Die Erfindung betrifft Verfahren zum kontaktlosen Ermitteln einer Kondensatbildung auf einer Messrohroberfläche eines, insbesondere metallischen, Messrohres mittels eines optischen Temperatursensors zum kontaktlosen Detektieren einer Temperatur des Messrohres und ein modulares Coriolis- Durchflussmessgerät zum Bestimmen einer Prozessgröße eines fließfähigen Mediums.

Feldgeräte der Prozessmesstechnik mit einem Messaufnehmer des Vibrationstypen 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 beeinflusst. 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. Aus dem oder den Messsignalen kann eine Auswerteeinheit sodann den Massedurchfluss, die Viskosität und/oder die Dichte des Mediums ermitteln.

Die Messrohre sind üblicherweise über ein Verteilerstück mit dem Gehäuse verbunden. Dabei sind die drei genannten Komponenten miteinander verschweißt. Es sind jedoch auch Coriolis-Durchflussmessgeräte mit austauschbaren Einweg-Messrohranordnungen bekannt, die auf einer modularen Bauweise basieren. 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 Messrohrmodul, umfassend dünnwandige Kunststoffrohre, aufzunehmen und zu stützen. Die Befestigung der Messrohrmodul in einer mit den notwendigen Erregern und Sensoren ausgestatteten Trägervorrichtung erfolgt über den Verbindungskörper.

Aus dem Stand der Technik sind Coriolis-Durchflussmessgeräte bekannt, bei denen der Temperatursensor durch z.B. eine Lötverbindung am Messrohr befestigt ist. Eine derartige Lösung ist jedoch für Einweganwendungen äußerst nachteilig, da in dem Fall eine elektrische Kontaktierung des Temperatursensors mit einer Messschaltung beim Anordnen des Messrohrmoduls in der Aufnahme sichergestellt werden muss. Zudem würde dies dazu führen, dass der Temperatursensor nach jedem Gebrauch des Messrohrmoduls mit entsorgt wird. Optische Temperatursensoren sind grundsätzlich bekannt. In der US 2017/0102257 A1 wird der Einsatz eines optischen Temperatursensors in einem herkömmlichen Coriolis-Durchflussmessgerät offenbart. Der Temperatursensor ist in dem Gehäuseinneren angeordnet und dem Messrohr zugewandt. Eine derartige Lösung ist jedoch für Einweganwendungen, bei denen das Messrohrmodul ständig ausgewechselt wird nicht geeignet, da es beim Einführen des Messrohrmoduls in die Messrohrmodulaufnahme zu einem Zusammenstoß mit dem optischen Temperatursensor und somit zur Beschädigung beider Komponenten kommen kann. Weiterhin ist die offenbarte Lösung nicht reinigbar und somit für die meisten biopharmazeutischen Anwendungen nicht geeignet.

Anders als bei herkömmlichen Coriolis-Durchflussmessgeräten sind bei modularen Coriolis-Durchflussmessgeräten die Messrohrmodule nicht hermetisch dicht in einem Gehäuse angeordnet. Dies ist durch die Austauschbarkeit der Messrohre bedingt. Durch das Auswechseln der Messrohrmodule und das Reinigen des Trägermoduls kann jedoch Luftfeuchtigkeit in die für die Messrohre vorgesehene Aufnahme gelangen, welche an den Messrohren des Messrohrmoduls kondensieren kann. Es ist aus der WO 2004/005089 A1 bekannt, dass man zusätzlich zu Temperatursensoren Taupunkt-Sensoren einsetzt, welche in Kontakt mit der im Messraum vorliegenden Feuchtigkeit steht. Der zusätzliche Einsatz eines Taupunkt-Sensors in der Aufnahme des modularen Coriolis-Durchflussmessgerätes wäre jedoch äußerst nachteilig, da somit eine Reinigbarkeit des Trägermoduls nicht gewährleistet ist und auch keine garantierten Rückschlüsse über das tatsächliche Tauverhalten der Feuchtigkeit an dem Messrohr gezogen werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde dem Problem Abhilfe zu schaffen und das Verfahren zur Ermittlung der Kondensatbildung zu vereinfachen.

Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1 und das modulare Coriolis-Durchflussmessgerät nach Anspruch 4.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum kontaktlosen Ermitteln einer Kondensatbildung auf einer Messrohroberfläche eines, insbesondere metallischen, Messrohres mittels eines optischen Temperatursensors zum kontaktlosen Detektieren einer Temperatur des Messrohres, umfassend die Verfahrensschritte:

- Empfangen eines von der Messrohroberfläche des Messrohres emittierten Lichtstrahles mittels des Temperatursensors,

- Ausgeben eines mit der Temperatur des Messrohres korrelierenden Ausgangssignales an eine Auswerteschaltung,

- Identifizieren eines Kondensates auf der Messrohroberfläche, wenn das Ausgangssignal und/oder eine zeitliche Änderung des Ausgangssignales außerhalb eines Toleranzbereiches liegt mittels der Auswerteschaltung,

- Optional: Ausgeben eines Warnhinweises, dass sich Kondensat auf dem Messrohr gebildet hat.

Unter dem kontaktlosen Ermitteln ist im Kontext der Patentanmeldung eine Bestimmung der Kondensatbildung auf einer Messrohroberfläche zu verstehen, bei welcher der Temperatursensor oder Komponenten des Temperatursensors nicht in mechanischen Kontakt mit der Messrohroberfläche und dem Kondensat kommt.

Der Temperatursensor umfasst einen Sensor, welcher dazu geeignet ist den Lichtstrahl zu detektieren und eine Lichtstrahlintensität zu bestimmen. Bei dem optischen Temperatursensor kann es sich beispielsweise um einen Infrarot- Temperatursensor handeln. Dafür kann der Temperatursensor beispielsweise eine Photodiode aufweisen. Alternativ kann der Temperatursensor auf eine Lichtstrahlerzeugungsvorrichtung aufweisen, welche dazu eingerichtet ist, einen auf die Oberfläche, insbesondere die Messrohroberfläche des Messrohres gerichteten Lichtstrahl zu erzeugen. Der optische Temperatursensor ist dann dazu eingerichtet, den an der Oberfläche, insbesondere die Messrohroberfläche reflektierten Lichtstrahl zu detektieren.

Das Ausgangssignal umfasst im Wesentlichen die Temperatur des Messrohres bzw. eins mit der Temperatur des Messrohres korrelierenden Strom- signales.

Eine kontaktlose Ermittlung einer Kondensatbildung ist besonders vorteilhaft bei schwingenden Messrohren. Eine vorteilhafte Anwendung findet man in einem herkömmlichen Coriolis-Durchflussmessgerät und/oder einem modularen Coriolis-Durchflussmessgerät zum Einsatz in Einweg- Anwendungen für biopharmazeutische Prozesse. In dem Fall der Temperatursensor derart relativ zu der zu überwachenden Messrohroberfläche orientiert, dass sich die Temperaturmessstelle auf dem in Betrieb schwingenden Messrohr befindet.

Es sind auch Coriolis-Durchflussmessgeräte bekannt, bei denen das Messrohr im Betrieb einen Messrohrteilabschnitt aufweist, welcher nicht schwingt.

Alternativ kann der Temperatursensor entsprechend so angeordnet sein, dass sich die Temperaturmessstelle auf dem in Betrieb nicht schwingenden Messrohrteilabschnitt befindet.

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine Ausgestaltung umfasst den Verfahrensschritt:

- Identifizieren einer Auflösung des Kondensates, wenn das zuvor außerhalb des Toleranzbereiches befindliche Ausgangssignal wieder innerhalb des Toleranzbereiches liegt.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Toleranzbereich eine erste Toleranzgrenze aufweist, wobei der Temperatursensor einen Messbereich aufweist, wobei die Toleranzgrenze außerhalb des Messbereiches liegt.

Temperatursensoren weisen einen vom Hersteller vorgegebenen Messbereich auf, der einen Temperaturbereich angibt in dem der Temperatursensor innerhalb seiner Spezifkationen misst. Liegen Messwerte des Ausgangs- signales und/oder der zeitlichen Änderung des Ausgangssignales außerhalb des Toleranzbereiches und somit auch außerhalb des Messbereiches, so wird auf die Bildung eines Kondensates zurückgeschlossen.

Das erfindungsgemäße Modulares Coriolis-Durchflussmessgerät zum Bestimmen einer Prozessgröße eines fließfähigen Mediums, umfassend:

- ein Messrohrmodul, wobei das Messrohrmodul mindestens ein Messrohr zum Führen des Mediums umfasst, wobei das Messrohrmodul eine primäre Erregerkomponente aufweist, wobei das Messrohrmodul eine primäre Sensorkomponente aufweist;

- ein Trägermodul, wobei das Trägermodul eine Aufnahme aufweist, in dem das Messrohrmodul lösbar anordenbar ist, wobei das Trägermodul eine zur primären Erregerkomponente komplementären sekundären Erregerkomponente, wobei das Trägermodul eine zur primären Sensorkomponente komplementären sekundären Sensorkomponente aufweist,

- einen kontaktlosen Temperatursensor, wobei der kontaktlose Temperatursensor derart im/am Trägermodul angeordnet ist, dass wenn das Messrohrmodul im Trägermodul angeordnet ist, der kontaktlose Temperatursensor auf eine Messrohroberfläche des Messrohres gerichtet ist und einen von der Messrohroberfläche des Messrohres emittierten Lichtstrahl empfängt, wobei das modulare Coriolis-Durchflussmessgerät dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.

Ein Kondensat auf dem Messrohr führt zu einer asymmetrischen Masseverteilung des Messrohres und somit zu Fehlern bei der Massedurchflussbestimmung.

Durch die Verwendung eines kontaktlosen Temperatursensors, die Anordnung des Temperatursensors in der Elektronikkammer und die Trennung der Elektronikkammer und die Aufnahme über eine Öffnung mit Schutzglas ergibt sich eine Lösung für Temperaturmessungen, die für Einweganwendungen geeignet ist und Schäden beim Montieren der Messrohrmodule vermeidet.

Es wird ein Taupunkt-Sensor eingesetzt. Der Temperatursensor ist von der Luftfeuchtigkeit in der Aufnahme getrennt angeordnet und kommt mit dieser selbst nicht in Kontakt.

Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das modulare Coriolis-Durchflussmessgerät Elektronikkomponenten auf - wie z.B. einen Prozessor, logische Elektronikbauteile, etc. - die dazu geeignet sind die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens selbst und/oder in Verbindung mit dem Temperatursensor auszuführen.

Das Ausrichten des Temperatursensors auf die Oberfläche, insbesondere auf die Messrohroberfläche des metallischen Messrohres kann auch mit bzw. über einem oder mehrerer Spiegel und/oder Prismalinsen erfolgen.

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Temperatursensor als Infrarot- Sensor augebildet ist und der Lichtstrahl infrarotes Licht umfasst. Durch den Einsatz eines Infrarot-Sensors bleibt die Temperatur des zu führenden Mediums unbeeinflusst und kontaktlose Temperaturmessungen auf kurzer Distanz und in einem lichtdichten Raum sind möglich.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das mindestens eine Messrohr in einem Messrohrabschnitt gebogen ausgebildet ist, wobei die Messrohroberfläche in dem Messrohrabschnitt liegt.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Trägermodul eine Kammer zum Unterbringen des Temperatursensors aufweist, wobei die Kammer durch eine Trägermodulwandung von der Aufnahme getrennt ist, wobei der Temperatursensor in der Kammer angeordnet ist.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Temperatursensor in der Kammer gegenüber der Luft in der Aufnahme abgedichtet ist.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass in der Trägermodulwandung eine Öffnung angeordnet ist, wobei in der Öffnung ein Schutzglas angeordnet ist, wobei der Temperatursensor derart in der Kammer und das Messrohr in der Aufnahme derart angeordnet sind, dass der Lichtstrahl durch die Öffnung, insbesondere durch das für den Lichtstrahl zumindest teilweise transparente Schutzglas hindurch zum Temperatursensor gelangt.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Schutzglas zumindest abschnittsweise Zinksulfid aufweist bzw. aus Zinksulfid gebildet sind.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Schutzglas zumindest abschnittsweise Chalkogenide aufweist bzw. aus Chalkogenide gebildet sind.

Die beiden genannten Materialien für das Schutzglas sind besonders für den Einsatz von Infrarot-Sensoren geeignet, da diese besonders transparent für Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 8 und 12 pm sind. Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1a: eine perspektivische Ansicht auf eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes, bei dem das Messrohrmodul neben dem Trägermodul und dessen Aufnahme angeordnet ist;

Fig. 1 b: eine perspektivische Ansicht auf eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes, bei dem das Messrohrmodul in der Aufnahme angeordnet ist;

Fig. 1c: eine perspektivische Ansicht auf eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes, bei dem das Messrohrmodul mit einer Befestigungsvorrichtung in der Aufnahme fixiert ist; und

Fig. 2: eine Detailansicht auf einen Längsschnitt durch eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes.

Fig. 3a-c: drei Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen modularen Coriolis- Durchflussmessgerätes;

Fig. 4: eine Verfahrenskette für eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum kontaktlosen Ermitteln einer Kondensatbildung; und

Fig. 5: eine Graphik in der die ermittelte Temperatur eines fließenden Mediums über den kontaktlosen Temperatursensor und zweier Referenzsensoren in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen ist.

Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung wird in den Fig. 1a bis 1 c gezeigt. Diese zeigen das schrittweise Montieren des Messrohrmoduls 4 in der Aufnahme 11 des Trägermoduls 10. Fig. 1a zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes 1 , bei dem das Messrohrmodul 4 neben dem Trägermodul 10 und dessen Aufnahme 11 angeordnet ist. Das modulare Coriolis-Durchflussmess- gerät 1 zum Bestimmen einer Prozessgröße eines fließfähigen Mediums umfasst ein Messrohrmodul 4, und ein Trägermodul 10. Das Messrohrmodul 4 umfasst mindestens ein Messrohr 3 zum Führen des fließfähigen Mediums. Das Messrohr 3 ist vorzugsweise metallisch ausgebildet. Es kann jedoch zusätzlich oder alternativ einen Kunststoff, eine Keramik und/oder ein Glas umfassen. In der abgebildeten Ausgestaltung umfasst das Messrohrmodul 4 genau zwei Messrohre 3a, 3b. An den äußeren Mantelflächen der Messrohre 3a, 3b sind jeweils eine primäre Erregerkomponente 23 angeordnet. Die primäre Erregerkomponente 23 umfasst mindestens einen Permanentmagneten. Weiterhin sind an den äußeren Mantelflächen der Messrohre 3a, 3b jeweils zwei primäre Sensorkomponenten 24a, 24b angebracht. Die primäre Sensorkomponente 24a, 24b umfasst ebenfalls mindestens einen Permanentmagneten. Die jeweiligen Einlaufabschnitte und die Auslaufabschnitte der beiden Messrohre sind miteinander über einen plattenförmig ausgebildeten Verbindungskörper 7 verbunden. Dieser dient zum Befestigen eines Verteilerstückes (nicht abgebildet) mit den Messrohren 3a, 3b und weist die Anpressfläche für die Befestigungsvorrichtung 48 auf. Alternativ kann das Verteilerstück auch ohne Verbindungskörper 7 mit den Messrohren 3a, 3b verbunden sein. In dem Fall erfolgt eine Befestigung des Messrohrmoduls 4 mit der Befestigungsvorrichtung 48 über das Verteilerstück. Gemäß der abgebildeten Ausgestaltung erfolgt die mechanische Verbindung des Trägermoduls 10 mit den Messrohren 3a, 3b über den Verbindungskörper 7. Der Verbindungskörper 7 liegt im finalen Montagezustand auf einer in den Trägermodulkörper 22 eingelassenen Auflagefläche 26 auf. Weiterhin sind mechanische Koppler 6 vorgesehen, welche die Einlaufabschnitte oder die Auslaufabschnitte der Messrohre 3a, 3b untereinander verbinden. Das Trägermodul 10 umfasst eine Aufnahme 11 , in welche das Messrohrmodul 4 mit einer lösbaren Verbindung anordenbar ist. Die Aufnahme 11 wird durch die Trägermodulwandung 31 begrenzt und ist gemäß der abgebildeten Ausgestaltung im Wesentlichen eine Öffnung in welche bzw. ein freies Volumen im Trägermodul 10 in welches das Messrohrmodul 4 schwingfähig anordenbar ist. Die Trägermodulwandung 31 ist vorzugsweise metallisch ausgebildet. Das Messrohrmodul 4 kann seitlich, senkrecht zur eigenen Längsachse (nicht abgebildet) oder frontal in Richtung der eigenen Längsachse in die Aufnahme 11 angeordnet werden. Von der Aufnahme 11 durch die Trägermodulwandung 31 getrennt ist eine Kammer 30, in welchem Elektronikkomponenten 40 zum Betreiben des modularen Coriolis-Durchflussmessgerätes 1 und zum Bestimmen der Prozessgröße angeordnet sind. Die Elektronikkomponenten 40 können Anschlüsse, Kabel, Leiterplatten, Verstärker, elektronische Schaltkreise mit Widerständen, Kondensatoren, Dioden, Transistoren und Spulen, digitale und/oder analoge Schaltungen, und/oder einen programmierbaren Mikroprozessor, d.h. einen als integrierter Schaltkreis ausgeführter Prozessor umfassen. Die Elektronikkomponenten 40 umfassen ebenfalls die Betriebsschaltung, Regelschaltung, Messschaltung, Auswerteschaltung und/oder Anzeigeschaltung.

Fig. 1 b zeigt ein in der Aufnahme 11 angeordnetes Messrohrmodul 4. Der Verbindungskörper 7 liegt dabei auf der Auflagefläche 26 auf. Die Messrohre 3a, 3b ragen schwingfähig in die Aufnahme 11 hinein, ohne dabei die Trägermodulwandung 31 zu berühren. Der Verbindungskörper 7 dient dazu, eine Verbindung mit einem Anschlusskörper (nicht abgebildet), insbesondere einem Verteilerstück zu formen, mit welchem das Messrohrmodul 4 mit einer Prozessleitung verbindbar ist. Das abgebildete Messrohrmodul 4 ist nicht fixiert.

Fig. 1c zeigt ein Coriolis-Durchflussmessgerätes 1 , bei dem das Messrohrmodul 4 mit einer Befestigungsvorrichtung 48 in der Aufnahme 11 so fixiert ist, dass es wieder durch den Bediener lösbar und austauschbar ist. Das Messrohrmodul 4 ist mechanisch lösbar mit der Trägermodul 10 verbunden bzw. verbindbar. Nachdem das Messrohrmodul 4 fixiert ist und somit ordnungsgemäß angeordnet und eingerichtet ist, wird die sekundäre Erregerkomponente 13 und die sekundäre Sensorkomponente 14 aktiviert. Im angeordneten Zustand des Messrohrmoduls 4 stehen die sekundäre Erregerkomponente 13 und die primäre Erregerkomponente 23, und entsprechend die sekundäre Sensorkomponente 14 und die primäre Sensorkomponente 24a, 24b in magnetischer Wirkung. Die sekundäre Erregerkomponente 13 ist dazu eingerichtet, das mindestens eine Messrohr 3 in Schwingungen zu versetzen. Dafür umfasst die sekundäre Erregerkomponente 13 üblicherweise eine magnetische Spule, welche über eine Betriebsschaltung betrieben wird. Die Betriebsschaltung kann Teil der Elektronikkomponenten 40 sein. Die Spule erzeugt - entsprechend dem Betriebssignal mit dem es betrieben wird - ein zeitlich veränderliches Magnetfeld. Dieses bewirkt eine Kraft auf die primäre Erregerkomponente 23, welche das mindestens eine Messrohr 3 zum Schwingen bringt. Das Schwingverhalten des mindestens einen Messrohres 3 wird über die sekundäre Sensorkomponente 14 gemessen. Das örtlich an der sekundäre Sensorkomponente 14 vorliegende zeitlich veränderliche Magnetfeld der primären Sensorkomponente 24a, 24b - welches sich durch das Schwingen des mindestens einen Messrohres 3 ergibt - erzeugt in der Sensorkomponente 14, welche vorzugsweise ebenfalls eine magnetische Spule umfasst, ein elektrisches Messsignal, welches in die Bestimmung der Prozessgröße eingeht. Gemäß der abgebildeten Ausgestaltung sind genau zwei sekundäre Erregerkomponenten 13 und vier sekundäre Sensorkomponenten 14 vorgesehen. Alternativ können auch genau eine sekundäre Erregerkomponente 13 und genau zwei sekundäre Sensorkomponente 14 für zwei Messrohre 3a, 3b genügen, wenn diese derart im Trägermodul 10 angeordnet sind, dass sie sich zwischen den beiden Messrohren 3a, 3b, und somit auch zwischen den primären Erregerkomponenten 23 und primären Sensorkomponenten 24a, 24b im angeordneten Zustand befinden. Die sekundäre Erregerkomponente 13 und die sekundäre Sensorkomponente 14 sind im/am Trägermodul 10 angeordnet. Sie können beispielsweise so angeordnet sein, dass sie durch die Trägermodulwandung 31 von der Aufnahme 11 getrennt sind. Alternativ kann die Trägermodulwandung 31 der Anzahl der sekundären Erregerkomponente 13 entsprechende Erregeröffnungen aufweisen, in denen die sekundäre Erregerkomponenten 13 angeordnet sind. Entsprechendes gilt auch für die sekundäre Sensorkomponente 14. Die Trägermodulwandung 31 kann der Anzahl der sekundären Sensorkomponenten 14 entsprechende Sensoröffnungen aufweisen, in denen die sekundären Sensorkomponenten 14 angeordnet sind.

Fig. 2 zeigt eine Detailansicht eines Längsschnittes durch eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Coriolis-Durchflussmessgerätes 1. Die Trägermodulwandung 31 trennt die Aufnahme 11 von der Kammer 30. In der Kammer 30 sind Elektronikkomponenten 40 angeordnet, welche mit der sekundären Erregerkomponente und/oder der sekundären Sensorkomponente (nicht abgebildet) elektrisch verbunden sind. In der Aufnahme 11 ist ein Messrohr 3a eines Messrohrmoduls angeordnet. Die Trägermodulwandung 31 weist eine durchgehende Öffnung 32 auf, welche die Aufnahme 11 mit der Kammer 30 verbindet. In dieser Öffnung 32 ist ein Schutzglas 33 angeordnet.

In der Kammer 30 ist ein kontaktloser Temperatursensor 12 angeordnet zum Bestimmen einer Temperatur des Messrohres 3a bzw. des im Messrohr 3a geführten Mediums. Der Temperatursensor 12 ist derart orientiert, dass wenn das Messrohrmodul bzw. das Messrohr 3a im Trägermodul 10, insbesondere in der Aufnahme 11 angeordnet ist, dieser auf eine Messrohroberfläche 34 des mindestens einen Messrohres 3, insbesondere des Messrohres 3a gerichtet ist und einen von der Messrohroberfläche 34 des mindestens einen Messrohres 3 emittierten Lichtstrahl durch die Öffnung 32 empfängt.

Der Temperatursensor 12 weist eine, insbesondere eloxierte, Blende 37 zum Ausblenden von Störstrahlung, eine Linse und einen SMD IR-Fühler auf. Die Blende 37 ist dabei möglichst als schwarzer Strahler ausgebildet (z.B. aus eloxiertem Aluminium), damit er selbst keine Strahlung auf den SMD IR-Fühler wirft. Der Temperatursensor 12 ist in der abgebildete Ausgestaltung auf einer Leiterplatte angeordnet. Die Blende 37 weist einen minimalen Abstand dßiende, min zur Messrohroberfläche 34 von 1 mm, insbesondere von 2 mm und bevorzugt von 4 mm auf. Zudem weist die Blende 37 einen maximalen Abstand d _{Biende max} zur Messrohroberfläche 34 von 18 mm, insbesondere von 12 mm und bevorzugt von 9 mm auf.

Das Schutzglas 33 weist zumindest abschnittsweise Zinksulfid und/oder Chalkogenide auf. Das Schutzglas ist derart geformt, ausgebildet und in der Öffnung angeordet, dass Reinigungsmittel beim Reinigen des Trägermoduls 10 nicht in die Kammer 40 eindringt. Dafür weist das Schutzglas 33 in einem ersten Abschnitt einen ersten Durchmesser d _± und in einem zweiten Abschnitt einen zweiten Durchmesser d ₂ auf. Dabei ist der erste Durchmesser d ₁ größer als der zweite Durchmesser d ₂ und der erste Durchmesser d _± ist größer als ein kleinster Durchmesser d _oef der Öffnung 32. Das Schutzglas 33 weist in Längsrichtung eine maximale Erstreckung d _{L max} von maximal 15 mm, insbesondere 10 mm und bevorzugt 7 mm und eine minimale Erstreckung d _{L min} ^von mindestens 0,5 mm, insbesondere 1 mm und bevorzugt 3 mm auf. Die Aufnahme 11 und das Messrohrmodul 4 sind derart ausgelegt, dass ein Abstand d _Schutz zwischen Messrohroberfläche 34 und Schutzglas 33 kleiner als 5 und größer als 0,5 mm, insbesondere kleiner als 3 und größer als 0,7 mm und bevorzugt kleiner als 2 und größer als 1 mm ist. Die Dimensionierungen sind so gewählt, dass möglichst wenig umliegende Strahlung durch die Öffnung in den Temperatursensor 12 eindringt und dass möglichst nur die vom Messrohr 3a emittierte Strahlung durch den Temperatursensor 12 aufgenommen wird.

Im zweiten Abschnitt des Schutzglases 33 ist ein Dichtmittel 35 zum Abdichten der Aufnahme 11 gegenüber der Aufnahme 11 - in dem abgebildeten Fall ein Dichtring - am Schutzglas 33, insbesondere derart angeordnet, dass es offen von der Aufnahme 11 aus sichtbar ist. Somit wird die Vorgabe zur Sicherstellung der Produktqualität von Arzneimitteln und Wirkstoffen nach der aktuellen „Gute Herstellungspraxis“ (current Good Manufacturing Practice, cGMP) und der 2022 gültigen IP56 erfüllt.

Das Trägermodul 10 weist eine Befestigungsvorrichtung 36 zum Fixieren des Schutzglases 33 in der Öffnung 32 auf. Die Befestigungsvorrichtung ist in der Kammer 30 angeordnet und derart ausgebildet bzw. dazu eingerichtet, das Schutzglas 33 vom Inneren der Kammer 30 aus in Richtung der Aufnahme 11 zu pressen. Dabei wird das Schutzglas 33, insbesondere der erste Abschnitt des Schutzglases 33 gegen das Dichtmittel 35 gepresst. Die Befestigungsvorrichtung 36 umfasst in der abgebildete Ausgestaltung eine Ringscheibe, welche über Schrauben mit der Trägermodulwandung 31 verbunden ist. Durch eine mittlere Öffnung der Ringscheibe erstreckt sich die Blende 37. Die Ringscheibe steht in Kontakt und Wirkung mit einem Dichtring, welcher an einer dem Innenraum der Kammer 30 zugewandten Fläche des Schutzglases 33 angeordnet ist. Alternativ kann die Ringscheibe in direktem Kontakt mit dem Schutzglas 33 stehen. Die Ringscheibe weist einen Kragen auf, welcher de Schutzglas 33 zugewandt ist und welcher sich um die mittlere Öffnung der Ringscheibe erstreckt. Die Ringscheibe ist in der abgebildeten Ausgestaltung rotationssymmetrisch ausgebildet.

Einzelne Komponenten der Elektronikkomponenten 40 sind ebenfalls mit dem Temperatursensor 12 - welcher als Infrarot-Sensor ausgebildet sein kann - elektrisch verbunden. Der Infrarot-Sensor ist dazu eingerichtet infrarotes Licht zu detektieren und in Abhängigkeit davon eine Temperatur des Messrohres 3a bzw. eine mit der Temperatur des Messrohres 3a korrelierende Messgröße zu ermitteln. Eine Ermittlung der Temperatur des Messrohres 3a kann über die Auswerteschaltung erfolgen. Der Temperatursensor 12 ist dazu geeignet, die Temperatur des Messrohres 3a kontaktlos, d.h. ohne, dass er in direkten mechanischen Kontakt mit dem Messrohr 3a steht, zu ermitteln. Dieser ist ebenfalls in der Kammer 30 angeordnet und durch ein Schutzglas 33 von dem Messrohr 3a getrennt. Um eine Temperatur des Messrohres 3a ermitteln zu können ist der Temperatursensor 12 derart orientiert, dass wenn das Messrohrmodul im Trägermodul, insbesondere in der Aufnahme 11 angeordnet ist, der Temperatursensor 12 auf eine Messrohroberfläche 34 des mindestens einen Messrohres 3 gerichtet ist und einen von der Messrohroberfläche 34 des Messrohres 3 emittierten Lichtstrahl durch die Öffnung 32 empfängt.

Die Aufnahme 11 und das Messrohrmodul 4 sind derart ausgelegt, dass die Aufnahme 11 bzw. das Innenvolumen in dem sich das mindestens eine Messrohr befindet bei Anordnung des Messrohrmoduls 4 im Wesentlichen lichtdicht abgeschlossen ist.

Das mindestens eine Messrohr 3 bzw. das abgebildete Messrohr 3a weist eine Temperaturmessstelle 38 in Form einer Mattierung auf. Die Oberflächenstrukturierung der Temperaturmessstelle 38 weicht von der auf der restlichen Messrohroberfläche vorliegenden Strukturierung ab. Der Temperatursensor 12 ist derart orientiert, dass er auf die Temperaturmessstelle 38 gerichtet ist. Die Temperaturmessstelle 37 kann mittels eines Laserverfahrens und/oder einer Oberflächenbehandlung durch Einwirken von Strahlmittel, insbesondere Sand, strukturiert sein. Alternativ kann die Temperaturmessstelle 37 durch eine auf dem mindestens einen Messrohr bzw. dem Messrohr 3a aufgebrachte Folie, welche ebenfalls eine Strukturierungen aufweisen kann, gebildet sein.

In der abgebildeten Ausgestaltung ist der Temperatursensor auf das im Betrieb schwingende Messrohr gerichtet. Alternativ kann der Temperatursensor auch so ausgericht sein, dass er auf einen der mechanischen Koppler, auf einen nicht schwingenden Teilabschnitt des Messrohres, den Verbindungskörper 7 oder den Anschlusskörper bzw. das Verteilerstück des Messrohrmoduls gerichtet ist.

Fig. 3a bis 3c zeigen mehrere unterschiedliche Ausgestaltungen des Messrohrmoduls 4, bei denen der Temperatursensor 12 auf unterschiedliche Oberflächen des Messrohrmoduls 4 gerichtet ist bzw. die Mediumstemperatur anhand unterschiedlicher abstrahlender Oberflächen des Messrohrmoduls 4 bestimmt. In der Ausgestaltung der Fig. 3a ist der kontaktlosen Temperatursensor 12 derart orientiert, dass er auf die Oberfläche der primären Erregerkomponente 23 - in dem Fall handelt es sich beim der primären Erregerkomponente 23 um einen Permanentmagneten, der am Messrohr 3a angebracht ist - gerichtet ist und einen von der Oberfläche emittierten Lichtstrahl (siehe Pfeil) empfängt.

In der Ausgestaltung der Fig. 3b ist der kontaktlosen Temperatursensor 12 derart orientiert, dass er auf die Oberfläche der primären Sensorkomponente 24a - in dem Fall handelt es sich beim der primären Sensorkomponente 24a um einen Permanentmagneten, der am Messrohr 3a angebracht ist - gerichtet ist und einen von der Oberfläche emittierten Lichtstrahl (siehe Pfeil) empfängt.

In der Ausgestaltung der Fig. 3c ist der kontaktlosen Temperatursensor 12 derart orientiert, dass er auf eine Oberfläche eines am Messrohr 3a angebrachten Bauteils 41 - in dem Fall handelt es sich beim angebrachten Bauteil 41 um ein schwarzes Kunststoffbauteil - gerichtet ist und einen von der Oberfläche emittierten Lichtstrahl (siehe Pfeil) empfängt. Das Bauteil 41 ist so ausgelegt, dass sich ein durch das von dem Bauteil 41 emittierte und durch den Temperatursensor 12 empfangene Licht ergebende Messsignal größer ist als ein Messsignal, das sich ergeben würde, wenn der Temperatursensor 12 auf eine Messrohroberfläche des Messrohres 3a gerichtet wäre. Dafür weist das Bauteil 41 beispielsweise einen Querschnittsfläche auf, die größer ist als eine Teilabschnittsfläche des Messrohres 3a, die zum Messsignal am Temperatursensor 12 beitragen würde.

Fig. 4 zeigt eine Verfahrenskette für eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum kontaktlosen Ermittlung einer Kondensatbildung.

In einem ersten Schritt (I) wird eines von der Messrohroberfläche des Messrohres emittierten Lichtstrahles mittels des Temperatursensors empfangen. Alternativ kann der Lichtstrahl durch eine Lichtstrahlerzeugungsvorrichtung erzeugt, von dieser auf die Messrohroberfläche gerichtet und dort reflektiert sein. In einem zweiten Schritt (II) wird eines mit der Temperatur des Messrohres korrelierenden Ausgangssignales von dem Temperatursensor an eine Auswerteschaltung des bspw. modularen Coriolis-Durchflussmessgerätes ausgegeben.

In einem dritten Schritt (III) wird anhand des Ausgangssignales oder anhand eines basierend auf dem Ausgangssignal erstellten Auswertesignals, ein Kondensat auf der Messrohroberfläche identfiziert. Ein Kondensat liegt dann vor, wenn das Ausgangssignal und/oder eine zeitliche Änderung des Ausgangssignales außerhalb eines vorher festgelegten Toleranzbereiches liegt bzw. wenn das Ausgangssignal und/oder eine zeitliche Änderung des Ausgangssignales eine vorgegebene Toleranzgrenze überschreitet. Die Identifizierung erfolgt mittels der Auswerteschaltung.

In einem optionalen vierten Schritt (IV) wird ein Warnhinweis ausgegeben, dass sich Kondensat auf dem Messrohr gebildet hat.

In einem ebenfalls optionalen fünften Schritt (V) wird eine Auflösung des Kondensates auf dem Messrohr identifiziert, wenn das zuvor außerhalb des Toleranzbereiches befindliche Ausgangssignal wieder innerhalb des Toleranzbereiches liegt

Fig. 5 zeigt eine Graphik einer Versuchsreihe in der die ermittelte Temperatur eines fließenden Mediums über den kontaktlosen Temperatursensor (A) und zweier Referenztemperatursensoren (B, C) in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen ist. Für das erfindungsgemäße Verfahren und das modulare Coriolis-Durchflussmessgerät ist nur ein bzw. genau ein optischer Temperatursensor (A) vorgesehen. Die Referenztemperatursensoren (B, C) sind Teil der Versuchsreihe, aber nicht des erfindungsgemäßen Verfahrens. Für die Versuchsreihe wurde das erfindungsgemäße Messrohrmodul in eine Messkammer angeordnet und ein fließfähiges Medium durch ein Messrohr des Messrohrmoduls geleitet. Die Kennlinie (A) beschreibt den Verlauf der mittels dem kontaktlosen Temperatursensor - in dem Fall einen Infrarot-Sensor - Temperatur TempJR. Die Kennlinie (B) wurde mit einem, mit dem durch das Messrohr fließenden Medium in Kontakt stehenden und die Mediumstemperatur Temp_Medium messenden ersten Referenztemperatursensor aufgenommen. Die Kennlinie (C) wurde mit einem in Wirkung mit der Umgebungstemperatur Temp_Ambient der Messkammer stehenden und diese ermittelnden zweiten Referenztemperatursensor aufgenommen. Zum Einen ist aus der Graphik ersichtlich, dass die über den kontaktlosen Temperatursensor ermittelte Temperatur gut mit der tatsächlichen Temperatur des Mediums übereinstimmt. Die geringfügige Abweichung lässt sich dadurch erklären, dass nicht die Temperatur des Mediums direkt sondern nur die Temperatur des Messrohres bzw. der Messrohroberfläche ermittelt ist. Der Verlauf der Kennlinien A und B liegen auch bei stufenförmiger Änderung der Mediumstemperatur hinreichend gut übereinander. Wird zusätzlich die Umgebungstemperatur Temp_Ambient erhöht, kommt es bei weiterer Senkung der Mediumstemperatur und somit auch der Messrohrtemperatur zu einer Kondensatbildung auf der zu überwachenden Messstelle. Dies passiert im abgebildeten Verlauf bei einer Mediumstemperatur von ca. 17 °C. In dem Zeitraum übermittelt der kontaktlose Temperatursensor in Ausgangssignale fehlerhafte Messdaten weiter, die außerhalb des spezifizierten Messbereiches des kontaktlosen Temperatursensors liegen und somit auch außerhalb des festgelegten Toleranzbereiches. Durch das Kondensat auf der Temperaturmessstelle kommt es zu Reflexionen des Lichtstrahles und nur ein Teil des von der Messrohroberfläche emittierten Lichtstrahles erreicht den kontaktlosen Temperatursensor.

Nach dem Erhöhen der Mediumstemperatur über 17°C löst sich das Kondensat auf und das aus dem Ausgangssignale ermittelte Temperatursignal stimmt wieder mit der tatsächlichen Mediumstemperatur überein.

Bezugszeichenliste

Modulares Coriolis-Durchflussmessgerät 1

Messrohr 3a, 3b

Messrohrmodul 4

Koppler 6

Verbindungskörper 7

Trägermodul 10

Aufnahme 11

Temperatursensor 12

Trägermodulkörper 22 sekundäre Erregerkomponente 13 sekundäre Sensorkomponente 14 primäre Erregerkomponente 23 primäre Sensorkomponente 24a, 24b

Auflagefläche 26

Kammer 30

Trägermodulwandung 31

Öffnung 32

Schutzglas 33

Messrohroberfläche 34

Dichtmittel 35

Befestigungsvorrichtung 36 zum Fixieren des Schutzglases

Blende 37

Temperaturmessstelle 38

Elektronikkomponenten 40

Bauteil 41

Befestigungsvorrichtung 48 zum Fixieren des Messrohrmoduls