Die vorliegende Erfindung betrifft eine kombinierte Mess- und Reguliervorrichtung für ein durch eine Fluidleitung strömendes Fluid. Bei der Fluidleitung handelt es sich insbesondere um eine Wasserleitung, durch die Wasser strömt, die in einem Gebäude verlegt ist und die eine Wasserquelle, beispielsweise von einem Fluidversorger oder einem öffentlichen Versorgungsunternehmen, insbesondere einem Wasserversorger, mit einem Wasserauslass, beispielsweise einer Sanitärarmatur, einer Spülmaschine, einer Waschmaschine, einem Heißwasserbereiter, einem Boiler oder dergleichen, verbindet.

Es sind Einzelmessvorrichtungen für ein durch eine Fluidleitung strömendes Fluid bekannt. Diese sind, wenn es sich um Wasser als das entsprechende Fluid handelt, als Wasserzähler oder Wasseruhren bezeichenbar. Die bekannten Einzelmessvorrichtungen ermöglichen es, den Wasserverbrauch einer Verbrauchseinheit, insbesondere einer Wohneinheit, beispielsweise eines Einfamilienhauses oder einer Wohnung, zu messen bzw. zu zählen bzw. zu erfassen. Einzelmessvorrichtungen für ein durch eine Fluidleitung strömendes Fluid misst das Volumen und/oder den Volumenstrom der durchströmenden bzw. durchfließenden Fluidmenge. Für den Einsatz von Einzelmessvorrichtungen im geschäftlichen Verkehr, beispielsweise zur Erstellung einer Abrechnung seitens eines Wasserversorgers gegenüber dessen Kunden, ist es erforderlich, die Messvorrichtungen entsprechend den gesetzlichen Vorgaben zu eichen. Die Messung des Volumens und/oder des Volumenstroms einer durchströmenden bzw. durchfließenden Fluidmenge einer Verbrauchseinheit schafft eine Nachvollziehbarkeit und eine Dokumentation des Fluidverbrauchs der Verbrauchseinheit auf deren Grundlage Einsparpotentiale des Fluids, insbesondere von Wasser als eine wertvolle Umweltressource, ermittelt werden kann.

Des Weiteren sind Einzelreguliervorrichtungen für ein durch eine Fluidleitung strömendes Fluid bekannt, beispielsweise Absperrhähne oder Ventile. Die bekannten Einzelreguliervorrichtungen dienen dazu, die Strömung durch eine Fluidleitung, im Konkreten die Wasserzufuhr, innerhalb einer Verbrauchseinheit zu regulieren, das heißt wahlweise freizugeben, zu begrenzen oder zu sperren. Einzelreguliervorrichtungen erlauben es, beispielsweise für Wartungsarbeiten, bei technischen Defekten, bei Dürren bzw. Trockenperioden oder in einer Zeit der Abwesenheit der Bewohner einer Wohneinheit, insbesondere während einer Urlaubszeit oder nach einem Auszug, die Fluidleitung teilweise oder vollständig zu sperren. Durch eine Begrenzung oder Sperrung einer Fluidleitung ist es insbesondere möglich, eine unkontrollierte oder dysfunktionale Wasserzufuhr zu reduzieren oder zu verhindern und somit Wasserschäden an der Struktur und an der Einrichtung von Gebäuden gering zu halten oder zu vermeiden.

Um ein durch eine Fluidleitung strömendes Fluid sowohl messen als auch regulieren zu können, ist es nach dem Stand der Technik erforderlich, sowohl eine Einzelmessvorrichtung als auch eine Einzelreguliervorrichtung für ein durch eine Fluidleitung strömendes Fluid zu installieren. Dies bedeutet in der Praxis, dass die beiden beschriebenen Vorrichtungen separat voneinander in der Fluidleitung eingesetzt bzw. verbaut werden müssen. Dies erfordert jedoch einen entsprechend großen Bauraum. Außerdem erfordert dies einen hohen Installations- und Wartungsaufwand, da beide Vorrichtungen einzeln voneinander installiert und gewartet werden müssen. Falls es darüber hinaus beabsichtigt ist, dass die Einzelmessvorrichtung und die Einzelreguliervorrichtung Daten bzw. Informationen miteinander austauschen sollen, das heißt im Falle eines beabsichtigten Zusammenwirkens einer intelligenten Einzelmessvorrichtung mit einer intelligenten Einzelreguliervorrichtung, ist es zusätzlich erforderlich, eine entsprechende Infrastruktur, beispielsweise durch Schläuche, Kabel oder Bus-Leitungen, vorzusehen. Dies erhöht die Komplexität des Gesamtsystems und erhöht somit den erforderlichen Bauraum bzw. die erforderliche Einbaulänge sowie die Fehleranfälligkeit und den Installations- und Wartungsaufwand. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die voranstehend insgesamt erläuterte Problematik zumindest teilweise zu lösen und insbesondere eine Vorrichtung anzugeben, die in einem vergleichsweise kleinen Bauraum sowohl die beschriebene Messfunktionalität als auch die beschriebene Regulierfunktionalität bereitstellt.

Die hier zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine kombinierte Mess- und Reguliervorrichtung für ein durch eine Fluidleitung strömendes Fluid mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich jeweils aus den Unteransprüchen.

Es wird eine kombinierte Mess- und Reguliervorrichtung für ein durch eine Fluidleitung strömendes Fluid vorgeschlagen. Die kombinierte Mess- und Reguliervorrichtung umfasst eine Messeinrichtung sowie eine Reguliereinrichtung. Die Gesamtlänge der kombinierten Mess- und Reguliervorrichtung entlang der Längsachse der Vorrichtung beträgt eine Höchstgesamtlänge, insbesondere höchstens 100 mm bis 120 mm, vorzugsweise höchstens 110 mm. Dies gilt insbesondere bei Dauerdurchfluss Cb = 2,5 m ³ /h und Präzisions- bzw. Anforderungsklasse R400 nach MID-Zertifizierung (Measuring Instruments Directive, europäische Messgeräterichtlinie oder deren Nachfolgerrichtlinie). Die Längsachse der Vorrichtung definiert die Strömungsrichtung des Fluids durch die Vorrichtung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in eine Fluidleitung einbaubar bzw. in einer Fluidleitung anordenbar. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in allen bekannten Heiß- und Kaltwasserrohrleitungssystemen eingesetzt werden. Außerdem kann die erfindungsgemäße Vorrichtung für einen Berstdruck von 16 bar ausgelegt sein.

Die Fluidleitung kann als ein Rohr oder ein Schlauch ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in die Fluidleitung einbaubar. Die Fluidleitung kann ein- oder zweiteilig ausgebildet sein. Eine einteilige Fluidleitung ist vor der Installation der kombinierten Mess- und Reguliervorrichtung aufzutrennen, sodass zwei Teilstücke der Fluidleitung entstehen. Auf diese Weise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in bestehende Fluidleitungen nachträglich einbaubar bzw. ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nachrüstbar. Eine zweiteilige Fluidleitung umfasst zwei Teilstücke. Die der kombinierten Mess- und Reguliervorrichtung zugewandten Enden der beiden Teilstücke können jeweils ein Gewinde, insbesondere ein Außengewinde, aufweisen. Die Gewinde der Teilstücke der Fluidleitung dienen jeweils dazu, mittels eines Schraubverbindungselements, insbesondere einer Überwurfmutter, eine Schraubverbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu bilden. Bei der Installation der kombinierten Mess- und Reguliervorrichtung werden die zwei Teilstücke der Fluidleitung über die kombinierte Mess- und Reguliervorrichtung fluidisch miteinander verbunden. Nach der Installation der kombinierten Mess- und Reguliervorrichtung in der Fluidleitung kann das Fluid zunächst durch das erste Teilstück der Fluidleitung, anschließend durch die kombinierte Mess- und Reguliervorrichtung und schließlich durch das zweite Teilstück der Fluidleitung strömen. Aus der Strömungsrichtung des Fluids ergibt sich die Zustrom- bzw. Zulaufseite und die Abström- bzw. Ablaufseite der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Messeinrichtung kann dazu ausgebildet sein, das Volumen und/oder den Volumenstrom einer durchströmenden bzw. durchfließenden Fluid- oder Wassermenge zu messen bzw. zu zählen bzw. zu erfassen. Die Messeinrichtung kann eine intelligente Messeinrichtung sein, indem sie eine Sensorik in Form von zumindest einem Sensor und/oder einer Steuerung, welche dazu ausgebildet ist, die Daten dieser Sensorik zu verarbeiten, umfasst. Beispielsweise kann die intelligente Messeinrichtung dazu ausgebildet sein, unerwartet bzw. plötzlich auftretende Ereignisse oder Unregelmäßigkeiten in Bezug auf den Fluid- oder Wasserverbrauch zu erkennen. Dies kann dazu genutzt werden, Fehler oder Defekte frühzeitig zu identifizieren.

Die Reguliereinrichtung ist dazu ausgebildet, das Volumen und/oder den Volumenstrom einer durchströmenden bzw. durchfließenden Fluid- oder Wassermenge zu regulieren, das heißt wahlweise freizugeben, zu begrenzen oder zu sperren. Die Reguliereinrichtung kann eine intelligente Reguliereinrichtung sein, indem sie eine Sensorik in Form von zumindest einem Sensor und/oder einer Steuerung, welche dazu ausgebildet ist, die Daten dieser Sensorik zu verarbeiten, umfasst. Beispielsweise kann die intelligente Reguliereinrichtung dazu ausgebildet sein, automatisiert auf durch die Messeinrichtung erkannte Ereignisse, vorzugsweise ohne Eingaben von menschlichen Benutzern, zu reagieren, indem bestimmte vordefinierte Maßnahmen durchgeführt werden. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße, kombinierte Mess- und Reguliervorrichtung schnell auf zum Beispiel technische Defekte reagieren und gegebenenfalls hohe Wasserschäden verhindern oder zumindest begrenzen.

Die erfindungsgemäße Mess- und Reguliervorrichtung kann eine intelligente Messeinrichtung und eine intelligente Reguliereinrichtung umfassen. In diesem Fall ist die erfindungsgemäße Mess- und Reguliervorrichtung eine intelligente Mess- und Reguliervorrichtung. Die intelligente Mess- und Reguliervorrichtung kann modernste Kommunikationsarchitekturen und -Protokolle aufweisen. Dazu zählen beispielsweise das kabelgebundene Meter-Bus-(M-Bus-)System und das kabellose Wireless Meter-Bus-(wM-Bus-)System, welche jeweils offene Kommunikationsstandards mit einer Stern-Topologie und Master- und Slave-Geräten sind und insbesondere in Europa weit verbreitet sind. Weiter zählt dazu beispielsweise das Open Metering System (OMS), das eine hersteller- und branchenübergreifende Kommunikationsarchitektur für intelligente Messgeräte auf Basis von wM-Bus oder M-Bus ist. Die intelligente Mess- und Reguliervorrichtung ermöglicht auch eine verbesserte Kommunikation bzw. einen verbesserten Informationsaustausch mit öffentlichen Versorgungsunternehmen und privaten Verbrauchern. Dies führt mittelbar zu einer Verbesserung der Wasserqualität und der Wasserversorgungssicherheit.

Die erfindungsgemäße Mess- und Reguliervorrichtung stellt sowohl die beschriebene Messfunktionalität als auch die beschriebene Regulierfunktionalität bereit, und zwar innerhalb einer einzigen Vorrichtung. Mit anderen Worten kombiniert die erfindungsgemäße Vorrichtung die beschriebene Messfunktionalität und die beschriebene Regulierfunktionalität in einem Gerät. Daher vermag die erfindungsgemäße Mess- und Reguliervorrichtung den Einsatz einer separaten Einzelmessvorrichtung und einer separaten Einzelreguliervorrichtung jeweils vollständig zu ersetzen. Dadurch, dass die erfindungsgemäße Mess- und Reguliervorrichtung eine Gesamtlänge entlang ihrer Längsachse von höchstens 110 mm aufweist und die beschriebenen Mess- und Regulierfunktionalitäten innerhalb einer einzigen Vorrichtung bzw. innerhalb eines einzigen Geräts bereitstellt, ist die für die Bereitstellung der beiden beschriebenen Funktionalitäten erforderliche Gesamtlänge im Vergleich zu den bisher bekannten Lösungen effektiv verkürzt. Durch die Verkürzung der Gesamtlänge ist der erforderliche Bauraum der erfindungsgemäßen Vorrichtung kleiner im Vergleich zu einer Aneinanderreihung bzw. einer Hintereinanderschaltung einer separaten Einzelmessvorrichtung und einer separaten Einzelreguliervorrichtung entlang der Fluidleitung.

Die erfindungsgemäße Mess- und Reguliervorrichtung ist eine Zwei-in-Eins-Lösung gegenüber den bisher bekannten Lösungen in Form von Einzelmessvorrichtungen und Einzelreguliervorrichtungen. Dadurch, dass im Falle eines beabsichtigten Zusammenwirkens einer Messfunktionalität mit einer Regulierfunktionalität zum Beispiel auf Schläuche, Kabel oder Busleitungen, die eine Einzelmessvorrichtung und eine Einzelreguliervorrichtung verbinden, verzichtet werden kann, verringert sich insgesamt auch der Installations- und Wartungsaufwand. Des Weiteren reduziert sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung die Anzahl der Flansche bzw. Anschlüsse, die bei einem Einbau eines Geräts in einer Fluidleitung zwischen dem Gerät und der Fluidleitung entstehen, sodass sich auch die potentielle Gefahr von Leckagen an den Flanschen reduziert.

Die erfindungsgemäße Mess- und Reguliervorrichtung kann eine Steuereinrichtung umfassen. Die Steuereinrichtung kann eine zentrale Steuereinrichtung sein, die dazu ausgebildet ist, sämtliche Daten der Messeinrichtung zu empfangen, zu speichern, zu verarbeiten, insbesondere weiterführende Daten zu erzeugen bzw. zu berechnen, und die Daten und/oder die weiterführenden Daten, zu überwachen, zu verwalten, an die Reguliereinrichtung zu senden, zu exportieren und/oder zu importieren. Weiterführende Daten umfassen insbesondere Handlungsmaßnahmen, Befehle, Signale und/oder Kennzahlen. Sämtliche Daten können für umfassende Ana- lysen des Fluid- oder Wasserverbrauchs der betrachteten Verbrauchseinheit genutzt werden. Es können insbesondere qualitative und quantitative bzw. relative und absolute Analysen durchgeführt werden. Im Rahmen einer Datenüberwachung können Schwellwerte festgelegt werden, bei deren Über- oder Unterschreitung weiterführende Maßnahmen ergriffen werden können und/oder weiterführende Daten, beispielsweise Warnungen, Fehlermeldungen, Signale oder Kennzahlen, erzeugt werden können.

Die erfindungsgemäße Mess- und Reguliervorrichtung kann eine Leiterplatine bzw. eine Hauptplatine, auch als printed circuit board (PCB) bezeichenbar, umfassen, die einen MID-Teil und einen Nicht-MID-Teil umfassen kann. Die Leiterplatine kann die Steuereinrichtung umfassen. Der MID-Teil kann sämtliche MID-relevanten Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen, das heißt Bestandteile, die MID-zertifiziert sind und dazu eingerichtet sind, Messungen nach MID durchzuführen, solche Messungen zu unterstützen und/oder Daten solcher Messungen zu verarbeiten. Insbesondere kann der MID-Teil einen Datenspeicher, einen Prozessor, eine Antenne umfassen. Der Nicht-MID-Teil kann sämtliche MID-irrelevanten Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen, das heißt Bestandteile, die nicht MID-zertifiziert sind oder nicht MID-zertifiziert sein müssen. Insbesondere kann der Nicht-MID-Teil einen Datenspeicher, einen Prozessor, eine Antenne umfassen. Der MID-Teil und der Nicht-MID-Teil können voneinander getrennt ausgebildet sein, insbesondere baulich und/oder energetisch voneinander getrennt, vorzugsweise physisch, mechanisch, elektrisch und/oder logisch voneinander getrennt. Diese Trennung dient dazu, Manipulationen und Fehlfunktionen zu verhindern, da der MID-Teil immer und störungsfrei während dessen gesamter Lebensdauer funktionieren muss.

Die erfindungsgemäße Mess- und Reguliervorrichtung kann zwei Stutzen aufweisen, nämlich einen Zulaufstutzen und einen Ablaufstutzen. Der Zulaufstutzen ist dazu ausgebildet, das Fluid in die Vorrichtung zu leiten bzw. zu führen, und ist mit der Fluidleitung verbindbar. Der Ablauf- stutzen ist dazu ausgebildet, das Fluid aus der Vorrichtung heraus zu leiten bzw. zu führen, und ist mit der Fluidleitung verbindbar.

Die erfindungsgemäße Mess- und Reguliervorrichtung kann ein Gehäuse umfassen. Das Gehäuse kann derart dimensioniert sein, dass es einen wesentlichen Teil der Vorrichtung umhüllt. Das Gehäuse kann zwei Hindurchführungen aufweisen, nämlich eine Hindurchführung für den Zulaufstutzen und eine Hindurchführung für den Ablaufstutzen. Das Gehäuse schützt die Vorrichtung vor Beschädigungen und Manipulationen und schützt menschliche Benutzer der Vorrichtung vor Verletzungen.

Die erfindungsgemäße Mess- und Reguliervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, einen Fluidversorger mit einem Fluidverbraucher, insbesondere einem Haushalt, zu verbinden. Die Mess- und Reguliervorrichtung kann in Strömungsrichtung unmittelbar nach der ersten Absperrvorrichtung oder dem ersten Absperrhahn des Fluidverbrauchers angeordnet sein. In dieser Konfiguration ersetzt die Mess- und Reguliervorrichtung, falls sie MID-zertifiziert (Measuring Instruments Directive, europäische Messgeräterichtlinie oder deren Nachfolgerrichtlinie) ist, eine gebräuchliche Wasseruhr. Alternativ kann die Mess- und Reguliervorrichtung in Strömungsrichtung unmittelbar nach einer gebräuchlichen Wasseruhr angeordnet sein, falls die Mess- und Reguliervorrichtung nicht MID-zertifiziert ist.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Messeinrichtung dazu ausgebildet, Messdaten, insbesondere bezüglich Volumen, Volumenstrom, Druck und/oder Temperatur einer durchströmenden bzw. durchfließenden Wassermenge sowie bezüglich Außen- bzw. Umgebungstemperatur, zu speichern, weiterführende Daten, beispielsweise Handlungsmaßnahmen, Befehle, Signale oder Kennzahlen, auf Grundlage der Messdaten zu erzeugen bzw. zu berechnen, die Messdaten und/oder die weiterführenden Daten zu überwachen, zu verwalten, zu exportieren und/oder zu importieren. Die Messdaten sowie die weiterführenden Daten können für umfassende Analysen des Wasserverbrauchs der betrachteten Verbrauchseinheit genutzt werden. Es können insbesondere qualitative und quantitative bzw. relative und absolute Analysen durchgeführt werden. Im Rahmen einer Datenüberwachung können Schwellwerte festgelegt werden, bei deren Über- oder Unterschreitung weiterführende Maßnahmen ergriffen werden können und/oder weiterführende Daten, beispielsweise Warnungen, Fehlermeldungen, Signale oder Kennzahlen, erzeugt werden können.

Auf diese Weise können Unregelmäßigkeiten in dem Verbrauch ermittelt werden und mögliche Fehler oder Defekte, insbesondere in den betrachteten Fluidleitungen, identifiziert oder frühzeitig erkannt werden. So können Wasserschäden geringgehalten werden oder sogar vollständig vermieden werden. Im Rahmen einer Datenverwaltung können Verbrauchs- und/oder Verbraucherprofile festgelegt bzw. angelegt werden oder auf Basis der Daten und/oder der weiterführenden Daten erzeugt werden oder mittels künstlicher Intelligenz angelernt werden. Dies ermöglicht es, die erfindungsgemäße Vorrichtung individuell an einzelne Verbrauchseinheiten, Wohneinheiten oder Bewohner anzupassen. Im Rahmen eines Datenexports und -imports können Daten in einem dafür vorgesehenen Datenformat ausgelesen und anschließend eingelesen werden, um beispielsweise bei einem Um- oder Auszug eines Bewohners dessen individuelles Verbrauchsprofil von der bisherigen Verbrauchseinheit auf die neue Verbrauchseinheit übertragen zu können. Auf diese Weise importierte bzw. eingelesene Daten können zwecks Erzeugens oder Anlernens neuer Verbrauchs- und/oder Verbraucherprofile nutzbar gemacht werden. Die Messeinrichtung bietet somit eine Vielzahl an individualisierbaren Funktionen.

Nach einer weiter vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Messeinrichtung eine Ultraschallmesseinheit und umfasst die Ultraschallmesseinheit zwei Ultraschallwandler. Die Ultraschallwandler weisen jeweils eine Oberfläche auf, die dazu ausgebildet ist, Ultraschallimpulse oder Ultraschallimpulsfolgen zu senden und zu empfangen. Die Ultraschallmesseinheit kann eine Messstrecke aufweisen, die entlang der Längsachse der erfindungsgemäßen Vorrichtung, das heißt in Strömungsrichtung des Fluids durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, verläuft. Einer der beiden Ultraschallwandler kann an einem ersten Ende der Messstrecke angeordnet sein und ein anderer der beiden Ultraschallwandler kann an einem zweiten Ende der Messstre- cke angeordnet sein. Die Ultraschallmesseinheit ist dazu ausgebildet, die Geschwindigkeit des durch die Fluidleitung strömenden Fluids, insbesondere Wasser, und somit dessen Volumen, dessen Volumenstrom, dessen Druck und/oder dessen Temperatur zu messen. Die Ultraschallwandler sind jeweils dazu ausgebildet, Ultraschallsignale zu senden und zu empfangen.

Um die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids zu messen, werden von beiden Ultraschallwandlern gleichzeitig Ultraschallimpulse oder Ultraschallimpulsfolgen in Richtung des jeweils anderen Ultraschallwandlers gesendet. Die auf diese Weise gesendeten, einander entgegengesetzt orientierten Ultraschallimpulse oder Ultraschallimpulsfolgen setzen sich durch das Fluid von dem jeweils sendenden Ultraschallwandler in Richtung des jeweils anderen, empfangenen Ultraschallwandlers fort. Bei einer für den Moment des Aussendens der Ultraschallimpulse oder - Impulsfolgen festgelegten Strömungsrichtung des Fluids bedeutet dies, dass die einen Ultraschallimpulse oder Ultraschallimpulsfolgen sich in Strömungsrichtung des Fluids fortsetzen und die anderen Ultraschallimpulse oder Ultraschallimpulsfolgen sich entgegen der Strömungsrichtung des Fluids fortsetzen. Nach dem Senden der Ultraschallimpulse oder der Ultraschallimpulsfolgen schalten beide Ultraschallwandler von einem Sendemodus in einen Empfangsmodus um. In dem Empfangsmodus können die Ultraschallwandler Ultraschallimpulse oder Ultraschallimpulsfolgen empfangen. Nach dem Empfangen der beiden Ultraschallimpulse oder der beiden Ultraschallimpulsfolgen werden diese miteinander verglichen und somit die Zeitverzögerung zwischen diesen ermittelt. Auf Basis der Zeitverzögerung kann schließlich die Geschwindigkeit des durch die Fluidleitung strömenden Fluids berechnet werden.

Der Abstand zwischen den Ultraschallwandlern kann die Messstrecke der Ultraschallmesseinheit definieren. Die hydraulische Ultraschallmessung ist überaus präzise und daher für die Messung von sowohl großen als auch kleinen Wassermengen, genauer gesagt Volumina und/oder Volumenströme von entsprechenden Fluid- oder Wassermengen, geeignet. Zudem ist die hydraulische Ultraschallmessung unabhängig von der Leitfähigkeit, der Viskosität, der Temperatur, der Dichte und des Drucks des Fluids und somit auch robust gegenüber äußeren Einflüssen, die die Leitfähigkeit, die Viskosität, die Temperatur, die Dichte und den Druck des Fluids verändern können. Außerdem bedarf die hydraulische Ultraschallmessung keiner mechanisch beweglichen Bauteile und ist somit besonders langlebig und wartungsarm. Die Messstrecke kann in einer gespiegelten Konfiguration ausgebildet sein. Dies verlängert die Messstrecke und erhöht somit die Präzision der Ultraschallmessung weiter.

Nach einer weiter vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Ultraschallmesseinheit zwei ultraschallreflektierende Flächen, auch Ultraschallspiegel genannt, wobei die ultraschallreflektierenden Flächen entlang der Längsachse der erfindungsgemäßen Vorrichtung voneinander be- abstandet angeordnet sind. Die beiden ultraschallreflektierenden Flächen können jeweils an einem Arretierelement, auch als Schlitten bezeichnet, befestigt sein. Alternativ können die beiden ultraschallreflektierenden Flächen einstückig mit dem Arretierelement ausgebildet sein, sodass die beiden ultraschallreflektierenden Flächen integrale Bestandteile des Arretierelements sind. Das Arretierelement kann als Stanzteil aus Blech hergestellt sein. Das Arretierelement erleichtert die Arretierung der beiden ultraschallreflektierenden Flächen sowie deren Handhabung, Montage und Demontage. Jede der beiden ultraschallreflektierenden Flächen ist einer der beiden Ultraschallwandlern logisch und gegebenenfalls räumlich zugeordnet. Die ultraschallreflektierenden Flächen sind dazu ausgebildet, die Ultraschallimpulse oder die Ultraschallimpulsfolgen in ihrer jeweiligen Richtung umzulenken. Auf diese Weise ist es möglich, die Ultraschallwandler räumlich in unterschiedlichen Konfigurationen innerhalb der Messeinrichtung anzuordnen. Der Abstand zwischen den ultraschallreflektierenden Flächen kann die Messstrecke der Ultraschallmesseinheit definieren.

Nach einer weiter vorteilhaften Ausführungsform sind die ultraschallreflektierenden Flächen jeweils aus Edelstahl gefertigt. Edelstahl als Werkstoff für die ultraschallreflektierenden Flächen bietet einen hohen Reflexionsgrad, ist korrosionsbeständig und ist vergleichsweise kostengünstig. Nach einer weiter vorteilhaften Ausführungsform sind die ultraschallreflektierenden Flächen jeweils in einem Winkel von 45 ° zu der Längsachse der erfindungsgemäßen Vorrichtung orientiert angeordnet. Auf diese Weise verringert sich der Strömungswiderstand des Fluids. Bei einem solchen Winkel ergibt sich außerdem aufgrund der Gesetzmäßigkeiten der Reflexion, nämlich, dass der Einfallswinkel und der Ausfallswinkel gleich groß sind, dass der jeweilige Winkel zwischen der Längsachse der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der Normalrichtung der die Ultraschallimpulse aussendenden und empfangenen Oberfläche der Ultraschallwandler 90 ° beträgt. Dadurch können die beiden Ultraschallwandler gleich orientiert verbaut werden, was den Herstellungs-, Installations- und Wartungsaufwand verringert.

Nach einer weiter vorteilhaften Ausführungsform beträgt der Abstand zwischen den ultraschallreflektierenden Flächen 40 mm bis 50 mm, insbesondere 44 mm. Dies gilt insbesondere bei Dauerdurchfluss Q3 = 2,5 m ³ /h und Präzisions- bzw. Anforderungsklasse R400 nach MID- Zertifizierung (Measuring Instruments Directive, europäische Messgeräterichtlinie oder deren Nachfolgerrichtlinie). Prototypenversuche haben ergeben, dass bei Q3 = 2,5 m ³ /h und R400 ein Abstand von 44 mm besonders gute Ergebnisse im Hinblick auf den Kompromiss zwischen Bauraumerfordernis und Messpräzision liefert. Der Abstand zwischen den ultraschallreflektierenden Flächen kann die Messstrecke der Ultraschallmessung definieren. So kann die Gesamtlänge der erfindungsgemäßen Mess- und Reguliervorrichtung entlang der Längsachse der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Vergleich zu einer Aneinanderreihung einer bekannten Einzelmessvorrichtung und einer bekannten Einzelreguliervorrichtung effektiv verringert werden und gleichzeitig die Messstrecke für die Ultraschallmessung relativ zu der Gesamtlänge der Vorrichtung vergleichsweise lang bzw. groß dimensioniert sein. Dies ermöglicht eine besonders präzise Ultraschallmessung bei vergleichsweise geringem Bauraumbedarf. Nach einer weiter vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Reguliereinrichtung ein stufenlos verstellbares bzw. steuerbares Ventil. Das Ventil ist dazu ausgebildet, die Fluidleitung stufenlos zu öffnen und zu schließen, das heißt die Strömung durch die Fluidleitung stufenlos freizugeben, zu begrenzen oder zu sperren. Eine stufenlose Verstellung des Ventils bedeutet in diesem Zusammenhang, dass jede beliebige, konstruktiv und geometrisch mögliche Verstellung des Ventils zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Position einschließlich der vollständig geöffneten und der vollständig geschlossenen Position umsetzbar ist. Die Reguliereinrichtung kann eine intelligente Reguliereinrichtung sein mit zumindest einem Sensor, der dazu ausgebildet ist, die Position, die Bewegung und/oder die Beschleunigung des Ventils oder Bestandteile davon zu messen.

Nach einer weiter vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Reguliereinrichtung einen Elektromotor. Der Elektromotor kann dazu ausgebildet sein, das Ventil anzusteuern, das heißt zu öffnen und zu schließen. Die Reguliereinrichtung kann eine intelligente Reguliereinrichtung sein mit zumindest einem Sensor, der dazu ausgebildet ist, die Position, die Bewegung und/oder die Beschleunigung des Elektromotors oder Bestandteile davon zu messen.

Nach einer weiter vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Reguliereinrichtung ein Getriebe, wobei das Ventil und der Elektromotor über das Getriebe kinematisch miteinander verbunden sind. Das Getriebe kann Zahnräder umfassen. Durch das Getriebe ist die Drehmoment- und Kraftübertragung zwischen dem Elektromotor und dem Ventil verbessert. Die Reguliereinrichtung kann eine intelligente Reguliereinrichtung sein mit zumindest einem Sensor, der dazu ausgebildet ist, die Position, die Bewegung und/oder die Beschleunigung des Getriebes oder Bestandteile des Getriebes zu messen.

Nach einer weiter vorteilhaften Ausführungsform ist die Reguliereinrichtung telemetrisch ansteuerbar. Die Reguliereinrichtung kann eine Empfängereinheit umfassen, die dazu ausgebildet ist, Steuersignale, beispielsweise Freigabesignale bzw. Öffensignale, Begrenzsignale bzw. Schließsignale mit einer prozentualen Angabe einer Freigabe oder Sperrung oder Sperrsignale, insbesondere in Form von Infrarot- oder Funksignalen, zu empfangen. Die Steuersignale können seitens eines Algorithmus, einer künstlichen Intelligenz, eines menschlichen Benutzers oder eines Versorgungsunternehmens erzeugbar sein.

Nach einer weiter vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Temperatursensor, der dazu ausgebildet ist, die Umgebungstemperatur der Vorrichtung bzw. die Außentemperatur und/oder die Fluidtemperatur zu messen. Der Temperatursensor kann für einen Messbereich von (minus) - 10 °C bis (plus) + 75 °C ausgelegt sein. Ein derart ausgelegter Temperatursensor ist auch für besonders tiefe und besonders hohe Temperaturen geeignet. Der Temperatursensor kann als gesonderter Sensor ausgebildet sein. Alternativ kann der Temperatursensor als integrierte Funktion innerhalb der Messeinrichtung ausgebildet sein, wobei die Temperatur über die Messstrecke der Ultraschallmessung berechenbar ist.

Nach einer weiter vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Drucksensor. Der Drucksensor ist dazu ausgebildet, den Fluiddruck sowohl in Zulaufrichtung als auch in Rücklaufrichtung der Fluidleitung zu messen. Der Drucksensor kann für einen Messbereich von (Null) 0 bar bis 10 bar ausgelegt sein. Ein derart ausgelegter Drucksensor ist auch für besonders hohe Fluiddrücke geeignet. Der Drucksensor kann dazu ausgebildet sein, den Versorgungsdruck des Fluids zu messen. Diese Sensordaten können dazu genutzt werden, Leckagen in der Fluidleitung zu erkennen und/oder sanitäre Geräte stromabwärts der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor Beschädigungen aufgrund eines überhöhten Drucks zu schützen.

Nach einer weiter vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zwei Speichereinheiten für elektrische Energie, nämlich eine erste elektrische Speichereinheit und eine zweite elektrische Speichereinheit. Die erste elektrische Speichereinheit ist dazu ausgebildet, die Messeinrichtung mit elektrischer Energie zu versorgen, insbesondere die Elektrifi- zierung von MID-Funktionalitäten (Measuring Instruments Directive, europäische Messgeräterichtlinie oder deren Nachfolgerrichtlinie) der Messeinrichtung bereitzustellen, vorzugsweise die Messeinrichtung zu kalibrieren. Die erste elektrische Speichereinheit kann eine Batterie mit einer langen Betriebslaufzeit sein. Vorzugsweise ist die erste elektrische Speichereinheit derart ausgelegt, die Messeinrichtung über einen Zeitraum von 6, 16 oder 20 Jahren mit elektrischer Energie zu versorgen. Die erste elektrische Speichereinheit kann derart ausgelegt sein, dass die Betriebslaufzeit ohne ein Nachladen gewährleistet ist. Dies ermöglicht ein besonders langlebiges und zuverlässiges Messen.

Die zweite elektrische Speichereinheit ist dazu ausgebildet, die Reguliereinrichtung oder Subsysteme der Reguliereinrichtung, insbesondere das Ventil, den Elektromotor und/oder das Getriebe oder jeweils Bestandteile davon, mit elektrischer Energie zu versorgen, insbesondere die Elektrifizierung von Nicht-MID-Funktionalitäten der Reguliereinrichtung bereitzustellen. Vorzugsweise ist die zweite elektrische Speichereinheit dazu ausgebildet, eine telemetrische und gegebenenfalls automatische Begrenzung oder Sperrung der Fluidleitung vorzunehmen, und zwar beispielsweise falls eine Unregelmäßigkeit in den Daten erkannt worden ist, falls Mieter oder Eigentümer einer Verbrauchs- bzw. Wohneinheit ausgezogen sind, falls eine seitens des Versorgungsunternehmens ausgestellte Rechnung nicht beglichen worden ist oder falls sich eine Wasserknappheit bei einer anhaltenden Dürre bzw. Trockenperiode ereignet. Die zweite elektrische Speichereinheit kann ein wiederaufladbarer Akkumulator sein. Dies bewirkt ein besonders flexibles und zuverlässiges Regulieren.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Darin ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung gezeigt, wobei die Erfindung nicht auf diese vorteilhafte Ausführungsform beschränkt ist. Gleiche Bauteile sind in den Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und sind daher grundsätzlich nur einmal benannt bzw. erwähnt. Es zeigen im Einzelnen Figur 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer halbtransparenten, schematischen Seitenansicht,

Figur 2 die Ausführungsform aus Figur 1 in einer weiteren halbtransparenten, schematischen Seitenansicht.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen, kombinierten Mess- und Reguliervorrichtung 1 für ein durch eine Fluidleitung 2 strömendes Fluid, beispielsweise Wasser, in einer halbtransparenten, schematischen Seitenansicht. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Messeinrichtung 3 und eine Reguliereinrichtung 4. Die Gesamtlänge 5 der Vorrichtung 1 entlang der Längsachse 6 der Vorrichtung 1 beträgt 110 mm. Die Längsachse 6 der Vorrichtung 1 und die Längsachse der zweiteiligen Fluidleitung 2 fallen im montierten Zustand der Vorrichtung 1, wie in Figur 1 dargestellt, das heißt nachdem die Vorrichtung 1 in die Fluidleitung 2 eingebaut bzw. eingesetzt worden ist, zusammen.

Das Fluid strömt in Strömungsrichtung 7, in Figur 1 von rechts nach links, durch die Vorrichtung 1. . Die Vorrichtung 1 weist an deren zwei Enden entlang der Längsachse 6 einen ersten Stutzen 8, der bei Strömungsrichtung 7 der Zulaufstutzen ist, und einen zweiten Stutzen 9, der bei Strömungsrichtung 7 der Ablaufstutzen ist, auf.

Die Fluidleitung 2 ist ein wasserführendes Rohr, das zwecks Installation der Vorrichtung 1 aufgetrennt worden ist, sodass zwei Teilstücke der Fluidleitung 2 entstanden sind. Die beiden Stutzen 8, 9 weisen jeweils ein Außengewinde 10 auf. Die beiden der Vorrichtung 1 zugewandten Enden der beiden Teilstücke der Fluidleitung 2 weisen jeweils eine Überwurfmutter 11 auf. Die Überwurfmuttern 11 sind jeweils auf das zugehörige Außengewinde 10 aufschraubbar . An den beiden so entstehenden Verbindungsstellen, das heißt jeweils stirnseitig zwischen der Fluidleitung 2 und der Vorrichtung 1, ist jeweils ein Dichtungselement in Form einer Flachdichtung an- geordnet, um eine fluiddichte und leckagefreie Fluidverbindung zwischen der Fluidleitung 2 und der Vorrichtung 1 sicherzustellen.

Die Messeinrichtung 3 ist dazu ausgebildet, Messdaten zu speichern, weiterführende Daten auf Grundlage der Messdaten zu erzeugen, die Messdaten und die weiterführenden Daten zu überwachen, zu verwalten, zu exportieren und zu importieren.

Die Messeinrichtung 3 umfasst eine Ultraschallmesseinheit 12. Die Ultraschallmesseinheit 12 umfasst zwei Ultraschallwandler 13 und zwei aus Edelstahl gefertigte, ultraschallreflektierende Flächen 14, wobei die ultraschallreflektierenden Flächen 14 entlang der im montierten Zustand gemeinsamen Längsachse 6 der Vorrichtung 1 und der Fluidleitung 2 voneinander beabstandet angeordnet sind. Die ultraschallreflektierenden Flächen 14 sind jeweils an einem Arretierelement befestigt sind jeweils in einem Winkel von 45 ° zu der Längsachse 6 der Vorrichtung 1 orientiert angeordnet. Die anströmseitige ultraschallreflektierende Fläche 14 weist eine strömungsoptimierte Konfiguration auf, indem sie eine strömungsoptimierte Form aufweist und zumindest eine in Bezug auf die Strömungsrichtung 7 vorgeschaltete Strömungsführungsfläche umfasst. Die beiden Ultraschallwandler 13 sind ebenfalls entlang der gemeinsamen Längsachse 6 voneinander beabstandet und sind jeweils 90 ° zu der Längsachse 6 orientiert. Die ultraschallreflektierenden Flächen 14 definieren einen zwischen ihnen liegenden Abstand 15. Dieser beträgt 44 mm für Cb = 2,5 m ³ /h und R400. Der Abstand 15 zwischen den beiden ultraschallreflektierenden Flächen 14 entspricht dem Abstand zwischen den beiden Ultraschallwandlern 13 und definiert die Messstrecke für die Ultraschallmessung.

Figur 2 zeigt die Ausführungsform aus Figur 1 in einer weiteren halbtransparenten, schematischen Seitenansicht, die gegenüber Figur 1 zusätzliche Bestandteile der Vorrichtung 1 darstellt. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 16, das einen wesentlichen Teil der Vorrichtung 1 umhüllt. Das Gehäuse 16 dient zum Schutz der Vorrichtung 1 vor Beschädigungen und Manipulationen und zum Schutz von menschlichen Benutzern der Vorrichtung 1. Das Gehäuse weist jeweils eine Hindurchführung für den ersten Stutzen 8 und für den zweiten Stutzen 9 auf. Die Reguliereinrichtung 4 umfasst ein stufenlos verstellbares Ventil 17 und einen Elektromotor 18. Die Reguliereinrichtung 4 umfasst außerdem ein Getriebe 19 mit Zahnrädern, wobei das Ventil 17 und der Elektromotor 18 über das Getriebe 19 kinematisch über dessen Zahnräder miteinander verbunden sind.

Die Reguliereinrichtung 4 ist telemetrisch ansteuerbar. Zu diesem Zweck umfasst die Reguliereinrichtung 4 eine Empfängereinheit, die Steuersignale empfangen kann.

Die Vorrichtung 1 umfasst einen Temperatursensor 20, der dazu ausgebildet ist, die Umgebungstemperatur der Vorrichtung 1 sowie die Fluidtemperatur, das heißt die Temperatur des die Vorrichtung 1 durchströmenden Fluids, insbesondere Wasser, zu messen.

Die Vorrichtung 1 umfasst weiter einen Drucksensor 21. Der Drucksensor 21 ist dazu ausgebildet, den Fluiddruck sowohl in Zulaufrichtung als auch in Rücklaufrichtung der Fluidleitung 2 zu messen.

Die Vorrichtung 1 umfasst noch weiter eine erste Speichereinheit für elektrische Energie 22 und eine zweite Speichereinheit für elektrische Energie 23. Die erste elektrische Speichereinheit 22 ist dazu ausgebildet, die Messeinrichtung 3 mit elektrischer Energie zu versorgen. Die zweite elektrische Speichereinheit 23 ist dazu ausgebildet, die Reguliereinrichtung 4 mit elektrischer Energie zu versorgen.

Weiter umfasst die Vorrichtung 1 eine Anzeigeeinrichtung 24, die dazu ausgebildet ist, dem Benutzer wesentliche Informationen darzustellen. Außerdem umfasst die Vorrichtung 1 eine Leiterplatine 25, die einen MID-Teil und einen Nicht-MID-Teil aufweist, die voneinander getrennt ausgebildet sind. Die Leiterplatine 25 umfasst Datenspeicher, Prozessoren und Anten- nen. Bezugszeichenliste

1 Kombinierte Mess- und Reguliervorrichtung

2 Fluidleitung

3 Messeinrichtung

4 Reguliereinrichtung

5 Gesamtlänge

6 Längsachse

7 Strömungsrichtung

8 Erster Stutzen

9 Zweiter Stutzen

10 Außengewinde

11 Überwurfmutter

12 Ultraschallmesseinheit

13 Ultraschallwandler

14 Ultraschallreflektierende Fläche

15 Abstand

16 Gehäuse

17 Ventil

18 Elektromotor

19 Getriebe

20 Temperatursensor

21 Drucksensor

22 Erste Speichereinheit für elektrische Energie

23 Zweite Speichereinheit für elektrische Energie

24 Anzeigeeinrichtung

25 Leiterplatine