Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Volumenzähler für Flüssigkeiten, insbesondere einen elektronischen Mehrstrahl-Wasserzähler beziehungsweise -messer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Herkömmliche Volumenzähler für Flüssigkeiten, insbesondere elektronische Volumenzähler, welche in aller Regel eine Zähleinrichtung, einen Messeinsatz mit einem drehbar gelagerten Flügelrad mit Flügelradwelle und eine Impulszähleranordnung aufweisen, und wobei die Impulszähleranordnung einen Impulsgeberträger mit wenigstens einem Impulsgeber aufweist und die Impulszähleranordnung sowohl mit der Zähleinrichtung als auch der Flügelradwelle beziehungsweise dem Flügelrad zusammenwirkt, um die Durchflussmenge zu bestimmen und/oder anzugeben, müssen grundsätzlich für eine vertikale und eine horizontale Einbaulage verwendbar sein, wobei sie in aller Regel auf eine horizontale Einbaulage optimiert sind.

Wird ein demgemäßer Zähler jedoch in vertikaler Einbaulage beziehungsweise Einbauposition verbaut, so sind aufgrund der ungünstigeren Lagerlauf-Position mit diesem jedoch nur deutlich schlechtere beziehungsweise ungenauere Messergebnisse mit höherem Fehlerwert erreichbar. Nachteilig weisen herkömmliche Volumenzähler keinerlei Möglichkeiten auf die jeweilige Einbaulage des Zählers beim Einbau und/oder in verbautem Zustand zu bestimmen und/oder zu überprüfen, sowie die ermittelte Lage, insbesondere Winkellage, resultierend zu verwerten, beispielsweise im Rahmen einer Konditionierung und/oder Re-Kalibrierung sowie Optimierung der Messwerterfassung.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde einen Volumenzähler anzugeben, welcher eine Bestimmung und Verwertung seiner Einbaulage und insbesondere seiner Winkellage bezüglich wenigstens einer vorbestimmbaren Achse erlaubt.

Vorgenannte Aufgabe wird durch einen Volumenzähler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben.

Der erfindungsgemäße Volumenzähler für Flüssigkeiten umfasst demgemäß ein Rechenwerk, eine Volumenmesseinrichtung mit einem von einem Medium durchströmbaren Messraum mit wenigstens einem Zufluss sowie wenigstens einem Ablauf, sowie mit einer Zähleranordnung, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Anordnung zur Aufnahme und Anbindung einer Sensoranordnung mit wenigstens einem Neigungssensor und/oder eine Sensoranordnung mit wenigstens einem Neigungssensor vorgesehen ist, mit welcher Sensoranordnung die Achs- und/oder Winkellage der Zähleinrichtung in Bezug und/oder Relation zu wenigstens einer vorbestimmbaren Koordinatenachse und/oder Richtung bestimmbar ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung umfasst die Zähleranordnung einen im Messraum drehbeweglich gelagerten Messkörper, der von dem durch den Messraum strömenden Medium in Drehbewegung versetzbar ist.

Insbesondere handelt es sich um einen Flügelradzähler, wobei der Messkörper der Zähleranordnung ein Flügelrad mit Flügelradwelle umfasst, oder um einen Ringkolbenzähler, wobei der Messkörper der Zähleranordnung einen exzentrisch gelagerten Kolben mit Drehwelle umfasst, wobei insbesondere die Winkellage der Welle der Zähleinrichtung in Bezug und/oder Relation zu wenigstens einer vorbestimmbaren Koordinatenachse und/oder Richtung bestimmbar ist . In einer weiteren Ausgestaltung ist der eingesetzte Volumenzähler als Mehrstrahl- Volumenzähler und insbesondere als Mehrstrahl-Wasserzähler sowie Mehrstrahl- Flügelradzähler ausgebildet.

In vorteilhafter Ausgestaltung weist die Zähleranordnung wenigstens einen Impulsgeber und wenigstens einen Impulssensor auf, wobei der wenigstens eine Impulsgeber mit dem Messkörper der Zähleranordnung in Wirkverbindung steht und mit dem wenigstens einen Impulssensor derart zusammenwirkt, dass Drehbewegungen des Messkörpers in Form volumenproportionaler Impulse vom Impulssensor erfassbar sind.

In vorteilhafter Weiterbildung ist der Impulssensor der Zähleranordnung mit dem Rechenwerk derart koppelbar, dass Drehbewegungen des Messkörpers vom Rechenwerk erfassbar und/oder in ein Volumen umrechenbar sind, wobei die Umrechnung vorteilhaft elektronisch erfolgen kann.

In alternativer Ausgestaltung ist der Messkörper der Zähleranordnung, insbesondere dessen Welle, vermittels eines Getriebes mit wenigstens einem Zahnrad sowie wenigstens einer Welle mit dem Rechenwerk derart koppelbar, dass Drehbewegungen des Messkörpers vom Rechenwerk erfassbar und/oder in ein Volumen umrechenbar sind, wobei die Umrechnung vermittels einer entsprechenden Übersetzung oder Untersetzung des Getriebes durchführbar ist.

In vorteilhafter Weiterbildung sind Impulsgeber und Impulssensor der Impulszähleranordnung derart aufeinander abgestimmt und/oder wirken derart zusammen, dass der Impulsgeber im Impulssensor ein Impulssignal hervorruft, dessen Impulsdauer derjenigen Zeitspanne entspricht, die das jeweilige Geberelement des Impulsgebers im Sensorbereich verbringt. Bei dem Impulssensor kann es sich dabei beispielsweise um einen induktiven, kapazitiven oder auch optischen Sensor handeln, wobei Geberelement und Impulsgeber entsprechend auf den Sensor abzustimmen beziehungsweise abgestimmt sind.

Der optische Sensor könnte beispielsweise aus einer LED und einer lichtempfindlichen Photozelle gebildet sein, wobei LED und Photozelle derart angeordnet sind, dass bei Auftreten eines Impulssignals, der emittierte Lichtstrahl der LED auf den entsprechenden Impulsgeber trifft und von dessen Geberelement, beispielsweise einer hochreflektierenden Schicht, insbesondere einer hochreflektierenden Goldoder Silberschicht, auf die Photozelle reflektiert wird.

Vorteilhaft kann der wenigstens eine Impulssensor auch in das Rechenwerk integriert sein.

Weiterbildend wechselwirken beziehungsweise koppeln Zähleranordnung und Rechenwerk dabei elektrisch, elektromagnetisch, induktiv, kapazitiv, optisch oder mechanisch oder einer Kombination daraus.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens eine erste Schnittstelle und/oder wenigstens eine erste Kommunikationsverbindung vorgesehen, über welche die Sensoranordnung mit dem Rechenwerk des Volumenzählers zusammenwirkt und/oder Lageinformationen an das Rechenwerk übermittelbar sind.

In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Rechenwerk wenigstens eine Verarbeitungseinheit, beispielsweise auch in der Art eines Mikroprozessors, Mikrokontrol- lers (MCU) oder ASICs, durch welche mittels Verwertung und/oder Verarbeitung an das Rechenwerk übermittelter Lageinformationen eine lageabhängige Optimierung der Messeigenschaften beziehungsweise Zähleigenschaften und/oder eine Verbesserung der Messergebnisse und Verringerung der Fehlerwerte bewirkbar ist.

In einer weiteren Ausgestaltung ist wenigstens eine zweite Schnittstelle und/oder wenigstens eine zweite Kommunikationsverbindung zum Daten- beziehungsweise Informationsaustausch mit wenigstens einem übergeordneten Datenverarbeitungssystem oder einer Datenverarbeitungseinrichtung und/oder mit wenigstens einem entsprechenden Leit- und/oder Prozessleitsystem vorgesehen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung verwertet und/oder verarbeitet das übergeordnete Datenverarbeitungssystem oder die Datenverarbeitungseinrichtung und/oder das wenigstens eine Leit- und/oder Prozessleitsystem die übermittelten Lageinformationen und/oder bewirkt im Zusammenwirken mit dem Rechenwerk eine lageabhängige Optimierung der Messeigenschaften beziehungsweise Zähleigenschaften und/oder eine Verbesserung der Messergebnisse und Verringerung der Fehlerwerte der Volumenmesseinrichtung, sowie insbesondere der Zähleranordnung .

In vorteilhafter Weiterbildung ist die jeweilige Kommunikationsverbindung drahtlos ausgebildet und insbesondere als Funk-, Infrarot, Bluetooth- und/oder WLAN- Verbindung beziehungsweise Schnittstelle ausgestaltet.

In Weiterbildung des Volumenzählers ist wenigstens eine zweite Schnittstelle als Schnittstellenmodul ausgebildet und/oder über eine dafür vorgesehene Aufnahme an den Volumenzähler anbindbar beziehungsweise anschließbar und/oder in diesen integrierbar.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die wenigstens eine Sensoranordnung und/oder der wenigstens eine Neigungssensor modular ausgebildet, wobei die wenigstens eine Sensoranordnung und/oder der wenigstens eine Neigungssensor über wenigstens eine dafür vorgesehene Aufnahme mit dem Volumenzähler verbindbar und/oder in diesen integrierbar ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Volumenzählers ist die Anordnung zur Aufnahme und Anbindung einer Sensoranordnung mit wenigstens einem Neigungssensor im beziehungsweise am Rechenwerk ausgebildet.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Volumenzählers ist dabei wenigstens ein Neigungssensor als MEMS, magnetoresistiver, elektrolytischer und/oder kapazitiver Neigungssensor und/oder als Hall-Sensor, Servo- und/oder Inklinometer und/oder Rotationssensor ausgebildet.

MEMS ist dabei gebräuchliche Abkürzung für Micro Electrical Mechanical Systems, bei welchen es sich um elektrische und mechanische Systeme im Mikrometerbereich beziehungsweise um mechanische Systeme der Mikrosystemtechnik handelt.

Durch Verwendung einer Sensoranordnung mit wenigstens zwei Neigungssensoren, welche derart angeordnet sind, dass die Winkellagen von zwei jeweils senkrecht zu- einander ausgerichteten beziehungsweise senkrecht aufeinander stehenden Achsen ermittelbar sind, lässt sich die räumliche Ausrichtung beziehungsweise Orientierung der Volumenmesseinrichtung und/oder der Zähleranordnung sowie insbesondere der Drehwelle des Messkörpers, beispielsweise der Flügelradwelle, bestimmen.

Alternativ ist auch ein Neigungssensor einsetzbar, welcher eine gleichzeitige Bestimmung von zwei oder mehr Winkellagen erlaubt.

Der abdeckbare beziehungsweise überdeckbare Messbereich beginnt dabei mit Neigungssensoren bei ±1° und endet bei den Rotationssensoren bei mehreren 360° Umdrehungen, wobei der jeweilig erfassbare Messbereich vergleichsweise stark vom jeweiligen Sensortyp abhängt.

Die weitere Darlegung der Erfindung sowie vorteilhafter Ausgestaltungen erfolgt anhand einer Figur und diesbezüglicher Ausführungsbeispiele.

Die einzige Figur zeigt einen beispielhaft ausgestalteten erfindungsgemäßen Volumenmesser mit Neigungssensor zur Lagebestimmung.

Dieser Volumenzähler 2 besitzt ein elektronisches Rechenwerk 4, welches in einem becherartig ausgebildeten Rechenwerkeinsatzgehäuse 6 angeordnet ist, sowie eine Volumenmesseinrichtung mit einem als Becher ausgebildeten Messeinsatzgehäuse 8 und mit Zuflüssen 10 und einem Ablauf 12, in dem ein als Flügelrad 14 ausgebildeter Messkörper drehbar angeordnet ist. Das becherartig ausgestaltete Messeinsatzgehäuse 8 weist einen Becherboden auf, in dem in einem ersten Lager 16a ein erstes Ende einer das Flügelrad 14 tragenden Flügelradwelle 18 drehbar gelagert ist. Des weiteren ist eine erste Lagerplatte 20 mit einem zweiten Lager 16b vorgesehen, in dem ein zweites Ende 18b der Flügelradwelle 18 drehbar gelagert ist und welche Lagerplatte 20 das Messeinsatzgehäuse 8 nach oben begrenzt und gemeinsam mit dem Messeinsatzgehäuse 8 den eigentlichen Messraum 22 einschließt.

Auf das Messeinsatzgehäuse 8 stützen sich die erste Lagerplatte 20 sowie das Rechenwerkeinsatzgehäuse 6 ab. Die Volumenmesseinrichtung weist weiterhin eine Zähleranordnung 24, insbesondere eine Impulszähleranordnung, mit wenigstens ei- nem Impulsgeber 24a mit wenigstens einem Geberelement 25 und wenigstens einem Impulssensor 24b auf, wobei der wenigstens eine Impulsgeber 24a mit der Flügelradwelle 18 in Wirkverbindung steht, insbesondere fest beziehungsweise starr mit dieser und/oder dem Flügelrad 14 verbunden ist, und mit dem wenigstens einen Impulssensor 24b zusammenwirkt. Im hier gezeigten Beispiel ist der Impulsgeber 24a im Nahbereich der ersten Lagerplatte 20 fest mit dem Flügelrad 14 verbunden. Die Oberflächennormale des Impulsgebers 24a ist dabei parallel zur Flügelradwelle 18 ausgerichtet. Des Weiteren weist die erste Lagerplatte 20 einen Abdichtring 13 zur Abdichtung gegen das Rechenwerkeinsatzgehäuse 6 auf. Weiterhin ist ein Volumenzählergehäuse 28 mit einem Zulauf 29a sowie einem Ablauf 29b vorgesehen, welches Volumenzählergehäuse 28 die Volumenmesseinrichtung und zumindest anteilig auch das Rechenwerkeinsatzgehäuse 6 aufnimmt und auf welchem sich das Messeinsatzgehäuse 8 abstützt. Das Volumenzählergehäuse 28 weist jeweils eine zulauf- 30a und ablaufseitige 30b Anschlußmöglichkeit an beziehungsweise in ein entsprechendes Leitungssystem auf, wobei auf der Zuleitungsseite ein Partikelfilter 32 integriert ist. Weiterhin ist eine Kopfverschraubung mit Deckel vorgesehen, durch welche Rechenwerkeinsatzgehäuse 6 mit Einbauten, erste Lagerplatte 20, Messeinsatzgehäuse 8 mit Einbauten und Volumenzählergehäuse 28 gegeneinander fixiert und/oder gehaltert werden.

Impulsgeber 24a und Impulssensor 24b der Impulszähleranordnung 24 sind aufeinander abgestimmt und wirken derart zusammen, dass der Impulsgeber 24a im Impulssensor 24b ein Impulssignal hervorruft, dessen Impulsdauer derjenigen Zeitspanne entspricht, die ein Geberelement 25 im Sensorbereich verbringt. Ist das Geberelement 25 aus elektrisch leitendem und/oder reflektierendem beziehungsweise hochreflektierendem Material gebildet, so kann der zugehörige Impulssensor 24b entsprechend induktiver oder optischer Art beispielsweise als elektromagnetische Spule beziehungsweise Spulenanordnung oder Lichtquelle/Photosensor- Kombination ausgebildet sein.

Im vorliegenden Beispiel rufen die Umdrehungen des Messelementes 14 und damit des Impulsgebers 24a, welcher ein metallisches Element aufweist, bei Durchlaufen des Sensorbereichs eine messbare Veränderung einer induktiven Schwelle des als elektromagnetische Spule ausgebildeten Impulssensors 24b und damit einen volumenproportionalen Impuls hervor.

Weiterhin umfasst der Volumenzähler 2 wenigstens eine Anordnung 36 zur Aufnahme und Anbindung beziehungsweise Anschluss einer Sensoranordnung 40 mit wenigstens einem Neigungssensor sowie eine demgemäße Sensoranordnung 40, mit hier beispielhaft zwei Neigungssensoren 41 , mit welcher Sensoranordnung 40 die Achs- und/oder oder Winkellage des jeweiligen Volumenzählers 2 in Bezug und/oder Relation zu einer vorbestimmbaren Koordinatenachse und/oder Richtung, hier horizontal und vertikal, ermittelbar und/oder bestimmbar ist. Die Neigungssensoren der Sensoranordnung 40 sind dabei derart angeordnet, dass Winkellagen beziehungsweise Drehungen um die x- und y-Achse, das heißt um gedachte Verbindungslinie zwischen Zulauf und Ablauf und senkrecht dazu, bestimmbar sind.

Die Aufnahme 36 für die Sensoranordnung 40 ist dabei in das Rechenwerk 4 integriert.

Darüber hinaus kann der Volumenzähler derart weitergebildet sein, dass ein Funkmodul vorgesehen ist über welches beispielsweise Informationen die Einbaulage betreffend drahtlos an eine Datenverarbeitungseinrichtung übermittelbar sind.

Die Sensoranordnung 40, welche zwei Neigungssensoren 41 umfasst, ist dabei als Steckmodul ausbildbar, wobei zur Übermittlung der Lageinformationen an das Rechenwerk 4 eine drahtlos, beispielsweise mittels Infrarot, Funk oder Bluetooth, oder drahtgebunden, beispielsweise mittels USB, Ethernet, RS-232 oder einer anderen gängigen Busverbindung, ausgebildete erste Kommunikationsschnittstelle 45a vorsehbar ist. Weiterbildend verfügt das Rechenwerk 4 über eine dazu passende beziehungsweise darauf angepasste, insbesondere komplementär ausgebildete Kommunikationsschnittstelle 45b.

Das Rechenwerk 4 des elektronischen Volumenzählers umfasst wenigstens eine als Mikrokontroller (MCU) ausgebildete Verarbeitungseinheit 42, welche die von der Sensoranordnung 40 an das Rechenwerk 4 übermittelten Lageinformationen, insbesondere den logischen Stand des jeweiligen Wasserzählers betreffend, empfängt und/oder verwertet beziehungsweise verarbeitet und/oder resultierend eine lageabhängige Optimierung der Messeigenschaften beziehungsweise Zähleigenschaften und/oder eine Verbesserung der Messergebnisse und Verringerung der Fehlerwerte bewirkt.

Demgemäß werden die diesbezüglichen Informationen zählerintern durch das Rechenwerk 4 verarbeitet und zur Konditionierung und Optimierung der Zähleigenschaften, insbesondere der Genauigkeit eingesetzt.

Ergänzend ist eine weitere Schnittstelle, insbesondere eine drahtlos ausgebildete Schnittstelle, und Kommunikationsverbindung zum Daten- beziehungsweise Informationsaustausch mit wenigstens einem übergeordneten Datenverarbeitungssystem oder einer Datenverarbeitungseinrichtung und/oder einem Leit- und/oder Prozessleit- system vorgesehen.

Darüber hinaus ist der Volumenzähler 2 derart ausgebildet, dass die zweite Schnittstelle als Funkmodul 42 ausgebildet ist, über welches Informationen die Einbaulage betreffend drahtlos an eine externe Datenverarbeitungseinrichtung, beispielsweise eines übergeordneten Steuer- und/oder Leitsystems, übermittelt werden.

Alternativ, beispielsweise auch aus redundanzgründen und/oder zur Überprüfung, sind die ans Rechenwerk 4 übermittelten Lageinformationen auch an das übergeordnete Datenverarbeitungssystem oder die Datenverarbeitungseinrichtung und/oder das wenigstens eine Leit- und/oder Prozessleitsystem zur weiteren Verarbeitung übertragbar, wobei dann im Zusammenwirken mit dem Rechenwerk 4 eine lageabhängige Optimierung der Messeigenschaften beziehungsweise Zähleigenschaften und/oder eine Verbesserung der Messergebnisse und Verringerung der Fehlerwerte der Volumenmesseinrichtung, sowie insbesondere der Zähleranordnung, auch durch das Datenverarbeitungssystem oder die Datenverarbeitungseinrichtung und/oder das wenigstens eine Leit- und/oder Prozessleitsystem bewirkbar ist.

Die Übermittlung und/oder Abfrage der Lageinformationen beziehungsweise der Sensordaten der Sensoranordnung 40 mit Neigungssensor ist dabei zyklisch oder kontinuierlich und/oder auf Anfrage, beispielsweise auf Anfrage durch das Datenve- rarbeitungssystem, die Datenverarbeitungseinrichtung, das Leit- und/oder Prozess- leitsystem oder die Verarbeitungseinheit 42 des Rechenwerks 4, bewirkbar beziehungsweise durchführbar.

Zur Anzeige der ermittelten Lageinformationen oder auch anderer zählerspezifischer Informationen und/oder Kennzahlen ist eine elektronische Anzeigeeinrichtung 48, beispielsweise in der Art eines LCD oder TFT-Displays, vorgesehen, welche mit der Verarbeitungseinheit 42 zusammenwirkt.

Die vorliegende Erfindung umfasst auch beliebige Kombinationen bevorzugter Ausführungsformen oder Weiterbildungen, sofern diese sich nicht gegenseitig ausschließen.