科里奥利流量计的测量传感器和科里奥利流量计的制作方法

1.本发明涉及用于记录可流动介质的质量流量、粘度、密度和/或由此导出的变量的测量设备的测量换能器，并且涉及用于记录可流动介质的质量流量、粘度、密度和/或由此导出的变量的测量设备，尤其是优选地用于生物制药应用的科里奥利流量计。


背景技术：

2.具有振动型测量换能器的过程测量技术的现场设备和尤其是科里奥利流量计已经为人所知很多年。例如，在ep 1 807 681 a1中描述了这种流量计的基本构造，其中在本发明的背景下，对于本发明领域的现场设备的构造，全面参考了该出版物。
3.典型地，科里奥利流量计具有至少一个或多个可振荡的测量管，可以借助于振荡激励器使其执行振荡。这些振荡在管的长度上传播，并且受位于测量管中的可流动介质的类型和其流速的影响。振荡传感器或尤其是在流动方向上相互间隔的两个振荡传感器可以根据情况以一个测量信号或多于一个测量信号的形式记录振荡。根据一个或多个测量信号，评估单元然后可以确定可流动介质的质量流量、粘度、密度和/或由此导出的某个其它变量。
4.存在具有可更换的、一次性使用的测量管装置的科里奥利流量计。因此，例如，wo 2011/099989a1教导了一种用于生产具有弯曲测量管的科里奥利流量计的整体形成的测量管装置的方法，其中，测量管的测量管主体首先由聚合物实心地形成，并且然后用切削工具机加工用于输送可流动介质的通道。wo 2011/099989a1教导了与us 10,209,113b2相同的连接主体，其适于接收和支撑可更换的测量管装置。然而，这两个文献没有公开一次性测量管装置如何可以连接到软管和/或塑料管系统。


技术实现要素：

5.根据上述现有技术，本发明的目的是提供一种用于将测量换能器连接到软管和/或塑料管系统的解决方案。
6.此外，本发明的目的是提供一种具有对应的测量换能器的测量设备。
7.所述目的通过如权利要求1中限定的测量换能器和如权利要求14中限定的测量设备来实现。在从属权利要求中阐述了本发明的有利实施例。
8.用于记录可流动介质的质量流量、粘度、密度和/或由此导出的变量的测量设备的本发明的测量换能器包括：
[0009]-测量管装置，其用于输送可流动介质，
[0010]
其中，测量管装置具有至少一个测量管，
[0011]
其中，所述至少一个测量管具有入口部段和出口部段；
[0012]-振荡激励器的至少第一激励器部件，其用于激励所述至少一个测量管以执行振荡，
[0013]
其中，第一激励器部件被布置在所述至少一个测量管处；
[0014]-振荡传感器的至少第一传感器部件，其用于记录所述至少一个测量管的振荡，
[0015]
其中，第一传感器部件被布置在所述至少一个测量管处；
[0016]-固定体装置，
[0017]
其中，固定体装置在入口部段中和/或在出口部段中与所述至少一个测量管连接，
[0018]
其中，固定体装置具有至少一个开口；以及
[0019]-连接构件，其用于测量管装置与过程管线的可释放连接，
[0020]
其中，连接构件包括管道连接开口，测量管装置连接到该管道连接开口，
[0021]
其中，连接构件在入口部段中和/或在出口部段中与所述至少一个测量管连接，
[0022]
其中，连接构件包括至少一个紧固件装置，所述至少一个紧固件装置延伸穿过固定体装置的开口，
[0023]
其中，连接构件至少通过形状互锁经由紧固件装置与固定体装置连接。
[0024]
根据本发明，连接构件用作适配器，用于将测量管装置连接到具有可变标称直径的软管和/或塑料管系统。因此，测量管装置可以独立于软管和/或塑料管系统生产，并且当需要时，经由为软管和/或塑料管系统提供的连接构件，经由对应的过程连接与软管和/或塑料管系统连接。
[0025]
连接构件可以由包括钢、塑料、陶瓷和/或玻璃的材料形成。
[0026]
在每种情况下，测量管包括测量管主体，该测量管主体由包括金属(尤其是钢)、塑料、玻璃和/或陶瓷的材料形成。测量管至少弯曲一次。优选地，测量管主体的基本形式是u形的。然而，具有至少一个弯曲部的其它形式也是已知的，并且落入本发明的范围内。
[0027]
所述至少一个振荡激励器通常包括用于产生时变磁场的至少一个激励器磁体和至少一个激励器线圈。激励器磁体被布置在测量管上，以被激励来执行振荡。激励器线圈可以被布置在附加的测量管上或支撑构件上，测量管或测量换能器插入该附加的测量管或支撑构件中，并且该附加的测量管或支撑构件用于屏蔽测量换能器免受干扰和/或接收测量设备的电子部件，诸如测量电路、操作电路和/或评估电路。另外，测量管装置可以具有例如呈qr码和/或rfid标签形式的唯一标识。该标识可以包括关于零点和/或校准因子的信息，借助于这些信息，评估电路可以确定校正的被测变量。
[0028]
所述至少一个振荡传感器通常包括用于记录时变磁场的至少一个传感器磁体和传感器线圈。传感器磁体被布置在可振荡的测量管上。传感器线圈可以被布置在附加的可振荡测量管上或测量设备的支撑构件上。
[0029]
通过连接构件和固定体装置之间的形状互锁，两个部件的连接是可能的，而不需要任何辅助工具。固定体装置和连接构件之间的连接可以被实施成使得连接的释放只有通过从连接构件上断开或切割紧固件装置才是可能的。另外，开口和紧固件装置可以以防止紧固件装置和测量管装置的有缺陷的关联的方式加以实施。
[0030]
实施例规定固定体装置具有第一侧和第二侧，
[0031]
其中，第一侧和第二侧彼此背离，
[0032]
其中，开口从第一侧延伸到第二侧，
[0033]
其中，连接构件具有连接构件接触区域，
[0034]
其中，固定体装置具有在第一侧上的固定体装置接触区域，
[0035]
其中，连接构件接触区域和固定体装置接触区域彼此接触，
[0036]
其中，连接构件经由紧固件装置在固定体装置上施加具有在第二侧的方向上的力分量的力。
[0037]
在第二侧的方向上补充地作用于形状互锁连接的力分量阻止连接的释放。
[0038]
紧固件装置被实施成使得：当穿过开口时，它弹性变形到一点，并且然后卡扣到位，以便由此形成形状互锁连接。
[0039]
实施例规定紧固件装置包括止动部。
[0040]
实施例规定密封件(尤其是弹性密封件)被布置在连接构件和固定体装置的第二侧之间，
[0041]
其中，密封件被夹紧在连接构件和固定体装置之间，并且所述夹紧经由形状互锁固持。
[0042]
当连接构件与固定体装置结合在一起时，密封件变形。然而，由于它的弹性性质，密封件想要回到其原始形状。这在紧固件装置和固定体装置之间在第二侧的方向上施加力。
[0043]
实施例规定连接构件具有两个紧固件装置，
[0044]
其中，固定体装置具有两个开口，
[0045]
其中，两个紧固件装置中的每一个延伸穿过两个开口中的不同的一个，
[0046]
其中，连接构件经由两个紧固件装置在固定体装置上施加力，每个力具有在第二侧的方向上的力分量。
[0047]
实施例规定测量管装置具有两个测量管，尤其是平行于彼此延伸的测量管，
[0048]
其中，两个测量管在每种情况下具有在入口部段中具有入口方向的入口和在出口部段中具有出口方向的出口，
[0049]
其中，所述至少两个测量管在入口部段和出口部段之间弯曲至少一次，尤其是正好一次，
[0050]
其中，入口方向和出口方向相反地指向，
[0051]
其中，固定体装置与每个测量管的入口部段和出口部段连接。
[0052]
实施例规定连接构件包括入口通道，
[0053]
其中，入口通道被实施成将测量管的至少一个入口和优选地所有入口与过程管线连接，
[0054]
其中，连接构件包括出口通道，
[0055]
其中，出口通道被实施成将测量管的至少一个出口部段和优选地所有出口部段与过程管线连接。
[0056]
在该实施例中，连接构件用作分配器件，即，它将一个通道分成两个单独的通道。因为连接构件和测量管装置是两个单独的部件，所以测量管的几何形状和形状可以独立于连接构件的形状和几何形状来实施或优化。
[0057]
实施例规定连接构件包括连接通道，该连接通道将第一测量管的入口部段与第二测量管的出口部段连接。
[0058]
待输送的介质通过连接构件的入口通道流入第一测量管的入口。从那里，介质流过第一测量管的测量管管腔，直到它到达出口，并且经由连接通道输送到第二测量管的入口，在那里它通过测量管管腔流到出口。然后，介质从第二测量管的出口经由连接构件的出
口通道输送到连接的管道中，或者进入连接的软管系统中，视情况而定。
[0059]
在该实施例中有利的是，测量范围与测量换能器相比偏移，在测量换能器的情况中，流动介质在连接构件中被分离。因此，可以由具有不同连接装置的相同测量管装置覆盖更大的测量范围。这不仅简化了测量换能器的生产，而且降低了生产成本。
[0060]
在该实施例中有利的是，对于与连接构件连接的测量管装置，不需要重新确定校准因子和零点。
[0061]
连接通道被实施成输送介质并且因此也接触介质。连接通道优选地包括至少一个弯曲部。连接构件优选地被整体实施。这样的形状不能从模具中释放，并且因此不能通过常规的生产方法来实现，在常规的生产方法中，诸如例如在注射成型的情况下，由原始不成形的材料生产零件。
[0062]
这样的连接构件可以替代地通过增材或切削工具生产方法来实现。连接通道可以在实心连接构件中钻孔，并且然后用盲塞部分地密封。
[0063]
实施例规定连接构件包括连接通道，该连接通道将所述至少两个测量管中的一个的入口与属于测量管的出口连接。
[0064]
实施例规定连接构件包括第一开口，该第一开口与所述至少两个测量管中的一个的入口互补，
[0065]
其中，连接构件包括第二开口，该第二开口与所述至少两个测量管中的一个的出口部段互补，
[0066]
其中，所述至少两个测量管中的一个的入口部段和出口部段被布置在它们的互补开口中。
[0067]
上述两个实施例描述了用于将测量管装置的两个测量管中的一个与流隔离使得介质仅由两个测量管中的一个输送的两种选项。第一开口和第二开口被实施成盲孔。因此，具有两个测量管的测量管装置可以被应用于单管科里奥利流量计中。
[0068]
实施例规定连接构件具有连接构件主体，
[0069]
其中，连接构件主体包括塑料和优选地聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚苯砜、聚醚砜、聚砜、聚芳酰胺、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、含氟聚合物和/或硬聚乙烯，
[0070]
其中，测量管装置具有测量管装置主体，
[0071]
其中，测量管装置主体包括钢。
[0072]
对于生物制药应用，存在对具有一次性测量管或一次性测量管装置的测量设备的需求。为此目的，与介质接触的材料必须是生物相容的和可伽马射线灭菌的。因此，特别有利的是，测量管由上述材料中的一种制成，因为这些材料满足生物制药的要求。所述塑料另外适合作为用于生产连接构件的注射模制方法中的进料材料。
[0073]
有利地，测量管装置主体的材料不同于连接构件主体的材料。因此，可以减小测量换能器的总重量。测量管可以优选地由钢形成，并且连接构件可以优选地由塑料形成。
[0074]
实施例规定测量管装置正好包括两个测量管。
[0075]
实施例规定连接构件具有温度传感器，优选地，被布置在连接通道上的温度传感器。
[0076]
该实施例的优点在于，在与振荡测量管机械地分离的测量管装置的区域中进行温度测量是可能的。因此，温度传感器和连接构件之间的连接也负载较少。此外，更精确的温
度测量是可能的。
[0077]
温度传感器包括电阻温度计、热电偶、使用石英振荡器的温度传感器和/或半导体温度传感器。
[0078]
在实施例中，测量管装置连接到软管和/或塑料管系统，优选地用于在自动化工业或实验室装备的情况下的流量测量。
[0079]
在实施例中，包括测量管装置、振荡激励器和传感器的连接构件和部件以及软管和/或塑料管系统的测量换能器被保持在容器中，尤其是消毒袋或小袋中，其被实施成保持测量管装置和软管和/或塑料管系统的无菌性直到容器打开，其中，测量管系统借助于辐射灭菌(优选地伽马射线灭菌或电子束灭菌、热蒸汽灭菌和/或气体灭菌)来灭菌。
[0080]
在实施例中，至少一个过程监测单元连接到软管和/或塑料管系统，其中，过程监测单元包括压力测量换能器、温度传感器、重量测量设备、ph传感器、密度传感器、用于确定质量流量、体积流量和/或流速的流量计、流量开关、料位传感器、电导率传感器、浓度传感器、氧传感器和/或浊度传感器。
[0081]
用于记录可流动介质的质量流量、粘度、密度和/或由此导出的变量的本发明的测量设备包括：
[0082]-支撑构件；
[0083]-根据前述版本中的至少一个的测量换能器；
[0084]-振荡激励器的至少第二激励器部件；以及
[0085]-振荡传感器的至少第二传感器部件；
[0086]
其中，支撑构件具有带有座的支撑构件主体，
[0087]
其中，测量换能器被布置在座中并与支撑构件主体机械地可释放地连接；
[0088]
其中，第二激励器部件被布置在支撑构件主体上，
[0089]
其中，第二传感器部件被布置在支撑构件主体上，
[0090]
其中，振荡激励器包括操作电路，该操作电路与至少一个激励器部件(尤其是所述至少一个振荡激励器的第二激励器部件)连接，
[0091]
其中，振荡传感器包括测量电路，该测量电路至少与一个传感器部件(尤其是与所述至少一个振荡传感器的第二传感器部件)电连接。
附图说明
[0092]
现在将基于附图更详细地解释本发明，附图示出如下：
[0093]
图1示出了本发明的测量换能器的两个实施例的透视图；
[0094]
图2示出了测量换能器和连接构件的另一个实施例的两个透视图；
[0095]
图3示出了测量设备的实施例的部分截面透视图；
[0096]
图4示出了本发明的测量换能器的纵向截面的子截面；以及
[0097]
图5示出了本发明的测量换能器的一个实施例的分解图。
具体实施方式
[0098]
图1示出了测量换能器69的两个实施例的透视图。第一实施例具有带有伴随的固定体装置5的测量管装置4。测量管装置4正好包括两个测量管3.1、3.2，它们经由联接器布
置1机械地彼此联接，联接器布置1包括在入口部段20中的两个联接元件6和在出口部段21中的两个联接元件6。联接元件6用于形成由两个测量管3构成的振荡器，两个测量管3被单独地激励以执行振荡。在所示实施例中，联接元件6被实施成具有圆角形的板。然而，其它形式是已知的。本发明不限于任何特定形状或数目的联接元件6。为了清楚起见，没有示出振荡激励器和振荡传感器，尤其是它们的各个部件。在入口部段20和出口部段21之间，两个测量管3.1、3.2在每种情况下都具有两个腿11和连接两个腿11的弯曲部，使得测量管主体13是u形的。固定体装置5被布置在测量管3.1、3.2的端部上，并且将测量管装置4的两个测量管3.1、3.2彼此机械地连接。与固定体装置5机械地连接的是连接构件63，该连接构件包括管道连接开口64，在连接状态下软管和/或塑料管系统连接到该管道连接开口64，并且该管道连接开口64可以被实施成过程连接。大量的过程连接是已知的，诸如例如法兰、切割环配件、螺纹型软管联接、连接龙头等。管道连接开口64在每种情况下都具有通道66、67。在第一实施例中，入口通道66分成两个单独的通道，每个通道与两个测量管3的不同入口部段20连接。同样的情况反过来也适用于出口通道67。出口通道67从两个通道接收，这两个通道中的每一个从两个测量管3中不同的一个的出口部段21接收，并合并以形成出口通道67和管道连接开口64中的一个。管道连接开口64的标称直径和测量管3的标称直径可以不同。通过管道连接开口64输送的介质的流动方向不同于入口部段20和/或出口部段21中的介质的流动方向。
[0099]
第二实施例使用与第一实施例相同的测量管装置4，并且仅仅在连接构件63的实施例中不同。入口通道66与第一测量管3.1的入口部段20连接。连接构件63的出口通道67与第二测量管3.2的出口部段21连接。连接通道65将第一测量管3.1的出口部段21与第二测量管3.2的入口部段连接。测量管装置4包括镜像平面，该镜像平面平行于腿11的纵向轴线在两个测量管3.1、3.2之间延伸。连接通道65包括纵向轴线，该纵向轴线相对于测量管装置4的镜像平面倾斜。
[0100]
温度传感器77被布置在连接通道65的外部上，尽可能靠近输送的介质，该温度传感器77可以是例如pt100或pt1000元件。
[0101]
连接构件63具有连接构件主体，该连接构件主体包括塑料和优选地聚醚醚酮(peek)、聚芳醚酮(paek)、聚苯砜(ppsu)、聚醚砜(pesu)、聚砜(psu)、聚芳酰胺(para)、聚丙烯(pp)、聚碳酸酯(pc)、聚乙烯(pe)、含氟聚合物和/或硬聚乙烯(hdpe)。另外，测量管装置4包括测量管装置主体，该测量管装置主体包括钢，并且尤其是由钢形成。
[0102]
连接构件63经由紧固件装置至少通过形状互锁与固定体装置5连接。这在图1至图3中未示出。在图4和图5中示出了实施例的详细图示。
[0103]
图2示出了本发明的测量换能器69(尤其是连接构件63)的另一个实施例的两个透视图。测量管装置4与图1中所示的测量管装置4的实施例基本相同。连接构件63被实心地和棱柱形地实施。入口通道66和出口通道67被机加工到连接构件63中，并且在每种情况下都具有弯曲部，例如被实施成l形。入口通道66将测量管连接开口68与管道连接开口64连接。同样，出口通道67将测量管连接开口68与管道连接开口64连接。入口通道66与第一测量管3.1的入口部段20连接。出口通道67与第一测量管3.1的出口部段21连接。连接构件63另外包括连接通道65，该连接通道65具有纵向轴线，该纵向轴线位于与第二测量管3.2的腿的纵向轴线共享的平面内。第二测量管3.2的入口部段20经由连接通道65与第二测量管3.2的出
口部段21连接。因此，介质仅由第一测量管3.1输送。
[0104]
图3示出了测量设备2的实施例的部分截面透视图，该测量设备2包括连接到软管和/或塑料管系统17的测量换能器69。如前所述，测量换能器69的测量管装置4与图1和图2的实施例中相同。测量换能器69设置在支撑构件16中，在支撑构件16中还布置有测量和/或操作电路15，该测量和/或操作电路15与振荡激励器7和两个振荡传感器8.1、8.2连接。连接构件63被棱柱形地实施，并且包括入口通道66，该入口通道66分成两个测量管3.1、3.2的入口部段并延伸进入其中。出口通道67从测量管3.1、3.2的出口部段21延伸到管道连接开口68。
[0105]
在测量管3.1、3.2上在每种情况下布置有一个激励器磁体36和两个传感器磁体38，它们分别是振荡激励器7和两个振荡传感器8.1、8.2的部件。振荡激励器7包括激励器线圈37。两个振荡传感器8.1、8.2在每种情况下包括传感器线圈39。线圈37、39都被布置在支撑构件16中，或者沉入支撑构件16的壁中。在测量管3.1、3.2上布置有激励器磁体36和传感器磁体38。两个测量管3.1、3.2在每种情况下都具有纵向平面，该纵向平面同时也是镜像平面。这些镜像平面将测量管3.1、3.2在每种情况下分成两个侧。在两个测量管3.1、3.2的远侧上在每种情况下布置有三个磁体。三个磁体中的一个是振荡激励器部件，并且三个磁体中的两个是振荡传感器部件。
[0106]
电子测量和/或操作电路15适于确定并提供可流动介质的质量流量、粘度和/或密度和/或由此导出的变量。另外，测量和/或操作电路15被实施成向振荡激励器7提供操作信号。
[0107]
图4示出了本发明的测量换能器69的纵向截面的子截面。测量换能器69包括用于输送可流动介质的测量管装置4、固定体装置5和用于测量管装置4与过程管线的可释放连接的连接构件63。固定体装置5与在入口部段20和/或出口部段21中的至少一个测量管3连接，并且包括至少一个开口70。连接构件63包括测量管连接开口68，测量管装置4连接到测量管连接开口68。另外，连接构件63在入口部段20中和/或在出口部段21中与至少一个测量管3连接。连接构件63包括至少一个紧固件装置71，该紧固件装置71延伸穿过固定体装置5的开口70，并且至少通过形状互锁与固定体装置5连接。固定体装置5具有第一侧74和第二侧75，其中，第一侧74和第二侧75彼此背离。开口70从第一侧74延伸到第二侧75。连接构件63包括接触区域72，并且固定体装置5包括在第一侧74上的接触区域73，其中，接触区域72和接触区域73彼此接触。紧固件装置71被实施成使得在紧固件装置71的接合之后连接构件63经由紧固件装置71在固定体装置5上施加具有在第二侧75的方向上的力分量的力。
[0108]
紧固件装置71包括止动部，该止动部延伸穿过开口70并与固定体装置5的第二侧接合。紧固件装置71被实施成使得当移动通过开口70时它弹性变形到一定程度，并且然后弹回以形成形状互锁连接。
[0109]
在连接构件63和固定体装置5的第二侧75之间布置有呈密封环形式的弹性密封件76。密封件76被夹紧在连接构件63和固定体装置5之间，并且经由形状互锁保持夹紧状态。
[0110]
连接构件63包括被实施成与测量管的入口部段20互补的测量管连接开口68。此外，连接构件63包括被实施成与测量管的出口部段21互补的测量管连接开口68。在组装状态下，测量管3的入口部段20和出口部段21被布置在合适的开口中。
[0111]
图5示出了本发明的测量换能器69的实施例的分解图。测量管装置4包括彼此平行
延伸的两个测量管3.1、3.2，两个测量管3.1、3.2在每种情况下具有在入口部段20中具有入口方向的入口和在出口部段21中具有出口方向的出口。另外，两个测量管3.1、3.2在每种情况下在入口部段20和出口部段21之间正好弯曲一次。这样，其结果是入口方向和出口方向相反地指向。固定体装置5与测量管3.1、3.2的入口部段20和出口部段21连接。连接构件63正好包括两个紧固件装置71.1、71.2，并且固定体装置5相应地正好包括两个开口70.1、70.2。紧固件装置被实施成止动部。在组装状态下，两个紧固件装置71.1、71.2延伸穿过它们的开口70.1、70.2。在这种情况下，连接构件63经由两个紧固件装置71.1、71.2在每种情况下在固定体装置5上施加具有在第二侧75的方向上的力分量的力。
[0112]
附图标记列表
[0113]
联接器布置1
[0114]
测量设备2
[0115]
测量管3
[0116]
测量管装置4
[0117]
固定体装置5
[0118]
联接元件6
[0119]
振荡激励器7
[0120]
振荡传感器8
[0121]
腿11
[0122]
测量管主体13
[0123]
测量和/或操作电路15
[0124]
支撑构件16
[0125]
软管和/或塑料管系统17
[0126]
入口部段20
[0127]
出口部段21
[0128]
座29
[0129]
激励器磁体36
[0130]
激励器线圈37
[0131]
传感器磁体38
[0132]
传感器线圈39
[0133]
评估电路53
[0134]
连接构件63
[0135]
管道连接开口64
[0136]
连接通道65
[0137]
入口通道66
[0138]
出口通道67
[0139]
测量管连接开口68
[0140]
测量换能器69
[0141]
开口70、70.1、70.2
[0142]
紧固件装置71
[0143]
接触区域72
[0144]
接触区域73
[0145]
第一侧74
[0146]
第二侧75
[0147]
密封件76
[0148]
温度传感器77