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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Druckmindereranordnung für Trinkwassersysteme in Gebäuden mit wenigstens
einer Entnahmestelle enthaltend:
- (a) einen
Einlass mit einem Einlassdruck,
- (b) einen Auslass mit einem Ausgangsdruck,
- (c) ein zwischen Einlass und Auslass angeordnetes, einstellbares
Druckmindererventil zum Einstellen des Ausgangsdrucks, und
- (d) einen Drucksensor mit einer Anzeige zum Anzeigen des Ausgangsdrucks.
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Ein
solcher Druckminderer dient üblicherweise
zur Steuerung und Regelung des Ausgangsdrucks. Bekannte Druckminderer
haben ein federbeaufschlagtes Ventil, welches schließt, wenn
der Ausgangsdruck einen Schwellwert überschreitet und öffnet, wenn
der Ausgangsdruck absinkt. Ein solcher Druckverlust erfolgt zum
Beispiel immer dann, wenn an einer Entnahmestelle Wasser entnommen
wird. Der Druckminderer öffnet,
solange das Wasser entnommen wird bis sich nach Beenden der Wasserentnahme
wieder der gewünschte
Ausgangsdruck einstellt.
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Stand der Technik
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Der
Eingangsdruck am Hauswasseranschluss eines Gebäudes liegt typischerweise im
Bereich von zum Beispiel 4 bar. Durch verschiedene Faktoren, insbesondere
durch die Gebäudehöhe, den
Druckverlust im Druckminderer und den dynamischen Druckverlust des
fließenden
Wassers im Rohr, erfolgt ein Druckverlust zwischen dem Hauswasseranschluss
und der Entnahmestelle. Nach DIN 1988 ist es vorgesehen, dass der
minimale Druck an der höchsten
Entnahmestelle einen Wert von 1,5 bar nicht unterschreiten darf.
Bekannte Druckminderer werden daher bereits werkseitig so eingestellt,
dass die Norm für
alle üblichen
Gebäudehöhen erfüllt wird.
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Nachteilig
bei der Voreinstellung der Druckminderer ist es, dass bei Gebäuden mit
geringer Höhe
ein unnötig
hoher Ausgangsdruck eingestellt wird, der zu einem erhöhtem Wasserverbrauch
führt. Es
ist daher bekannt, einem Druckminderer Tabellen beizufügen, welche
für die
verschiedenen Faktoren, die einen Druckverlust bewirken, einen optimalen Ausgangsdruck
angeben. Dann kann der Installateur vor Ort der Tabelle entnehmen,
welcher Druck für
die jeweiligen Gegebenheiten günstig
ist. Bei einstellbaren Druckminderern wird der Druck auf den jeweiligen
Wert eingestellt. Zur Überprüfung des
Drucks ist es bekannt ein gewöhnliches
Manometer einzusetzen.
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Die
Verwendung einer separaten Tabelle bereitet Mühe. Weiterhin ist der aus der
Tabelle erhaltene Wert aufgrund der vielen Faktoren möglicherweise
ungenau. Auch die Überprüfung der
Richtigkeit des eingestellten Wertes für den Ausgangsdruck ist aufwändig.
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Offenbarung der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Druckmindereranordnung der eingangs
genannten Art zu schaffen, bei welcher der Ausgangsdruck auf besonders
einfache Weise an die unterschiedlichen Bedingungen angepasst werden
kann.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe gelöst durch
- (e) eine von außen einstellbare Anzeige auf
welcher ein Wert, welcher die höchste
Entnahmestelle repräsentiert,
einstellbar ist, und
- (f) Mittel zur Bestimmung eines Druckwertes einer nach Zuordnungsvorschrift,
die jedem Wert für
die höchste
Entnahmestelle einen optimierten Druckwert zuordnet, und
- (g) Mittel zur Anzeige eines Zustands, der gerade dann erfüllt ist,
wenn der am Drucksensor anliegende Ausgangsdruck dem bestimmten,
optimierten Druckwert entspricht.
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Der
Erfindungsgedanke beruht darauf, dass die Einstellung des Druckminderers
von Hand erfolgt, aber der gewünschte
Druck nicht mehr berechnet werden muß.
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Eine
mechanische Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch
- (e) eine von außen einstellbare Anzeige mit
einer Skala, welche Werte für
die höchste
Entnahmestelle repräsentiert,
- (f) eine mit der Skala zusammenwirkende Markierung, zum Einstellen
der Anzeige auf einen gewünschten
Wert, und
- (g) eine mit der ersten Markierung verbundene zweite Markierung,
die mit dem Zeiger zusammenwirkt und welche so angeordnet ist, dass
eine Zuordnungsvorschrift, die jedem Wert für die höchste Entnahmestelle einen
optimierten Druckwert zuordnet, gerade dann erfüllt ist, wenn der Zeiger auf
die zweite Markierung zeigt.
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Die
Markierungen sind also so zueinander angeordnet, dass sie alle Faktoren,
die den Druckverlust bis zur Entnahmestelle beeinflussen, berücksichtigen.
Eine Ausnahme bildet die Höhe
der höchsten
Entnahmestelle im Gebäude.
Dieser Wert kann sehr stark variieren und hat einen großen Einfluss
auf den einzustellenden Wert. Die erste Markierung wird daher in
der Skala auf einen Wert gestellt, der der jeweiligen Höhe entspricht.
Mit einem Drucksensor wird der Ausgangsdruck gemessen. Ein Zeiger nimmt
eine diesem Messwert entsprechende Position ein. Nun wird der Druckminderer
und damit der Ausgangsdruck so eingestellt, dass der Zeiger die Position
an der zweiten Markierung einnimmt.
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Da
die Zuordnung nicht über
eine Tabelle erfolgt, sondern quasi graphisch in Form der Markierungen
vorliegt, wird die Einstellung wesentlich vereinfacht. Der Installateur
stellt lediglich die Markierung auf die Gebäudehöhe und anschließend den Druckminderer
so, dass der Zeiger des Drucksensors auf die zweite Markierung zeigt.
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Vorzugsweise
weist die Anzeige eine zweite Skala auf, auf welcher die optimierten
Druckwerte angegeben sind. Dann wird der Druckwert ablesbar und einer
Plausibilitätsprüfung durch
den Installateur zugänglich.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzeige von
einer ersten Scheibe gebildet, die gegenüber einer zweiten Scheibe verdrehbar
ist, auf welcher die erste und die zweite Markierung angebracht
ist. Dabei kann der Zeiger um die Drehachse der ersten bzw. zweiten
Scheibe rotierend angeordnet sein. Eine zum Beispiel feststehende
Scheibe ist mit der ersten und zweiten Markierung versehen. Eine
drehbare Scheibe weist eine Skala für die Gebäudehöhe auf. Diese Scheibe wird
dann so gedreht, dass die erste Markierung auf die richtige Gebäudehöhe in der
Skala zeigt. In dieser Stellung zeigt die zweite Markierung in eine
Richtung, auf welche der Zeiger des Drucksensors zeigt, wenn der
zugehörige
optimale Ausgangsdruck vorliegt. Die Scheiben können eine unterschiedliche
Größe haben,
so dass die Markierung und die Skala gleichzeitig zu sehen sind.
Die Scheiben können
aber auch den gleichen Durchmesser aufweisen. Die obere Scheibe
kann dann entsprechende Fenster oder transparente Stellen aufweisen,
so dass sowohl die Markierungen, als auch die Skala sichtbar sind.
In diesem Fall lässt
sich die Scheibenanordnung leichter in ein gemeinsames Gehäuse integrieren.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung ist auf der zweiten Scheibe eine
dritte Markierung angeordnet, welche mit einer einstellbaren Skala
am Gehäuse
zur Anzeige von Wartungsintervallen zusammenwirkt.
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In
einer elektronischen Ausgestaltung der Erfindung ist ein elektronisches
Display als Anzeige und Eingabemittel in Form von Tasten, Drehknöpfen oder
dergleichen vorgesehen. Es können
weiterhin elektronische Rechnermittel zur Bestimmung des optimierten
Druckwertes vorgesehen sein. Auch bei dieser Variante wird die Einstellung
des Druckminderers von Hand vorgenommen, bis der optimierte Druckwert
erreicht ist, der von den Rechnermitteln bestimmt wurde.
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Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist
nachstehend anhand der beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Darstellung eines Druckminderers.
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2 ist
ein Längsschnitt
durch den Druckminderer aus 1.
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3 ist
eine Draufsicht auf den Druckminderer aus 1 mit Spardruckeinstellung.
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4 zeigt
die Spardruckeinstellung des Druckminderers aus 1 bis 3 im
Detail.
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5 ist
eine Explosionsdarstellung der Spardruckeinstellungseinrichtung.
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6 ist
eine perspektivische Darstellung eines Druckminderers mit elektronischer
Anzeige.
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7 zeigt
den Druckminderer aus 6 von der Seite.
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8 zeigt
die elektronische Anzeige des Spardruckminderers aus 6 und 7 im
Detail.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiel
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1. Ausführungsbeispiel: mechanische
Anzeige
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1 zeigt
einen allgemein mit 10 bezeichneten Druckminderer. Der
Druckminderer 10 ist mit einem Anschlussflansch 12 an
einen Adapter 14 angeflanscht. Der Adapter 14 weist
ein Rohrstück 16 auf,
mit dem er in eine Rohrleitung (nicht dargestellt) eingebaut wird.
Das Rohrstück 16 weist
einen Einlass 18 und einen Auslass 20 auf.
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Trinkwasser
aus einer Trinkwasserversorgung wird vom Einlass 18 durch
den nachstehend beschriebenen Druckminderer zum Auslass 20 geleitet.
Der am Auslass 20 herrschende Ausgangsdruck wird mit dem
Druckminderer 10 eingestellt. Zu diesem Zweck ist ein Stellgriff 22 am
unteren Ende einer Druckmindererpatrone 24 vorgesehen.
Die Druckmindererpatrone 24 ist auf bekannte Weise in ein Druckminderergehäuse 26 eingesetzt.
Das Druckminderergehäuse 26 weist
ferner eine Spardruckeinstelleinrichtung 28 auf.
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2 zeigt
den Druckminderer 10 im Schnitt. In dem Druckminderergehäuse 26 weist
eine Trennwand 30 auf. Die Trennwand 30 unterteilt
den Innenraum des Gehäuses 26 in
eine Einlasskammer 32 und eine Auslasskammer 34.
In der Trennwand 30 ist ein Durchbruch 36 gebildet.
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Das
Gehäuse 26 weist
weiterhin einen Stutzen 38 auf. Der Durchmesser des Stutzens 38 ist
größer als
der Durchmesser des Einlasses 18 und des Auslasses 20.
Der Stutzen 38 fluchtet mit dem Durchbruch 36.
Der Stutzen 38 bildet auf der Innenseite eine erste Ringschulter 40 sowie
auswärts
davon eine zweite Ringschulter 42. In einem Randteil 44 des
Stutzens 38 ist ein Innengewinde gebildet.
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In
den Stutzen 38 ist ein Druckminderereinsatz 46 eingesetzt.
Der Druckminderereinsatz 46 hat eine trichterförmige Grundform.
Der Druckminderereinsatz 46 sitzt mit einem Rand auf der
ersten Ringschulter 40 auf. Auf der Stirnfläche des
Randes und der zweiten Ringschulter 42 liegt ein Dichtring 48.
Auf dem Dichtring 48 liegt der Rand einer Regelmembran 50.
Die Regelmembran 50 wird von einer Schraubkappe 52 der
Druckmindererpatrone 24 festgeklemmt, die mit einem mit
Außengewinde
versehenen Rand 54 in das Innengewinde des Stutzens 38 eingeschraubt
ist. Der Druckminderereinsatz 46 bildet mit der Regelmembran 50 eine
Regeldruckkammer 56.
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Der
Druckminderereinsatz 46 weist ferner einen Ventilsitz 58 auf.
Der Ventilsitz 58 ist abdichtend in den Durchbruch 36 eingesetzt.
Der Ventilsitz 58 ist über
Stege 60 mit dem die Regeldruckkammer 56 bildenden
Druckminderereinsatz 46 verbunden. Durch Bohrungen in den
Stegen ist die Regeldruckkammer 56 mit der Auslasskammer 34 verbunden.
In der Regeldruckkammer 56 herrscht somit der Ausgangsdruck.
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Die
Regelmembran 50 ist mit einer Spindel 66 verbunden.
Die Regelmembran 50 sowie ein auf der Regelmembran 50 aufliegender
Membranteller 70 sind mit einem verdickten Abschnitt der
Ventilspindel 66 eingeklemmt. Die Spindel 66 ist
in dem Einsatz 46 abdichtend geführt.
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Eine
Schraubenfeder 72 ist an einem Federwiderlager 74 abgestützt. Das
Federwiderlager 74 ist axial verstellbar. Dadurch kann
die Vorspannung der Schraubenfeder 72 eingestellt werden.
Diese Vorspannung der Schraubenfeder 72 wirkt an der Regelmembran 50 dem
Druck der Regeldruckkammer 56, also dem Ausgangsdruck entgegen.
An der Ventilspindel 66 ist ein Ventilteller 76 mit
einer Dichtung 78 befestigt. Der Ventilteller 76 wirkt
mit dem Ventilsitz 58 zusammen. Durch die Regelmembran 50 wird
die Spindel 66 und der daran sitzende Ventilteller 76 so bewegt,
dass ein Gleichgewichts-Zustand besteht. Die Einstellung der Vorspannung
der Schraubenfeder 72 mittels des Stellgriffs 22 bestimmt
daher den Ausgangsdruck.
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Bei
geringem Ausgangsdruck wird der Ventilteller 76 nach oben
in der Darstellung bewegt und das Ventil öffnet. Bei hohem Ausgangsdruck
wird der Ventilteller 76 nach unten in den Ventilsitz 58 bewegt und
das Ventil schließt.
Es kann kein Wasser mehr vom Einlass zum Auslass fließen.
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Der
in der Auslasskammer 34 herrschende Druck wird mit einem
Drucksensor 80, zum Beispiel einem Manometer, aufgenommen.
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3 und 4 zeigen
die Spardruckeinstelleinrichtung 28 im Detail. Der mit
dem Drucksensor 80 aufgenommene Druck wird über einen
um eine Achse 84 beweglichen Zeiger 82 angezeigt.
Unterhalb des Zeigers 82 ist eine Anzeigescheibe 86 vorgesehen.
Die Anzeigescheibe 86 ist in einem Gehäuse 88 um die Achse 84 drehbar
angeordnet. Ein zu der Achse 84 koaxialer Bolzen 116 ist
fest mit der Anzeigescheibe 86 verbunden. Der Bolzen 116 ist nach
außen
geführt
und mit einer Nut 90 versehen. Die Nut 90 ist
so ausgebildet, dass ein Geldstück oder
ein Werkzeug dort eingreifen kann. Durch Drehen des Bolzens mit
einem solchen Werkzeug kann die Anzeigescheibe 86 um die
Achse 84 gedreht werden.
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Auf
der Anzeigescheibe 86 ist eine erste Skala 92 vorgesehen.
Die Skala 92 zeigt mögliche Werte
für die
Höhe in
Meter der höchsten
Entnahmestelle des Gebäudes
an, in dem der Druckminderer eingesetzt werden soll. Auf der Anzeigescheibe 86 ist winkelversetzt
eine zweite Skala 94 vorgesehen. Die zweite Skala 94 zeigt
Druckwerte in bar an.
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Oberhalb
der Anzeigescheibe 86 ist koaxial eine Markierungsscheibe 96 angeordnet.
Die Markierungsscheibe 96 sitzt unverdrehbar in einem gehäusefesten
Deckel. Die Markierungsscheibe 96 behält also ihre Lage bei. Sie
weist zwei als Markierung dienende Fenster 98 und 100 auf.
Die beiden Fenster 98 und 100 sind oberhalb der
Skalen 92 und 94 angeordnet. Sie weisen jeweils
eine spitz zulaufende Ausbuchtung 102 bzw. 104 auf,
welche den jeweils angezeigten Wert in der zugehörigen Skala repräsentieren soll.
Durch eine Beschriftung 106 und 108 erfolgt die Zuordnung
der Markierung in leicht ablesbarer Form.
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Die
Markierungsscheibe 96 ist ferner mit einem Wartungspfeil 110 bedruckt.
Ein gegenüber
dem Gehäuse 88 und
der Markierungsscheibe 96 um die Achse 84 drehbarer
Rand 112 ist mit Zahlen 114 von 1 bis 12 (oder
Monaten) beschriftet. Der Rand kann nun so eingestellt werden, dass
der nächste
Wartungsmonat durch den Pfeil 110 angezeigt wird.
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Die
Einstellung des für
das Gebäude
optimalen Spardrucks erfolgt nun wie folgt:
Zunächst wird
die Anzeigescheibe 86 mit einem Werkzeug in dem Bolzen 116 in
eine Winkelposition gedreht, bei der die Markierung 102 auf
den Wert in der Skala 92 zeigt, der der Höhe der höchsten Entnahmestelle
im Gebäude
entspricht. Anschließend wird
der Druckminderer mittels des Stellgriffs 22 so eingestellt,
dass der Zeiger 82 mit der Markierung 104 zusammenfällt. Die
darunter liegende Skala 94 zeigt nun den eingestellten,
optimalen „Spardruck" an.
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Die
Skalen 92 und 94 sind dabei so ausgelegt, dass
sie folgende Kriterien berücksichtigen:
Jeder Höhe
für die
höchste
Entnahmestelle wird ein optimaler Spardruck zugeordnet. Dieser Spardruck
berechnet sich aus der Summe aus dem minimalen Wasserdruck an der
höchsten
Entnahmestelle, zum Beispiel 1,5 bar, dem dynamischen Druckverlust
bei fließendem
Wasser im Rohr, zum Beispiel 0,5 bar, dem Druckverlust am Druckminderer,
zum Beispiel 1,1 bar. Diese Summe ergibt einen Druck, der gewöhnlich für die Bedürfnisse
in einem Gebäude
ausreichend ist. Liegt der Eingangsdruck wesentlich höher, so
kann eine wesentliche Reduzierung des Verbrauchs gegenüber einer
Anordnung ohne Druckminderer oder mit zu hoch eingestelltem Druckminderer
erreicht werden.
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2. Ausführungsbeispiel: elektronische
Anzeige
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6 bis 8 zeigen
ein Ausführungsbeispiel
mit einer elektronischen Anzeige- und Eingabevorrichtung 120.
Der Druckminderer ist identisch wie der Druckminderer aus den 1 bis 5.
Zusätzlich
ist in dem Druckminderer ein Filter vorgesehen. Statt der mechanischen
Anzeige ist eine elektronische Anzeige vorgesehen. Der vom Drucksensor
gemessene Druck wird in ein geeignetes elektrisches Signal umgewandelt.
Das Signal wird von einer Rechnereinheit (nicht dargestellt) verarbeitet
und auf einem Display 122 (8) üblicher
Bauart angezeigt.
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Mit
der Rechnereinheit kann die reale, installationsbedingte Verbrauchersituation
durch Eingabe der Geschosshöhe
und der Anzahl der Wohneinheiten berücksichtigt werden. Außerdem ist
eine Erinnerungsfunktion für
Wartungs- und Rückspülintervalle integriert.
Die elektronische Anzeige- und Eingabevorrichtung 120 ist
mit neben dem Display 122 mit zwei Tasten 124 und 126 versehen.
Mit den Tasten 124 und 126 kann durch geeignetes
Drücken
die Einstellung der Geschosshöhe
und der Anzahl der Wohneinheiten eingegeben werden. Ferner ist eine LED 128 vorgesehen.
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Die
Tasten 124 und 126 sind mit einer Tastensperre
versehen. Die Tastensperre kann durch Drücken einer geeignete Tastenkombination
entriegelt werden. Während
des Entriegelvorgangs blinkt die Anzeige drei mal mit „--„ um dem
Bediener den Entriegelstatus anzuzeigen.
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Nach
der Entriegelung wird die Geschossanzahl abgefragt. Eine mögliche Anzahl
wird angezeigt und kann mit der Taste 126 geändert werden,
bis die „richtige" Geschossanzahl angezeigt
wird. Es versteht sich, dass statt der Geschossanzahl auch die Gebäudehöhe in Meter
oder dergleichen abgefragt werden kann. Durch Bestätigen mit
der Taste 124 wird die Geschossanzahl gespeichert und es
erfolgt die Eingabe der Anzahl der Wohneinheiten. Die Eingabe erfolgt
auf gleiche Weise, wie die Eingabe der Geschossanzahl. Auch dieser
Wert wird nach der Bestätigung
gespeichert.
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Die
Rechnermittel ermitteln nun aus der Anzahl der Geschosse, der Anzahl
der Wohneinheiten, dem Druckverlust des Druckminderers und dem Druck
an der Auslaufarmatur einen Solldruck. Dieser Solldruck wird auf
dem Display 122 angezeigt.
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Durch
erneutes Betätigen
der Eingabe wird der aktuelle Ausgangsdruck angezeigt. Nun kann
der Druckminderer entsprechend eingestellt werden. Mit der LED 128 wird
angezeigt, ob der Ausgangsdruck gegenüber dem errechneten Soll-Druck
zu hoch (rote Anzeige) oder zu niedrig (gelbe Anzeige) ist. Die
Anzeige 128 ist grün,
wenn der Ausgangsdruck dem Soll-Druck entspricht. Wie bei der mechanischen
Variante des Ausführungsbeispiels
1 erfolgt dabei die Einstellung des Ausgangsdrucks von Hand am Stellgriff 22.
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Neben
der Einstellung des Soll-Drucks mittels einer elektronischen Anzeige-
und Eingabevorrichtung ist auch eine Erinnerungsfunktion vorgesehen.
Die Erinnerungsfunktion umfasst einen Timer, der die verbleibende
Restdauer bis zu einer Filterwartung bzw. Rückspülung ermittelt. Durch Drücken einer
Tastenkombination wird diese Restdauer angezeigt. Weiterhin blinkt
die LED 128 grün,
wenn noch eine ausreichende Restdauer vorliegt. Bei geringer Restdauer
blinkt die LED 128 gelb. Blinkt die LED 128 rot,
ist der Druckminderer zu warten. Im letzteren Fall ist weiterhin
ein akustisches Signal, z.B. ein Piepen vorgesehen.