
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Die Bestimmung des Nullpunktes wird nur dann durchgeführt, wenn sich im mindestens eine Messrohr ausschließlich stehende Luft befindet. Alternativ kann eine Nullpunktsbestimmung auch an stehendem Wasser erfolgen. Das Auslesen des mindestens einen Kalibrationsfaktors kann durch eine Vielzahl an bekannten Verfahren erfolgen. Zum einen kann eine kontaktlose optische oder eine elektromechanische Auslesung erfolgen, bei der der Identifikator in Kontakt mit der Auslesevorrichtung gebracht wird. Erst wenn der Mess- und/oder Betriebsschaltung der Nullpunkt - der zuvor bestimmt oder werkseitig über den Identifikator übermittelt wurde - und der Kalibrationsfaktor - der werkseitig über den Identifikator übermittelt wurde - vorliegen kann die Prozesseigenschaft des Mediums ermittelt werden.
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Wird das Messrohrmodul der Aufnahme entnommen, so schaltet das Schaltmittel aufgrund der Abwesenheit des Magnetfeldes in einen Ursprungszustand zurück. Die obig aufgeführten Verfahren werden unterbrochen und das Messgerät in einen Ruhezustand versetzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Koppleranordnung
- 2
- Messgerät 2
- 3
- Messrohr
- 4
- Messrohrmodul
- 5
- Fixierkörperanordnung
- 6
- Kopplerelement
- 7
- Schwingungserreger
- 8
- Schwingungssensor
- 9
- Magnetanordnung
- 10
- Magnet
- 11
- Schenkel
- 13
- Messrohrkörper
- 15
- Mess- und/oder Betriebsschaltung
- 16
- Aufnahmemodul
- 22
- Aufnahmemodulkörper
- 23
- Aufnahme
- 24
- Seitenfläche
- 26
- Montagefläche
- 28
- Führung
- 34
- Fixiervorrichtung
- 35
- Fixierkörperanordnung
- 36
- Erregermagnet
- 38
- Sensormagnet
- 40
- erstes Fixierelement
- 41
- zweites Fixierelement
- 42
- Fixierfläche
- 43
- Fixierfläche
- 44
- Auflagefläche
- 45
- Auflagefläche
- 47
- Verbindungskörper
- 48
- Schließvorrichtung
- 49
- Einspannfläche
- 50
- Schwenkteil
- 51
- Führung
- 91
- Identifikator
- 96
- Auslesevorrichtung
- 107
- Schaltvorrichtung
- 108
- Schaltmittel
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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]
