本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的、用于安装在流体管线网络中的设备，还涉及用于根据本发明的设备的连接器以及流量计。
背景技术
所述类型的流量计通常是位于供给网络内的消耗测量装置，例如用于热量、煤气或水，该消耗测量装置向连接的相应用户显示实际消耗。而且，这种消耗测量装置可以包含在通信网络中。在这种情况下，它们可以设计成将该消耗发送给更高级的单元，例如数据收集器或供应商的转接中心。以这种方式通信的消耗测量装置也称为“智能消耗测量装置”或“智能仪表”。智能消耗测量装置的使用将不需要人工读表，供应商能够在较短的时间内根据实际消耗而产生发票。在读表之间的较短间隔又意味着最终客户的缴费率能够更准确地与市场中的电价变动相关联。供给网络也能够被更好地利用。
在所述类型的流量计中，流速或流体消耗将例如通过机械、超声波或磁感应测量方法来确定。而且，还可以记录另外的测量参数，例如流体的温度。例如，当流量计是水表时，该水表不可避免地代表饮用水设备的一部分。在关于人使用的水质量的德国规定(trinkwv)中，例如规定在饮用水设备中必须避免化学和微生物污染物以及不希望的沉积物。因此，在这种情况下，对于饮用水检查相关的总体、化学和微生物参数的监测很重要。现在，这些参数通常通过取样和随后的实验室检查来确定，或者基于在现场进行的快速测试来确定。
de102012009076a1介绍了一种流量计，该流量计能够安装在管线的外部(“夹紧”流量计)，且具有附加功能的附加单元设置于该流量计中，例如用于记录流体的物理、化学或生物特性的测量单元、用于估计该记录数据的估计单元、或者用于数据传输的通信单元。在这里，这些单元设计为一个或多个单独模块(功能单元)，各单独模块都能够与流量计机械连接。在这种情况下，单独模块和流量计都安装在管线上，从而并不与流过的流体直接接触。因此，参数能够不需要任何流体接触地由各模块记录(考虑它们的功能)。
de202015101027u1公开了一种用于安装在管线或水管中的连接器以及包括多个连接器的连接装置。连接器有流入部件和流出部件，该流入部件和流出部件沿轴线彼此相对地布置。通过该流入部件和流出部件，连接器插入至管线中。通过布置在上侧和底侧的法兰，称为水处理装置的功能单元(例如水软化器或水过滤器)能够与连接器连接。这里，相应连接器构造成使得水首先流过连接器，然后通过水处理装置而流出该连接器。因此，保证当水流过连接器时该水也通过两个水处理装置，但是一旦一个水处理装置移除或有故障，水就不流过。因此，在移除或有故障的情况下，必须关闭水流。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种所述类型的设备和流量计，通过该设备和流量计，能够容易、快速和低维护地适应附加功能。
本发明目的通过权利要求1和可选独立权利要求的总体教导来实现。本发明的有利设置在从属权利要求中要求保护。
根据本发明，连接器有它自身的连接器流入部件和连接器流出部件。因此，流体能够穿过连接器。为此，连接器流入部件和连接器流出部件可以通过在连接器内的槽道而直接相互连接。这导致的优点是能够在根据本发明的连接器中执行基于流体接触的测量和/或处理。而且，流量计和连接器形成能够安装在流体管线网络中的模块式单元。附加功能的选择和安装可以在工厂进行，也可以同样地在现场进行。这使得更容易和更快速地添加和移除附加功能。改造现有装置的处理变得相当容易。根据本发明的设备产生了模块式系统，通过该模块式系统，能够很容易地在流体回路中实现现有和/或附加的功能。
有利的是，多个连接器可以彼此形成模块式单元，以使得流量计和多个连接器形成能够安装在流体管线网络中的模块式单元。因此，安装变得相当容易，其中，模块式单元能够在工厂中根据在特殊情况下所希望的设置来进行预制。随后，模块式单元能够在一个安装步骤中安装在流体管线网络中。当这样进行时，连接器可以沿介质流动方向布置在流量计或它的容积测量部件的上游和/或下游。连接器的数量可变，并能够各自适应现场安装情况或操作员的需要。设置多个模块式连接器(装备有附加功能，或至少设计成用于适应连接器上的附加功能)意味着能够适应任何数量的附加功能。
优选是，相应连接器能够再与功能模块连接。功能模块容纳在它自己的壳体中。因此，连接装置能够很容易地安装或更换不同的功能模块。
根据优选设置，在流量计和连接器之间可以设置插入式连接件，和/或在连接器和功能模块之间可以设置插入式连接件，和/或在流量计和功能模块之间可以设置插入式连接件。插入式连接件可以设计成这样，它基本不能错误地装配或布置在一起。因此，功能模块的优选方位很容易通过装配来实现。而且，将流量计、连接器和/或功能模块装配形成模块式单元不需要工具。
通过选择合适的功能模块，能够建立特殊的功能。例如，功能模块可以是除垢器功能模块、过滤器功能模块、监测功能模块(例如用于监测流量计的测量精度)、灭菌功能模块、减压和/或压力调节功能模块、用于确定化学和/或微生物参数的功能模块、能量功能模块(例如用于设置附加能量源)、数据功能模块(例如用于存储数据)、通信功能模块(例如用于产生的数据的无线电传输)、用于泄漏检测的功能模块、显示功能模块(例如用于显示装置上的参数)和/或用于确定ph、电导率、硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐、二氧化碳、铁、氟化物、氯、铜、磷酸盐、硅、氨、硬度、温度、碳酸盐、盐含量、微生物含量和/或金属含量的功能模块。因此，多种附加功能能够很容易地分配给流量计。而且，现有系统能够很容易地通过这些附加功能来改造。
在流量计、连接器和/或功能模块的情况中，可以设置至少一个截止阀，优选多个截止阀，用于关闭和/或控制通流。特别是，截止阀为自动、介质驱动(例如气动或液压)、手动或电动(例如电动或电磁)阀。
而且，连接器可以有优选是可转换的分支槽道，该分支槽道例如与在连接器流入部件和连接器流出部件之间的穿透槽道连接。分支槽道可以作为一个部分或多个部分而穿过连接器延伸，即作为具有供给和返回的旁路槽道。
方便的是，功能模块能够通过槽道接口而与分支槽道连接。根据分支槽道设计为一个部分还是旁路，功能模块可以设计成这样，使得它只允许(静态)流体接触(例如在一个部分的设计情况中)或者通过在功能模块上的流体进口和流体出口而由流体流过(例如在旁路中)。
有利的是，包括连接器和流量计的模块式单元能够沿公共轴线对齐延伸。例如，连接器和流量计可以沿介质的通流轴线布置。这能够有细长形式的设备，该设备包括彼此成直线的流体进口和流体出口，因此，流量计能够特别容易地安装在流体管线网络中。
而且，可以设置通信模块，该通信模块例如布置在流量计的壳体上。通信模块例如用于收集和存储由流量计、功能模块和/或连接器确定的数据。而且，通信模块可以包括至少一个发送和接收单元以及天线，通过它们能够进行无线通信，例如用于与更高级的数据收集器、供应商的转换中心(例如消费数据传输至数据收集器)、智能家居系统或者流量计或它们的功能模块的网络进行数据传输，例如通过无线电或移动无线电。
优选是，截止阀可以有自动关闭机构。例如，关闭机构可以与特定关闭信号耦合，该特定关闭信号例如从通信模块接收。这导致的优点是能够执行附加功能。例如，在紧急情况下(例如泄漏)，能够自动或通过远程维护来关闭流体流。而且，当移除功能模块时，关闭通过旁路的通流和/或释放在功能模块的插入件上的通流可以可以自动进行，其中，在功能模块中和/或在连接器中的截止阀通过功能模块的插入或移除来控制。这保证功能模块能够在没有服务人员的情况下由用户安全地安装和容易地卸载。另外，该设备的操作和安全性因此提高。
有利的是，数据线和至少一个数据接口可以设置在流量计上和/或连接器上和/或功能模块上。因此，由流量计和/或各功能模块产生的数据能够通过公共数据线来传输，该公共数据线包括多个单独的数据线，这些数据线以模块化方式在该设备内连接在一起，例如通向通信模块。
另外，能量源例如电池、可再充电电池或具有电力馈入线的电源组、和/或能量线和/或至少一个能量接口可以设置在流量计上和/或连接器上和/或功能模块上。能量接口使得模块式单元能够相互连接，从而它们能够选择性地从一个向另一个供给能量，或者在能量方面自主地操作。例如，还可以设置附加的能量功能模块，该能量功能模块能够定期或者在需要时更换，以便保证能量供给。因此，功能模块和流量计的耐久性提高至特殊程度。
根据本发明的可选设置，连接器或多个连接器可以是流量计壳体的整体部分，从而设置基本环绕流量计和连接器的组成部件的公共壳体。
有利的是，在这种情况中，壳体可以包括至少一个接收装置，该接收装置在各种情况下例如分配给连接器，该接收装置设计成用于接收功能模块。因此，功能模块能够很容易地推入或插入接收装置中。因此，功能模块的处理将特别容易。
优选是，用于连接功能模块的连接装置设置在接收装置内。特别是，连接装置可以包括插入式连接件，具有相应连接装置的功能模块能够插入该插入式连接件中。因此，能量接口和/或数据接口能够设置在连接装置的区域中，该能量接口和/或数据接口通过插入操作而自动接触或形成与例如功能模块的数据和/或能量接口的连接。
实际上，容积测量部件可以设计为推入式模块，该推入式模块有它自身的壳体，该壳体能够引入或插入或推入流量计或接收装置的壳体中。因此，容积测量部件同样代表能够在需要时(例如在故障情况下)很容易由用户更换的功能模块，优选是没有任何工具。这样导致的优点是节省由于维护工作而引起的成本和时间。
而且，一旦功能模块与连接器连接，该功能模块与另一功能模块、连接器、流量计和/或通信模块的自动数据和/或能量连接就能够通过数据和/或能量接口来进行。数据和/或能量连接可以因此以有线或无线的方式来进行
独立地，本发明要求保护一种连接器，特别是用于根据本发明的设备，该连接器有连接器壳体、连接器流入部件和连接器流出部件。连接器流入部件和连接器流出部件优选是沿公共通流轴线彼此相对地布置在连接器上，并通过在连接器内的穿透槽道而直接相互连接。而且，可以设置至少一个连接装置，用于连接功能模块或用于适应附加功能。
有利的是，用于关闭和/或控制通流的截止阀可以布置在连接器流入部件和连接器流出部件之间的穿透槽道内。
另外，本发明还要求保护一种流量计，特别是模块式结构的流量计，它包括壳体、流体进口、流体出口和容积测量部件。而且，流量计包括至少一个连接器，该连接器将用于与流量计的壳体连接，并装备有附加功能或设计成用于适应连接器上的附加功能。连接器可以有它自身的连接器流入部件和连接器流出部件。在这种情况中，流量计和连接器形成能够安装在流体管线网络中的模块式单元。
优选是，流量计的壳体包括至少一个接收装置，该接收装置在各种情况中分配给连接器，并设计成例如用于接收功能模块。
根据优选设置，流量计的容积测量部件可以设计为推入式模块或功能模块，它能够很容易地引入至接收装置中，即，例如推入或插入至接收装置中。因此，容积测量部件能够设计为在工厂预制的单元，需要时，该容积测量部件能够特别容易地安装或卸载，优选是没有任何工具的情况下。
附图说明
下面将根据附图更详细地介绍本发明的有利设置，附图中：
图1表示了根据本发明的设备的第一设置的简化示意图；
图2表示了根据本发明的设备的还一设置的简化示意图；
图3a表示了根据本发明的连接器的设置的简化示意图；
图3b表示了根据本发明的连接器的还一设置的简化示意图；
图3c表示了根据本发明的连接器的还一设置的简化示意图；
图3d表示了根据本发明的连接器的还一设置的简化示意图；
图4表示了根据本发明的设备的还一设置的简化透视图；以及
图5表示了根据本发明的设备的还一设置的简化透视图。
具体实施方式
图1中的附图标记1表示根据本发明的设备，它包括流量计2和连接器20。流量计2有壳体3，该壳体3有流体进口4和流体出口5。流体的通流方向优选是沿通流轴线da从流体进口4至流体出口5。因此，流体进口4和流体出口5布置在壳体3上，并沿通流轴线da彼此相对。容积测量部件6布置在壳体3内部，该容积测量部件6有超声波测量装置。不过也可选择，也能够设置一些其它容积测量部件6，例如机械叶轮测量部件，磁感应测量部件等。
超声波测量装置包括两个超声波换能器7a、7b以及测量部分8，该测量部分8位于超声波换能器7a、7b之间，并由于反射器9a、9b的偏转而以u形方式形成。流体流速的确定可以例如基于传播时间差方法来执行。容积测量部件6或超声波换能器7a、7b的控制通过控制单元10来进行，该控制单元10分配给容积测量部件6。控制单元10还用于将超声波换能器7a、7b的信号转变成数据以及通过数据接口11将它们传递给通信模块12的目的。
通信模块12包括通信模块壳体13，处理器14布置在该通信模块壳体13中，该处理器14能够处理容积测量部件6的数据和控制通信模块12。通信模块12能够通过发送和接收单元15(例如通过无线电)而将流量计的数据或消耗数据发送给供应商的更高级转接中心(该更高级转接中心在图中未示出)或者发送给数据收集器。也可选择或者另外，如图1中所示，可以设置第二发送和接收单元15，通过该第二发送和接收单元15，通信模块12能够与其它流量计2或通信模块12通信。而且，通信模块12包括：数据接口16，用于内部单元和外部装置的连接；数据存储器17，用于存储数据；以及能量储存器18，用于向通信模块12供给能量(例如电池或可再充电电池)。也可选择，也可以设置电源组(图中未示出)，该电源组有用于供给能量的能量馈入线。而且，数据线19设置在通信模块12内，处理器14、发送和接收单元15、数据存储器17和数据接口16通过该数据线19而彼此连接。
连接器20可以通过连接装置(例如插入式连接件)而与流量计2的壳体3连接。在流量计2和连接器20之间的连接在图1中由黑色虚线表示。连接器20包括连接器壳体21，该连接器壳体21例如可以由金属或塑料来制造。而且，连接器20包括连接器流入部件22和连接器流出部件23，该连接器流入部件22和连接器流出部件23通过穿透槽道24而直接相互连接。因此，流体从连接器流入部件22通过连接器20而流向连接器流出部件23。截止阀26布置在穿透槽道24内，该截止阀26将用于关闭或释放通过连接器20的通流。一旦连接器20通过连接装置而与流量计2的壳体3连接，流体就能够流过连接器20和流量计2。在这里，连接器20和流量计2设置成使得它们的连接为流体密封。
在连接器20的上部区域中设置了用于功能模块30的连接几何形状或连接装置，该连接几何形状或连接装置例如包括插入式元件28。功能模块30的对应配对件能够插入或附接至插入式元件28中。因此，功能模块30能够与连接器20的插入式元件28连接。如根据图3a和3b中的插入式元件28所示，插入式元件28、29能够不同设置。这导致的优点是，只有选定的功能模块30能够通过锁和钥匙原理而与连接器20连接，从而保证功能模块30与连接器20无误差地安装或连接(“pokayoke(防错)”)。
方便的是，连接器20可以包括旁路槽道，例如包括两个槽道部分25a、25b或分支槽道25，如图3c中所示。旁路槽道用于通过一个槽道部分25a来分支流体以及使它通过第二槽道部分25b返回。因此例如，在槽道接口27a，27b处连接的功能模块30能够由流体流过。相反，分支槽道25用于使得流体从穿透槽道24分支出来和使它通向槽道接口27，从而例如与功能模块30的流体接触能够在没有任何通流的情况下进行。而且，截止阀26可以分别设置在分支槽道25中或旁路槽道的槽道部分25a、25b中，以便关闭通向槽道接口27的分支通流。优选是，关闭通过自动关闭机构来执行，其中，一旦功能模块30连接，就关闭流过该穿透槽道的流体流动，一旦功能模块30移除，就关闭流过旁路槽道的流体流动。功能模块30是否连接的检测可以通过例如传感器或者在连接器20和功能模块30之间的数据和/或能量连接来执行。
功能模块30包括功能模块壳体31和能量供给源。能量储存器32(例如电池或可再充电电池)或者电源组(图中未示出)和能量馈入电缆可以设置为例如能量供给源。而且，功能模块30包括功能单元33，该功能单元33设计为提供附加功能。因此，附加功能能够通过连接器20而添加给流量计2，或者连接器20自身用于适应该附加功能。而且，功能模块30可以包括数据线和数据接口34，以便与其它功能模块30、连接器20、通信模块12等通信。也可选择或者另外，附加通信单元(未示出)还可以设置在功能模块30内，以便与设备1的其它部件进行无线通信，例如通过蓝牙，或者通过近距离通信(nfc)。
功能模块30使得流量计2或设备1能够根据选择而分配多种附加功能。这里，功能模块30可以分为三个基本模块组。图2表示了根据本发明的设备1的示意设置，其中，与用于参数测量的模块组35、用于流体处理的模块组36和/或用于其它功能模块37的模块组不同的功能模块30能够根据选择而装配在设备1的多个连接器20上。例如，用于参数测量的模块组35包括用于硝酸盐确定的功能模块30和用于氯确定的功能模块30，因此能够确定流体的例如硝酸盐和/或氯的含量。除垢功能模块和灭菌功能模块也设置为流体处理模块，该灭菌功能模块通过紫外线光源来杀死细菌和减少细菌数量。另外，过滤器功能模块和安全功能模块设置为其它模块，该过滤器功能模块例如使得流体没有悬浮物质或者将该悬浮物质滤除。例如，安全功能模块可以确定流量计2或设备1的不合适操作，例如通过震动传感器。还可以设置不需要流体接触或流体通流的功能模块30，例如附加的通信功能模块，该通信功能模块例如提高传输功率或用于实现可选的无线电标准。这种功能模块30有密封装置，该密封装置关闭或流体密封地关闭槽道接口27、27a、27b，或者它们附接或装配至相应的连接器20上，而没有分支槽道25或旁路槽道。
设备1还可以包括能量管理，该能量管理用于使得设备1的各个单元或模块(例如连接器20、功能模块30、通信模块12和/或流量计2)能够从一个向另一个供给能量。例如，可以设置附加的公共能量功能模块，该公共能量功能模块能够按常规或在需要时更换，以便保证能量供给。如根据图3d中的连接器20所示，能量线39可以设置在模块内，该能量线39通过能量接口40而使得各个模块的能量供给源(例如，能量储存器38)相互连接。而且，可以设置能量回收功能模块，该能量回收功能模块例如通过流体流来回收能量，并通过能量线39来将该能量供给至能量供给源，以便该能量供给源能够使用和/或存储能量。也可选择，设备1的所有模块也可以通过单个网络连接件通过能量线39和能量接口40来供给能量。
图4表示了根据本发明的设备1的设置的透视图，其中，流量计2以及布置在该流量计2的上游和下游的多个连接器20形成模块式单元。该设备包括用于确定流速的中心流量计和与该中心流量计连接的四个连接器20。该设备1能够通过公共流体进口42和公共流体出口43而很容易地安装在流体管线网络(未示出)中。为此，公共流体进口42和公共流体出口43有相应的连接件，例如螺纹或插入式连接件，以便插入流体管线网络的管线中。也可选择，自动或手动截止阀还可以设置在公共流体进口42和流体出口43中和/或公共流体进口42和流体出口43上。
而且，连接器20包括图4中未示出的上部连接件或插入式元件。因此，连接器20能够装配有功能模块30，该功能模块30提供用于槽道接口27a、27b的电接触。因此，通过在工厂或随后(即在安装在流体管线网络中之后)在没有任何工具的情况下添加功能模块30，附加功能能够很容易地分配给设备1。这实现了模块式概念，其中，流量计2用作基本模块，附加功能能够通过连接器20和功能模块30来分配给基本模块。
图5表示了根据本发明的设备1的可选设置。这里，多个连接器20设计为流量计2的壳体3的整体部分。因此，设备1包括公共壳体3，该公共壳体3包括流量计2和连接器20。连接器20因此被分配接收装置44a、44b，该接收装置44a、44b设计成用于分别接收功能模块30。例如，接收装置44a、44b可以有不同尺寸，用于不同尺寸的功能模块。这里，较小的接收装置44a可以用于接收较小的功能模块，这些功能模块例如将只用于测量某些参数，例如温度、压力、硝酸盐、氯等。还可以设置较大的接收装置44b，该接收装置44b例如设计成用于接收由流体流过并例如执行流体或水处理(除垢、软化、杀灭细菌)的功能模块30。
接收装置44a、44b优选是包括布置于其中的数据、能量和/或槽道接口27、27a、27b，即连接器20的接口，该接口提供用于功能模块30的电接触(一旦该功能模块30插入相应的接收装置44a、44b中)。在这种情况下，设备1设计为自动检测功能模块30插入相应接收装置44a、44b中，例如基于通过数据接口的传输、rfid连接、机械开关，光学传感器或现有技术中已知的一些其它传感器单元。因此，能够控制截止阀26的关闭机构，和/或能够执行设备1的功能单元或模块(功能模块30)的同步。因此，设备1表示一种配件，利用该配件，功能模块30能通过“即插即用”功能而快速和容易的更换。而且，为此，通信模块12也可以与壳体3连接，一旦功能模块插入该壳体3就与功能模块30直接连接。这里，根据选择，连接可以以无线或有线的方式来进行。
根据如图5中所示的设置，可以设置容积测量部件6，该容积测量部件6设计为推入式模块45，因此包括确定通流或确定流速的功能。因此，推入式模块45可以插入或推入流量计2的接收装置44b或壳体3中。因此，它同样表示功能模块30能够在需要时很容易地更换，优选是没有任何工具的情况下。
也可选择，连接器20和功能模块30也可以形成公共模块式单元，该公共模块式单元作为推入式模块能够引入至接收装置44a、44b中。为此，一旦在接收装置44a、44b中没有推入式模块，接收装置44a、44b就与流体进口42和流体出口43连接，即接收装置44a、44b同样由流体44a、44b流过。因此，可以设置附加的位置保持器模块(附图中未示出)，该位置保持器模块设计为用于插入接收装置44a、44b中，以便补偿功能模块30的缺失。优选是，位置保持器模块同样有进口、出口以及连接该进口和出口的穿透槽道，且可选择地有数据和/或能量接口，以便检测该位置保持器模块的存在。
在附图中未示出的多个实施例的特征的各个组合(子组合)以及各个特征的可能组合也明确包括在本发明中。
参考标号列表
1设备
2流量计
3壳体
4流体进口
5流体出口
6容积测量部件
7a、7b超声波换能器
8测量部分
9a、9b反射器
10控制单元
11数据接口
12通信模块
13通信模块壳体
14处理器
15发射和接收单元
16数据接口
17数据存储器
18能量储存器
19数据线
20连接器
21连接器壳体
22连接器流入部件
23连接器流出部件
24穿透槽道
25分支槽道
25a，25b槽道部分
26截止阀
27、27a、27b槽道接口
28插入式元件
29插入式元件
30功能模块
31功能模块壳体
32能量储存器
33功能单元
34数据接口
35用于参数测量的模块组
36用于流体处理的模块组
37用于其它功能模块的模块组
38能量储存器
39能量线
40能量接口
41显示器
42流体进口
43流体出口
44a、44b接收装置
45推入式模块
da通流轴线