EP4634622A1 - Modulares coriolis-durchflussmessgerät und verfahren zur herstellung einer spulenvorrichtung - Google Patents

Modulares coriolis-durchflussmessgerät und verfahren zur herstellung einer spulenvorrichtung

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Publication number
EP4634622A1
EP4634622A1 EP23829005.0A EP23829005A EP4634622A1 EP 4634622 A1 EP4634622 A1 EP 4634622A1 EP 23829005 A EP23829005 A EP 23829005A EP 4634622 A1 EP4634622 A1 EP 4634622A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coil
wire
coriolis flowmeter
carrier
module
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.)
Pending
Application number
EP23829005.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marc Werner
Benjamin Schwenter
Peppino BREDA
Markus Schütz
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
Publication of EP4634622A1 publication Critical patent/EP4634622A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/78—Direct mass flowmeters
    • G01F1/80—Direct mass flowmeters operating by measuring pressure, force, momentum, or frequency of a fluid flow to which a rotational movement has been imparted
    • G01F1/84—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters
    • G01F1/8409—Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils
    • H01F5/04—Arrangements of electric connections to coils, e.g. leads

Definitions

  • the invention relates to a modular Coriolis flowmeter for determining a process variable of a flowable medium and a method for producing a coil device of a modular Coriolis flowmeter.
  • Coriolis flow meters have at least one or more oscillating measuring tubes that can be set into vibration by means of a vibration exciter. These vibrations are transmitted over the length of the tube and are varied by the type of flowable medium in the measuring tube 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 one or more measurement signals at another point on the measuring tube.
  • An evaluation unit can then determine the mass flow, the viscosity and/or the density of the medium from the measurement signal(s).
  • WO 2011/099989 A1 teaches a method for producing a monolithic measuring tube module of a Coriolis flow meter with curved measuring tubes, whereby 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 by clamping.
  • WO 2011/099989 A1 teaches - like US 10,209,113 B2 - a connecting body which is designed to accommodate and support exchangeable measuring tube modules with thin-walled plastic tubes.
  • the measuring tube module is attached in a receiving module equipped with the necessary exciters and sensors via the connecting body.
  • Modular Coriolis flowmeters in which the excitation coil and the sensor coils are arranged on a metallic housing and excitation and sensor magnets are used on the measuring tube module, are susceptible to parasitic influences on the measurement of the process variable when the magnetic field changes. These cannot be fully compensated by factory adjustment.
  • WO 2022/122420 A1 provides a remedy for this, in which the provision of an electrically insulating coil holder in the metallic wall of the carrier module is taught.
  • the invention is based on the object of further developing the cited prior art.
  • the object is achieved by the modular Coriolis flowmeter according to claim 1 and the method for producing a coil device according to claim 15.
  • the modular Coriolis flowmeter according to the invention for determining a process variable of a flowable medium comprises:
  • the measuring tube module comprises at least one measuring tube for guiding the medium
  • a carrier module with a receptacle for receiving the measuring tube module in a carrier module body
  • the carrier module body has at least one housing body opening
  • a coil device is arranged in the at least one housing body opening
  • the coil device comprises a winding body and a coil wire
  • the winding body has at least one elevation, in particular at least partially hollow-cylindrical, for fastening the coil wire, wherein the coil wire is at least partially wound around the at least one elevation to form a coil
  • measuring and/or operating circuit configured to apply an excitation signal to the at least one coil device and/or to detect a sensor signal at the at least one coil device.
  • the advantage of the solution according to the invention is not only the simplification of the assembly of the coil device on the carrier module, but also the simplification of the winding of the coil wire to form the coil resulting from the structural design of the winding body.
  • the coil device comprises a contacting device, wherein the contacting device has at least one coil opening through which the at least one elevation extends, wherein the contacting device has at least one contacting surface for the coil wire, in particular on a front side, wherein the coil wire is electrically connected to the contacting device, in particular to the contacting surface.
  • the contacting device preferably in the form of a printed circuit board or circuit board, can be used to simplify the electrical connection of the coil device to the measuring and/or operating circuit.
  • the contacting device has its own mechanical stability, so that the connection of the ends of the coil wire to the contact surfaces is simplified in terms of assembly.
  • the winding body has two elevations, wherein the contacting device has two coil openings, wherein an elevation extends through each of the two coil openings, wherein the coil wire is wound around the two elevations.
  • One embodiment provides that the two elevations are oriented in such a way that the coil wire is wound in an oval shape.
  • the advantage of the oval shape of the wound coil wire is a reduction in sensitivity or loss due to manufacturing tolerances, for example when arranging the magnets on the measuring tube or positioning the opening for the coil device.
  • One embodiment provides that in an area around the at least one elevation, in particular around the two elevations, there is a depression in the winding body.
  • the contacting device is planar at least on its rear side and rests with the rear side on a front surface of the winding body.
  • the contacting device has at least one contact surface for a connecting wire on a rear side.
  • the contacting device can also have at least one contact surface for a connecting wire on the front side.
  • the connecting wire can be electrically connected to the contact surfaces of the coil wire.
  • the connecting wire comprises a coaxial cable with which the coil device is in communication with the measuring and/or operating circuit.
  • the winding body has a projection which is designed in such a way that it acts as a strain relief on the connecting wire.
  • the coil device comprises a coil carrier, wherein the coil is arranged in a coil carrier receptacle such that the contacting device rests on a receiving surface of the coil carrier.
  • the coil device protects the coil device from environmental influences such as liquids or mechanical shocks.
  • the coil device also makes it easier to center the coil device in the opening provided.
  • One embodiment provides for a hardened potting compound to be present in the coil carrier holder.
  • a material-locking connection is preferably created between the coil carrier and the coil device.
  • the coil carrier has a separating membrane which separates the coil wire from the receptacle of the carrier module body, wherein the separating membrane has a material thickness of 0.05 ⁇ d ⁇ 2 millimeters, in particular 0.1 ⁇ d ⁇ 1.5 millimeters and preferably 0.2 ⁇ d ⁇ 1 millimeter.
  • the selected material thickness ensures the necessary mechanical stability and at the same time achieves a minimal reduction in the magnetic field generated or the magnetic field to be measured.
  • One design provides that the measuring tube module is or can be connected in a mechanically detachable manner to the carrier module, in particular to the carrier module body.
  • the carrier module has a coil device fastening means which is designed to fasten the coil device in the at least one housing body opening at a variable distance from the measuring tube module arranged in the receptacle.
  • the coil device fastening device allows the optimal position of the coil device to be set manually when adjusting the carrier module.
  • a contacting device on a winding body for fastening and/or electrically contacting a coil wire, wherein the winding body has at least one elevation, wherein the contacting device has at least one coil opening, wherein the at least one elevation is guided through the at least one coil opening;
  • a hole extends through the at least one elevation, in particular in each case, for receiving a counter disk, wherein the counter disk is arranged on the winding body when the coil wire is wound up.
  • Fig. 1 a design of the modular Coriolis flowmeter
  • Fig. 2a-d four perspective views of individual manufacturing steps of the coil device
  • Fig. 3 a perspective view of the embodiment of the coil device from Fig. 2 in a coil carrier;
  • Fig. 4 a cross-sectional view of an obliquely cut representation of an embodiment of the
  • Fig. 5 a longitudinal sectional view through a housing body opening with arranged coil device and coil device fastening means.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a modular Coriolis flowmeter 2, which is particularly suitable for pharmaceutical bioprocess applications.
  • a Coriolis Flow meter 2 is a measuring device for detecting a mass flow, a viscosity, a density and/or a variable derived therefrom of a flowable medium.
  • the measuring tube module 4 is suitable for being inserted into a receptacle 23 of a receptacle module 16 in an exchangeable manner, i.e. in a mechanically detachable manner.
  • only individual components of the vibration exciter and the vibration sensors, in this case the respective magnet arrangements 9a, 9b, are attached to the measuring tube module 4, in particular to the measuring tubes 3a, 3b of the measuring tube module 4.
  • the magnet arrangement 9a, 9b comprises at least one excitation magnet and at least one sensor magnet.
  • the two magnet arrangements 9a, 9b each comprise exactly one excitation magnet 36 and exactly two sensor magnets 38.
  • the other components of the vibration exciter and the vibration sensors are arranged in the receiving module 16, in particular in the receptacle 23 - in particular in a coil receptacle of the carrier module body 22 - which is suitable and designed for receiving the measuring tube module 4.
  • the measuring tube module 4 comprises two curved measuring tubes 3a, 3b running parallel to one another, which are connected to one another via a coupler arrangement 1 consisting of four coupling elements 6, and via a fixing body arrangement 5.
  • Two coupling elements 6a are materially attached in an inlet and two further coupling elements 6b are materially attached in the outlet of the respective measuring tubes 3a, 3b.
  • the measuring tubes 3a, 3b are shaped in such a way that the flow direction, represented by two arrows, in the inlet is oriented opposite to the flow direction 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 to a hose and/or plastic pipe system.
  • exactly one flow divider body can be provided instead of two separate flow dividers, which is pushed onto the inlet and the outlet and helps to decouple the measuring tube module 4 from the environment after installation in the receiving module 16.
  • the individual coupling elements 6i are plate-shaped and made of one or two parts.
  • the coupling elements 6i can completely or only partially surround the measuring tubes.
  • the measuring tubes 3a, 3b are U-shaped, i.e. they each have two legs 11 that run essentially parallel to one another and are connected via a curved section.
  • the magnet arrangement 9a, 9b is arranged on each measuring tube 3a, 3b.
  • a magnet 10a - in particular an excitation magnet 36 - of the magnet arrangement 9a, 9b is arranged in the curved section, which forms a component of the vibration exciter.
  • a magnet 10ba - in particular a sensor magnet 38 - is attached in each of the two legs 11, which forms a part of the vibration exciter.
  • the magnets 10i are attached to attachment surfaces. The attachment surfaces are located in the design on the respective measuring tubes 3a, 3b.
  • the measuring tube module 4 shown is partially inserted into a receptacle 23 of the receptacle module 16.
  • An arrow indicates the direction of insertion. In the embodiment, this runs perpendicular to a longitudinal direction of the receptacle 23.
  • the receptacle can also be designed such that the measuring tube module 4 is inserted in the longitudinal direction of the receptacle.
  • the receptacle module 16 has a measuring and/or operating circuit 15, which is connected to the vibration exciters and vibration sensors, in particular to the respective coil systems, and is designed to generate and/or detect a temporally changing magnetic field.
  • the measuring and/or operating circuit 15 comprises integrated circuits in the form of a microcontroller or an ASICS.
  • the measuring and/or operating circuit 15 also optionally has electronic components such as electrical resistors, transistors, diodes, amplifiers, filters and/or capacitors.
  • the measuring and/or operating circuit 15 can also have a permanent memory (ROM, PROM, RAM, EPROM, etc.).
  • the receiving module 16 has a carrier module body 22 in which the receptacle 23 is located.
  • the carrier module body 22 has an electrically conductive and in particular ferromagnetic material, at least in sections.
  • the carrier module body 22 can also be made of a metallic material.
  • the connecting body 5 of the measuring tube module 4 has mounting surfaces 26, which serve to arrange the measuring tube module 4 in a predetermined position in the receiving module 16.
  • the plumb line of the mounting surface 26 points perpendicular to the longitudinal direction of the measuring tube module 4. According to a further advantageous embodiment, the plumb line of the mounting surface 26 points in the direction of the longitudinal axis of the measuring tube module 4.
  • the surface of the carrier module body 22 that is in contact with the mounting surface 26 of the connecting body 5 is the support surface 27.
  • the receiving module 16 has two side surfaces oriented parallel to one another, which delimit the receiving element 23 transversely to the longitudinal direction of the receiving element 23.
  • the sensor coils 39 of the vibration sensors 8a, 8b and the excitation coils 37 of the vibration exciter 7 are arranged in the side surfaces or in openings inserted in the side surfaces.
  • the sensor coils 39 are arranged offset from the excitation coils 37 in the longitudinal direction of the receiving element 23.
  • the excitation coil 37 and the two sensor coils 39, which are arranged on a side surface of the receiving module 16, are located in a common coil plane.
  • the excitation coils 37 and sensor coils 39 in the embodiment shown are each designed as a plate coil and are recessed in the corresponding side surface.
  • the excitation coil 37 and the sensor coils 39 are arranged on one side surface in such a way that, when the measuring tube module 3 is installed, they are located opposite the corresponding magnet arrangements 9a, 9b.
  • a guide is incorporated in each of the two side surfaces, which extends perpendicular to the longitudinal direction of the holder 23 and parallel to the coil plane.
  • the connecting body 5 can be inserted into this guide.
  • the guide extends over two end faces of the holder 23. This enables the measuring tube module 4 to be inserted perpendicular to the longitudinal direction of the measuring tube module 4.
  • the guide extends exclusively over one end face.
  • the measuring tube module 4 is to be inserted into the holder module 16 in the longitudinal direction of the measuring tube module 4 - or the holder module 16.
  • Fig. 2a to d show four manufacturing steps of an inventive design of the excitation coil or the sensor coil, hereinafter referred to as coil device 201.
  • the coil device 201 is not designed as a plate coil, as shown in Fig. 1.
  • the coil device 201 has a winding body 202 (see Fig. 2a).
  • the winding body 202 is made of an electrically insulating material (e.g. plastic) and can be manufactured by means of an injection molding process.
  • the winding body 202 forms a base body of the coil 205, to which the coil wire 203 is attached.
  • the winding body 202 has two elevations 204a, 204b, around which the coil wire 203 is wound in a later manufacturing step.
  • the elevations 204a, 204 shown are cylindrical at least in sections. However, they can also take on any other shape that is suitable for holding the wound coil wire 203 in position.
  • the winding body 202 can also have just one elevation 204 around which the coil wire 203 is wound.
  • a through hole 221 extends through each of the two elevations 204a, 204b and the winding body 202.
  • the two holes each serve as a receptacle for a cylindrical pin of a counter disk, which is attached to the winding body 202 when the coil wire 203 is wound onto the latter and serves to hold the winding body 202 and to limit the winding surface of the coil wire 203.
  • the winding body 202 has a recess 210 on the front surface 212.
  • the recess 210 is shaped such that it encloses the two elevations 204a, 204b.
  • the recess 210 ensures that the front surface 212 of the winding body 202 is planar and that a contacting device 206, which is also planar at least on the rear side 211, rests on the front surface 212.
  • the recess 210 prevents a rounded transition from forming between the elevation 204a, 204b and the front surface 212, which would result in the contacting device 206 not lying flat on the front surface 212.
  • a contacting device 206 is attached to the winding body 202.
  • the contacting device 206 has two coil openings 207a, 207b through which the elevations 204a, 204b of the winding body 202 are guided.
  • the contacting device 206 is a printed circuit board or circuit board with two contact surfaces 208 on the front side 209.
  • the contacting device 206 serves on the one hand to contact the coil wire 203 and on the other hand to contact a connecting wire 214 with which the coil 205 is connected to the measuring and/or operating circuit 15.
  • the coil wire 203 is wound around the winding body 202, in particular around the two elevations 204a, 204b. This results in an oval coil shape.
  • the winding body 202 is connected to a counter disk.
  • the winding body 202 takes on the role of the winding mandrel during winding.
  • one end of the coil wire 203 is connected to a contact surface 208.
  • the coil wire 203 is then wound around the second end of the coil wire 203 and connected to the second, still free, contact surface 208.
  • the coil wire 203 can also be connected to the measuring and/or operating circuit via a connection print.
  • screws or pins may be provided to which the coil wire 203 is connected and which ensure an electrical connection of the coil wire 203 to the measuring and/or operating circuit.
  • the winding body 202 can have just one elevation 204 around which the coil wire 203 is wound.
  • the elevation 204 can have an oval cross-section. This also makes it possible to form an oval-shaped coil 205.
  • the coil wire 203 can be firmly connected to the contacting device 206 or can be held in place in a self-supporting manner by its own mechanical tension.
  • the coil wire 203 is preferably a baked enamel wire (copper enamel wire) or a two-layer wire.
  • the contacting device 206 has two contact surfaces 213a, 213b on a rear side 211, which are arranged offset from one another and which are in electrical contact with the contact surfaces 208a, 208b.
  • the contact surfaces 213a, 213b can be designed as separate coatings made of conductive material.
  • the connecting wire 214 is designed as a coaxial cable, with the inner conductor being contacted with the contact surfaces 213a and the outer conductor being contacted with the contact surface 213b.
  • the winding body 202 also has a projection 215, which has a substantially rectangular basic shape.
  • the projection 215 serves to relieve the strain on the connecting wire 214. This runs between the contacting device 206, in particular between the rear side 211 of the contacting device 206 and the projection 215.
  • the projection 215 is designed in such a way that a force acting on the bent connecting wire 214 is absorbed in the longitudinal direction and a tearing of the connection to the contact surfaces 213a, 213b is prevented.
  • the coil device 201 can be arranged in an opening in the carrier module body 22 or behind a separation of the carrier module body 22.
  • the coil device 201 can also be arranged in a coil carrier (see Fig. 3), which is designed to protect the coil device 201 from environmental influences - such as leakage medium, cleaning medium or a collision with the measuring tube.
  • Fig. 3 shows a perspective view of the rear of the design of the coil device from Fig. 2d in a coil carrier 216.
  • the coil carrier 216 has a coil carrier receptacle 217 in which the coil device 201 from Fig. 2d is inserted.
  • the coil carrier receptacle 217 is designed as a blind hole and takes on the shape of the coil device 201 at least in sections.
  • the coil carrier 216 is arranged on the carrier module body 22 and is or can be fastened via at least one, in particular as shown by means of two coil device fastening means 222 with a variable distance to the measuring tube module arranged in the receptacle.
  • the coil device fastening means 222 can be a screw, an adhesive or a wedge body. Alternatively, a positive connection can be used. between coil carrier 216 and receiving module body 22 via a forming process or
  • a clamping connection (e.g. by caulking or bending bending tabs) can be formed.
  • Fig. 4 shows a cross-sectional view of an obliquely cut representation of an embodiment of Fig. 3.
  • the carrier module body 22 has a continuous housing body opening 79 in which the coil carrier 216 is arranged.
  • the coil carrier 216 is connected to the carrier module body 22 via at least one coil device fastening means 222 or, in the case shown, via two coil device fastening means 222.
  • the distance of the coil 205 and the coil carrier 216 from the measuring tube and/or the inclination of the coil 205 and the coil carrier 216 relative to the measuring tube can be adjusted via the coil device fastening means 222.
  • the coil carrier 216 has a receiving surface 218 in the coil carrier receptacle on which the coil device 201, in particular the coil 205, in particular the contacting device of the coil, rests.
  • the coil carrier 216 has a separating membrane 220 which separates the coil device 201, in particular the coil 205, from the measuring tube and the interior of the holder of the carrier module.
  • the separating membrane 220 thus protects the coil device 201 from liquids which escape in the event of a leak in the measuring tube or which are used to clean the carrier module.
  • the separating membrane 220 has a material thickness of 0.05 ⁇ d ⁇ 2 millimeters, in particular 0.1 ⁇ d ⁇ 1.5 millimeters and preferably 0.2 ⁇ d ⁇ 1 millimeter.
  • the coil carrier 216 is shaped such that a first section A can be arranged in a snug manner in the housing body opening 79 and a second section B - the cross-sectional area of which is larger than the cross-sectional area of the coil carrier 216 in the first section A - rests on the holder module body 22 and thus limits the coil carrier 216 in its mounting direction.
  • the second section B is designed as a stop.
  • a hardened casting compound 219 is also located in the coil carrier receptacle. This is poured into the coil carrier receptacle 217 after the coil device 201 has been arranged in the coil carrier 216. There it fills the free volume between the coil device 201 and the coil carrier 216.
  • Fig. 5 shows a longitudinal sectional view through a housing body opening 579 with arranged coil device 501 and coil device fastening means 522.
  • the coil carrier 516 has a coil 502 in a front section, which can be an excitation coil or a sensor coil.
  • the housing body opening 579 for the coil device 501 has a spiral-like housing body opening internal thread 555.
  • the coil carrier 516 has a matching coil carrier external thread 556. In the case shown, the coil carrier 516 is screwed into the housing body opening 579 so that it can be displaced in the longitudinal direction of the housing body opening 579.
  • the position of the coil device 501 relative to a magnet arrangement or a permanent magnet on the measuring tube of the exchangeable measuring tube module can be adjusted via a coil device fastening means 522.
  • the coil device fastening means 522 is a screw with which the position of the coil device 501 can be blocked and secured.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein modulares Coriolis-Durchflussmessgerät (2) zum Bestimmen einer Prozessgröße eines fließfähigen Mediums, umfassend: - ein Messrohrmodul (4), wobei das Messrohrmodul (4) mindestens ein Messrohr (3i) zum Führen des Mediums umfasst; - ein Trägermodul (16) mit einer Aufnahme (23) zum Aufnehmen des Messrohrmoduls (4) in einem Trägermodulkörper (22), wobei der Trägermodulkörper (22) mindestens eine Spulenöffnung (79) aufweist, wobei in der mindestens einen Spulenöffnung (79) eine Spulenvorrichtung (201) angeordnet ist, wobei die Spulenvorrichtung (201) einen Wickelkörper (202) und einen Spulendraht (203) umfasst, wobei der Wickelkörper (202) mindestens eine, insbesondere zumindest abschnittsweise hohlzylindrisch ausgebildete, Erhebung (204) zum Befestigen des Spulendrahtes (203) aufweist, wobei der Spulendraht (203) zumindest teilweise um die mindestens eine Erhebung (204a, 204b) gewickelt ist zum Bilden einer Spule (205), - eine Mess- und/oder Betriebsschaltung (15), wobei die Mess- und/oder Betriebsschaltung (15) dazu eingerichtet ist, ein Erregersignal auf die mindestens eine Spulenvorrichtung (201) aufzubringen und/oder ein Sensorsignal an der mindestens einen Spulenvorrichtung (201) zu erfassen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Spulenvorrichtung (201) für ein, insbesondere modulares, Coriolis-Durchflussmessgerät (2).

Description

Modulares Coriolis-Durchflussmessgerät und Verfahren zur Herstellung einer Spulenvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein modulares Coriolis-Durchflussmessgerät zum Bestimmen einer Prozessgröße eines fließfähigen Mediums und ein Verfahren zur Herstellung einer Spulenvorrichtung eines modularen Coriolis-Durchflussmessgerätes.
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.
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.
Es sind modulare 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-Durchflussmessgerät 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. Modulare Coriolis-Durchflussmessgeräte, bei denen die Erregerspule und die Sensorspulen an einem metallischen Gehäuse angeordnet sind und Erreger- und Sensormagnete am Messrohrmodul im Einsatz sind, sind bei Magnetfeldänderungen anfällig für parasitäre Einflüsse auf die Messung der Prozessgröße. Diese lassen sich durch eine werkseitige Justierung nicht vollends kompensieren. Abhilfe dafür schafft die WO 2022/122420 A1 , in der das Vorsehen eines elektrisch isolierenden Spulenhalters in der metallischen Wandung des Trägermoduls gelehrt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde den zitierten Stand der Technik weiterzuentwickeln. Die Aufgabe wird gelöst durch das modulare Coriolis-Durchflussmessgerät nach Anspruch 1 und das Verfahren zur Herstellung einer Spulenvorrichtung nach Anspruch 15.
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;
- ein Trägermodul mit einer Aufnahme zum Aufnehmen des Messrohrmoduls in einem T rägermodulkörper, wobei der Trägermodulkörper mindestens eine Gehäusekörperöffnung aufweist, wobei in der mindestens einen Gehäusekörperöffnung eine Spulenvorrichtung angeordnet ist, wobei die Spulenvorrichtung einen Wickelkörper und einen Spulendraht umfasst, wobei der Wickelkörper mindestens eine, insbesondere zumindest abschnittsweise hohlzylindrisch ausgebildete, Erhebung zum Befestigen des Spulendrahtes aufweist, wobei der Spulendraht zumindest teilweise um die mindestens eine Erhebung gewickelt ist zum Bilden einer Spule,
- eine Mess- und/oder Betriebsschaltung, wobei die Mess- und/oder Betriebsschaltung dazu eingerichtet ist, ein Erregersignal auf die mindestens eine Spulenvorrichtung aufzubringen und/oder ein Sensorsignal an der mindestens einen Spulenvorrichtung zu erfassen.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Lösung ist nicht nur die Vereinfachung der Montage der Spulenvorrichtung am Trägermodul, sondern auch die sich aus der konstruktiven Ausgestaltung des Wickelkörpers ergebende Vereinfachung des Aufwickelns des Spulendrahtes zur Bildung der Spule.
Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Spulenvorrichtung eine Kontaktiervorrichtung umfasst, wobei die Kontaktiervorrichtung mindestens eine Spulenöffnung aufweist, durch welche sich die mindestens eine Erhebung erstreckt, wobei die Kontaktiervorrichtung mindestens eine Kontaktierfläche für den Spulendraht, insbesondere auf einer Frontseite, aufweist, wobei der Spulendraht mit der Kontaktiervorrichtung, insbesondere mit der Kontaktierfläche elektrisch verbunden ist.
Mit Hilfe der Kontaktiervorrichtung, vorzugsweise in Form einer Leiterplatte bzw. einer Platine, lässt sich elektrische Verbindung der Spulenvorrichtung mit der Mess- und/oder Betriebsschaltung vereinfachen. Die Kontaktiervorrichtung weist eine eigene mechanische Stabilität auf, so dass die Verbindung der Enden des Spulendrahtes mit den Kontaktierflächen montagetechnisch vereinfacht ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Wickelkörper zwei Erhebungen aufweist, wobei die Kontaktiervorrichtung zwei Spulenöffnungen aufweist, wobei sich durch die zwei Spulenöffnungen jeweils eine Erhebung erstreckt, wobei der Spulendraht um die zwei Erhebungen gewickelt ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die zwei Erhebungen derart orientiert sind, dass der Spulendraht ovalförmig aufgewickelt ist.
Vorteilhaft an der ovalen Form des aufgewickelten Spulendrahtes ist eine Reduzierung der Empfindlichkeit bzw. des Verlustes auf Grund von Fertigungstoleranzen beim z.B. Anordnen der Magnete am Messrohr oder dem Positionieren der Öffnung für die Spulenvorrichtung.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass in einem Bereich um die mindestens eine Erhebung, insbesondere um die zwei Erhebungen eine Vertiefung im Wickelkörper vorliegt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Kontaktiervorrichtung zumindest auf ihrer Rückseite planar ausgebildet ist und mit der Rückseite auf einer Frontfläche des Wickelkörpers aufliegt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Kontaktiervorrichtung auf einer Rückseite mindestens eine Kontaktierfläche für einen Anschlussdraht aufweist.
Alternativ kann die Kontaktiervorrichtung auf der Vorderseite ebenfalls mindestens eine Kontaktierfläche für einen Anschlussdraht aufweisen. Weiterhin alternativ kann der Anschlussdraht mit den Kontaktierflächen des Spulendrahtes elektrisch verbunden sein.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Anschlussdraht ein Koaxialkabel umfasst, mit dem die Spulenvorrichtung in Kommunikation mit der Mess- und/oder Betriebsschaltung steht. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Wickelkörper eine Auskragung aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie als Zugentlastung auf den Anschlussdraht wirkt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Spulenvorrichtung einen Spulenträger umfasst, wobei die Spule derart in einer Spulenträger-Aufnahme angeordnet ist, dass die Kontaktiervorrichtung auf einer Aufnahmefläche des Spulenträgers aufliegt.
Die Spulenvorrichtung schützt die Spulenvorrichtung vor Umgebungseinflüsse, wie Flüssigkeiten oder mechanischen Erschütterungen. Außerdem wird mittels der Spulenvorrichtung die Zentrierung der Spulenvorrichtung in der vorgesehenen Öffnung vereinfacht.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass in der Spulenträger-Aufnahme eine ausgehärtete Vergussmasse vorliegt.
Mittels der Vergussmasse wird vorzugsweise eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Spulenträger und Spulenvorrichtung erzeugt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Spulenträger eine Trennmembrane aufweist, welche den Spulendraht von der Aufnahme des Trägermodulkörpers trennt, wobei die Trennmembrane eine Mate rial stärke von 0,05 < d < 2 Millimeter, insbesondere 0,1 < d < 1,5 Millimeter und bevorzugt 0,2 < d < 1 Millimeter aufweist.
Durch die gewählte Mate rial stärke lässt sich die notwendige mechanische Stabilität gewährleisten und gleichzeitig eine minimale Reduzierung des erzeugten Magnetfeldes bzw. zu messenden Magnetfeldes erreichen. ine Ausgestaltung sieht vor, dass das Messrohrmodul mechanisch lösbar mit dem Trägermodul, insbesondere mit dem Trägermodulkörper verbunden bzw. verbindbar ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Trägermodul eine Spulenvorrichtungbefestigungsmittel aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Spulenvorrichtung mit einem veränderlichen Abstand zum in der Aufnahme angeordneten Messrohrmodul in der mindestens einen Gehäusekörperöffnung zu befestigen.
Mit dem Spulenvorrichtungbefestigungsmittel lässt sich beim Justieren des Trägermoduls die optimale Position der Spulenvorrichtung händisch einstellen.
Das erfindungsgemäß Verfahren zur Herstellung einer Spulenvorrichtung für ein, insbesondere modulares, Coriolis-Durchflussmessgerät, umfassend die Verfahrensschritte:
- Anordnen einer Kontaktiervorrichtung an einem Wickelkörper zum Befestigen und/oder elektrischen Kontaktieren eines Spulendrahtes, wobei der Wickelkörper mindestens eine Erhebung aufweist, wobei die Kontaktiervorrichtung mindestens eine Spulenöffnung aufweist, wobei die mindestens eine Erhebung durch die mindestens eine Spulenöffnung durch geführt wird;
- Aufwickeln des Spulendrahtes um die mindestens eine Erhebung zum Bilden einer Spule, wobei der Wickelkörper die Rolle eines Wickeldorns übernimmt; und
- Verbinden des Spulendrahtes mit mindestens einer Kontaktfläche der Kontaktiervorrichtung.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass sich durch die mindestens eine Erhebung, insbesondere jeweils, ein Loch erstreckt zur Aufnahme einer Gegenscheibe, wobei beim Aufwickeln des Spulendrahtes die Gegenscheibe an den Wickelkörper angeordnet wird.
Eine Ausgestaltung sieht weitere Verfahrensschritte vor, nämlich:
- Anordnen der Spule in einer Spulenträger-Aufnahme eines Spulenträgers; und/oder
- Heizen des Spulendrahtes beim Bewickeln thermisch oder induktiv, oder nachträglich im Ofen; und
- Aushärten lassen des aufgewickelten Spulendrahtes; und/oder
- Vergießen der Spulenträger-Aufnahme mit einer Vergussmasse.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine Ausgestaltung des modularen Coriolis-Durchflussmessgerätes;
Fig. 2a-d: vier perspektivische Ansichten auf einzelne Herstellungsschritte der Spulenvorrichtung;
Fig. 3 : eine perspektivische Ansicht auf die Ausgestaltung der Spulenvorrichtung aus Fig. 2 in einen Spulenträger;
Fig. 4 : eine Querschnittsansicht auf eine schräg geschnittene Darstellung einer Ausgestaltung der
Fig. 3; und
Fig. 5 : eine Längsschnittansicht durch eine Gehäusekörperöffnung mit angeordneter Spulenvorrichtung und Spulenvorrichtungbefestigungsmittel.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht auf ein modulares Coriolis-Durchflussmessgerät 2, welches insbesondere für pharmazeutische Bioprozessanwendungen geeignet ist. Ein Coriolis- Durchflussmessgerät 2 ist ein Messgerät zum Erfassen eines Massenstromes, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums. Das Messrohrmodul 4 ist dazu geeignet in eine Aufnahme 23 eines Aufnahmemoduls 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 9a, 9b an dem Messrohrmodul 4, insbesondere an den Messrohren 3a, 3b des Messrohrmoduls 4 angebracht. Die Magnetanordnung 9a, 9b umfasst mindestens einen Erregermagneten und mindestens einen Sensormagneten. Gemäß der abgebildeten Ausgestaltung umfassen die zwei Magnetanordnung 9a, 9b jeweils genau einen Erregermagneten 36 und genau zwei Sensormagnete 38. Die weiteren Komponenten des Schwingungserregers und der Schwingungssensoren sind in dem Aufnahmemodul 16, insbesondere in der Aufnahme 23 - insbesondere in einer Spulenaufnahme des Trägermodulkörpers 22 - angeordnet, welche für das Aufnehmen des Messrohrmoduls 4 geeignet und ausgebildet ist. Das Messrohrmodul 4 umfasst zwei gebogenen, parallel zueinander verlaufende Messrohre 3a, 3b, welche über eine Koppleranordnung 1 , bestehend aus vier Kopplungselementen 6, und über einen Fixierkörperanordnung 5 miteinander verbunden sind. Zwei Kopplungselemente 6a sind in einem Einlauf und zwei weiter Kopplungselemente 6b sind im Auslauf der jeweiligen Messrohre 3a, 3b stoffschlüssig angebracht. Die Messrohre 3a, 3b 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 (nicht abgebildet) 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 6i sind plattenförmig ausgebildet und ein- oder zweiteilig ausgebildet. Die Kopplungselemente 6i können die Messrohre jeweils vollständig oder nur teilweise umgreifen. Die Messrohre 3a, 3b 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 3a, 3b ist die Magnetanordnung 9a, 9b angeordnet. Im gebogenen Teilabschnitt ist ein Magnet 10a - insbesondere ein Erregermagnet 36 - der Magnetanordnung 9a, 9b angeordnet, welcher eine Komponente des Schwingungserregers bildet. In den zwei Schenkeln 11 sind jeweils ein Magnet 10ba - insbesondere jeweils ein Sensormagnet 38 - angebracht, welche ein Teil des Schwingungserregers bildet. Die Magnete 10i sind an Anbringflächen angebracht. Die Anbringflächen befinden sich in der Ausgestaltung an den jeweiligen Messrohren 3a, 3b.
Das abgebildete Messrohrmodul 4 ist teilweise in eine Aufnahme 23 des 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. 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. Dabei umfasst die Mess- und/oder Betriebsschaltung 15 integrierte Schaltkreise in Form eines Mikrokontrollers oder eines ASICS. Weiterhin optional weist die Mess- und/oder Betriebsschaltung 15 elektronische Bauelemente wie elektrische Widerstände, Transistoren, Dioden, Verstärker, Filter und/oder Kondensatoren auf. Weiterhin kann die Mess- und/oder Betriebsschaltung 15 einen permantenen Speicher (ROM, PROM, RAM, EPROM etc.) aufweisen. Das Aufnahmemodul 16 weist einen Trägermodulkörper 22 auf, in der sich die Aufnahme 23 befindet. Der Trägermodulkörper 22 weist zumindest abschnittsweise ein elektrisch leitfähiges und insbesondere ferromagnetisches Material auf. Weiterhin kann der Trägermodulkörper 22 aus einem metallischen Material gebildet sein. 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 Trägermodulkörpers 22 ist die Auflagefläche 27.
Das Aufnahmemodul 16 weist zwei parallel zueinander orientierte Seitenflächen auf, welche die Aufnahme 23 quer zur Längsrichtung der Aufnahme 23 begrenzen. In den Seitenflächen, bzw. in in den Seitenflächen eingefügte Öffnungen sind die Sensorspulen 39 der Schwingungssensoren 8a, 8b und die Erregerspulen 37 des Schwingungserregers 7 angeordnet. Die Sensorspulen 39 sind in Längsrichtung der Aufnahme 23 zu den Erregerspulen 37 versetzt angeordnet. Die Erregerspule 37 und die zwei Sensorspulen 39, welche auf einer Seitenfläche des Aufnahmemoduls 16 angeordnet sind befinden sich in einer gemeinsamen Spulenebene. Des Weiteren sind die Erregerspulen 37 und Sensorspulen 39 in der abgebildeten Ausgestaltung jeweils als Plattenspule ausgebildet und in der entsprechenden Seitenfläche versenkt. An einer Seitenfläche sind die Erregerspule 37 und die Sensorspulen 39 im Wesentlich so angeordnet, dass sie sich im eingebauten Zustand des Messrohrmoduls 3 gegenüber von den entsprechenden Magnetanordnungen 9a, 9b befinden. In den beiden Seitenflächen ist jeweils eine Führung eingearbeitet, welche sich senkrecht zur Längsrichtung der Aufnahme 23 und parallel zur Spulenebene erstreckt. In diese Führung ist der Verbindungskörper 5 einschiebbar. Gemäß der abgebildeten Ausgestaltung erstreckt sich die Führung über zwei Stirnseiten der Aufnahme 23. Dies ermöglicht ein Einführen des Messrohrmoduls 4 senkrecht zur Längsrichtung des Messrohrmoduls 4. Gemäß einerweiteren Ausgestaltung erstreckt sich die Führung 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. Die Fig. 2a bis d zeigen vier Herstellungsschritte einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Erregerspule bzw. der Sensorspule, im folgenden als Spulenvorrichtung 201 bezeichnet. Dabei ist die Spulenvorrichtung 201 nicht - wie in Fig. 1 abgebildet - als Plattenspule ausgebildet.
Stattdessen weist die Spulenvorrichtung 201 einen Wickelkörper 202 auf (siehe Fig. 2a). Der Wickelkörper 202 ist aus einem elektrisch isolierenden Material (z.B. Kunststoff) gebildet und kann mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt sein. Der Wickelkörper 202 bildet einen Grundkörper der Spule 205, an dem der Spulendraht 203 befestigt wird. Der Wickelkörper 202 weist zwei Erhebungen 204a, 204b auf, um die der Spulendraht 203 in einem späteren Herstellungsschritt gewickelt wird. Die abgebildeten Erhebungen 204a, 204 sind zumindest abschnittsweise zylindrisch ausgebildet. Sie können jedoch auch beliebig andere Formen annehmen, die geeignet sind um den aufgewickelten Spulendraht 203 in Position zu halten. Alternativ kann der Wickelkörper 202 auch nur genau eine Erhebung 204 aufweisen um die der Spulendraht 203 gewickelt ist. Durch die beiden Erhebungen 204a, 204b und den Wickelkörper 202 erstreckt sich jeweils ein durchgängiges Loch 221 . Die beiden Löcher dienen jeweils als Aufnahme für einen zylindrische Stift einer Gegenscheibe, die beim Aufwickeln des Spulendrahtes 203 auf den Wickelkörper 202 an diesen angebracht wird und dazu dient den Wickelkörper 202 zu halten und die Wickelfläche des Spulendrahtes 203 zu begrenzen. Auf der Frontfläche 212 des Wickelkörpers 202 weist dieser eine Vertiefung 210 auf. Die Vertiefung 210 ist derart geformt, dass sie die beiden Erhebungen 204a, 204b umschließt. Die Vertiefung 210 stellt sicher, dass die Frontfläche 212 des Wickel körper 202 planar ist und eine ebenfalls zumindest auf der Rückseite 211 planar ausgebildete Kontaktiervorrichtung 206 auf der Frontfläche 212 aufliegt. Durch die Vertiefung 210 wird verhindert, dass sich ein abgerundeter Übergang zwischen Erhebung 204a, 204b Frontfläche 212 ausbildet, was dazu führen würde, dass die Kontaktiervorrichtung 206 nicht planar auf der Frontfläche 212 aufliegt.
In einem zweiten Herstellungsschritt (Fig. 2b) wird eine Kontaktiervorrichtung 206 an den Wickelkörper 202 angebracht. Die Kontaktiervorrichtung 206 weist zwei Spulenöffnungen 207a, 207b auf, durch welche die Erhebungen 204a, 204b des Wickelkörpers 202 geführt werden. Bei der Kontaktiervorrichtung 206 handelt es sich im abgebildeten Fall um eine Leiterplatte bzw. Platine mit zwei Kontaktierflächen 208 auf der Frontseite 209. Die Kontaktiervorrichtung 206 dient zum Einen zum Kontaktieren des Spulendrahtes 203 und zum Anderen zum Kontaktieren eines Anschlussdrahtes 214, mit dem die Spule 205 mit der Mess- und/oder Betriebsschaltung 15 verbunden wird.
In einem dritten Herstellungsschritt (Fig. 2c) wird der Spulendraht 203 um den Wickelkörper 202, inbesondere um die beiden Erhebungen 204a, 204b gewickelt. Daraus ergibt sich eine ovale Spulenform. Für das Aufwickeln des Spulendrahtes 203 wird der Wickelkörper 202 mit einer Gegenscheibe verbunden. Der Wickelkörper 202 übernimmt beim Aufwickeln die Rolle des Wickeldorns. Zuerst wird ein Ende des Spulendrahtes 203 wird mit einer Kontaktierfläche 208 verbunden. Danach wird der Spulendraht 203 aufgewickelt um das zweite Ende des Spulendrahtes 203 mit der zweiten noch freien Kontaktierfläche 208 verbunden. Alternativ kann der Spulendraht 203 auch über einen Anschluss-Print mit der Mess- und/oder Betriebsschaltung verbunden sein. Weiterhin alternativ können Schrauben oder Pins vorgesehen sein, mit denen der Spulendraht 203 verbunden wird und die für eine elektrische Verbindung des Spulendrahtes 203 mit der Mess- und/oder Betriebsschaltung sorgen.
Alternativ kann der Wickelkörper 202 nur genau eine Erhebung 204 aufweisen, um die der Spulendraht 203 gewickelt ist. In dem Fall kann die Erhebung 204 einen ovalen Querschnitt aufweisen. Somit lässt sich auch eine oval geformte Spule 205 bilden. Der Spulendraht 203 kann mit der Kontaktiervorrichtung 206 stoffschlüssig verbunden oder durch die eigene mechanische Spannung selbsttragend festgehalten sein. Bei dem Spulendraht 203 handelt es sich vorzugsweise um einen Backlackdraht (Kupferlackdraht) bzw. einen Zweischichtdraht.
Ist der Spulendraht 203 aufgewickelt und mit den Kontaktierflächen 208a, 208b verbunden, so liegt eine Spule 205 vor, die noch mit einem Anschlussdraht 214 kontaktiert werden muss (siehe Fig. 2d). Dafür weist die Kontaktiervorrichtung 206 auf einer Rückseite 211 zwei Kontaktierflächen 213a, 213b auf, die zueinander versetzt angeordnet sind und die in elektrischen Kontakt mit den Kontaktierfläche 208a, 208b stehen. Die Kontaktierflächen 213a, 213b können als separate Beschichtungen aus leitfähigen Material ausgebildet sein. Der Anschlussdraht 214 ist als Koaxialkabel ausgebildet, wobei der Innenleiter mit der Kontaktierflächen 213a und der Außenleiter entsprechend mit der Kontaktierfläche 213b kontaktiert ist. Der Wickelkörper 202 weist zudem eine Auskragung 215 auf, die eine im Wesentlichen rechteckige Grundform aufweist. Die Auskragung 215 dient zur Zugentlastung des Anschlussdrahtes 214. Dieser verläuft zwischen Kontaktiervorrichtung 206, insbesondere zwischen der Rückseite 211 der Kontaktiervorrichtung 206 und der Auskragung 215. Die Auskragung 215 ist derart ausgebildet, dass eine auf den gebogenen Anschlussdraht 214 wirkende Kraft in Längsrichtung aufgenommen wird und ein Abreißen der Verbindung zu den Kontaktierflächen 213a, 213b verhindert wird. Die Spulenvorrichtung 201 lässt sich in der Ausgestaltung der Fig. 2d in eine Öffnung im T rägermodulkörper 22 oder hinter einer Trennung des Trägermodulkörpers 22 anordnen. Alternativ kann die Spulenvorrichtung 201 zusätzlich in einen Spulenträger angeordnet werden (siehe Fig. 3), der dazu eingerichtet ist die Spulenvorrichtung 201 vor Umwelteinflüssen - wie Leakage-Medium, Reinigungsmedium oder ein Zusammenstoß mit dem Messrohr - zu schützen.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht auf die Rückseite der Ausgestaltung der Spulenvorrichtung aus Fig. 2d in einen Spulenträger 216. Der Spulenträger 216 weist eine Spulenträger-Aufnahme 217 auf in der die Spulenvorrichtung 201 aus Fig. 2d eingesetzt ist. Die Spulenträger-Aufnahme 217 ist als Sackloch ausgebildet und nimmt zumindest abschnittsweise die Form der Spulenvorrichtung 201 an. Der Spulenträger 216 ist am Trägermodulkörper 22 angeordnet und über mindestens ein, insbesondere wie abgebildet mittels zwei Spulenvorrichtungsbefestigungsmittel 222 mit einem veränderlichen Abstand zum in der Aufnahme angeordneten Messrohrmodul befestigt bzw. befestigbar. Bei dem Spulenvorrichtungsbefestigungsmittel 222 kann es sich um eine Schraube, einen Klebstoff oder einen Keilkörper handeln. Alternativ kann eine formschlüssige Verbindung zwischen Spulenträger 216 und Aufnahmemodulkörper 22 über ein Umformverfahren bzw.
Klemmverbindung (z.B. durch Verstemmen oder Verbiegen von Biegelaschen) gebildet sein.
Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht auf eine schräg geschnittene Darstellung einer Ausgestaltung der Fig. 3. Der T rägermodulkörper 22 weist eine durchgehende Gehäusekörperöffnung 79 auf in welcher der Spulenträger 216 angeordnet ist. Der Spulenträger 216 ist über mindestens ein Spulenvorrichtungsbefestigungsmittel 222 bzw. in dem abgebildeten Fall über zwei Spulenvorrichtungsbefestigungsmittel 222 mit der Trägermodulkörper 22 verbunden. Über das Spulenvorrichtungsbefestigungsmittel 222 lässt sich der Abstand der Spule 205 und des Spulenträgers 216 zum Messrohr und/oder die Neigung der Spule 205 und des Spulenträgers 216 relativ zum Messrohr einstellen. Der Spulenträger 216 weist eine Aufnahmefläche 218 in der Spulenträger-Aufnahme auf, auf welche die Spulenvorrichtung 201 , insbesondere die Spule 205, insbesondere die Kontaktiervorrichtung der Spule aufliegt. Der Spulenträger 216 weist eine Trennmembrane 220 auf, welche die Spulenvorrichtung 201 , insbesondere die Spule 205 von dem Messrohr und dem Inneren der Aufnahme des T rägermoduls trennt. Somit schützt die Trennmembrane 220 die Spulenvorrichtung 201 vor Flüssigkeiten, die bei einer Leakage im Messrohr austreten oder die zum Reinigen des Trägermoduls verwendet werden. Die Trennmembrane 220 weist eine Materialstärke von 0,05 < d < 2 Millimeter, insbesondere 0,1 < d < 1,5 Millimeter und bevorzugt 0,2 < d < 1 Millimeter auf. Der Spulenträger 216 ist derart geformt, dass ein erster Abschnitt A passförmig in der Gehäusekörperöffnung 79 anordenbar ist und ein zweiter Abschnitt B - dessen Querschnittsfläche größer ist als die Querschnittsfläche des Spulenträgers 216 im ersten Abschnitt A - auf den Aufnahmemodulkörper 22 aufliegt und den Spulenträger 216 somit in seiner Montagrichtung begrenzt. Der zweite Abschnitt B ist als Anschlag ausgebildet. In der Spulenträger- Aufnahme befindet sich ebenfalls eine ausgehärtete Vergussmasse 219. Diese wird nach dem Anordnen der Spulenvorrichtung 201 in dem Spulenträger 216 in die Spulenträger-Aufnahme 217 eingegossen. Dort füllt sie das freie Volumen zwischen Spulenvorrichtung 201 und Spulenträger 216 aus.
Fig. 5 zeigt eine Längsschnittansicht durch eine Gehäusekörperöffnung 579 mit angeordneter Spulenvorrichtung 501 und Spulenvorrichtungbefestigungsmittel 522. Der Spulenträger 516 weist in einem Frontabschnitt eine Spule 502 auf, bei welcher es sich um eine Erregerspule oder eine Sensorspule handeln kann. Die Gehäusekörperöffnung 579 für die Spulenvorrichtung 501 weist ein wendeiartiges Gehäusekörperöffnung-Innengewinde 555 auf. Passend dazu weist der Spulenträger 516 ein Spulenträger-Außengewinde 556 auf. Im abgebildeten Fall ist der Spulenträger 516 in der Gehäusekörperöffnung 579 in Längsrichtung der Gehäusekörperöffnung 579 verschiebbar eingeschraubt. Über eine Spulenvorrichtungbefestigungsmittel 522 lässt sich die Position der Spulenvorrichtung 501 relativ zu einer Magnetanordnung bzw. einem Permanentmagneten auf dem Messrohr des austauschbaren Messrohrmoduls einstellen. Im abgebildeten Fall handelt es sich bei dem Spulenvorrichtungbefestigungsmittel 522 um eine Schraube, mit der die Position der Spulenvorrichtung 501 blockiert und gesichert werden kann. BEZUGSZEICHENLISTE
Koppleranordnung 1
Coriolis-Durchflussmessgerät 2
Messrohr 3i
Messrohrmodul 4
Fixierkörperanordnung 5
Kopplerelement 6
Schwingungserreger 7
Schwingungssensor 8
Magnetanordnung 9
Magnet 10
Schenkel 11
Messrohrkörper 13
Mess- und/oder Betriebsschaltung 15
Aufnahmemodul 16
T rägermodulkörper 22
Aufnahme 23
Montagefläche 26
Führung 28
Erregermagnet 36
Erregerspule 37
Sensormagnet 38
Sensorspule 39
Gehäusekörperöffnung 79
Spulenvorrichtung 201
Wickelkörper 202
Spulendraht 203
Erhebung 204i
Spule 205
Kontaktiervorrichtung 206
Spulenöffnung 207
Kontaktierfläche 208
Frontseite 209
Vertiefung 210
Rückseite 211
Frontfläche 212
Kontaktierfläche 213
Anschlussdraht 214 Auskragung 215
Spulenträger 216
Spulenträger-Aufnahme 217
Aufnahmefläche 218 Vergussmasse 219
Trennmembrane 220
Loch 221
Spulenvorrichtungbefestigungsmittel 222
Spulenvorrichtung 501 Spule 502
Spulenträger 516
Spulenvorrichtungbefestigungsmittel 522
Gehäusekörperöffnung-Innengewinde 555
Gehäusekörperöffnung 579

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Modulares Coriolis-Durchflussmessgerät (2) zum Bestimmen einer Prozessgröße eines fließfähigen Mediums, umfassend:
- ein Messrohrmodul (4), wobei das Messrohrmodul (4) mindestens ein Messrohr (3i) zum Führen des Mediums umfasst;
- ein T rägermodul (16) mit einer Aufnahme (23) in einem T rägermodulkörper (22) zum Aufnehmen des Messrohrmoduls (4), wobei der Trägermodulkörper (22) mindestens eine Spulenöffnung (79) aufweist, wobei in der mindestens einen Spulenöffnung (79) eine Spulenvorrichtung (201) angeordnet ist, wobei die Spulenvorrichtung (201) einen Wickel körper (202) und einen Spulendraht (203) umfasst, wobei der Wickelkörper (202) mindestens eine, insbesondere zumindest abschnittsweise hohlzylindrisch ausgebildete, Erhebung (204) zum Befestigen des Spulendrahtes (203) aufweist, wobei der Spulendraht (203) zumindest teilweise um die mindestens eine Erhebung (204a, 204b) gewickelt ist zum Bilden einer Spule (205),
- eine Mess- und/oder Betriebsschaltung (15), wobei die Mess- und/oder Betriebsschaltung (15) dazu eingerichtet ist, ein Erregersignal auf die mindestens eine Spulenvorrichtung (201) aufzubringen und/oder ein Sensorsignal an der mindestens einen Spulenvorrichtung (201) zu erfassen.
2. Coriolis-Durchflussmessgerät (2) nach Anspruch 1 , wobei die Spulenvorrichtung (201) eine Kontaktiervorrichtung (206) umfasst, wobei die Kontaktiervorrichtung (206) mindestens eine Spulenöffnung (207) aufweist, durch welche sich die mindestens eine Erhebung (204) erstreckt, wobei die Kontaktiervorrichtung (206) mindestens eine Kontaktierfläche (208) für den Spulendraht (203), insbesondere auf einer Frontseite (209), aufweist, wobei der Spulendraht (203) mit der Kontaktiervorrichtung (206), insbesondere mit der Kontaktierfläche (208) elektrisch verbunden ist.
3. Coriolis-Durchflussmessgerät (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Wickelkörper (202) zwei Erhebungen (204a, 204b) aufweist, wobei die Kontaktiervorrichtung (206) zwei Spulenöffnungen (207a, 207b) aufweist, wobei sich durch die zwei Spulenöffnungen (207a, 207b) jeweils eine Erhebung (204a, 204b) erstreckt, wobei der Spulendraht (203) um die zwei Erhebungen (204a, 204b) gewickelt ist.
4. Coriolis-Durchflussmessgerät (2) nach Anspruch 3, wobei die zwei Erhebungen (204a, 204b) derart orientiert sind, dass der Spulendraht (203) ovalförmig aufgewickelt ist.
5. Coriolis-Durchflussmessgerät (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem Bereich um die mindestens eine Erhebung (204a, 204b), insbesondere um die zwei Erhebungen (204a, 204b) eine Vertiefung (210) im Wickelkörper (202) vorliegt.
6. Coriolis-Durchflussmessgerät (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Kontaktiervorrichtung (206) zumindest auf ihrer Rückseite (211) planar ausgebildet ist und mit der Rückseite (211) auf einer Frontfläche (212) des Wickelkörpers (202) aufliegt.
7. Coriolis-Durchflussmessgerät (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Kontaktiervorrichtung (206) auf einer Rückseite (211) mindestens eine Kontaktierfläche (213) für einen Anschlussdraht (214) aufweist.
8. Coriolis-Durchflussmessgerät (2) nach Anspruch 7, wobei der Anschlussdraht (214) ein Koaxialkabel umfasst, mit dem die Spulenvorrichtung (201) in Kommunikation mit der Mess- und/oder Betriebsschaltung (15) steht.
9. Coriolis-Durchflussmessgerät (2) nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Wickelkörper (202) eine Auskragung (215) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie als Zugentlastung auf den Anschlussdraht (214) wirkt.
10. Coriolis-Durchflussmessgerät (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Spulenvorrichtung (201) einen Spulenträger (216) umfasst, wobei die Spule (205) derart in einer Spulenträger-Aufnahme (217) angeordnet ist, dass die Kontaktiervorrichtung (206) auf einer Aufnahmefläche (218) des Spulenträgers (216) aufliegt.
11. Coriolis-Durchflussmessgerät (2) nach Anspruch 10, wobei in der Spulenträger-Aufnahme (217) eine ausgehärtete Vergussmasse (219) vorliegt.
12. Coriolis-Durchflussmessgerät (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Spulenträger (216) eine Trennmembrane (220) aufweist, welche den Spulendraht (203) von der Aufnahme (23) des Trägermodulkörpers (22) trennt, wobei die Trennmembrane (220) eine Materialstärke von 0,05 < d < 2 Millimeter, insbesondere 0,1 < d < 1,5 Millimeter und bevorzugt 0,2 < d < 1 Millimeter aufweist.
13. Coriolis-Durchflussmessgerät (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Messrohrmodul (4) mechanisch lösbar mit dem Trägermodul (16), insbesondere mit dem Trägermodulkörper (22) verbunden bzw. verbindbar ist.
14. Coriolis-Durchflussmessgerät (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägermodul (15) eine Spulenvorrichtungbefestigungsmittel (222) aufweist, welches dazu eingerichtet ist, die Spulenvorrichtung (201) mit einem veränderlichen Abstand zum in der Aufnahme (23) angeordneten Messrohrmodul (4) in der mindestens einen Spulenöffnung (79) zu befestigen.
15. Verfahren zur Herstellung einer Spulenvorrichtung (201) für ein, insbesondere modulares, Coriolis-Durchflussmessgerät (2), umfassend die Verfahrensschritte:
- Anordnen einer Kontaktiervorrichtung (206) an einem Wickelkörper (202) zum Befestigen und/oder elektrischen Kontaktieren eines Spulendrahtes (203), wobei der Wickelkörper (202) mindestens eine Erhebung (204a, 204b) aufweist, wobei die Kontaktiervorrichtung (206) mindestens eine Spulenöffnung (207a, 207b) aufweist, wobei die mindestens eine Erhebung (204a, 204b) durch die mindestens eine Spulenöffnung (207a, 207b) durchgeführt wird;
- Aufwickeln des Spulendrahtes (203) um die mindestens eine Erhebung (204a, 204b) zum Bilden einer Spule (205), wobei der Wickelkörper (202) die Rolle eines Wickeldorns übernimmt; und
- Verbinden des Spulendrahtes (203) mit mindestens einer Kontaktfläche (208) der Kontaktiervorrichtung (206).
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei sich durch die mindestens eine Erhebung (204a, 204b), insbesondere jeweils, ein Loch (221) erstreckt zur Aufnahme einer Gegenscheibe, wobei beim Aufwickeln des Spulendrahtes (203) die Gegenscheibe an den Wickelkörper (202) angeordnet wird.
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