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WO2022111943A1 - Coriolis-durchflussmessgerät - Google Patents

Coriolis-durchflussmessgerät Download PDF

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Publication number
WO2022111943A1
WO2022111943A1 PCT/EP2021/080028 EP2021080028W WO2022111943A1 WO 2022111943 A1 WO2022111943 A1 WO 2022111943A1 EP 2021080028 W EP2021080028 W EP 2021080028W WO 2022111943 A1 WO2022111943 A1 WO 2022111943A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
measuring tube
arrangement
fixing
carrier device
receptacle
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2021/080028
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Benjamin Schwenter
Ennio Bitto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser Flowtec AG
Original Assignee
Endress and Hauser Flowtec AG
Flowtec AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser Flowtec AG, Flowtec AG filed Critical Endress and Hauser Flowtec AG
Priority to EP21802295.2A priority Critical patent/EP4251955A1/de
Priority to US18/254,779 priority patent/US12480795B2/en
Priority to CN202180078660.XA priority patent/CN116490751A/zh
Publication of WO2022111943A1 publication Critical patent/WO2022111943A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G01F15/18—Supports or connecting means for meters

Definitions

  • the invention relates to a Coriolis flow meter for preferably pharmaceutical bioprocess applications.
  • a Coriolis flow meter is a meter for detecting a mass flow, a viscosity, a density and/or a variable of a flowable medium derived therefrom.
  • Field devices in process measurement technology with a vibration-type sensor and, in particular, Coriolis flowmeters have been known for many years.
  • the basic structure of such a measuring device is, for example, in
  • Coriolis flowmeters typically have at least one or more oscillatable measuring tubes, which can be made to oscillate by means of an oscillating exciter. These vibrations are transmitted over the length of the pipe and are varied by the type of medium in the measuring pipe and its flow rate.
  • a vibration sensor or, in particular, two vibration sensors spaced apart from one another can record the varied vibrations in the form of a measurement signal or a plurality of measurement signals at another point on the measuring tube.
  • An evaluation unit is then set up to determine the mass flow rate, the viscosity and/or the density of the medium from the measurement signal or signals.
  • WO 2011/099989 A1 teaches a method for producing a monolithic measuring tube arrangement of a Coriolis flowmeter with curved measuring tubes, the measuring tube body of the respective measuring tubes first being formed solidly from a polymer and the channel for guiding the flowable medium then being incorporated in a clamping manner becomes.
  • WO 2011/099989 A1 teaches a connecting body which is set up to receive and support an exchangeable measuring tube arrangement, comprising thin-walled plastic tubes. The measuring tube arrangement is fastened in a carrier device equipped with the necessary exciters and sensors via the connecting body.
  • the mechanical properties of the measuring tube arrangements suitable for Coriolis flowmeters can vary greatly, so specific parameters such as calibration factor and zero point must be determined before use in a Coriolis flowmeter. It turned out that the im Calibration procedures specific zero point usually deviates from the actual zero point of the interchangeable measuring tube assembly in use. Such a deviation is difficult to correct. One reason for this is that the deviation depends on the degree of attachment of the measuring tube assembly in the support device, which is difficult to reproduce for different operators. Another influence is micro-friction between the measuring tube arrangement and the carrier unit body.
  • the object of the invention is to provide a Coriolis flowmeter that is suitable for disposable applications and is less sensitive to mechanical interference.
  • the Coriolis flow meter according to the invention which is particularly suitable for preferably pharmaceutical bioprocess applications, comprises:
  • the measuring tube arrangement comprises at least one measuring tube through which a medium can flow, wherein the measuring tube arrangement has a fixing body arrangement arranged on the at least one measuring tube;
  • At least one vibration exciter which is set up to excite the at least one measuring tube to vibrate, the at least one vibration exciter having at least two vibration exciter components, the at least two vibration exciter components each comprising at least one exciter magnet and/or an exciter coil; wherein at least one vibration exciter component, in particular the exciter magnet, is arranged on the measuring tube arrangement;
  • At least one vibration sensor which is set up to detect the vibrations of the at least one measuring tube, the at least one vibration sensor comprising at least two vibration sensor components, the at least two vibration sensor components each comprising at least one sensor magnet and/or a sensor coil, wherein at least one vibration sensor component, in particular the sensor magnet, is arranged on the measuring tube arrangement;
  • a carrier device comprising a carrier device body, a receptacle and in particular the sensor coil and the exciter coil, wherein the measuring tube arrangement can be arranged in the receptacle and mechanically releasably connected to the carrier device body, the carrier device comprising a fixing device which is set up to fasten the measuring tube arrangement in the receptacle , wherein the fixing device has at least one, in particular pivotable or rotatable, fixing element, wherein the fixing device is set up to mechanically detachably connect the measuring tube arrangement, in particular the at least one measuring tube, to the carrier device body via the fixing body arrangement, the at least one fixing element being set up to do so when connecting the measuring tube arrangement with the carrier device body to exert a bending force on the fixing body arrangement for elastic bending of the fixing body arrangement.
  • the measuring tube arrangement serves as a one-way part, which can be exchanged after changing the application.
  • the carrier device is set up to accommodate the measuring tube arrangement and ideally to fix it in such a way that external mechanical influences do not affect the measurement result as far as possible.
  • the mechanical coupling between the measuring tube arrangement and the carrier device takes place via the fixing body arrangement.
  • An elastic bending of the fixing body arrangement by means of the at least one fixing element leads to a mechanical bracing of the fixing body arrangement and a non-positive connection.
  • micro-frictions between the at least one fixing element and the fixing body arrangement can thus be reduced and the zero point of the mass flow can be reproduced more precisely.
  • the bending force has at least one force component pointing in the longitudinal direction of the receptacle.
  • the measuring tube arrangement rests on a partial section of the carrier device body with an end face of the fixing body arrangement that faces the receptacle in the fastening state, in particular parts of an edge region.
  • the at least one fixing element is designed and arranged on the carrier device body in such a way that when the measuring tube arrangement is fixed, a bending force pointing in the longitudinal direction of the receptacle is generated. This is preferably at a maximum in a centroid of the fixing body arrangement.
  • the carrier device body has a bearing surface for the fixing body arrangement in the receptacle, the fixing body arrangement having a first end face, the first end face facing the at least one vibration exciter component, the first end face of the fixing body arrangement being on the bearing surface rests.
  • the measuring tube arrangement touches the carrier device body exclusively via the fixing body arrangement.
  • This is preferably plate-shaped and rests on the bearing surface of the fixing body arrangement.
  • the support surface can at least partially enclose the receptacle of the carrier device body in a cross section.
  • a circumferential edge surface of the fixing body arrangement lies on the support surface and is free-standing in places, in particular where the at least one fixing element braces the fixing body arrangement.
  • the bearing surface comprises two separate surfaces located on opposite sides of the receptacle and the locator body assembly is bilaterally supported.
  • a braced surface of the fixing body arrangement is offset in the longitudinal direction of the receptacle, in particular in the installation direction of the measuring tube arrangement, by an offset x relative to the contact surface, with 0.05 ⁇ x ⁇ 1 millimeter, in particular 0.1 ⁇ x ⁇ 0. 5 millimeters and preferably 0.15 ⁇ x ⁇ 0.25 millimeters.
  • the receptacle is delimited transversely to the longitudinal direction by a wall of the carrier device, with at least one step being formed into the wall of the carrier device, with the step comprising the bearing surface.
  • an offset body is arranged between the step and the fixing body arrangement.
  • the fixing body arrangement has at least a first surface and a second surface on a first end face, with the second surface lying in one plane, with the first end face facing the at least one vibration exciter component, with the first surface and the second surface are arranged offset in the longitudinal direction of the measuring tube arrangement, wherein the carrier device body in the receptacle has one, in particular precisely one essentially planar, bearing surface for the fixing body arrangement, wherein in a fastening state the first surface lies on the bearing surface and the fixing body arrangement is bent in this way by means of the at least one fixing element that the second surface is shifted offset in the longitudinal direction of the measuring tube arrangement to the plane.
  • the first surface is offset in the longitudinal direction of the receptacle, particularly in the installation direction of the measuring tube arrangement, by an offset y to the second surface, with 0.05 ⁇ y ⁇ 1 millimeter, in particular 0.1 ⁇ y ⁇ 0.5 millimeter and preferably 0.15 ⁇ y ⁇ 0.25 millimeters.
  • One embodiment provides that a second step, which forms the offset y, is arranged between the first surface and the second surface.
  • the at least one fixing element is lever-shaped and pivotable about at least one axis.
  • the at least one fixing element has a fixing surface, with the fixing surfaces of the at least one fixing element touching the fixing body arrangement in particular on the second end face in a fastening state.
  • the fixing device comprises two fixing elements, in particular diametrically arranged, wherein the fixing elements each have a fixing surface, wherein in a fastening state the fixing surfaces of the fixing elements touch the fixing body arrangement in particular on the second end face.
  • the measuring tube arrangement comprises two curved measuring tubes, the measuring tubes each having an inlet section and an outlet section, the fixing body arrangement connecting the inlet sections and the outlet section of the respective measuring tubes to one another.
  • the measuring tubes each have a
  • the fixing body arrangement having a second end face which is oriented opposite to the first end face, the first longitudinal plane and the second longitudinal plane delimits a first surface on the second end face of the fixing body arrangement, with the fixing surfaces of the fixing elements resting, in particular exclusively, on the first surface in the fastening state.
  • the measuring tube arrangement comprises a first measuring tube and a second measuring tube, with the inlet longitudinal axis and the outlet longitudinal axis of the first measuring tube running in a third longitudinal plane, with the inlet longitudinal axis and the outlet longitudinal axis of the second measuring tube running in a fourth longitudinal plane, with the third longitudinal plane and the fourth longitudinal plane on the second end face delimit a second surface, wherein in the fastening state the fixing surface of the fixing elements touches the fixing body arrangement outside the second surface.
  • the measuring tube arrangement comprises a first measuring tube and a second measuring tube, with the inlet longitudinal axis and the outlet longitudinal axis of the first measuring tube running in a third longitudinal plane, with the inlet longitudinal axis and the outlet longitudinal axis of the second measuring tube running in a fourth longitudinal plane, with the third Longitudinal plane and the fourth longitudinal plane on the second end side delimit a second surface, wherein in the fastening state the fixing surface of the at least one fixing element touches the fixing body arrangement within the second surface.
  • FIG. 2 shows a perspective view of another Coriolis flowmeter for pharmaceutical bioprocess applications
  • FIG. 3 shows a detail from a longitudinal section of a first embodiment of the Coriolis flowmeter according to the invention
  • FIG. 6 shows a detail from a longitudinal section from a third embodiment of the Coriolis flowmeter according to the invention.
  • a Coriolis flow meter is a meter for detecting a mass flow rate, a viscosity, a density and/or a variable of a flowable medium derived therefrom.
  • the measuring tube arrangement 4 is suitable for being inserted into a carrier device 16 so that it can be exchanged, ie it can be mechanically detachably inserted. Only individual components of the Vibration exciter and the vibration sensors, in which case the respective magnet arrangements 9.1, 9.2 attached to the measuring tube arrangement 4. The other components are arranged in the carrier device 16, in particular in the receptacle 29, which is suitable and designed for receiving the measuring tube arrangement 4.
  • the measuring tube arrangement 4 comprises two curved measuring tubes 3.1, 3.2 running parallel to one another, which are connected to one another via a coupler arrangement 1, consisting of four coupling elements 6, and via a connecting body 5.
  • Two coupling elements 6.1 are integrally attached in an inlet and two coupling elements 6.2 are attached in the outlet of the respective measuring tubes 3.1, 3.2.
  • the measuring tubes 3.1, 3.2 are shaped in such a way that the direction of flow, represented by two arrows, in the inlet is oriented opposite to the direction of flow in an outlet.
  • a flow divider 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 outlet and contributes to decoupling the measuring tube arrangement 4 from the environment after installation in the carrier device.
  • the individual coupling elements 6 are plate-shaped and are in one or two parts.
  • the coupling elements can in each case completely or only partially encompass the measuring tubes.
  • the measuring tubes 3.1, 3.2 are U-shaped, ie they each have two legs 11 running essentially parallel to one another, which are connected via a curved partial section.
  • a magnet arrangement 9.1, 9.2 is arranged on each measuring tube 3.1, 3.2.
  • a magnet 10.1 of the magnet arrangement 9.1 is arranged in the curved partial section and forms a component of the vibration exciter.
  • a magnet 10.2 is attached, which forms part of the vibration exciter.
  • the magnets 10 are attached to attachment surfaces. In the embodiment, the attachment surfaces are located on the respective measuring tubes 3.1, 3.2.
  • the measuring tube arrangement 4 is partially inserted into a receptacle 29 of a carrier device 16 .
  • An arrow indicates the direction of insertion. In the embodiment, this runs perpendicularly to a longitudinal direction of the receptacle 29.
  • the receptacle can also be designed in such a way that the measuring tube arrangement 4 can be inserted in the longitudinal direction of the receptacle (not shown).
  • the carrier device 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 set up to generate and/or detect a magnetic field that changes over time.
  • the carrier device 16 has a carrier device body 22 in which the receptacle 29 is located.
  • the connecting body 5 of the measuring tube arrangement 4 has mounting surfaces 26 which serve to convert the measuring tube arrangement 4 into a to arrange a predetermined position in the carrier device 16 .
  • the perpendicular of the mounting surface 26 points perpendicularly to the longitudinal direction of the measuring tube arrangement 4.
  • the perpendicular of the mounting surface 26 points in the direction of the longitudinal direction of the measuring tube arrangement 4.
  • the surface of the carrier device body 22 that is in contact with the mounting surface 26 of the connecting body 5 is the bearing surface 27.
  • the carrier device 16 has two side surfaces which are oriented parallel to one another and delimit the receptacle 29 transversely to the longitudinal direction of the receptacle.
  • the coil devices 25 of the vibration sensors 8.1, 8.2 and the coil device 25 of the vibration exciter 7 are arranged in the side surfaces.
  • Coil devices 25 of the vibration sensors 8.1, 8.2 are arranged in the longitudinal direction of the receptacle for the coil device 25 of the vibration exciter 7. All three coil devices 25 are located in one coil plane. Furthermore, the three coil devices 25 are designed as plate coils and are sunk into the side surface. Three coil devices 25 are arranged substantially opposite to the three coil devices 25 on the side surface. A guide is worked into each of the two side surfaces, which guide extends perpendicularly to the longitudinal direction of the receptacle 29 and parallel to the plane of the coil. According to the embodiment shown, the receptacle extends over two end faces of receptacle 29. This enables the measuring tube arrangement 4 to be inserted perpendicularly to the longitudinal direction of measuring tube arrangement 4.
  • the receptacle extends exclusively over one end face.
  • the measuring tube arrangement 4 is to be introduced into the supporting device 16 in the longitudinal direction of the measuring tube arrangement 4 - or the supporting device 16 .
  • 2 shows a series of images of individual assembly steps of an assembly according to the invention
  • the measuring tube arrangement 4 comprises two measuring tubes 3.1, 3.2, which are mechanically coupled to one another via a coupler arrangement 1.
  • the coupler arrangement 1 comprises six coupler elements 6, which partially encompass the two measuring tubes 3.1, 3.2.
  • the measuring tube arrangement 4 is designed as a disposable item and can be mechanically detachably arranged and fastened in a carrier device 16 provided.
  • the two measuring tubes 3.1, 3.2 each include a measuring tube body 13.1, 13.2, which is at least partially made of steel.
  • An excitation magnet 36 and two sensor magnets 38.1, 38.2 are attached to each of the measuring tube bodies 13.1, 13.2.
  • the carrier device 16 has a receptacle 29 which—in contrast to what is shown in FIG.
  • the carrier device body 22 of the carrier device 16 has a mounting surface 26 which rests on the measuring tube arrangement 4 when installed, and which is designed in such a way that the measuring tubes 3.1, 3.2 of the measuring tube arrangement 4 do not touch the wall of the carrier device 16.
  • the mounting surface 26 encloses the receptacle 29 in a cross section, so that when the measuring tube arrangement 4 is arranged, an entire edge area of the fixing body arrangement 35 rests on the mounting surface 26 .
  • the two excitation coils 37 of the vibration exciter and the four sensor coils 39 of the vibration sensor are arranged in the carrier device 16, in particular each distributed on two diametrically oriented side surfaces 24 of the receptacle 29.
  • the fixing device 34 has a first fixing element 40 and a second fixing element 41, which are each designed to be pivotable and have a fixing surface 42, 43.
  • the fixing surfaces 42, 43 are each located at a first end of the fixing element 40, 41.
  • the fixing elements 40, 41 each have an elongated fixing element body. In the end section comprising the first end, the fixing elements 40, 41 are fastened to the carrier device body 22 so that they can pivot about an axis of rotation.
  • the fixing elements 40, 41 are set up to press the fixing body arrangement 44 against the mounting surface 26 in order to thus
  • the first fixing element 40 is connected to a pivotable connection device 46 which comprises a connection body 47 .
  • the connection between the fixing element 40 and the pivotable connecting device 46 is located at the second end of the first fixing element 40.
  • the connecting body 47 is at least partially cubic and the end section is cylindrical.
  • a locking device 48 is arranged there on the connecting body 47 .
  • the end portion of the connector body 47 is externally threaded and the locking device 48 is formed as a screw.
  • the locking device 48 can also be designed as a torque screw, a clamping lever, a clamping bracket, a clamp, a quick-release clamp, a clamping lever, a clamping claw, a hood lock and/or an eccentric lever.
  • the locking device 48 can be designed as a buckle, in particular a cuff buckle, which is arranged on a first fixing element 40 of the two fixing elements 40, 41.
  • a pivoting part is correspondingly arranged on the second fixing element 41 .
  • the pivoting part is designed as a cuff pivoting part which has at least one hook, in particular a cuff hook.
  • the connecting body 47 of the connecting device 46 interacts with the second fixing element 41, ie the connecting device 46, in particular the connecting body 47, connects the first Fixing element 40 with the second fixing element 41.
  • the second fixing element 41 has a guide 51 for the end section of the connecting body 47 at the second end. In the closed state, the connecting body 47 extends along the guide 51 of the second fixing element 41 .
  • the locking device 48 touches the clamping surface 49 of the second fixing element 41 . When tightening the locking device 48 - in the form of a screw - the two fixing elements are evenly approached.
  • Closing device 48 presses against clamping surface 49. Because the two fixing elements 40, 41 are designed to be pivotable about an axis of rotation, the tightening and corresponding approach of fixing elements 40, 41 causes a force on fixing body arrangement 35 parallel to the longitudinal direction of measuring tube arrangement 4 in the direction of the Mounting surface 26. This force ensures that the measuring tube arrangement 4 is uniformly fastened to the carrier unit body 22.
  • the measuring tubes 3.1, 3.2 each have an inlet longitudinal axis in the inlet section and an outlet longitudinal axis in the outlet section, with a first longitudinal plane running through the inlet longitudinal axes of the measuring tubes, with a second longitudinal plane running through the outlet longitudinal axes of the measuring tubes runs, the fixing body arrangement having a second end face which is oriented opposite to the first end face, the first longitudinal plane and the second longitudinal plane having a first surface on the second end face of the fixing body Order limited, wherein the inlet longitudinal axis and the outlet longitudinal axis of the first measuring tube run in a third longitudinal plane, wherein the inlet longitudinal axis and the outlet longitudinal axis of the second measuring tube run in a fourth longitudinal plane, wherein the third longitudinal plane and the fourth longitudinal plane on the second end side delimit a second surface, wherein, in the fastening state, the fixing surfaces of the fixing elements rest, in particular, exclusively on the first surface and lie outside the second surface.
  • FIG. 3 shows a detail from a longitudinal section of a first embodiment of the Coriolis flowmeter according to the invention, comprising a carrier device 16 and a measuring tube arrangement 4.
  • the measuring tube arrangement 4 is arranged in a receptacle of a carrier device body 62 so that it can be removed mechanically.
  • the carrier device 16 has a fixing device 34 with a pivotable fixing element 40 which is set up to fasten the measuring tube arrangement 4 in the receptacle 29 .
  • the fixing device 34 is set up to mechanically detachably connect the measuring tube arrangement 4 , in particular the at least one measuring tube 3 shown, to the carrier device body 62 via the fixing body arrangement 35 .
  • the fixing element causes a bending force on the fixing body arrangement 35 in the direction of the Recording 29, which leads to an elastic bending of the fixing body arrangement 35.
  • the fixing body arrangement 35 is thus braced in the receptacle.
  • the locator body assembly 35 has a first face 63 and a second face 64 and is substantially planar, i.e., plate-shaped. Causing the bending, the fixing element 40 presses onto the second end face 64 of the fixing body arrangement 35.
  • the fixing body arrangement 35 rests with the first end face 63 on the bearing surface 66 of the receptacle 29 .
  • the fixing body arrangement 35 is mounted on two sides and is bent in the direction of the receptacle 29 without a counter surface.
  • the receptacle is delimited transversely to the longitudinal direction by a wall 67 of the carrier device, into which at least one step 68 is formed.
  • This step 68 has the support surface 66 on which the first end face 63 of the fixing body arrangement 35 rests.
  • a braced surface of the fixing body arrangement 35 is misplaced by an offset x in the direction of a longitudinal direction of the measuring tube arrangement 4 .
  • the offset is 0.05 ⁇ x ⁇ 1 millimeter, in particular 0.1 ⁇ x ⁇ 0.5 millimeter and preferably 0.15 ⁇ x ⁇ 0.25 millimeter
  • the fixing body arrangement can be made in several parts, with one part being materially connected to the at least one measuring tube and another part being attached at least in a form-fitting manner.
  • This further part is designed and set up to serve as a process connection for the measuring tubes to a process line.
  • the further part can have, for example, standardized process connections, such as flanges or threads.
  • FIG. 4 shows a partially sectioned perspective view of a receptacle 29 of a carrier device of a second embodiment of the Coriolis flowmeter according to the invention.
  • the carrier device body 22 has a further step, which is arranged offset in the longitudinal direction of the receptacle 29, in particular in the installation direction of the measuring tube arrangement, by an offset z to the contact surface, where z>1 millimeter applies.
  • the recording is bounded transversely to the longitudinal direction by a carrier device wall 67, which has a step 68 and a further step.
  • the step 68 has the bearing surface 66, while the second step 69 is designed in such a way that the fixing body arrangement does not touch the further step in the braced state.
  • FIG. 5 shows a section of a longitudinal section from a third embodiment of the Coriolis flowmeter according to the invention.
  • the third configuration differs essentially from the first configuration in FIG.
  • the step 68 is formed essentially as a planar support surface. This is formed monolithically from the fixing body arrangement 35 .
  • the second stage 70 has an offset y, where 0.05 ⁇ y ⁇ 1 millimeter is applicable.
  • a second surface 73 of the fixing body arrangement lies in a plane 69.
  • the fixing element braces the fixing body arrangement in such a way that the second surface 73 is offset in the longitudinal direction of the measuring tube arrangement with respect to plane 69.
  • the second step 70 or the fixing elements are also designed in such a way that in the fixed state only the first surface 72 touches the step 68 and not the second surface 73.
  • FIG. 6 shows a detail from a longitudinal section from a fourth embodiment of the Coriolis flowmeter according to the invention.
  • the fourth embodiment differs from the first embodiment in FIG.
  • the offset body 71 can be cohesively connected to the step 68 or to the fixing body arrangement 35 .
  • the offset y is realized via the offset body arranged on the step or on the first end face.
  • Magnet arrangement 9 magnet 10 leg 11 measuring tube body 13 mounting surface 14

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Coriolis-Durchflussmessgerät, umfassend: - eine Messrohranordnung (4) mit Messrohr (3) und Fixierkörperanordnung (35), - mindestens einen Schwingungserreger (7) und mindestens einen Schwingungssensor (8), - eine Trägervorrichtung (16) mit Aufnahme (29) und Fixiervorrichtung (34) wobei die Fixiervorrichtung (16) mindestens ein schwenkbares Fixierelement (40, 41) aufweist, wobei die Fixiervorrichtung (34) dazu eingerichtet ist, die Messrohranordnung (4), insbesondere das mindestens eine Messrohr (3) über die Fixierkörperanordnung (35) mit dem Trägervorrichtungskörper (62) mechanisch lösbar zu verbinden, wobei das mindestens eine Fixierelement (40, 41) dazu eingerichtet ist, beim Verbinden der Messrohranordnung (4) mit dem Trägervorrichtungskörper (62) eine Biegekraft auf die Fixierkörperanordnung (35) auszuüben zum elastischen Verbiegen der Fixierkörperanordnung (35).

Description

Coriolis-Durchflussmessgerät
Die Erfindung betrifft ein Coriolis-Durchflussmessgerät für bevorzugt pharmazeutische Bioprozessanwendungen.
Ein Coriolis-Durchflussmessgerät ist ein Messgerät zum Erfassen eines Massedurch flusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums. Feldgeräte der Prozessmesstechnik mit einem Messaufnehmer vom Vibrationstyp und besonders Coriolis-Durchflussmessgeräte sind seit vielen Jahren bekannt. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Messgerätes wird beispielsweise in der
EP 1 807 681 A1 beschrieben, wobei auf den Aufbau eines gattungsgemäßen Feldgeräts im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf diese Druckschrift vollumfänglich Bezug genommen wird.
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. Eine Auswerteeinheit ist dazu eingerichtet aus dem oder den Messsignalen sodann den Massedurchfluss, die Viskosität und/oder die Dichte des Mediums ermitteln.
Es sind Coriolis-Durchflussmessgeräte mit austauschbaren Einweg-Messrohr- anordnungen bekannt. So wird beispielsweise in der WO 2011/099989 A1 ein Verfahren zur Herstellung einer monolithisch ausgebildeten Messrohranordnung eines Coriolis- Durchflussmessgerätes mit gebogenen Messrohren gelehrt, wobei der Messrohrkörper der jeweiligen Messrohre zuerst massiv aus einem Polymer gebildet und der Kanal zum Führen des fließfähigen Mediums anschließend spannend eingearbeitet wird. Die WO 2011/099989 A1 lehrt - ebenso wie die US 10,209,113 B2 - einen Verbindungskörper, welcher dazu eingerichtet ist eine auswechselbare Messrohranordnung, umfassend dünnwandige Kunststoffrohre, aufzunehmen und zu stützen. Die Befestigung der Messrohranordnung in einer mit den notwendigen Erregern und Sensoren ausgestatteten Trägervorrichtung erfolgt über den Verbindungskörper.
Die mechanischen Eigenschaften der, für Coriolis-Durchflussmessgeräte geeigneten Messrohranordnungen können stark variieren, daher müssen spezifische Kenngrößen wie Kalibrationsfaktor und Nullpunkt vor dem Einsatz in einem Coriolis- Durchflussmessgerät ermittelt werden. Es hat sich herausgestellt, dass der im Justierverfahren bestimmte Nullpunkt in der Regel von dem tatsächlichen Nullpunkt der austauschbaren Messrohranordnung im Einsatz abweicht. Eine derartige Abweichung lässt sich nur schwer korrigieren. Ein Grund dafür liegt darin, dass die Abweichung vom Grad der Befestigung der Messrohranordnung in der Trägervorrichtung abhängt, was sich nur schwer für unterschiedliche Bediener reproduzieren lässt. Ein weiterer Einfluss sind Mikroreibungen zwischen Messrohranordnung und Trägereinheitskörper.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein für Einweganwendungen geeignetes Coriolis-Durchflussmessgerät bereitzustellen, welches unempfindlicher gegenüber mechanischer Störeinflüsse ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch das Coriolis-Durchflussmessgerät nach Anspruch 1.
Das erfindungsgemäße Coriolis-Durchflussmessgerät, welches insbesondere für bevorzugt pharmazeutische Bioprozessanwendungen geeignet ist umfasst:
- eine Messrohranordnung, wobei die Messrohranordnung mindestens ein, von einem Medium durchströmbares Messrohr umfasst, wobei die Messrohranordnung eine, an dem mindestens einen Messrohr angeordnete Fixierkörperanordnung aufweist;
- mindestens einen Schwingungserreger welcher dazu eingerichtet ist, das mindestens eine Messrohr zu Schwingungen anzuregen, wobei der mindestens eine Schwingungserreger mindestens zwei Schwingungs erregerkomponenten aufweist, wobei die mindestens zwei Schwingungserregerkomponenten jeweils zumindest einen Erregermagneten und/oder eine Erregerspule umfassen; wobei zumindest eine Schwingungserregerkomponente, insbesondere der Erregermagnet an der Messrohranordnung angeordnet ist;
- mindestens einen Schwingungssensor welcher dazu eingerichtet ist, die Schwingungen des mindestens einen Messrohres zu erfassen, wobei der mindestens eine Schwingungssensor mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten umfasst, wobei die mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten jeweils zumindest einen Sensormagneten und/oder eine Sensorspule umfassen, wobei zumindest eine Schwingungssensorkomponenten, insbesondere der Sensormagnet an der Messrohranordnung angeordnet ist;
- eine Trägervorrichtung umfassend einen Trägervorrichtungskörper eine Aufnahme und insbesondere die Sensorspule und die Erregerspule wobei die Messrohranordnung in die Aufnahme anordenbar und mechanisch lösbar mit dem T rägervorrichtungskörper verbindbar ist, wobei die Trägervorrichtung eine Fixiervorrichtung umfasst, welche dazu eingerichtet ist die Messrohranordnung in der Aufnahme zu befestigen, wobei die Fixiervorrichtung mindestens ein, insbesondere schwenkbares oder rotierbares Fixierelement aufweist, wobei die Fixiervorrichtung dazu eingerichtet ist, die Messrohranordnung insbesondere das mindestens eine Messrohr über die Fixierkörperanordnung mit dem Trägervorrichtungskörper mechanisch lösbar zu verbinden, wobei das mindestens eine Fixierelement dazu eingerichtet ist, beim Verbinden der Messrohranordnung mit dem T rägervorrichtungskörper eine Biegekraft auf die Fixierkörperanordnung auszuüben zum elastischen Verbiegen der Fixierkörper anordnung.
Die Messrohranordnung dient als Einwegteil, welches nach Wechsel der Anwendung ausgetauscht werden kann. Die Trägervorrichtung ist dazu eingerichtet die Messrohranordnung aufzunehmen und idealerweise so zu fixieren, dass externe mechanische Einflüsse das Messergebnis möglichst nicht beeinflussen.
Die mechanische Kopplung zwischen der Messrohranordnung und der Trägervorrichtung erfolgt über die Fixierkörperanordnung. Ein elastischen Verbiegen der Fixierkörperanordnung mittels dem mindestens einen Fixierelement führt zu einer mechanischen Verspannung der Fixierkörperanordnung und einer kraftschlüssigen Verbindung. Anders als bei einer formschlüssigen Verbindung können somit Mikroreibungen zwischen dem mindestens einen Fixierelement und der Fixierkörperanordnung reduziert und der Nullpunkt des Massedurchflusses genauer reproduziert werden.
Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass in einem Befestigungszustand die Biegekraft zumindest eine in Längsrichtung der Aufnahme zeigende Kraftkomponente aufweist. Dafür liegt die Messrohranordnung mit einer im Befestigungszustand der Aufnahme zugewandten Stirnseite der Fixierkörperanordnung, insbesondere Teile eines Randbereiches auf einen Teilabschnitt des Trägervorrichtungskörper auf. Weiterhin ist das mindestens eine Fixierelement derart ausgebildet und an dem Trägervorrichtungskörper angeordnet, dass beim Fixieren der Messrohranordnung eine in Längsrichtung der Aufnahme zeigende Biegekraft erzeugt wird. Diese ist vorzugsweise maximal in einem Flächenschwerpunkt der Fixierkörperanordnung.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der T rägervorrichtungskörper in der Aufnahme eine Auflagefläche für die Fixierkörperanordnung aufweist, wobei die Fixierkörperanordnung eine erste Stirnseite aufweist, wobei die erste Stirnseite der zumindest einen Schwingungserregerkomponente zugewandt ist, wobei in einem Befestigungszustand die Fixierkörperanordnung mit der ersten Stirnseite auf der Auflagefläche aufliegt.
Die Messrohranordnung berührt den Trägervorrichtungskörper ausschließlich über die Fixierkörperanordnung. Diese ist vorzugsweise plattenförmig und liegt auf der Auflagefläche der Fixierkörperanordung auf. Die Auflagefläche kann die Aufnahme des Trägervorrichtungskörpers in einem Querschnitt zumindest teilweise umschließen. In dem Fall liegt eine umlaufende Randfläche der Fixierkörperanordnung auf der Auflagefläche und ist stellenweise freistehend, insbesondere da wo das mindestens eine Fixierelement die Fixierkörperanordnung verspannt. Alternativ umfasst die Auflagefläche zwei getrennte Flächen, welche sich auf entgegengesetzten Seiten der Aufnahme befinden, und die Fixierkörperanordnung ist zweiseitig gelagert.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine verspannte Fläche der Fixierkörperanordnung in Längsrichtung der Aufnahme, insbesondere in Einbaurichtung der Messrohranordnung um einen Versatz x versetzt zur Auflagefläche versetzt ist, wobei 0,05 < x < 1 Millimeter, insbesondere 0,1 < x < 0,5 Millimeter und bevorzugt 0,15 < x < 0,25 Millimeter gilt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Aufnahme quer zur Längsrichtung durch eine Trägervorrichtungswandung begrenzt ist, wobei in die Trägervorrichtungswandung zumindest eine Stufe eingeformt ist, wobei die Stufe die Auflagefläche umfasst. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass zwischen der Stufe und der Fixierkörperanordnung ein Versatzkörper angeordnet ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Fixierkörperanordnung an einer ersten Stirnseite zumindest eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist, wobei die zweite Fläche in einer Ebene liegt, wobei die erste Stirnseite der zumindest einen Schwingungserregerkomponente zugewandt ist, wobei die erste Fläche und die zweite Fläche in Längsrichtung der Messrohranordnung versetzt angeordnet sind, wobei der Trägervorrichtungskörper in der Aufnahme eine, insbesondere genau eine im Wesentlichen planare Auflagefläche für die Fixierkörperanordnung aufweist, wobei in einem Befestigungszustand die erste Fläche auf der Auflagefläche aufliegt und die Fixierkörperanordnung derart mittels dem mindestens einen Fixierelement verbogen ist, dass die zweite Fläche in Längsrichtung der Messrohranordnung versetzt zur Ebene verschoben ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Fläche in Längsrichtung der Aufnahme insbesondere in Einbaurichtung der Messrohranordnung um einen Versatz y versetzt zur zweiten Fläche angeordnet ist, wobei 0,05 < y < 1 Millimeter, insbesondere 0,1 < y < 0,5 Millimeter und bevorzugt 0,15 < y < 0,25 Millimeter gilt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche eine zweite Stufe angeordnet ist, welche den Versatz y bildet.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das mindestens eine Fixierelement hebelförmig und um zumindest eine Achse schwenkbar ausgebildet ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das mindestens eine Fixierelement eine Fixierfläche aufweist, wobei in einem Befestigungszustand die Fixierflächen des mindestens einen Fixierelementes die Fixierkörperanordnung insbesondere auf der zweiten Stirnseite berührt. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Fixiervorrichtung zwei, insbesondere diametral angeordnete Fixierelemente umfasst, wobei die Fixierelemente jeweils eine Fixierfläche aufweisen, wobei in einem Befestigungszustand die Fixierflächen der Fixierelemente die Fixierkörperanordnung insbesondere auf der zweiten Stirnseite berühren.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messrohranordnung zwei gebogene Messrohre umfasst, wobei die Messrohre jeweils einen Einlaufabschnitt und einen Auslaufabschnitt aufweisen, wobei die Fixierkörperanordnung die Einlaufabschnitte und die Auslaufabschnitt der jeweiligen Messrohre miteinander verbindet. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messrohre jeweils im Einlaufabschnitt eine
Einlauflängsachse und im Auslaufabschnitt eine Auslauflängsachse aufweisen, wobei eine erste Längsebene durch die Einlauflängsachsen der Messrohre verläuft, wobei eine zweite Längsebene durch die Auslauflängsachsen der Messrohre verläuft, wobei die Fixierkörperanordnung 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 begrenzt, wobei im Befestigungszustand die Fixierflächen der Fixierelemente, insbesondere ausschließlich auf der ersten Fläche aufliegen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messrohranordnung ein erstes Messrohr und ein zweites Messrohr umfasst, wobei die Einlauflängsachse und die Auslauflängsachse des ersten Messrohres in einer dritten Längsebene verlaufen, wobei die Einlauflängsachse und die Auslauflängsachse des zweiten Messrohres 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 Fixierfläche der Fixierelemente die Fixierkörperanordnung ausserhalb der zweiten Fläche berührt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messrohranordnung ein erstes Messrohr und ein zweites Messrohr umfasst, wobei die Einlauflängsachse und die Auslauflängsachse des ersten Messrohres in einer dritten Längsebene verlaufen, wobei die Einlauflängsachse und die Auslauflängsachse des zweiten Messrohres 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 Fixierfläche des mindestens einen Fixierelementes die Fixierkörperanordnung innerhalb der zweiten Fläche berührt.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine perspektivische Darstellung eines Coriolis-Durchflussmessgerätes für pharmazeutische Bioprozessanwendungen;
Fig. 2: eine perspektivische Darstellung eines weiteren Coriolis-Durchflussmessgerätes für pharmazeutische Bioprozessanwendungen;
Fig. 3: einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes;
Fig. 4: zwei Perspektivansichten auf eine Aufnahme des erfindungsgemäßen Coriolis- Durchflussmessgerätes;
Fig. 5: einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes; und
Fig. 6: einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt aus dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes;
Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Coriolis-Durchflussmessgerätes für pharmazeutische Bioprozessanwendungen. Ein Coriolis-Durchflussmessgerät ist ein Messgerät zum Erfassen eines Massedurchflusses, einer Viskosität, einer Dichte und/oder einer davon abgeleiteten Größe eines fließfähigen Mediums. Die Messrohranordnung 4 ist dazu geeignet in eine Trägervorrichtung 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 der Messrohranordnung 4 angebracht. Die weiteren Komponenten sind in der Trägervorrichtung 16, insbesondere in der Aufnahme 29 angeordnet, welche für das Aufnehmen der Messrohranordnung 4 geeignet und ausgebildet ist. Die Messrohranordnung 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 Verbindungskörper 5 miteinander verbunden sind. Zwei Kopplungselemente 6.1 sind in einem Einlauf und zwei Kopplungselemente 6.2 sind im Auslauf der jeweiligen Messrohre 3.1 , 3.2 stoffschlüssig angebracht. Die 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, 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 Auslauf aufgeschoben wird und mit dazu beiträgt das Messrohranordnung 4 nach dem Einbau in die Trägervorrichtung von der Umgebung zu entkoppeln. Die einzelnen Kopplungselemente 6 sind plattenförmig ausgebildet und sind ein- oder zweiteilig. Die Kopplungselemente können die Messrohre jeweils vollständig oder nur teilweise umgreifen. Die Messrohre 3.1 , 3.2 sind U-förmig ausgebildet, d.h. sie weisen jeweils zwei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Schenkel 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 der Magnetanordnung 9.1 angeordnet, weicher eine Komponente des Schwingungs- erregers bildet. In den jeweiligen Schenkeln 11 sind jeweils ein Magnet 10.2 angebracht, weicher 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.
Die Messrohranordnung 4 ist teilweise in eine Aufnahme 29 einer Trägervorrichtung 16 eingeführt. Ein Pfeil deutet die Einführrichtung an. Diese verläuft in der Ausgestaltung senkrecht zu einer Längsrichtung der Aufnahme 29. Die Aufnahme kann auch derart ausgebildet sein, dass die Messrohranordnung 4 in Längsrichtung der Aufnahme einzuführen ist (nicht abgebildet). Die Trägervorrichtung 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/oderzu erfassen. Die Trägervorrichtung 16 weist einen Trägervorrichtungskörper 22 auf, in der sich die Aufnahme 29 befindet. Der Verbindungskörper 5 der Messrohranordnung 4 weist Montageflächen 26 auf, welche dazu dienen die Messrohranordnung 4 in eine vorgegebene Position in der Trägervorrichtung 16 anzuordnen. Gemäß der abgebildeten Ausgestaltung zeigt das Lot der Montagefläche 26 senkrecht zur Längsrichtung der Messrohranordnung 4. Gemäß einerweiteren vorteilhaften Ausgestaltung zeigt das Lot der Montagefläche 26 in Richtung der Längsrichtung der Messrohranordnung 4. Die mit der Montagefläche 26 des Verbindungskörpers 5 in Kontakt stehende Fläche des Trägervorrichtungskörpers 22 ist die Auflagefläche 27.
Die Trägervorrichtung 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 gegenüber von den drei Spulenvorrichtungen 25 angeordnet. In den beiden Seitenflächen ist jeweils eine Führung eingearbeitet, welche sich senkrecht zur Längsrichtung der Aufnahme 29 und parallel zur Spulenebene erstreckt. Gemäß der abgebildeten Ausgestaltung erstreckt sich die Aufnahme über zwei Stirnseiten der Aufnahme 29. Dies ermöglicht ein Einführen der Messrohranordnung 4 senkrecht zur Längsrichtung der Messrohranordnung 4. Gemäß einerweiteren Ausgestaltung erstreckt sich die Aufnahme ausschließlich über eine Stirnseite. In dem Fall ist die Messrohranordnung 4 in Längsrichtung der Messrohranordnung 4 - oder der Trägervorrichtung 16 - in die Trägervorrichtung 16 einzuführen. Die Fig. 2 zeigt eine Bilderreihe einzelner Montageschritte eines erfindungsgemäßen
Messgerätes 2. Die Messrohranordnung 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. Die Messrohranordnung 4 ist als ein Einwegartikel ausgebildet und kann in eine vorgesehene Trägervorrichtung 16 mechanisch lösbar angeordnet und befestigt werden. Die zwei Messrohre 3.1 , 3.2 umfassen jeweils einen Messrohrkörper 13.1 , 13.2, welcher zumindest teilweise aus Stahl gebildet ist. An den Messrohrkörpern 13.1 , 13.2 sind jeweils ein Erregermagnet 36 und zwei Sensormagnete 38.1 , 38.2 angebracht. Die Trägervorrichtung 16 weist eine Aufnahme 29 auf, die - anders als in Fig. 1 abgebildet - sich nicht ausgehend von einer Seitenfläche, sondern von einer Frontfläche in Längsrichtung des Trägervorrichtungskörpers 22 erstreckt. Zudem weist der Trägervorrichtungskörper 22 der Trägervorrichtung 16 eine Montagefläche 26 auf, auf welche die Messrohranordnung 4 im eingebauten Zustand aufliegt, und die derart ausgebildet ist, dass die Messrohre 3.1 , 3.2 der Messrohranordnung 4 nicht die Wandung der Trägervorrichtung 16 berühren. Die Montagefläche 26 umschließt die Aufnahme 29 in einem Querschnitt, so dass beim Anordnen der Messrohranordnung 4 ein gesamter Randbereich der Fixierkörperanordnung 35 auf der Montagefläche 26 aufliegt. Die zwei Erregerspulen 37 des Schwingungserregers und die vier Sensorspulen 39 des Schwingungssensors (nicht abgebildet) sind in der Trägervorrichtung 16 angeordnet, insbesondere jeweils verteilt an zwei diametral orientierte Seitenflächen 24 der Aufnahme 29. Im eingebauten Zustand ist die Messrohranordnung 4 in die Aufnahme 29 eingeführt und die Fixierkörperanordnung 35 liegt auf der Montagefläche 26 auf. Die Messrohranordnung 4 ist nun bereit mittels der Fixiervorrichtung 34 an der Trägervorrichtung 16 fixiert zu werden. Dafür weist die Fixiervorrichtung 34 erfindungsgemäß 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 Trägervorrichtungskörper 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 der Messrohranordnung 4 in Richtung der Montagefläche 26. Diese Kraft sorgt für eine gleichmäßige Befestigung der Messrohranordnung 4 am Trägereinheitskörper 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 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 begrenzt, wobei die Einlauflängsachse und die Auslauflängsachse des ersten Messrohres in einer dritten Längsebene verlaufen, wobei die Einlauflängsachse und die Auslauflängsachse des zweiten Messrohres 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 der Fixierelemente, insbesondere ausschließlich auf der ersten Fläche aufliegen und dabei außerhalb der zweiten Fläche liegt. Die Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes umfassend eine Trägervorrichtung 16 und eine Messrohranordnung 4. Die Messrohranordnung 4 ist mechanisch lösbar in einer Aufnahme einer Trägervorrichtungskörpers 62 angeordnet. Die Trägervorrichtung 16 weist eine Fixiervorrichtung 34 mit einem schwenkbaren Fixierelement 40 auf, welche dazu eingerichtet ist die Messrohranordnung 4 in der Aufnahme 29 zu befestigen. Die Fixiervorrichtung 34 ist dazu eingerichtet, die Messrohranordnung 4, insbesondere das mindestens eine abgebildete Messrohr 3 über die Fixierkörperanordnung 35 mit dem Trägervorrichtungskörper 62 mechanisch lösbar zu verbinden. Bei der Verbindung bewirkt das Fixierelement eine Biegekraft auf die Fixierkörperanordnung 35 in Richtung der Aufnahme 29, die zu einer elastischen Verbiegung der Fixierkörperanordnung 35 führt.
Die Fixierkörperanordnung 35 wird somit in der Aufnahme verspannt. Die Fixierkörperanordnung 35 weist eine erste Stirnseite 63 und eine zweite Stirnseite 64 auf und ist im Wesentlich planar, d.h. plattenförmig ausgebildet. Die Verbiegung bewirkend drückt das Fixierelement 40 auf die zweite Stirnseite 64 der Fixierkörperanordnung 35.
Die Fixierkörperanordnung 35 liegt mit der ersten Stirnseite 63 auf der Auflagefläche 66 der Aufnahme 29 auf. Gemäß der abgebildeten Ausgestaltung ist die Fixierkörper anordnung 35 zweiseitig gelagert und ohne Gegenfläche in Richtung Aufnahme 29 gebogen. Die Aufnahme ist quer zur Längsrichtung durch eine Trägervorrichtungs- wandung 67 begrenzt, in welche zumindest eine Stufe 68 eingeformt ist. Diese Stufe 68 weist die Auflagefläche 66 auf, auf welche die erste Stirnseite 63 der Fixierkörperanordnung 35 aufliegt. Im fixierten Zustand ist eine verspannte Fläche der Fixierkörperanordnung 35 um einen Versatz x in Richtung einer Längsrichtung der Messrohranordnung 4 deplaziert. Der Versatz liegt bei 0,05 < x < 1 Millimeter, insbesondere 0,1 < x < 0,5 Millimeter und bevorzugt 0,15 < x < 0,25 Millimeter
Alternativ kann die Fixierkörperanordnung mehrteilig ausgebildet sein, wobei ein Teil stoffschlüssig mit dem mindestens einen Messrohr verbunden ist und ein weiterer Teil zumindest formschlüssig angebracht ist. Dieser weitere Teil ist derart ausgebildet und eingerichtet als Prozessanschluss für die Messrohre an eine Prozessleitung zu dienen. Dazu kann der weitere Teil beispielsweise genormte Prozessanschlüsse, wie Flansche oder Gewinde aufweisen.
Die Fig. 4 zeigt eine teilweise geschnittene Perspektivansichten auf eine Aufnahme 29 einer Trägervorrichtung einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis- Durchflussmessgerätes. Anders als bei der ersten Ausgestaltung weist der T rägervorrichtungskörper 22 eine weiter Stufe auf, die in Längsrichtung der Aufnahme 29, insbesondere in Einbaurichtung der Messrohranordnung um einen Versatz z versetzt zur Auflagefläche angeordnet ist, wobei z > 1 Millimeter gilt. Die Aufnahme ist quer zur Längsrichtung durch eine Trägervorrichtungswandung 67 begrenzt, die eine Stufe 68 und eine weiter Stufe aufweist. Die Stufe 68 weist die Auflagefläche 66 auf, während die zweite Stufe 69 derart ausgebildet ist, dass die Fixierkörperanordnung die weitere Stufe im verspannten Zustand nicht berührt.
Die Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt aus einer dritten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes. Die dritte Ausgestaltung unterscheidet sich im Wesentlichen von der ersten Ausgestaltung in Fig. 3 darin, dass die Fixierkörperanordnung 35 eine zweite Stufe 70 aufweist, welche die erste Fläche 72 umfasst mit der sie auf der Stufe 68 aufliegt. Die Stufe 68 ist im Wesentlichen als planare Auflagefläche ausgebildet. Diese ist monolithisch aus der Fixierkörperanordnung 35 ausgebildet. Die zweite Stufe 70 weist einen Versatz y auf, wobei 0,05 < y < 1 Millimeter gilt. Im nicht-fixierten Zustand der Messrohranordnung liegt eine zweite Fläche 73 der Fixierkörperanordnung in einer Ebene 69. Im fixierten Zustand verspannt das Fixierelement die Fixierkörperanordnung derart, dass die zweite Fläche 73 in Längsrichtung der Messrohranordnung versetzt zur Ebene 69 verschoben ist. Die zweite Stufe 70 ist bzw. die Fixierelemente sind auch derart ausgebildet, dass im fixierten Zustand ausschließlich die erste Fläche 72 die Stufe 68 berührt und nicht die zweite Fläche 73.
Die Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt aus einer vierten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes. Die vierte Ausgestaltung unterscheidet sich von der ersten Ausgestaltung der Fig. 3 im Wesentlichen durch den Versatzkörper 71 , der zwischen Fixierkörperanordnung 35 und der Stufe 68 angeordnet ist. Der Versatzkörper 71 kann mit der Stufe 68 oder mit der Fixierkörperanordnung 35 stoffschlüssig verbunden sein. Gemäß der vierten Ausgestaltung wird der Versatz y über den auf der Stufe bzw. den auf die erste Stirnseite angeordneten Versatzkörper realisiert.
Bezugszeichenliste
Koppleranordnung 1 Messgerät 2 Messrohr 3
Messrohranordnung 4 Fixierkörper 5 Kopplerelement 6 Schwingungserreger 7 Schwingungssensor 8
Magnetanordnung 9 Magnet 10 Schenkel 11 Messrohrkörper 13 Anbringfläche 14
Mess- und/oder Betriebsschaltung 15 Trägervorrichtung 16
Schlauch- und/oder Kunststoffrohrsystem 17 Behälter 18 Prozessüberwachungseinheit 19
Einlauf 20 Auslauf 21
T rägervorrichtungskörper 22 Seitenfläche 24 Spulenvorrichtung 25
Montagefläche 26 Seitenfläche 27 Führung 28 Aufnahme 29 Prozessanschluss 30
Messrohrsystem 31 Anschlusselement 32 Bioprozessbeutel 33 Fixiervorrichtung 34 Fixierkörperanordnung 35
Erregermagnet 36 Erregerspule 37 Sensormagnet 38 Sensorspule 39 erstes Fixierelement 40 zweites Fixierelement 41 Fixierfläche 42 Fixierfläche 43 Auflagefläche 44 Auflagefläche 45 Verbindungsvorrichtung 46 Verbindungskörper 47 Schließvorrichtung 48 Einspannfläche 49 Schwenkteil 50 Führung 51
Schwingungssensorkomponente 52 Auswerteschaltung 53 Magnethauptfeldachse 54 Spulenhauptfeldachse 55 Spulenstirnseite 56 Magnetstirnseite 57 Spulenfrontfläche 58 Magnetfontfläche 59 T rägervorrichtungskörper 62 erste Stirnseite 63 zweite Stirnseite 64 Auflagefläche 66 Trägervorrichtungswandung 67 Stufe 68 Ebene 69 zweite Stufe 70 Versatzkörper 71 erste Fläche 72 zweite Fläche 73

Claims

Patentansprüche
1 . Coriolis-Durchflussmessgerät, insbesondere für bevorzugt pharmazeutische Bioprozessanwendungen, umfassend: - eine Messrohranordnung (4), wobei die Messrohranordnung (4) mindestens ein, von einem Medium durchströmbares Messrohr (3.1 , 3.2) umfasst, wobei die Messrohranordnung (4) eine, an dem mindestens einen Messrohr (3.1 , 3.2) angeordnete Fixierkörperanordnung (35) aufweist; - mindestens einen Schwingungserreger (7), welcher dazu eingerichtet ist, das mindestens eine Messrohr (3) zu Schwingungen anzuregen, wobei der mindestens eine Schwingungserreger (7) mindestens zwei Schwingungserregerkomponenten aufweist, wobei die mindestens zwei Schwingungserregerkomponenten jeweils zumindest einen Erregermagneten (36) und/oder eine Erregerspule (37) umfassen; wobei zumindest eine Schwingungserregerkomponente, insbesondere der Erregermagnet (36) an der Messrohranordnung (4) angeordnet ist;
- mindestens einen Schwingungssensor (8), welcher dazu eingerichtet ist, die Schwingungen des mindestens einen Messrohres (3) zu erfassen, wobei der mindestens eine Schwingungssensor (8) mindestens zwei
Schwingungssensorkomponenten umfasst, wobei die mindestens zwei Schwingungssensorkomponenten jeweils zumindest einen Sensormagneten (38) und/oder eine Sensorspule (39) umfassen, wobei zumindest eine Schwingungssensorkomponenten, insbesondere der Sensormagnet (38) an der Messrohranordnung (4) angeordnet ist;
- eine Trägervorrichtung (16), umfassend einen Trägervorrichtungskörper (62), eine Aufnahme (29) und insbesondere die Sensorspule (39) und die Erregerspule (37), wobei die Messrohranordnung (4) in die Aufnahme (29) anordenbar und mechanisch lösbar mit dem Trägervorrichtungskörper (62) verbindbar ist, wobei die Trägervorrichtung (16) eine Fixiervorrichtung (34) umfasst, welche dazu eingerichtet ist die Messrohranordnung (4) in der Aufnahme (29) zu befestigen, wobei die Fixiervorrichtung (16) mindestens ein, insbesondere schwenkbares oder bevorzugt rotierbares Fixierelement (40, 41) aufweist, wobei die Fixiervorrichtung (34) dazu eingerichtet ist, die Messrohranordnung (4), insbesondere das mindestens eine Messrohr (3) über die Fixierkörperanordnung (35) mit dem Trägervorrichtungskörper (62) mechanisch lösbar zu verbinden, wobei das mindestens eine Fixierelement (40, 41) dazu eingerichtet ist, beim Verbinden der Messrohranordnung (4) mit dem Trägervorrichtungskörper (62) eine Biegekraft auf die Fixierkörperanordnung (35) auszuüben zum elastischen Verbiegen der Fixierkörperanordnung (35).
2. Coriolis-Durchflussmessgerät nach dem vorherigen Anspruch, wobei in einem Befestigungszustand die Biegekraft zumindest eine in Längsrichtung der Aufnahme (29) zeigende Kraftkomponente aufweist.
3. Coriolis-Durchflussmessgerät nach Anspruch 1 und/oder 2, wobei der Trägervorrichtungskörper (62) in der Aufnahme (29) eine Auflagefläche (66) für die Fixierkörperanordnung (35) aufweist, wobei die Fixierkörperanordnung (35) eine erste Stirnseite (63) aufweist, wobei die erste Stirnseite (63) der zumindest einen Schwingungserreger komponente zugewandt ist, wobei in einem Befestigungszustand die Fixierkörperanordnung (35) mit der ersten Stirnseite (63) auf der Auflagefläche (66) aufliegt.
4. Coriolis-Durchflussmessgerät nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Aufnahme quer zur Längsrichtung durch eine Trägervorrichtungs wandung (67) begrenzt ist, wobei in die Trägervorrichtungswandung (67) zumindest eine Stufe (68) eingeformt ist, wobei die Stufe (68) die Auflagefläche (66) umfasst. 5. Coriolis-Durchflussmessgerät nach dem vorherigen Anspruch, wobei zwischen der Stufe (68) und der Fixierkörperanordnung (35) ein Versatzkörper (71) angeordnet ist.
6. Coriolis-Durchflussmessgerät nach Anspruch 1 und/oder 2, wobei die Fixierkörperanordnung (35) an einer ersten Stirnseite (63) zumindest eine erste Fläche (72) und eine zweite Fläche (73) aufweist, wobei die zweite Fläche (73) in einer Ebene (69) liegt, wobei die erste Stirnseite (63) der zumindest einen Schwingungserreger komponente zugewandt ist, wobei die erste Fläche (72) und die zweite Fläche (73) in Längsrichtung der
Messrohranordnung (4) versetzt zueinander angeordnet sind, wobei der Trägervorrichtungskörper (62) in der Aufnahme (29) eine, insbesondere genau eine im Wesentlichen planare Auflagefläche (66) für die Fixierkörperanordnung (35) aufweist, wobei in einem Befestigungszustand die erste Fläche (72) auf der Auflagefläche
(66) aufliegt und die Fixierkörperanordnung (35) derart mittels dem mindestens einen Fixierelement (40, 41) verbogen ist, dass die zweite Fläche (73) in Längsrichtung der Messrohranordnung (4) versetzt zur Ebene (69) verschoben ist. 7. Coriolis-Durchflussmessgerät nach Anspruch 6, wobei die erste Fläche (72) in Längsrichtung der Aufnahme (29), insbesondere in Einbaurichtung der Messrohranordnung um einen Versatz y versetzt zur zweiten Fläche (73) angeordnet ist, wobei 0,05 < y < 1, insbesondere 0,1 < y < 0,5 Millimeter und bevorzugt 0,15 < y < 0,25 Millimeter Millimeter gilt.
8. Coriolis-Durchflussmessgerät nach Anspruch 7, wobei zwischen der ersten Fläche (72) und der zweiten Fläche (73) eine zweite
Stufe (70) angeordnet ist, welche den Versatz y bildet.
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