检测可流动介质的质量通过流量、粘度、密度和/或由此导出的变量的测量设备的测量管装置和载体单元的制作方法

1.本发明涉及一种用于检测可流动介质的质量通过流量、粘度、密度和/或由此导出的变量的测量设备的测量管装置和载体单元；以及一种用于检测可流动介质的质量通过流量、粘度、密度和/或由此导出的变量的测量设备。


背景技术：

2.具有振动型传感器的过程测量技术现场设备，尤其是科里奥利流量计已为人们所知多年。这种测量设备的基本结构在例如ep 1 807 681 a1中有所描述，其中，关于本发明范围内的通用现场设备的结构完整地参考了该公布文本。
3.通常，科里奥利流量计具有至少一个或多个可振动的测量管，这些测量管能够通过振动激励器进行振动。这些振动沿管长度传递并且因位于测量管中的可流动介质的类型及其流速而异。在测量管中的另一点上，振动传感器或者特别是两个彼此间隔隔开的振动传感器能够以一个测量信号或多个测量信号的形式记录变化的振动。评估单元然后能够根据(多个)测量信号来确定介质的质量通过流量、粘度和/或密度。
4.具有可互换的一次性测量管装置的科里奥利流量计是已知的。例如，在wo 2011/099989 a1中，教导了一种用于制造具有弯曲测量管的科里奥利流量计的一体形成的测量管装置的方法，其中，对应测量管的测量管体首先形成为由聚合物制成的实心体，并且用于引导可流动介质的通道随后被机加工成所述实心体。wo 2011/099989 a1与us 10,209,113 b2一样，教导了一种被构造成接收和支撑包括薄壁塑料管的可更换测量管装置的连接体。


技术实现要素：

5.本发明基于为科里奥利流量计提供可替选的一次性概念的目标。
6.目标通过根据权利要求1所述的测量管装置、根据权利要求9所述的测量管系统、根据权利要求12所述的载体单元以及根据权利要求19所述的测量设备实现。
7.根据本发明的用于检测可流动介质的质量通过流量、粘度、密度和/或由此导出的变量的测量设备的测量管装置包括：
[0008]-两个测量管，两个测量管特别是相互平行地延伸，以传导可流动介质，
[0009]
其中，测量管各自具有带有进口方向的进口和带有出口方向的出口，
[0010]
其中，测量管在进口与出口之间至少弯曲一次；
[0011]-联接器装置，用于机械地联接两个测量管，
[0012]
其中，联接器装置具有至少两个联接器元件，
[0013]
其中，至少一个联接器元件布置在进口处，
[0014]
其中，至少一个联接器元件布置在出口处；
[0015]-两个磁体装置，其布置在测量管上，
[0016]
其中，一个测量管上恰好布置有一个磁体装置；
[0017]
其中，磁体装置各自具有至少两个磁体；以及
[0018]-连接体，该连接体被构造成将测量管装置机械地可拆卸地连接到载体单元，
[0019]
其中，连接体被连接到对应测量管的进口和出口。
[0020]
现有技术的测量管装置通常被焊接到具有进口和出口的载体管上。测量管装置的后续更换根本不可能或者只能费力地进行。通过附加提供具有安装表面的连接体，经由连接体，能够实现与载体单元的正向和/或非正向连接，展示了在必要时更换测量设备的测量管装置的可能性。
[0021]
此外，将测量管装置的进口连接到测量管装置的出口的附加连接体使得整个测量管装置，特别是被构造成设置为振动的部分，能够与环境脱联。可替选地，可以在测量管上设置安装表面。然而，这是不利的，因为之后作用在被设计成优选地薄的测量管上的力可能导致用于引导介质的通道变形，这在流体学方面是不利的并且对测量管的振动特性有巨大影响。
[0022]
连接体可能够形成为两部分，其中，第一部分一体地结合并且第二部分正向连接到对应的测量管。此外，连接体或连接体的第二部分能够承担过程连接和/或流量分配器的功能。
[0023]
有利地，连接体或连接体的一部分是实心的。
[0024]
本发明的有利实施例是从属权利要求的主题。
[0025]
一个实施例使得进口方向和出口方向被相反地定向。
[0026]
这形成了测量管的简化几何形状的基础，这使得测量管不仅能够以易于组装的方式插入到载体单元中，而且对于软管系统和/或塑料管系统而言也容易触及。
[0027]
一个实施例使得测量管分别具有两个腿部，两个腿部各自的纵向轴线彼此平行延伸。
[0028]
一个实施例使得测量管分别具有将测量管分成两个侧面的纵向平面，
[0029]
其中，测量管的腿部的两个纵向轴线在对应的纵向平面中延伸，
[0030]
其中，磁体装置布置在测量管的彼此背离的侧面上。
[0031]
已知科里奥利流量计，其中，磁体附接到两个测量管的彼此面对的两个侧面之一。例如，这在wo 2019/017891 a1和ep 1 296 119 a1中教导。尽管这样的实施例具有能够减少线圈数量的优点，但其缺点是振动激励器和振动传感器必须附接到测量管装置，因而也是一次性装置的一部分，或者是振动激励器和振动传感器必须附接在载体装置中，载体装置在测量管装置的安装状态下在两个测量管之间延伸并且因此可能在空间上阻碍将测量管装置插入到载体单元中。根据本发明，磁体装置布置在测量管的背离彼此的侧面上，使得线圈装置能够布置在载体单元的插座的彼此面对的侧面中，并且简化了用户插入测量管装置的过程。
[0032]
一个实施例使得测量管分别具有测量管体，特别是壁厚度小于1mm，特别是小于0.7mm，优选地小于0.25mm的金属测量管体。
[0033]
一个实施例使得测量管分别具有至少一个至少部分平面的附接表面，
[0034]
其中，至少一个磁体布置在至少一个附接表面上。
[0035]
附接表面可以直接地布置或结合在对应的测量管上，或者由布置在测量管与磁体之间的中间件提供。中间件正向或一体地连接到对应的测量管。
[0036]
一个实施例使得连接体特别具有平面的安装表面，用于将测量管装置机械地可拆卸地安装在限定位置中的载体单元，特别是由安装表面限定的位置。
[0037]
根据本发明的测量管系统包括：
[0038]-测量管装置，特别是根据本发明的测量管装置；以及
[0039]-软管系统和/或塑料管系统，优选地用于自动化工业或实验室设施中的流量测量，
[0040]
其中，测量管装置连接到软管系统和/或塑料管系统，并且被配置成测量可流动介质的流速和/或体积流量和/或质量通过流量。
[0041]
一个实施例使得测量管装置和软管系统和/或塑料管系统布置在容器中，特别是无菌袋中，容器被设计成保持测量管装置和软管系统和/或塑料管系统的无菌性，直到容器被打开为止，
[0042]
其中，测量管系统通过辐射灭菌，优选地通过伽马辐射灭菌或电子束灭菌、热蒸汽灭菌和/或气体灭菌进行灭菌。
[0043]
生物医学应用中对自动化过程监视的需求很高。无菌测量组件对于此类应用至关重要。因此有利地，测量管系统特别是经由伽马辐射灭菌进行灭菌，并且通过将测量管系统容纳在容器中来保持无菌状态。合适的容器优选地是基本上允许伽马射线和/或电子束完全穿过但对污染物和细菌是不可渗透的塑料袋。
[0044]
一个实施例使得至少一个过程监视单元连接到软管系统和/或塑料管系统，
[0045]
其中，过程监视单元包括压力测量换能器；温度传感器；秤；ph传感器；密度传感器；用于确定质量通过流量、体积流量和/或流速的流量计；流量开关；填充水平传感器；电导率传感器；浓度传感器；氧传感器；和/或浊度传感器。
[0046]
根据本发明的用于检测可流动介质的质量通过流量、粘度、密度和/或由此导出的变量的测量设备的载体单元，包括：
[0047]-载体单元体，用于紧固测量管装置，特别是根据本发明的测量管装置，或测量管系统，特别是根据本发明的测量管系统，
[0048]
其中，载体单元体具有用于测量管装置的插座，
[0049]
其中，载体单元体具有至少两个相对的侧表面，该侧表面横向于测量管装置的纵向方向来界定插座；
[0050]-至少一个振动激励器，其被配置成激励测量管装置振动，
[0051]
其中，至少一个振动激励器布置在相对的侧表面之一上或管之间；以及
[0052]-至少两个振动传感器，其被配置成检测测量管装置的振动的偏转，
[0053]
其中，振动传感器布置在相对的侧表面上，
[0054]
其中，振动传感器在纵向方向上与振动激励器偏移地布置。
[0055]
一个实施例使得振动传感器具有两个线圈设备，线圈设备在载体单元体的纵向方向上，特别是在插座的纵向方向上彼此偏移地布置。
[0056]
一个实施例使得振动激励器和振动传感器分别具有至少一个线圈设备，
[0057]
其中，线圈设备分别布置在载体单元体的凹陷中。
[0058]
这使得能够将测量管装置插入到载体单元的插座中而不会受到线圈设备的空间阻碍。
[0059]
一个实施例使得线圈设备包括至少一个印刷电路板线圈。
[0060]
作为振动激励器和/或振动传感器的组件的印刷电路板线圈是已知的。有利地，能够以结构简单的方式实现将印刷电路板线圈嵌入到插座的侧表面中。
[0061]
一个实施例使得载体单元体具有其中布置有插座的端面，
[0062]
其中，端面被设计成用于测量管装置的连接体的支承表面。
[0063]
关于夹持测量管装置的载体单元，具有连接体可以搁置在其上的支承表面的载体单元特别有利。例如，从wo 2019/017891 a1已知这样的实施例。在这种情况下，测量管装置布置在具有附接部分的载体单元中，使得附接部分在基板的纵向方向上产生力，并且不仅正向地而且非正向地将测量管装置保持在适当位置。
[0064]
支承表面是在其上搁置某物或可以放置某物的支撑表面。在这种情况下，支承表面的垂线不一定需要指向重力方向。通过施加具有平行于垂线的力方向的力，测量管装置更好地固定在载体单元中并且脱联以抵抗干扰影响。
[0065]
一个实施例使得在端面上布置有固定设备，该固定设备被构造成在测量管装置，特别是连接体与载体单元体之间产生非正向连接，
[0066]
其中，非正向连接经由固定设备沿插座的纵向方向在连接体上的力作用实现。
[0067]
实施例的优点在于，振动测量管与环境的更好脱联能够通过附加的固定设备实现。固定设备被构造成将测量管装置非正向地保持在由安装表面预定的位置中。
[0068]
螺钉元件、端子元件、卡扣元件或夹持设备适合作为固定设备。
[0069]
一个实施例使得至少两个平行的侧表面分别具有引导件，该引导件垂直于插座的纵向方向延伸并且被设计成在测量管装置的连接体与载体单元体之间形成正向连接。
[0070]
实施例的优点是通过在相对侧表面中引入的引导件简化了组装，该引导件被设计成使得连接体能够正向地插入到引导件中。由此，磁体设备与线圈设备之间的距离可以另外以可再现的方式调节。
[0071]
根据本发明的用于检测可流动介质的质量通过流量、粘度、密度和/或由此导出的变量的测量设备，包括：
[0072]-测量管装置，特别是根据本发明的测量管装置，或测量管系统，特别是根据本发明的测量管系统；
[0073]-载体单元，特别是根据本发明的载体单元，
[0074]
其中，测量管装布置在载体单元的插座中并且机械地可拆卸地连接到载体单元；
[0075]-测量和/或操作电路，
[0076]
其中，测量和/或操作电路被配置成操作振动传感器和振动激励器并且与其连接，
[0077]
其中，电子测量和/或操作电路还被配置成确定和提供质量通过流量测量值、粘度值和/或密度测量值，和/或温度测量值，和/或诊断测量值，和/或由此导出的变量值。
[0078]
一个实施例使得测量和/或操作电路被配置成确定在哪个线圈设备处检测到的磁场最大，并且使用通过特定线圈设备确定的测量值来确定可流动介质的质量通过流量、粘度、密度和/或由此导出的变量。
[0079]
有利地，测量设备包括多个线圈装置，多个线圈装置彼此独立地配置以确定测量管的振动特性。根据本发明，多个线圈在插座的纵向方向上彼此偏移地布置。这使得能够使用具有变化的磁体位置的测量管装置。例如，这能够由测量管的不同标称宽度或长度引起。
[0080]
根据本发明，测量和/或操作电路被配置成检测在哪个线圈处确定了最大磁场，并且使用该确定的测量信号来确定流量测量变量。有利地，因此载体单元适合具有不同几何形状、标称宽度、长度和磁性位置的多个测量管装置。
[0081]
一个实施例使得测量管装置的连接体搁置在载体单元体的支承表面上，
[0082]
其中，支承表面具有方向与插座的纵向方向平行的垂线，
[0083]
其中，载体单元体具有固定设备，固定设备被构造成将测量管装置，特别是连接体，非正向地连接到载体单元体，
[0084]
其中，非正向连接通过沿插座的纵向方向的方向的力作用实现。
附图说明
[0085]
参考以下附图更详细地解释本发明。附图示出：
[0086]
图1是根据本发明的测量管装置的实施例；
[0087]
图2是根据本发明的测量设备的实施例；
[0088]
图3是根据本发明的载体单元和测量管装置的实施例的透视图；
[0089]
图4是根据本发明的测量管系统的实施例；
[0090]
图5是联接器装置的实施例的特写图；
[0091]
图6是插入到载体单元的插座的测量管装置；以及
[0092]
图7是附接有磁体的磁体座的实施例的特写图。
具体实施方式
[0093]
图1示出了根据本发明的测量管装置4的实施例。测量管装置4适合于可更换地插入到测量设备中。为此目的，只有振动激励器和振动传感器的单个组件，在这种情况下是对应的磁体装置9.1、9.2，附接到测量管装置4。进一步的组件布置在载体单元(未示出)中，特别是在适合于接收测量管装置4的插座中。测量管装置4包括两个弯曲的测量管3.1、3.2，两个弯曲的测量管3.1、3.2彼此平行延伸并且经由通过四个联接器元件6组成的联接器装置1和经由连接体5彼此连接。两个联接器元件6.1在进口20以一体结合方式连接，并且两个联接器元件6.2在对应测量管3.1、3.2的出口以一体结合方式连接。具有用于连接到软管系统和/或塑料管系统的过程连接的分流器分别布置在进口20和在出口21中。测量管3.1、3.2的形状使得进口20中的流动方向(由两个箭头表示)与出口21中的流动方向相反地定向。根据进一步实施例，能够提供分流器体来代替两个单独的分流器，该分流器体滑动到进口20和出口21上，并且还有助于在将测量管装置4安装在载体单元中之后与环境脱联。各个联接器元件6是板状的并且为一个或两个部分。联接器元件可以分别完全地或仅部分地包围测量管。测量管3.1、3.2是u形的，即，它们分别具有两个腿部，这些腿部基本彼此平行延伸并且经由弯曲的部分区段连接。磁体装置9.1、9.2布置在每个测量管3.1、3.2上。在弯曲的部分区段中，布置有磁体装置9.1的磁体10.1并且形成振动激励器的组件。形成振动激励器的一部分的磁体10.2分别附接在对应的腿部中。磁体10附接到附接表面14。在该实施例中，附接表面14位于对应的测量管3.1、3.2上。
[0094]
图2示出了根据本发明的测量设备2的实施例。测量管装置4部分地插入到载体单元16的插座23中。箭头指示插入方向。在实施例中，载体单元垂直于插座23的纵向方向延
伸。根据进一步有利实施例(未示出)，载体单元16具有测量和/或操作电路29，测量和/或操作电路29连接到振动激励器和振动传感器，特别是连接到对应的线圈系统，并且被配置成生成和/或检测时间交变磁场。载体单元16具有插座23位于其中的载体单元体22。测量管装置4的连接体5具有安装表面26，安装表面26用于将测量管装置4布置在载体单元16中的预定位置。根据所描绘的实施例，安装表面26的垂线垂直地指向测量管装置4的纵向方向。根据进一步有利实施例，安装表面26的垂线指向测量管装置4的纵向方向。接触连接体5的安装表面26的载体单元体22的表面是支承表面27。
[0095]
图3示出了根据本发明的载体单元16和测量管装置4的实施例的透视图。载体单元16具有两个侧表面24.1、24.2，它们彼此平行定向并且横向于插座的纵向方向来界定插座23。振动传感器8.1、8.2的线圈设备25.1、25.2和振动激励器7的线圈设备25.3布置在侧表面24.1、24.2中。线圈设备25.1、25.2关于线圈设备25.3沿插座的纵向方向布置。所有三个线圈设备25.1、25.2、25.3位于一个线圈平面中。此外，三个线圈设备25.1、25.2、25.3被设计成板线圈并且被嵌入到侧表面24.1中。在侧表面24.2处，三个线圈设备基本与三个线圈设备25.1、25.2、25.3相对地布置。垂直于插座23的纵向方向并且平行于线圈平面延伸的对应的引导件28结合到两个侧表面24.1、24.2中。根据所描绘的实施例，插座在插座23的两个端面上延伸。这使得能够垂直于测量管装置4的纵向方向插入测量管装置4。根据进一步的有利实施例，插座仅在一个端面上延伸。在这种情况下，测量管装置4沿测量管装置4的纵向方向插入到载体单元16中。
[0096]
所描绘的测量管装置4具有两个弯曲的测量管3.1、3.2，两个弯曲的测量管3.1、3.2分别包括测量管体13.1、13.2，测量管体13.1、13.2由包含金属、陶瓷、塑料和/或玻璃的材料形成。腿部11.1、11.2的纵向轴线在其中延伸的纵向平面将对应的测量管3.1、3.2分成两个侧面12.1、12.2。磁体装置9.1、9.2附接到背向的侧面12.2。所描绘的测量管装置4与图1的测量管装置4的不同之处在于，在进口和出口中没有布置过程连接和/或分流器。塑料分流器是已知的，其集成到软管系统和/或塑料管系统中以附接到测量管装置4。
[0097]
图4示出了根据本发明的测量管系统31的实施例。测量管装置4经由过程连接而连接到软管系统和/或塑料管系统17。过程监视单元19被集成在软管系统和/或塑料管系统17中。软管系统和/或塑料管系统17具有生物过程袋33和连接元件32，测量管系统31可以通过连接元件32而连接到过程管线。整个测量管系统31位于容器18中。在这种情况下，容器18是适合基于电离辐射的灭菌方法的无菌袋。
[0098]
图5示出了具有三个联接器元件6的联接器装置1的实施例的特写图，联接器元件6在进口区域或出口区域中布置在两个平行延伸的测量管3.1、3.2之间，并且将它们彼此连接。对应的联接器元件6是板状的并且分别具有两个开口，两个测量管3.1、3.2中的对应一个穿过开口延伸。联接器元件6围绕测量管3.1、3.2的程度仅使得联接器元件6不超过垂直于流动方向界定测量管3.1的第一参考平面，并且不超过垂直于流动方向界定测量管3.2的第二参考平面。测量管3.1、3.2的纵向轴线也位于其中的测量管装置的纵向平面与参考平面垂直地相交。这样的实施例避免了突出的联接器元件6，突出的联接器元件6在将测量管装置插入到载体单元中时，可能与载体本身或装置的其他部分碰撞。联接器元件6与测量管3.1、3.2一体地连接，特别是通过焊接连接而连接。
[0099]
图6示出了插入到载体单元16的插座23中的测量管装置4。所示的载体单元16具有
插座23和用于测量管装置4的连接体5的支承表面27被布置在其中的端面35。与图3中描绘的载体单元16的实施例不同，插座23仅在载体单元16的端面35上延伸；此外，插座23没有引导件。作为代替，插座23具有凹陷36，凹陷36也包括支承表面27并且与测量管装置4的连接体5基本上互补地形成。测量管装置4经由指向测量管装置4的纵向方向的运动插入到载体单元16的插座23中。在安装状态下，测量管装置4的安装表面与载体单元16的支承表面27接触。
[0100]
测量管装置4的所示实施例具有分别带有测量管外表面的测量管3.1、3.2，其中，对应的测量管外表面由两个参考平面界定，两个参考平面彼此平行地延伸并且与测量管外表面在进口区域和出口区域中相切。振动激励器或振动传感器的磁体以不超过两个参考平面的方式专门附接到对应的测量管3.1、3.2。
[0101]
图7示出了磁体座37的实施例的特写图，磁体座37布置在测量管3.1、3.2的弯曲部分区段中，附接有磁体10。磁体座37一体地连接到对应的测量管3.1,3.2。磁体10不直接地连接到测量管3.1、3.2，而是经由与磁体10一体连接的磁体座37连接。磁体座37优选地由非磁性材料制成。
[0102]
形成测量管装置的两个测量管3.1、3.2分别具有外表面39。在进口区域和出口区域中，彼此平行地延伸的两个参考平面38.1、38.2与测量管3.1、3.2的外表面相切。与进口区域中的测量管的纵向轴线和出口区域中的测量管的纵向轴线相交的纵向平面平行于两个参考平面38.1、38.2延伸。两个参考平面38.1、38.2界定其中附接有磁体10的磁体座37位于其中的区域。因此避免了测量管装置4的突出组件，这使得测量管装置4被牢固地安装在载体单元中。
[0103]
附图标记列表
[0104]
联接器装置 1
[0105]
测量设备 2
[0106]
测量管 3
[0107]
测量管装置 4
[0108]
连接体 5
[0109]
联接器元件 6
[0110]
振动激励器 7
[0111]
振动传感器 8
[0112]
磁体装置 9
[0113]
磁体 10
[0114]
腿部 11
[0115]
侧面 12
[0116]
测量管体 13
[0117]
附接表面 14
[0118]
测量和/或操作电路 15
[0119]
载体单元 16
[0120]
软管系统和/或塑料管系统 17
[0121]
容器 18
[0122]
过程监视单元 19
[0123]
进口 20
[0124]
出口 21
[0125]
载体单元体 22
[0126]
插座 23
[0127]
侧表面 24
[0128]
线圈设备 25
[0129]
安装表面 26
[0130]
支承表面 27
[0131]
引导件 28
[0132]
测量和/或操作电路 29
[0133]
过程连接 30
[0134]
测量管系统 31
[0135]
连接元件 32
[0136]
生物过程袋 33
[0137]
磁体座 34
[0138]
端面 35
[0139]
凹陷 36
[0140]
磁体座 37
[0141]
参考平面 38
[0142]
外表面 39