Urteil des BPatG vom 26.11.2007
BPatG (stand der technik, patentanspruch, fig, fachmann, patent, messgerät, gegenstand, einspruch, verhandlung, stand)
BUNDESPATENTGERICHT
20 W (pat) 339/03
_______________
(Aktenzeichen)
Verkündet am
26. November 2007
…
B E S C H L U S S
In der Einspruchssache
…
betreffend das Patent 196 52 002
…
BPatG 154
08.05
- 2 -
hat der 20. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf
die mündliche Verhandlung vom 26. November 2007 durch den Vorsitzenden
Richter Dipl.-Phys. Dr. Bastian, den Richter Dipl.-Phys. Dr. Hartung, die Richterin
Martens sowie den Richter Dipl.-Ing. Gottstein
beschlossen:
Das Patent wird widerrufen.
G r ü n d e
I.
Die Einsprechende macht mangelnde Patentfähigkeit geltend, da das Patent nicht
auf einer erfinderischen Tätigkeit beruhe.
Die Einsprechende beantragt,
das Patent zu widerrufen.
Die ordnungsgemäß geladene Einsprechende ist - wie schriftlich angekündigt -
nicht zur mündlichen Verhandlung erschienen.
Die Patentinhaberin beantragt,
das Patent wie erteilt aufrechtzuerhalten, hilfsweise unter Zusam-
menfassung der Patentansprüche 1 und 2 sowie 25 und 26.
- 3 -
Der Patentanspruch
1 gemäß Hauptantrag lautet (mit eingefügten Aufzählungszei-
chen):
Schwingungs-Messgerät
a) zum Messen einer Durchflussmenge und/oder einer Dichte ei-
ner durch eine gerade Messleitung fließenden Flüssigkeit, in-
dem
b) die Messleitung in Schwingung versetzt wird, aufweisend:
c) eine gerade Messleitung;
d) ein Schwingungsdetektionsmittel zum Erfassen der Schwin-
gung der Messleitung; sowie
e) ein Signalverarbeitungsmittel zum Erhalten einer resonanten
Winkelfrequenz w und Axialkraft T der Messleitung aufgrund
eines Detektionssignals der Schwingungsdetektionseinheit,
sowie zum Erhalten einer Dichte rw der durch die Messleitung
fließenden Flüssigkeit,
f) aufgrund einer im folgenden aufgeführten Gleichung (E1) mit
der erhaltenen resonanten Winkelfrequenz w und der Axial-
kraft T,
(E1)
)}
(
)
/{(
}}
)
/
(
)
/
(
{
2
1
2
2
2
2
2
2
2
•
+
+
−
=
∫
∑
∫
∫
=
ρ
ρ
ω
wobei E das Elastizitätsmodul der Messleitung angibt, I ein sekun-
däres Querschnittsmoment der Messleitung angibt, Si einen Quer-
schnittsbereich des hohlen Teils der Messleitung angibt, rt eine
Dichte der Messleitung angibt, Si einen tatsächlichen Quer-
schnittsbereich der Messleitung angibt, L eine Länge in axialer
Richtung der Messleitung angibt, x eine Position in axialer Rich-
tung der Messleitung angibt, y eine Schwingungsamplitude der
Messleitung an der Position x angibt, n eine Anzahl von der Mess-
- 4 -
leitung zugefügten Massen angibt, mk die Masse einer k-ten zuge-
fügten Masse angibt und yk eine Schwingungsamplitude der k-ten
zugefügten Masse angibt.
Der nebengeordnete Patentanspruch
25 gemäß Hauptantrag lautet (mit eingefüg-
ten Aufzählungszeichen):
Verfahren
a) zum Messen der Durchflussmenge und/oder der Dichte einer
durch eine gerade Messleitung fließenden Flüssigkeit, indem
b) die Messleitung in Schwingung versetzt wird, aufweisend fol-
gende Schritte:
c) Erfassen einer Schwingung einer geraden Messleitung;
d) Erhalten einer resonanten Winkelfrequenz w und Axialkraft T
aufgrund der erfassten Schwingung der Messleitung; sowie
e) Erhalten einer Dichte rw der durch die Messleitung fließenden
Flüssigkeit
f) aufgrund einer im Folgenden aufgeführten Gleichung (E1) mit
der erhaltenen resonanten Winkelfrequenz w und Axialkraft T.
(E1)
)}
(
)
/{(
}}
)
/
(
)
/
(
{
2
1
2
2
2
2
2
2
2
•
+
+
−
=
∫
∑
∫
∫
=
ρ
ρ
ω
wobei E das Elastizitätsmodul E der Messleitung angibt, I ein se-
kundäres Querschnittsmoment der Messleitung angibt, Si einen
Querschnittsbereich eines hohlen Teils der Messleitung angibt,
rt eine Dichte der Messleitung angibt, St einen tatsächlichen Quer-
schnittsbereich der Messleitung angibt, L eine Länge in axialer
Richtung der Messleitung angibt, x eine Position in axialer Rich-
tung der Messleitung angibt, y eine Schwingungsamplitude der
Messleitung an der Position x angibt, n eine Anzahl von der Mess-
- 5 -
leitung zugefügten Massen angibt, mk eine Masse einer k-ten zu-
gefügten Masse angibt und yk eine Schwingungsamplitude der
k-ten zugefügten Masse angibt.
Der Patentanspruch 1 gemäß Hilfsantrag umfasst die Merkmale der erteilten Pa-
tentansprüche 1 und 2.
Der Patentanspruch 1 gemäß Hilfsantrag unterscheidet sich somit vom Patentan-
spruch 1 gemäß Hauptantrag durch folgendes zusätzliche Merkmal an seinem En-
de (Aufzählungszeichen g) hinzugefügt):
g) worin das Signalverarbeitungsmittel die Dichte rw der durch
die Messleitung fließenden Flüssigkeit mit einer nachfolgen-
den Gleichung (E2), die durch Auflösen der Gleichung (E1)
nach der Dichte rw erhalten wurde, mit den Konstanten A, B
und C berechnet, die durch eine Schwingungsform der Mess-
leitung und eine zugefügte Masse bestimmt werden.
)
/
(
)
/
)
/
(
2
2
4
2
+
+
=
ω
ω
ρ
(E2)
Der nebengeordnete Patentanspruch 25 gemäß Hilfsantrag umfasst die Merkmale
der erteilten Patentansprüche 25 und 26.
Der Patentanspruch
25 gemäß Hilfsantrag unterscheidet sich somit vom Patentan-
spruch 25 gemäß Hauptantrag durch folgendes zusätzliche Merkmal an seinem
Ende (Aufzählungszeichen g) hinzugefügt).
g) weiterhin aufweisend folgenden Schritt: Erhalten der Dichte rw
der durch die Messleitung fließenden Flüssigkeit durch eine im
Folgenden aufgeführte Gleichung (E2), die durch Auflösen der
Gleichung (E1) nach der Dichte rw erhalten wird, mit den Kon-
stanten A, B und C berechnet, die durch eine Schwingungs-
- 6 -
form der Messleitung und eine zugefügte Masse bestimmt
werden.
)
/
(
)
/
)
/
(
2
2
4
2
+
+
=
ω
ω
ρ
(E2)
In der mündlichen Verhandlung werden die im Einspruchsverfahren genannten
Druckschriften
(D1) DE 42 24 379 C1
(D2) US 52 95 084 und
(D4) DE 35 05 166 A1
erörtert.
Die Patentinhaberin vertritt die Auffassung, dass der Einspruch nicht zulässig sei,
da zum Patentanspruch 1 nur die Druckschrift D1 genannt sei, der keine Einflüsse
der Axialspannung T auf die Dichte- und Frequenzmessung entnehmbar seien.
Bezüglich der Berücksichtigung der Einflüsse auf die Dichtemessung werde sei-
tens der Einsprechenden nur das fachmännische Können bemüht, ein druck-
schriftlicher Nachweis werde nicht geführt. Auch zeige die D1 kein Schwingungs-
Messgerät zur Dichtemessung, sondern ein Gerät zur Bestimmung des Massen-
durchflusses.
Für den Fall, dass der Einspruch als zulässig erachtet würde, führt die Patentinha-
berin aus, dass die Patentfähigkeit des Schwingungs-Messgeräts nach dem Pa-
tentanspruch 1 durch den Stand der Technik nicht in Frage gestellt werde, da kei-
ne der Druckschriften D1, D2 und D4 ein Schwingungs-Messgerät zum Messen
der Dichte eines durch die Messleitung fließenden Fluids zum Inhalt habe. Im Ge-
gensatz zum Streitpatent, welches explizit ein Schwingungs-Messgerät zur Dichte-
messung zur Verfügung stelle, seien im Stand der Technik nur Massendurchfluss-
geräte beschrieben. Zudem werden die auf der Messleitung hinzugefügten Mas-
- 7 -
sen in keiner der Druckschriften berücksichtigt. Die Anwendung der Rayleigh-Me-
thode als eine in der Schwingungslehre etablierte Methode zur Berechnung der
Resonanzfrequenzen schwingender Balken aus der Schwingungsgleichung wird
seitens der Patentinhaberin dagegen nicht in Frage gestellt. Sie hat angesichts
des unbestrittenen allgemeinen Bekanntheitsgrads der besagten Berechnungsme-
thode für die Resonanzfrequenzen von Biegeschwingungen in Fachkreisen zum
Anmeldezeitpunkt daher auch einen vom Senat in der mündlichen Verhandlung
angebotenen zusätzlichen druckschriftlichen Nachweis für nicht nötig erachtet. Die
konkrete Anwendung der Rayleigh-Methode auf ein flüssigkeitsgefülltes schwin-
gendes Messrohr sieht sie allerdings als nicht nahegelegt.
II.
Der Einspruch ist zulässig und führt zum Widerruf des Patents. Das Patent ist
nicht rechtsbeständig, die Gegenstände der Patentansprüche 1 und 25 nach
Haupt- und Hilfsantrag sind nach den §§ 1 und 4 PatG nicht patentfähig.
1. Der Einspruch ist zulässig, da die Einsprechende innerhalb der Einspruchsfrist
in ihrem Einspruchsschriftsatz den Widerrufsgrund der mangelnden Patentfä-
higkeit geltend gemacht hat und dazu den erforderlichen Zusammenhang zwi-
schen dem Stand der Technik nach den Druckschriften D1 und D2 sowie
sämtlichen Merkmalen des erteilten Patentanspruchs 1 des Streitpatents her-
gestellt, d. h. die Tatsachen im einzelnen angegeben hat, aus denen sich er-
geben soll, dass das Patent zu widerrufen sei.
Die Einsprechende bezieht sich auf Basis einer durchgeführten Merkmalsglie-
derung bezüglich der Gerätekomponenten in den Merkmalen a) bis d) des an-
gegriffenen Patentanspruchs 1 zunächst nur auf die Zuweisung der in der D1
verwendeten Bezugszeichen zu den beanspruchten Gerätekomponenten. Für
einen fachkundigen Betrachter der D1 ist es aber aufgrund des geringen Um-
fangs der D1 durchaus zumutbar, die bezeichneten Gerätekomponenten in
der Druckschrift D1, bspw. durch Lesen der dazugehörigen Bildbeschreibung
- 8 -
oder des ohnehin als Textstelle zitierten Patentanspruchs 1 als funktionsgleich
zu den Gerätekomponenten des angegriffenen Patentanspruchs 1 zu ermit-
teln.
Die Einsprechende hat zu der Gesamtheit des Merkmals e) zwar keine explizi-
ten Textstellen genannt, aus denen die dort enthaltenen Teilmerkmale hervor-
gehen würden, verweist aber diesbezüglich zum einen auf den Patentan-
spruch 1 der D1, zum anderen auf eine Fundstelle im Text der D2 (Abstract
und Spalte 1, Zeilen 13 - 33). Die explizit nicht aus der D1 und der D2 herleit-
baren Teilmerkmale werden von der Einsprechenden auf offensichtliche funkti-
onstechnische Notwendigkeiten zurückgeführt bzw. dem fachmännischen
Können zugeordnet. Insbesondere wird auch geltend gemacht, dass die im
Merkmal f) charakterisierte Anwendung der Gleichung (E1) sich aus der dem
Fachmann gut bekannten Anwendung der Rayleigh-Methode ergebe.
Damit hat die Einsprechende zu allen Merkmalen des Patentanspruchs 1 for-
mell Stellung genommen.
Der Einspruch erfüllt damit die Anforderungen nach § 59 Abs. 1 PatG.
2. Der Gegenstand des Patentanspruchs 1 nach Haupt- und Hilfsantrag beruht
nicht auf einer erfinderischen Tätigkeit.
Als zuständiger Fachmann ist ein Ingenieur mit Hochschulausbildung der
Fachrichtung Strömungs- und Schwingungsmechanik mit mehrjähriger Ent-
wicklertätigkeit auf dem Gebiet von Schwingungs-Messgeräten für die Durch-
fluss- und Dichtemessung von Flüssigkeiten anzusehen.
Der Gegenstand des Patentanspruchs 1 gemäß Hilfsantrag umfasst den Ge-
genstand des Patentanspruchs 1 gemäß Hauptantrag. Nachdem letzterer
- wie die nachfolgenden Ausführungen zum Hilfsantrag zeigen - nicht auf einer
erfinderischen Tätigkeit beruht, ist auch der Patentanspruch 1 nach dem
Hauptantrag nicht rechtsbeständig.
- 9 -
Der angegriffene Patentgegenstand betrifft ein Schwingungs-Messgerät zum
Messen einer Durchflussmenge und/oder einer Dichte einer durch eine gerade
Messleitung fließenden Flüssigkeit. Mit der Anordnung nach dem Patentan-
spruch 1 gemäß Hilfsantrag soll die Aufgabe gelöst werden, die Messgenauig-
keit eines Schwingungs-Messgeräts dadurch zu verbessern, dass zum einen
die Dichte und die Durchflussmenge einer Flüssigkeit durch ein zweckmäßi-
ges Verfahren mit einer geraden Messleitung, die für die Massenproduktion
und richtige Messungen geeignet ist, erhalten wird, zum anderen eine Axial-
kraft, die auf die Messleitung ausgeübt wird, mit hoher Genauigkeit erhalten
wird und der Einfluss der Axialkraft auf die Messung der Dichte und der Durch-
flussmenge der Flüssigkeit berichtigt wird. (vgl. auch [0023] in der Patent-
schrift). Die besagten Größen, insb. die Dichte, werden gemäß der Lehre nach
dem Merkmal g) des Patentanspruchs 1 durch Auflösen der im Merkmal f) ent-
haltenen Gleichung nach der Dichte ermittelt.
Aus der D2 ist ein Schwingungs-Messgerät (vgl. Bezeichnung: vibrating tube
densimeter) zum Messen einer Durchflussmenge und/oder einer Dichte einer
durch eine Messleitung fließenden Flüssigkeit als bekannt entnehmbar, das
neben der Ermittlung der Durchflussmenge (mass flow rate) und der Volumen-
menge (volume flow rate) auch die Bestimmung der Dichte (density) des durch
die Leitung fließenden Materials ermöglicht (vgl. Spalte 7, Zeilen 12 bis 15
oder Patentansprüche 1 und 31); (Merkmal a)
teilweise
).
Für den Erhalt der gewünschten Messdaten ist bei der D2 eine Messleitung
vorgesehen (vgl. Fig. 6: flow tube 130, Patentanspruch 31), die über ein Trei-
berelement in Schwingungen versetzt wird (vgl. Fig. 6: driver 180, Patentan-
spruch 31 „vibrating tube“); (Merkmal b)), die wiederum von Sensoren (vgl.
Fig. 6: velocity sensor 170L und 170R in Verb. mit Sp. 7, Z. 1 -3) detektiert
werden; (Merkmal d)).
- 10 -
Die gemessenen Schwingungsgrößen werden einer Auswerteschaltung (vgl.
Fig. 6: meter electronics 20) zugeführt, die daraus die gewünschten Aus-
gangsgrößen Frequenz und Dichte ermittelt und zur Weiterverarbeitung zur
Verfügung stellt (Spalte 7, Zeilen 12 - 19); (Merkmal e)
teilweise
).
Bezüglich der baulichen Eigenschaften der Messleitung erhält der Fachmann
aus der D2 zudem den Hinweis, dass die Messleitung in beliebiger Form, ins-
besondere auch als gerade Messleitung ausgeführt sein kann (vgl. Spalte 12,
Zeilen 20 - 27 und 42 - 46); Merkmal a)
Rest
bzw. c)).
Nicht behandelt ist in der D2 allerdings das Problem, dass bei einer derartigen
geraden Ausführung der Messleitung anders als bei der konkret offenbarten
gebogenen Ausführung gemäß Figur 1 der D2 Axialkräfte, wie sie in Merk-
mal e) des Anspruchs 1 noch charakterisiert sind, eine erhebliche Rolle spie-
len. Ein Vorbild, wie derartige Axialkräfte bei gerader Ausführung der Messlei-
tung erfasst und berücksichtigt werden können findet der Fachmann in der D4,
die in ihrer Fig. 1 den Aufbau eines Schwingungs-Messgeräts zum Messen
der Durchflussmenge einer durch eine gerade Messleitung fließenden Flüssig-
keit zeigt (vgl. in Fig. 1, Messleitung 2 oder 3, in Verb. mit Sp. 5, Z. 47 - 49).
Die dargestellte Messanordnung enthält neben der üblichen Sensor- und Er-
regungsanordnung (vgl. Fig. 1, Sensoren 14, 15, in Verb. mit Sp. 5, Z. 62 - 67
sowie Schwingungserreger 11 in Verb. mit Sp. 5, Z. 59 - 62) auch eine Signal-
verarbeitungsschaltung (vgl. Fig. 1, Frequenzermittlungsschaltung 30, Kor-
rekturschaltung 33), die einen Korrekturfaktor liefert, mit dem ein durch Axial-
spannungen der Messrohre verursachter Messfehler korrigiert werden kann
(vgl. Sp. 3, Z. 19 - 29 oder Patentanspruch 1). Zu diesem Zweck werden zu-
nächst die Schwingungen der Messleitung erfasst und an eine Frequenzer-
mittlungsschaltung (vgl. in Fig. 1, 30) weitergeleitet, die an ihren Ausgängen
(vgl. Fig. 1 Ausgänge 31 und 32) die daraus bestimmten Resonanzfrequenzen
bei Grund- und Oberwelle (vgl. Fig. 1, f
1
und f
3
) zur Verfügung stellt (vgl. Sp. 6,
Z. 57 - 67). Anschließend wird dann aus dem Quotienten der beiden Reso-
nanzfrequenzen, der ein besonders einfaches Maß für die Axialspannungen
- 11 -
des Messrohres darstellt, der Korrekturwert für die Kompensation des Mess-
fehlers abgeleitet (vgl. Sp. 3, Z. 49 - 62).
Es liegt für den Fachmann nahe, diese Vorgehensweise zur Lösung der Axial-
spannungsproblematik auf ein Messgerät nach der D2 zu übertragen. Dies
führt dann unmittelbar zu einem Signalverarbeitungsmittel, das auch zum Er-
halten einer Axialkraft T gemäß Merkmal e)
Rest
geeignet ist.
Neben der baulichen Realisierung der Messanordnung mit einer geraden
Messleitung wird in der D2 auch noch die aus dem Grundlagenwissen be-
kannte Schwingungsgleichung für ein flüssigkeitsgefülltes schwingendes Rohr
angegeben, aus der die Resonanzfrequenz der Messleitung abhängig von den
spezifischen Eigenschaften der Messleitung und des Fluids sowohl für einen
bestimmten Massenfluss (v
> 0, das Gerät arbeitet als Durchfluss- oder Volu-
menmessgerät) als auch für den statischen Durchflussfall (v
= 0, das Gerät
arbeitet als Dichtemessgerät, vgl. hierzu auch Patentanspruch 10) abgeleitet
werden kann (vgl. Spalte 2, Zeilen 50 -64).
Wegen des direkten funktionalen Zusammenhangs zwischen der Schwin-
gungsfrequenz und der Axialkraft ist dem Fachmann aber auch bewusst, dass
er, da in der die physikalischen Gegebenheiten beschreibenden Schwingungs-
gleichung alle funktionsentscheidenden Größen enthalten sein müssen, die-
sem Umstand durch Einfügen eines die axiale Spannung T repräsentierenden
Terms in die in der D2 vorgegebene Schwingungsgleichung Rechnung tragen
muss. Er erhält damit allein durch handwerkliche Anpassung einer mathemati-
schen Ausgangsformel an die existierenden physikalischen Prozesse die
Schwingungsgleichung
)
/
(
)
/
)(
(
)
/
(
2
2
2
2
4
4
=
−
+
+
δ
δ
δ
δ
ρ
ρ
δ
δ
.
- 12 -
Damit liegt die für die Ermittlung der Resonanzfrequenzen des schwingenden
Messrohres erforderliche Schwingungsgleichung unmittelbar vor, für deren Lö-
sung sich dem Fachmann die Rayleigh-Methode anbietet, die ihm aus seinem
Grundlagenstudium der Schwingungslehre als besonders vorteilhaft zur nume-
rischen Bestimmung der Resonanzfrequenzen von Biegeschwingungen bei
Systemen mit mehreren Freiheitsgraden geläufig ist. Da diese in ihrer allge-
meinsten Form von einer inhomogenen Massenverteilung auf einem Biege-
stab ausgeht, ist damit auch die Verteilung von zusätzlichen Punktmassen auf
der Messleitung (Merkmal f)) erfasst. Für den konkreten Betriebsfall ist also si-
chergestellt, dass alle an der Messleitung zusätzlich angebrachten massewirk-
samen Bauteile, deren Einfluss auf die Resonanzfrequenzen der füssigkeits-
gefüllten Messleitung funktionsnotwendigerweise berücksichtigt werden muss,
in die Berechnung der Resonanzfrequenz automatisch mit einfließen.
Der Fachmann erhält damit die Gleichung (E1)
)}
(
)
/{(
}}
)
/
(
)
/
(
{
2
1
2
2
2
2
2
2
2
•
+
+
−
=
∫
∑
∫
∫
=
ρ
ρ
ω
ausgehend von der aus der D2 bekannten Schwingungsgleichung für ein flüs-
sigkeitsgefülltes Rohr (vgl. Sp. 2, Z. 50, v
= 0) allein durch planmäßiges An-
wenden (vgl. auch Streitpatentschrift S. 6, Z. 29 - 39) einer zu seinem mathe-
matisch-physikalischen Rüstzeug gehörenden etablierten Lösungsmethode
aus der Schwingungslehre.
Die Gleichung (E1) versetzt den Fachmann damit aber auch sofort in die La-
ge, jede weitere gewünschte Größe durch einfaches Auflösen des Differential-
Gleichungs-Systems nach dieser Größe zu berechnen.
- 13 -
Aus dieser Vorgehensweise resultiert schließlich dann die Gleichung (E2)
)
/
(
)
/
)
/
(
2
2
4
2
+
+
=
ω
ω
ρ
,
die lediglich durch gezieltes Auflösen der Gleichung (E1) nach der Dichte rw
erhalten wird (Merkmal g)).
Damit ist der Fachmann bereits, ohne erfinderisch tätig werden zu müssen,
beim Gegenstand des Patentanspruchs 1 nach Hilfsantrag angelangt.
3. Der Gegenstand des Patentanspruchs 25 nach Haupt- und Hilfsantrag beruht
ebenfalls nicht auf einer erfinderischen Tätigkeit.
Die Patentansprüche 25 nach Haupt- und Hilfsantrag gehen mit ihren funktio-
nalen Merkmalen jeweils konform zu den Patentansprüchen 1 nach Haupt-
und Hilfsantrag. Der Gegenstand des Patentanspruchs 25 nach Haupt- und
Hilfsantrag ist deshalb aus den gleichen Gründen nicht patentfähig, wie vor-
stehend zum Gegenstand des Patentanspruchs 1 nach Haupt- und Hilfsantrag
ausgeführt.
Dr. Bastian
Dr. Hartung
Martens
Gottstein
Be