Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße mit zumindest einer zum Führen eines Messstoffs dienenden Rohrleitung, die zur Bestimmung der Prozessgröße zu einer Biegeschwingung angeregt wird.

Derartige Biegeschwinger werden beispielsweise zur

Massendurchflussmessung eines Messstoffs durch eine Rohrleitung

verwendet. Ein derartiger Massendurchflussmesser ist beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung EP 1 154243 A1 beschrieben. Mit derartigen Coriolis-Aufnehmern, deren Messrohre bekanntlich in Schwingung mit oder ohne überlagerte Drehschwingung versetzt werden, kann nicht nur den momentanen Massendurchfluss eines Messstoffs, welcher gerade durch eine Rohrleitung strömt gemessen werden, sondern es können auch die Dichte des Messstoffs aufgrund der momentanen Schwingfrequenz der Messrohre und der Viskosität des Messstoffs aufgrund der zur Aufrechterhaltung von

Schwingungen erforderlichen Leistung gemessen werden. Da die Temperatur des Messstoffs im Betrieb nicht konstant ist und dessen Dichte bekanntlich temperaturabhängig ist, ist ein derartiger Messaufnehmer üblicherweise auch mit mindestens einem Temperatursensor für die Messung der Temperatur des Fluids versehen.

Ferner sind derartige Vorrichtungen wie beispielsweise zur Bestimmung des Füllstands in einem Behälter bekannt geworden, bei der eine Schwingsonde zu Biegeschwingungen angeregt wird. Derartige Vorrichtungen sind

beispielsweise aus der Offenlegungsschriften EP 0985916 A1 und DE

10203461 A1 bekannt geworden. Zudem ist aus der Deutschen

Patentanmeldung DE 10201 1089010 eine derartige Vorrichtung mit

Selbstüberwachungseigenschaften beziehungsweise zur Bestimmung einer vorgegebenen Temperatur bekannt geworden. Ausgehend davon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die

Selbstüberwachung beziehungsweise Temperaturbestimmung einer

Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu ermöglichen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße gelöst, wobei die Vorrichtung zumindest eine zum Führen eines Messstoffs dienende Rohrleitung aufweist, die zur Bestimmung der Prozessgröße zu zumindest einer Biegeschwingung angeregt wird, wobei zumindest ein der Temperaturbestimmung dienendes Referenzelement vorgesehen ist, dass bei zumindest einer vorgegebenen Temperatur eine Phasenumwandlung erfährt, wobei das Referenzelement derart mit der Rohrleitung wirkverbunden ist, dass eine Dämpfung der

Schwingung der Rohrleitung in Abhängigkeit der vorliegenden Phase des Referenzelement erfolgt.

Es ist somit eine Idee der vorliegenden Erfindung, ein Referenzelement zu verwenden und mit der Rohrleitung zu wirkverbinden, beispielsweise an der Rohrleitung anzubringen oder die Rohrleitung derart auszugestalten, dass sie ein Referenzelement umfasst. Das Referenzelement ist dabei bevorzugt derart ausgestaltet oder besteht aus einem derartigen Material, dass es zumindest eine Phasenumwandlung im Bereich der vorgegebenen Temperatur erfährt. Es ist ferner eine Idee der vorliegenden Erfindung die sich auf die Schwingung der Rohrleitung auswirkenden Effekt dieser Phasenumwandlung zu nutzen, um das Erreichen der vorgegebenen Temperatur beziehungsweise des vorgegebenen Temperaturbereichs zu ermitteln. Das Referenzelement kann dabei derartig ausgestaltet oder mit der Rohrleitung verbunden sein, dass sich das Erreichen des Phasenwandlungspunkts oder das Durchlaufen des

Phasenumwandlungspunkts des Referenzelements in einer Dämpfung der Schwingung der Rohrleitung beziehungsweise in einer Änderung der

Resonanzfrequenz der Rohrleitung niederschlägt.

In einer Ausgestaltung der Vorrichtung handelt es sich bei der Vorrichtung um eine Vorrichtung zur Massendurchflussmessung gemäß dem Coriolisprinzip. Derartige Messgeräte sind beispielsweise aus dem Stand der Technik insbesondere der Europäischen Patentanmeldung EP 1 154243 A1 bekannt geworden.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist das Referenzelement eine Referenzsubstanz auf, welche Referenzsubstanz wenigstens eine, vorzugsweise wiederholt, eintretende Phasenübergangstemperatur aufweist. Als Referenzsubstanz kommt dabei beispielsweise ein Material in Frage, welches wenigstens teilweise oder vollständig aus einem Salz oder einer salzhaltigen Mischung besteht. Ferner kann es sich bei der Referenzsubstanz auch um ein Material handeln, dass ein Eutektikum umfasst, beziehungsweise aus einem Eutektikum besteht.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist das Referenzelement ein Kompartiment auf, in dem die Referenzsubstanz eingeschlossen ist. Ein derartiges Kompartiment beziehungsweise ein Referenzelement mit einem derartigen Kompartiment kann beispielsweise Bestandteil der Rohrleitung sein oder nachträglich an die Rohrleitung angebracht werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung hängt die Dämpfung der Schwingung der Rohrleitung von der Phase der Referenzsubstanz

beziehungsweise dem Phasengemisch der Referenzsubstanz

beziehungsweise der Temperatur des Messstoffs ab. So kann beispielsweise von der gemessenen Dämpfung der Rohrleitung auf die vorliegende Phase der Referenzsubstanz beziehungsweise auf die Temperatur des Messstoffs geschlossen werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung steht das Referenzelement in thermischen Kontakt mit dem Messstoff. Beispielsweise kann das

Referenzelement über die Rohrleitung beziehungsweise die Wandung der Rohrleitung oder über entsprechende Leitelemente, die zum thermischen Koppeln des Referenzelements mit dem Messstoff dienen, verbunden sein.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist das Referenzelement an die Rohrleitung angebracht oder Bestandteil der Rohrleitung oder mechanisch mit der Rohrleitung gekoppelt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass sich ein Phasenübergang, auch als Phasenumwandlung bezeichnet, des Referenzelements beziehungsweise der Referenzsubstanz auf die Biegeschwingung der Rohrleitung auswirkt.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist das Kompartiment vollständig oder zumindest teilweise mit der Referenzsubstanz gefüllt.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung wird die Referenzsubstanz einer Phasenumwandlung von einer festen Phase in eine fluide Phase beziehungsweise von einer fluiden Phase in eine feste Phase. Diese

Phasenumwandlung kann beispielsweise bei Erreichen der

Phasenumwandlungstemperatur eintreten. In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung wird vermittels der

Änderung der Abhängigkeit der vorliegenden Phase vorhandenen Dämpfung der Biegeschwingung der Rohrleitung eine Temperatur vorzugsweise die Temperatur des Messstoffs bestimmt. Dazu kann beispielsweise eine

Auswerteeinheit vorgesehen sein, die Bestandteil der Vorrichtung ist. Ferner kann dadurch beispielsweise das Durchlaufen einer Temperatur des

Messstoffs ermittelt werden. Beispielsweise können dadurch auch das

Durchlaufen bestimmter Prozessschritte ermittelt werden. Derartige

Prozessschritte sind beispielsweise das sogenannte SIP (Steam In Place) und CIP (Clean In Place) bei den üblicherweise Temperatur von über 100°C erreicht werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung wird vermittels der

Änderungen der in Abhängigkeit der vorliegenden Phase vorhandenen Dämpfung der Biegeschwingung ein Referenzwert zur Validierung,

Kalibrierung und/oder Justierung eines Temperatursensors bestimmt. Zu diesem Zweck kann ebenfalls eine Auswerteeinheit Bestandteil der

Vorrichtung sein. Der Referenzwert kann dann zur Kalibrierung eines ebenfalls thermisch mit der Rohrleitung koppelenden Temperatursensors versendet werden. In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung erfolgt die Anregung der Rohrleitung zu Biegeschwingung(en) und die Erfassung der

Biegeschwingung(en) vermittels wenigstens einer elektromagnetischen Erreger- beziehungsweise Detektionseinrichtung. Derartige Erreger- beziehungsweise Detektionseinrichtungen dienen zum Erfassen der mechanischen Biegeschwingung und sind beispielsweise ebenfalls aus der EP 1 154243 A1 bekannt geworden.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist die Vorrichtung eine erste und eine zweite Rohrleitung auf, wobei die erste und/oder die zweite Rohrleitung zumindest ein Referenzelement aufweisen.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist das Referenzelement an die Rohrleitung angepasst und wird bevorzugt an den Ort der größten Biegeschwingungsamplitude der Rohrleitung an der Rohrleitung angebracht. Ferner kann das Referenzelement und die Rohrleitung derartig ausgestaltet sein, dass das Referenzelement mit einem Abschnitt der Rohrleitung, welcher sich an dem Ort der größten Biegeschwingungsamplitude der Rohrleitung befindet, koppelt.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung weist das Referenzelement messrohrseitig eine gegenüber der messrohrabgewandten Seite des

Referenzelements eine Höhere thermische Leitfähigkeit auf. Zu diesem Zweck können entsprechende Leitelemente beziehungsweise Isolationselemente an dem Referenzelement vorgesehen sein.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist das Referenzelement umgebungsseitig thermisch im Wesentlichen isoliert. Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße zumindest einer zum Führen eines

Messstoffs dienenden Rohrleitung, die zur Bestimmung der Prozessgröße zu einer Biegeschwingung angeregt wird, gelöst, wobei zumindest ein der Temperaturbestimmung dienendes Referenzelement vorgesehen ist, dass bei zumindest einer vorgegebenen Temperatur einer Phasenumwandlung erfährt, wobei das Referenzelement derart mit der Rohrleitung verbunden ist, dass eine Änderung der Resonanzfrequenz der Rohrleitung der Abhängigkeit der vorliegenden Phase des Referenzelements erfolgt.

In einer Ausführungsform dieser Vorrichtung dient zumindest ein Abschnitt der Rohrleitung als Referenzelement. Dieser Abschnitt besteht dabei bevorzugt aus einem Material das bei einer vorgegebenen Temperatur eine

Phasenwandlung erfährt. Ferner kann dieser Abschnitt ein Material umfassen, also beispielsweise nur teilweise aus einem Material bestehen, welcher bei einer vorgegeben Temperatur eine Phasenumwandlung erfährt.

Beispielsweise kann die Rohrleitung schichtweise aufgebaut sein, wobei eine Schicht aus dem Referenzelement beziehungsweise der Referenzsubstanz besteht.

Vorgenannte Ausführungsformen beziehen sich also auf eine Vorrichtung die neben der primären Messgröße eine Temperaturüberwachungsvorrichtung mit einem geschilderten Referenzelement aufweist. Derartige Vorrichtungen können bevorzugt in der Prozessautomatisierungstechnik verwendet werden . Ein als Referenzelement dienendes Kompartiment kann beispielsweise aus einem inertem temperaturbeständigen Werkstoff bestehen. Beispielsweise kann eine in einem Referenzelement eingeschlossene Referenzsubstanz, welche zumindest einen reproduzierbare Phasenübergänge bei wenigstens einer Phasenübergangstemperatur aufweist, derart mit der Rohrleitung wirkverbunden sein, dass temperaturabhängige Dämpfungen der Schwingung der Rohrleitung bei unterschiedlichen Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen oberhalb beziehungsweise unterhalb der

Phasenübergangstemperatur auftreten. Die vorgeschlagene Vorrichtung kann beispielsweise aus ein, zwei oder mehreren Rohrleitungen, die zu

Biegeschwingungen angeregt werden bestehen.

Eine Rohrleitung kann beispielsweise ein, zwei oder mehrere

Referenzelemente umfassen. Diese Referenzelemente können beispielsweise an den zylindrischen Durchmesser der Rohrleitung angepasst sein und bevorzugt an dem Orten der größten Schwingungsauslenkung der Rohrleitung angeordnet sein.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird es ermöglicht eine in-situ

Überwachung einer Temperaturmessung mittels einer Vorrichtung die ein Referenzelement gemäß einer der vorherigen Ausführungsformen umfasst bereitzustellen. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Vorrichtung um einen Coriolis-Massendurchflussmesser. Dabei können die bereits bei den Coriolis-Massendurchflussmesser vorhandenen Erreger- und

Detektionseinrichtung zur Messwerterfassung zur Detektion der Dämpfung bzw. der geänderten Resonanzfrequenz der Rohrleitung verwendet werden.

Die Aufgabe kann erfindungsgemäß auch durch ein Verfahren gelöst werden, bei dem vermittels einer Auswerteeinheit die Dämpfung der Biegeschwingung der Rohrleitung überwacht wird, und zur Temperaturbestimmung verwendet wird. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein besonderer Betriebsmodus der Vorrichtung vorgesehen sein. So kann beispielsweise in einem ersten Betriebsmodus die Prozessgröße ermittelt werden während in einem zweiten Betriebsmodus vermittels des Referenzelements eine Temperatur

beziehungsweise ein Temperaturwert vorzugsweise anhand der vorliegenden Dämpfung der Schwingung der Rohleitung ermittelt wird.

Die Dämpfung kann beispielsweise dadurch ermittelt werden, dass die Rohrleitung zu einer Schwingung angeregt wird und danach das

Abklingverhalten der Schwingung ermittelt wird. Anstelle der Dämpfung kann auch, die sich in Abhängigkeit der vorliegenden Phase des Referenzelements ändernde Resonanzfrequenz der Rohrleitung zur Temperaturbestimmung verwendet werden. Unter Biegeschwingung wird dabei eine elastische

Schwingung des Messrohrs verstanden. Diese Art der Schwingung wird auch als Transversalschwingung bezeichnet. Es handelt sich dabei um

Schwingungen die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der

Rohrleitung erfolgen. Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines Biegerohrschwingers wie er beispielsweise zur Massendurchflussmessung verwendet wird,

Fig. 2: einen Querschnitt durch ein um eine Rohrleitung herum angeordnetes Referenzelement zur Temperaturbestimmung, Fig. 3: einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines um eine Rohrleitung herum angeordneten Referenzelements zur

Temperaturbestimmung,

Fig. 4: einen Biegerohrschwinger mit zwei Messrohren an denen jeweils ein Referenzelement vorgesehen ist.

Fig. 1 zeigt einen Biegerohrschwinger 16, welcher ein Messrohr umfasst, welches eingangsseitig beziehungsweise ausgangsseitig über einen

Anschluss A1 beziehungsweise A2 an einer Rohrleitung angeschlossen ist. Zur Erfassung des Durchflusses wird die als Messrohr dienende Rohrleitung 21 über eine Erregereinrichtung, nicht gezeigt, zu Schwingungen genauer zu Biegeschwingungen angeregt. Amplitude, Frequenz und Phase der zur Biegeschwingung angeregten Rohrleitung 21 können dann zur Bestimmung des Durchflusses des Messstoffs durch die Rohrleitung 21 anhand dieser Größen oder zumindest einer dieser Größen ermittelt werden.

Fig. 2 zeigt ein Querschnitt durch eine Ausführungsform eines

Referenzelements RE. Das in Fig. 2 gezeigte Referenzelement RE weist zwei Kompartimente 5 auf, die teilweise mit einer Referenzsubstanz 6 gefüllt sind. Diese Kompartimente 5 sind an gegenüberliegenden Seiten der Rohrleitung 21 angeordnet. Um die Rohrleitung 21 und die Kompartimente 5 ist eine thermische Isolation 18 vorgesehen. Die Biegeschwingung S der Rohleitung 21 ist durch die mit Bezugszeichen S gekennzeichnete Pfeile veranschaulicht. In Fig. 2 ist die Referenzsubstanz 6 in einer flüssigen oder festen Phase. Dieser Phasenzustand der Referenzsubstanz 6 bewirkt eine charakteristische Dämpfung der Biegeschwingung der Rohrleitung 21 . Erhöht sich nun beispielsweise die Temperatur des Messstoffs über die Temperatur eines Phasenübergangs der Referenzsubstanz 6 so geht die Referenzsubstanz 6 beispielsweise in eine gasförmige Phase über. Diese gasförmige Phase bewirkt ebenso eine charakteristische Dämpfung der Biegeschwingung S der Rohrleitung 21 . Dabei unterscheidet sich die Dämpfung der Rohrleitung in Abhängigkeit der vorliegenden Phase der Referenzsubstanz 6. Beispielsweise ergibt sich in Abhängigkeit der Phase der Referenzsubstanz 6 ein

unterschiedlicher Dämpfungsfaktor.

Das Referenzelement RE kann beispielsweise direkt mit der als Messrohr dienenden Rohrleitung 21 verbunden sein. Insbesondere können die

Kompartimente 5 direkt an der Rohrleitung 21 angebracht sein.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Referenzelements RE gemäß der vorgeschlagenen Erfindung. Ebenso wie in Fig. 2 ist auch gemäß der Ausführungsform in Fig. 3 ein erstes Kompartiment 5 auf einer einem zweiten Kompartiment 5 gegenüberliegenden Seite der

Rohrleitung angebracht. Zur Verbesserung der thermischen Kopplung zu dem in der Rohrleitung befindlichen Messstoff ist in Fig. 3 ebenfalls eine thermische Isolation 18 vorgesehen. Die Kompartimente 5 in Fig. 3 sind jedoch im

Gegensatz zu den Kompartimenten 5 in Fig. 2 vollständig mit der

Referenzsubstanz 6 gefüllt. Ferner weisen die Kompartimente 5 gemäß Fig. 3 lamellenartige Einsätze zur Verbesserung der thermischen Kopplungen der Kompartimente 5 beziehungsweise der Referenzsubstanz 6 darin mit der Rohrleitung 21 strömenden Messstoff auf. Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Biegerohrschwingers 16 bei dem jedoch zwei Rohrleitungen L1 , L2 vorgesehen sind. Diese beiden

Rohrleitungen L1 , L2 sind eingangs- als auch ausgangsseitig über Anschlüsse A1 beziehungsweise A2 an eine daran anschließende Rohrleitung, nicht gezeigt, angeschlossen. Sowohl die erste Rohrleitung L1 als auch die zweite Rohrleitung L2 weisen ein Referenzelement RE1 beziehungsweise RE2 auf. Die Schwingung der Rohrleitungen erfolgt im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Zeichenfläche. Durch die sich ändernden charakteristischen

Eigenschaften der Biegeschwingung S der beiden Rohrleitungen L1 , L2 in Abhängigkeit der vorliegenden Phase der jeweiligen Referenzsubstanz 6 kann somit auf die beispielsweise in dem Messstoff, welcher sich in der Rohrleitung befindet vorliegenden Temperatur geschlossen werden.

Neben den in Fig. 1 und Fig. 4 gezeigten gekrümmten Rohrleitungen sind auch gerade Rohrleitungen möglich.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Ein- oder Zwei oder Mehr-Rohr- Biegeschwinger 16 können aus dem Stand der Technik bekannte

elektromagnetische Erreger- und/oder Detektionseinrichtung aufweisen.

Die in Fig. 2, Fig. 3 oder Fig. 4 gezeigte Anordnung der Referenzelemente RE, RE1 , RE2 erfolgt dabei an den Orten der größten Schwingungsauslenkung des Schwingers. Anstelle eines mit einer Referenzsubstanz 6 gefüllten Kompartiments 5 kann auch vorgesehen sein, das Messrohr zumindest abschnittsweise aus einer entsprechenden Referenzsubstanz 6 zu fertigen. Beispielsweise ist es möglich, martensitische oder austenitische Phasenübergänge auszunutzen. Ferner können sich derartige Phasenübergänge auch auf die Steifigkeit des Rohres beziehungsweise der Rohrleitung 21 auswirken. Bei der

angesprochenen Steifigkeit kann es sich beispielsweise um die

Biegesteifigkeit, d. h. das Produkt aus dem Elastizitätsmodul und dem

Flächenträgheitsmoment der Rohrleitung handeln. Ferner können mehrere Referenzelemente RE und/oder Kompartimente 5 mit unterschiedlichen Referenzsubstanzen 6, die unterschiedliche Phasenübergangstemperaturen aufweisen, versendet werden. Damit kann die Referenzsubstanz 5 an den jeweiligen Prozess angepasst werden. Bezugszeichenliste

5 Kompartiment

6 Referenzsubstanz

16 Biegeroh rschwinger

18 Thermische Isolation

21 Rohrleitung

25 lamellenartiger Einsatz

A1 Rohrleitungsanschluss

A2 Rohrleitungsanschluss

S Biegeschwingung

RE Referenzelement

L1 Erste Rohrleitung

L2 Zweite Rohrleitung

RE1 erstes Referenzelement

RE2 Zweites Referenzelement