Messaufnehmer bzw. Messgerät

Die Erfindung betrifft eine Spulenvorrichtung eines Schwingungssensors oder Schwingungserregers eines Messaufnehmers oder eines Messgeräts zur Messung einer Dichte oder eines

Massedurchflusses eines durch mindestens ein Messrohr des Messaufnehmers bzw. Messgeräts strömenden Mediums, sowie einen solchen Messaufnehmer bzw. ein solches Messgerät.

Die DE102015120087A1 beschreibt ein Messgerät mit einer Spulenvorrichtung, welche zwei Kontaktierungselemente zum Anschließen einer elektronischen Mess-/Betriebsschaltung des Messgeräts mittels elektrischer Leitungen aufweist. Dies hat beispielsweise den Nachteil, dass bei Befestigung der Spulenvorrichtung und abschnittsweiser Führung der elektrischen Leitungen am Messrohr zumindest eine elektrische Leitung schwingfähig über die Spulenvorrichtung zum

Kontaktierungselement geführt werden muss. Dadurch ist beispielsweise ein Risiko eines

Leitungsbruchs erhöht. Auch können unterschiedliche Leitungslängen unerwünscht sein.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Spulenvorrichtung, einen Messaufnehmer und ein

Messgerät vorzuschlagen, so dass elektrische Leitungen zum Anschließen der Spulenvorrichtung an eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung besser geführt werden können und/oder das Risiko eines Kabelbruchs verringert ist.

Die Aufgabe wird gelöst mit einer Spulenvorrichtung gemäß Anspruch 1 , einem Messaufnehmer gemäß Anspruch 9 und einem Messgerät gemäß Anspruch 15.

Eine erfindungsgemäße Spulenvorrichtung eines Schwingungssensors oder Schwingungserregers eines Messaufnehmers oder eines Messgeräts zur Messung einer Dichte oder eines

Massedurchflusses eines durch mindestens ein Messrohr des Messaufnehmers bzw. Messgeräts strömenden Mediums umfasst:

Eine Leiterplatte mit mindestens einer Leiterplattenschicht, wobei jede Leiterplattenschicht eine erste Seitenfläche und zur ersten Seitenfläche planparallele zweite Seitenfläche aufweist, mindestens eine Spule eingerichtet zum Erfassen oder Erzeugen eines zeitlich variierenden Magnetfelds, wobei die Spule zumindest abschnittsweise mittels einer elektrisch leitfähigen

Leiterbahn ausgebildet ist, wobei die Spule auf der ersten Seitenfläche und/oder zweiten

Seitenfläche einer Leiterplattenschicht angeordnet ist, wobei die mindestens eine Spule ein erstes Spulenende und ein zweites Spulenende aufweist, wobei die Spulenvorrichtung vier Kontaktierungselemente aufweist, wobei ein erstes Paar

Kontaktierungselemente mit dem ersten Spulenende über einen ersten Anschluss elektrisch verbunden ist, und wobei ein zweites Paar Kontaktierungselemente mit dem zweiten Spulenende über einen zweiten Anschluss elektrisch verbunden ist, wobei die Leiterplatte eine senkrecht zu den Seitenflächen verlaufende Schnittebene aufweist, wobei die Schnittebene den Seitenflächen jeweils eine erste Seite und eine zweite Seite zuweist, wobei jeweils ein Kontaktierungselement eines Paars Kontaktierungselemente auf der ersten Seite angeordnet ist, und wobei jeweils ein Kontaktierungselement eines Paars Kontaktierungselemente auf der zweiten Seite angeordnet ist, wobei die Spulenvorrichtung mittels jeweils mindestens einem Kontaktierungselement des ersten Paars und des zweiten Paars über elektrische Leitungen an eine elektronische Mess- /Betriebsschaltung des Coriolis-Messgeräts anschließbar ist.

In einer Ausgestaltung weist die Leiterplatte mehrere Leiterplattenschichten auf, welche

Leiterplattenschichten gestapelt und über Seitenflächen mit benachbarten Leiterplattenschichten verbunden sind.

In einer Ausgestaltung sind die Kontaktierungselemente entweder auf mindestens einer ersten Seitenfläche oder auf mindestens einer zweiten Seitenfläche angeordnet.

Somit sind alle Kontaktierungselemente von einer Aufsicht aus sichtbar.

In einer Ausgestaltung sind die Kontaktierungselemente bezüglich der Schnittebene symmetrisch angeordnet.

In einer Ausgestaltung weist die Leiterplatte eine Anzahl A_Gesamt Leiterplattenschichten auf, wobei A_Gesamt größer 1 ist, wobei die Leiterplatte mindestens eine Einbuchtung aufweist, welche Einbuchtung durch mindestens eine Einkerbung einer zugehörigen zusammenhängenden Gruppe von Leiterplattenschichten ausgebildet ist, wobei eine Anzahl der zur zugehörigen Gruppe gehörenden Leiterplattenschichten kleiner als A_Gesamt ist, wobei ein zu einer Einbuchtung gehörendes Kontaktierungselement auf einer

Kontaktierungsleiterplattenschicht angeordnet ist, welche Kontaktierungsleiterplattenschicht an die eine entsprechende Gruppe angrenzt, wobei das Kontaktierungselement einen Boden der

Einbuchtung zumindest teilweise ausbildet, wobei die das Kontaktierungselement tragende Leiterplatte zumindest im Bereich des

Kontaktierungselements nicht durch eine benachbarte Leiterplatte bedeckt ist. Beispielsweise kann die Einbuchtung zumindest teilweise mittels einer elektrisch leitfähigen Masse gefüllt sein, welche dazu eingerichtet ist, eine elektrische Leitung auf dem Kontaktierungselement zu halten und einen elektrischen Kontakt zwischen elektrischer Leitung und Kontaktierungselement zu verbessern.

In einer Ausgestaltung weist eine Mehrzahl Leiterplattenschichten jeweils eine Spule mit jeweils einem ersten Spulenende und jeweils einem zweiten Spulenende auf, wobei die Spulen seriell und/oder parallel zueinander verschaltet sind, wobei die Spulen verschiedener Leiterplattenschichten bei Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der ersten Durchkontaktierung und der zweiten Durchkontaktierung konstruktiv interferierende Magnetfelder erzeugen.

Durch Zusammenschalten mehrerer Spulen lässt sich eine Empfindlichkeit der Spulenvorrichtung gegenüber einer Magnetfeldänderung im Bereich der Spulenvorrichtung erhöhen, sowie stärkere Magnetfelder erzeugen.

In einer Ausgestaltung sind die ersten Spulenenden mittels einer ersten Durchkontaktierung verbunden, und wobei die zweiten Spulenenden mittels einer zweiten Durchkontaktierung verbunden sind.

In einer Ausgestaltung sind benachbarte Spulen mittels jeweils einem ihrer Spulenenden verbunden, wobei jeweils ein Ende von äußeren Spulen mit jeweils einem Kontaktierungselement verbunden ist.

Ein erfindungsgemäßer Messaufnehmer eines Messgeräts zum Erfassen eines Massedurchflusses oder einer Dichte eines durch mindestens ein Messrohr des Messaufnehmers strömenden Mediums, umfasst: das mindestens eine Messrohr mit einem Einlauf und einem Auslauf, welches dazu eingerichtet ist, das Medium zwischen Einlauf und Auslauf zu führen; mindestens einen Schwingungserreger, welcher dazu eingerichtet ist, das mindestens eine

Messrohr zu Schwingungen anzuregen; mindestens zwei Schwingungssensoren, welche dazu eingerichtet sind, die Auslenkung der Schwingungen mindestens eines Messrohrs zu erfassen; wobei mindestens ein Schwingungserreger sowie die Schwingungssensoren jeweils eine

Spulenvorrichtung mit jeweils mindestens einer Spule, sowie jeweils eine Magnetvorrichtung aufweisen, wobei die Magnetvorrichtung und die Spulenvorrichtung relativ zueinander bewegbar sind, und wobei die Magnetvorrichtung und die Spulenvorrichtung eines Schwingungserregers bzw. Schwingungssensors mittels magnetischer Felder miteinander wechselwirken, wobei der Messaufnehmer einen Trägerkörper aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, dass Messrohr zu halten, wobei die Schwingungssensoren des Messaufnehmers jeweils eine erfindungsgemäße

Spulenvorrichtung umfassen.

In einer Ausgestaltung sind die Spulenvorrichtungen der Schwingungssensoren am Trägerkörper befestigt sind.

In einer Ausgestaltung teilt eine Querschnittsebene das mindestens eine Messrohr in einen einlaufseitigen Abschnitt und in einen auslaufseitigen Abschnitt auf, wobei eine einlaufseitige Spulenvorrichtung und eine auslaufseitige Spulenanordnung im Hinblick auf die Kontaktierungselemente spiegelsymmetrisch bezüglich der Querschnittsebene angeordnet sind.

In einer Ausgestaltung weist der Messaufnehmer zwei Sammler auf, wobei ein erster Sammler auf einer stromaufwärtsgerichteten Seite des Messaufnehmers dazu eingerichtet ist, ein aus einer Rohrleitung in den Messaufnehmer einströmendes Medium aufzunehmen und zum Einlauf des mindestens einen Messrohrs zu führen, wobei ein zweiter Sammler dazu eingerichtet ist, das aus dem Auslauf des mindestens einen Messrohrs austretende Medium aufzunehmen und in die Rohrleitung zu führen. In einer Ausgestaltung weist der Messaufnehmer zwei Prozessanschlüsse, insbesondere Flansche auf, welche dazu eingerichtet sind, den Messaufnehmer mit einer Rohrleitung zu verbinden.

In einer Ausgestaltung ist eine Differenz eines elektrischen Gleichspannungswiderstands der Spulenvorrichtungen unterschiedlicher Schwingungssensoren geringer als 3% und insbesondere geringer als 2% und bevorzugt geringer als 1 % eines Mittelwerts der elektrischen

Gleichspannungswiderstände der Spulenvorrichtungen ist.

Ein erfindungsgemäßes Messgerät umfasst einen erfindungsgemäßen Messaufnehmer; eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung, wobei die elektronische Mess-/Betriebsschaltung dazu eingerichtet ist, die Schwingungssensoren und den Schwingungserreger zu betreiben, und mittels elektrischer Verbindungen mit diesen verbunden ist, wobei die mindestens eine elektrische Verbindung mittels einer Kabelführung zur elektronischen Mess-/Betriebsschaltung geführt ist, wobei die elektronische Mess-/E3etriebsschaltung weiter dazu eingerichtet ist, Durchflussmesswerte und/oder Dichtemesswerte zu ermitteln und bereitzustellen, wobei das Messgerät insbesondere ein Elektronikgehäuse zum Behausen der elektronischen Mess- /Betriebsschaltung aufweist.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.

Fig. 1 skizziert ein Messgerät 200 mit einem Messaufnehmer 100.

Fig. 2 skizziert eine erfindungsgemäße Spulenvorrichtung 1.

Fig. 3 skizziert die Anordnung zweier erfindungsgemäßer Spulenvorrichtungen bzgl. eines

Messrohrs des Messgeräts bzw. Messaufnehmers.

Fig. 1 skizziert ein Messgerät 200 mit einem Messaufnehmer 100, wobei der Messaufnehmer zwei Messrohre 1 10 aufweist, welche durch einen Trägerkörper 120 des Messaufnehmers gehalten sind. Die Messrohre münden einlaufseitig in einen ersten Sammler 131 und auslaufseitig in einen zweiten Sammler 132, wobei die Sammler 130 dazu eingerichtet sind, ein von einer Rohrleitung (nicht dargestellt) in den Messaufnehmer einströmendes Medium aufzunehmen und gleichmäßig auf die Messrohre zu verteilen. Entsprechend ist der zweite Sammler dazu eingerichtet, das aus den Messrohren herausströmende Medium aufzunehmen und in die Rohrleitung zu überführen. Der Messaufnehmer ist dabei über Prozessanschlüsse 140, insbesondere Flansche an die Rohrleitung angeschlossen. Der Messaufnehmer weist einen Schwingungserreger 11 auf, welcher dazu eingerichtet ist, die Messrohre zum Schwingen anzuregen. Der Messaufnehmer weist zusätzlich zwei Schwingungssensoren 10 auf, welche dazu eingerichtet sind, die Schwingungen der Messrohre zu erfassen. Der Fachmann ist dabei nicht auf die hier genannten Anzahlen von Messrohren, Schwingungserregern und Schwingungssensoren beschränkt. Die hier gezeigte Ausführung ist in diesen Aspekten beispielhaft.

Das Messgerät weist eine elektronische Mess-/Betriebsschaltung 210 auf, welche dazu eingerichtet ist, den Schwingungserreger sowie die Schwingungssensoren zu betreiben, und Massedurchfluss- und/oder Dichtemesswerte des Mediums zu berechnen und auszugeben. Die elektronische Mess- /Betriebsschaltung ist dabei mittels elektrischer Verbindungen 220 mit den Schwingungssensoren sowie dem Schwingungserreger verbunden. Das Messgerät weist ein Elektronikgehäuse 230 auf, in welchem die elektronische Mess-/Betriebsschaltung angeordnet ist. Zur Bestimmung des Massedurchflusses nutzt das Messgerät den Coriolis-Effekt des durch die Messrohre strömenden Mediums, wobei die Strömung die Messrohrschwingungen charakteristisch beeinflusst.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Spulenvorrichtung 1 mit einer Leiterplatte 2, welche mehrere Leiterplattenschichten 3 mit jeweils einer ersten Seitenfläche 3.1 und einer zweiten Seitenfläche 3.2 aufweist. Eine Spule 4 mit einem ersten Spulenende 4.1 und einem zweiten Spulenende 4.2 ist in Form einer elektrisch leitfähigen Leiterbahn 4.3 wie hier dargestellt auf eine erste Seitenfläche 3.1 aufgebracht. Die Spulenvorrichtung weist vier Kontaktierungselemente 5 auf, welche ein erstes Paar Kontaktierungselemente 5.1 und ein zweite Paar Kontaktierungselemente 5.2 bilden. Das erste Paar Kontaktierungselemente ist dabei mittels eines ersten Anschlusses 8.1 mit dem ersten Spulenende 4.1 verbunden, und das zweite Paar Kontaktierungselemente ist dabei mittels eines zweiten Anschlusses 8.2 mit dem zweiten Spulenende 4.2 verbunden. Die

Kontaktierungselemente eines Paars sind dabei jeweils auf verschiedenen Seiten einer

Schnittebene SE, einer ersten Seite S1 und einer zweiten Seite S2 angeordnet, so dass elektrische Verbindungen zur elektronischen Mess-/Betriebsschaltung einseitig, also entweder über die erste Seite oder über die zweite Seite an die Spulenvorrichtung anschließbar sind. Auf diese Art und Weise kann eine Führung der elektrischen Verbindungen sicher eingerichtet werden, so dass Leitungsbrüche und unterschiedliche Kabellängen vermieden werden können.

Wie in Fig. 2 dargestellt, kann eine Leiterplatte 3 mehrere Leiterplattenschichten aufweisen, wobei mehrere Leiterplattenschichten jeweils eine Spule aufweisen. Die Spulen mehrerer

Leiterplattenschichten sind dabei über Durchkontaktierungen 7.1 , 7.2 verbunden, so dass die Spulen verschiedener Leiterplattenschichten bei Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Durchkontaktierungen konstruktiv interferierende Magnetfelder erzeugen. Beispielsweise wie hier dargestellt, kann eine erste Durchkontaktierung 7.1 erste Spulenenden 4.1 und eine zweite

Durchkontaktierung 7.2 zweite Spulendenden 4.2 verschiedener Spulen miteinander verbinden. Dies entspricht einer Parallelschaltung verschiedener Spulen.

Alternativ können benachbarte Spulen über benachbarte Spulenenden miteinander verbunden sein, wobei ein erstes Spulenende einer äußeren Spule mit dem ersten Anschluss 8.1 verbunden ist, und wobei ein zweites Spulenende einer weiteren äußeren Spule mit dem zweiten Anschluss 8.2 verbunden ist, und wobei benachbarte Spulenenden mittels einer Durchkontaktierung verbunden sind. Dies entspräche einer Serienschaltung verschiedener Spulen.

Die Kontaktierungselemente können in Einbuchtungen 6 angeordnet sein, welche beispielsweise wie hier in der Seitenansicht 1 SA1 gezeigt durch Einkerbungen 6.1 einer zusammenhängenden Gruppe 3.3 von Leiterplatten ausgebildet ist. Die eine Einbuchtung bildende zusammenhängende Gruppe kann bei verschiedenen Kontaktierungselementen verschieden sein. Nicht

notwendigerweise alle Kontaktierungselemente sind auf einer Leiterplatte angeordnet. Anstatt einer Einkerbung 6.1 kann eine Leiterplatte auch eine geringere Abmessung wie zumindest eine benachbarte Leiterplatte aufweisen, so dass ein Kontaktierungselement nicht durch die Leiterplatte mit geringeren Abmessungen bedeckt wird.

Fig. 3 skizziert eine Seitenansicht auf ein Messrohr 1 10 eines Messgeräts mit zwei

Schwingungssensoren 10 umfassend jeweils eine erfindungsgemäße Spulenvorrichtung 1 aus einer Seitenansicht SA2, siehe Fig. 2, wobei die Schwingungssensoren jeweils mittels einer Halterung H mit dem Messrohr 110 verbunden sind und dazu eingerichtet sind, dessen

Schwingungsbewegungen zu folgen, wie im einlaufseitigen Abschnitt EA gezeigt, oder die

Spulenvorrichtungen sind mit dem Trägerkörper 120 mittels jeweils einer Halterung H mechanisch verbunden, wie im auslaufseitigen Abschnitt AA gezeigt. Eine Querschnittsebene QE unterteilt das mindestens eine Messrohr in den einlaufseitigen Abschnitt EA sowie denauslaufseitigen Abschnitt AA. Bei am Messrohr angeordneten Spulenvorrichtungen können durch die erfindungsgemäße Anordnung von Kontaktierungselementen elektrische Verbindungen 220 an einer dem Messrohr zugewandten Seite der Spulenvorrichtung angebunden werden. Auf eine wie im Stand der Technik nötige Anbindung einer elektrischen Leitung an einer dem Messrohr abgewandten Seite der Spulenvorrichtung, siehe gestrichelte Linie, kann somit verzichtet werden. Durch das Vermeiden von schwingfähigen Bögen der elektrischen Verbindung wird beispielsweise das Risiko eines Bruchs des Kontakts zwischen elektrischer Verbindung und Kontaktelement vermieden. Magnetvorrichtungen 9, welche wie hier skizziert an einem durch das gezeigte Messrohr verdeckten zweiten Messrohr montiert sind und dazu eingerichtet sind, dessen Schwingungsbewegungen folgen, wechselwirken im Messbetrieb mit den zugehörigen Spulenvorrichtungen über elektromagnetische Felder. Bei entgegengesetzten Messrohrschwingungen sind somit Schwingungen mittels in der Spule induzierte elektrische Spannungen erfassbar.

Falls die Spulenvorrichtungen am Trägerkörper befestigt sind, können die elektrischen

Verbindungen entlang des Trägerkörpers geführt werden. In diesem Fall ermöglicht die

erfindungsgemäße Anordnung von Kontaktierungselementen gleichlange elektrische Verbindungen und eine gleiche Führung der elektrischen Verbindungen.

Alternativ kann der Messaufnehmer beispielsweise nur ein Messrohr aufweisen, wobei eine Magnetvorrichtung eines jeweiligen Sensors beispielsweise am Messrohrbefestigt ist, und die zugehörige Spulenvorrichtung am Trägerkörper oder umgekehrt, oder auch mehr als zwei

Messrohre aufweisen. Der Fachmann wird die Spulenvorrichtungen entsprechend seiner

Bedürfnisse einrichten.

Das mindestens eine Messrohr kann wie hier dargestellt zumindest einen Bogen aufweisen oder auch geradlinig verlaufen. Die Anwendbarkeit der Spulenvorrichtung ist unabhängig von einer Messrohrgeometrie. Bezugszeichenliste

1 Spulenvorrichtung

2 Leiterplatte

3 Leiterplattenschicht

3.1 erste Seitenfläche

3.2 zweite Seitenfläche

3.3 zusammenhängende Gruppe

4 Spule

4.1 erstes Spulenende

4.2 zweites Spulenende

4.3 elektrisch leitfähige Leiterbahn

5 Kontaktierungselement

5.1 erstes Paar Kontaktierungselemente

5.2 zweites Paar Kontaktierungselemente 6 Einbuchtung

6.1 Einkerbung

7.1 erste Durchkontaktierung

7.2 zweite Durchkontaktierung

8.1 erster Anschluss

8.2 zweiter Anschluss

9 Magnetvorrichtung

10 Schwingungssensor

1 1 Schwingungserreger

100 Messaufnehmer 1 10 Messrohr

1 1 1 Einlauf

1 12 Auslauf

120 Trägerkörper

130 Sammler

131 erster Sammler

132 zweiter Sammler

140 Prozessanschluss

141 Flansch

200 Messgerät

210 elektronische Mess-Betriebsschaltung 220 elektrische Verbindung

230 Elektronikgehäuse

SE Schnittebene

S1 erste Seite

S2 zweite Seite

QE Querschnittsebene

EA einlaufseitiger Abschnitt

AA auslaufseitiger Abschnitt

H Halterung