DE102007026162A1 - Absperrvorrichtung - Google Patents

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DE102007026162A1
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Willi Hecking
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Abstract

Eine hydraulische Absperranordnung (10) mit einem Einlass (14), einem Auslass (16) und einem zwischen Einlass und Auslass angeordneten Regelventil (44), das durch ein von einem Steuerkammerdruck in einer Steuerkammer (68) beaufschlagtes Hubglied (64) gesteuert ist und bei der zwischen Auslass und Steuerkammer ein Verbindungskanal (96, 106, 108, 110, 116) angeordnet ist, ist gekennzeichnet durch strömungsmessende Mittel (30, 40, 102) zur Messung der durch das Regelventil (44) fließenden Strömung, und zusätzliche Mittel (118) zum Schließen des Regelventils (44) bei abgesperrtem Verbindungskanal (96, 106, 108). Die Mittel zum Schließen des Regelventils umfassen Absperrmittel (112) zum Absperren des Verbindungskanals (96, 106, 108) zwischen Auslass (16) und Steuerkammer (68), und einen mit Absperrmitteln (120) absperrbaren Verbindungskanal (118) zwischen Einlass (14) und Steuerkammer (68).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Druckmindereranordnung mit einem Einlass, einem Auslass und einem zwischen Einlass und Auslass angeordneten Regelventil, das durch ein von einem Steuerkammerdruck in einer Steuerkammer beaufschlagtes Hubglied gesteuert ist und bei der zwischen Auslass und Steuerkammer ein Verbindungskanal angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Druckmindereranordnung.
  • Derartige Druckminderer dienen dazu, einen vorgegebenen Druck einzustellen. Auf diese Weise werden nachfolgende Armaturen zum Beispiel Trinkwasserinstallationen und Heizungsinstallationn vor Schwankungen des Eingangsdrucks geschützt.
  • Stand der Technik
  • Druckminderer sind vielfältig bekannt, zum Beispiel aus der EP 1 600 840 A2 ; DE 103, 16 274 B3 , DE 102 59 205 A1 und DE 20 2006 017 515 . Allen Druckminderern ist gemeinsam, dass ein Druckminderer-Regelventil vorgesehen ist, über welches ein gewünschter Ausgangsdruck eingestellt werden kann. Wenn der Ausgangsdruck, zum Beispiel bei der Wasserentnahme, abfällt, öffnet das Regelventil, bis der Ausgangsdruck den eingestellten Wert wieder erreicht.
  • Das Regelventil ist mit seinem beweglichen Teil mit einem Hubglied verbunden. Das Hubglied ist in Schließrichtung einerseits von einem Steuerkammerdruck beaufschlagt. Andererseits ist das Hubglied in Öffnungsrichtung zum Beispiel von einer Federkraft beaufschlagt. Die Steuerkammer ist mit dem Auslass verbunden, so dass im normalen Betrieb Ausgangsdruck auf das Hubglied wirkt. Bei Abfall des Ausgangsdrucks öffnet das Regelventil entsprechend durch die Federkraft.
  • In der DE 10 2005 000 009 ist eine Anordnung beschrieben, die von der Anmelderin unter dem Handelsnamen „Protect" vertrieben wird. Die Anordnung umfasst einen Rückspülfilter und einen Strömungsmesser. Mit dem Strömungsmesser wird ermittelt, ob der Filter gespült werden muß. Weiterhin werden die mit dem Strömungsmesser erzeugten Signale erfasst und ausgewertet. Anhand von Erfahrungswerten und diesen Signalen wird ermittelt, ob Leckage vorliegt. Weisen die Messwerte auf Leckage hin, wird ein separates, eingangsseitiges Absperrventil geschlossen. Die Anordnung ist mit und ohne Druckminderer offenbart.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher die Druck-Kontrolle und Leckageschutz vereinfacht wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch
    • (a) strömungsmessende Mittel zur Messung der durch das Regelventil fließenden Strömung, und
    • (b) zusätzliche Mittel zum Schließen des Regelventils bei abgesperrtem Verbindungskanal.
  • Im Gegensatz zu bekannten Druckminderern ist hier insbesondere der Verbindungskanal zwischen Auslass und Steuerkammer absperrbar ausgebildet. Statt der durch den Steuerkammerdruck verwirklichten Schließkraft wirken andere Schließkräfte, die von den zusätzlichen Mitteln ausgeübt werden.
  • Mit einer solchen Anordnung kann das Regelventil des Druckminderers gleichzeitig als Absperrventil dienen. Eine solche zusätzliche Absperr-Funktion des Regelventils erlaubt Leckageschutz ohne die Anordnung wesentlich zu vergrößern. Die strömungsmessenden Mittel liefern Signale, welche zur Leckagedetektion verwendet werden können. Unter Leckage wird dabei jeder ungewollte Wasseraustritt verstanden. Leckage liegt zum Beispiel vor, wenn in kurzer Zeit eine besonders große Wassermenge durch die Anordnung fließt. Das ist ein Hinweis auf einen Rohrbruch. Auf Leckage kann aber auch das Fließen von besonders kleinen Wassermengen über einen langen Zeitraum hindeuten. Das ist zum Beispiel bei einem kleinen Leck in einer Rohrleitung oder bei einem tropfenden Wasserhahn der Fall.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Mittel zum Schließen des Regelventils Absperrmittel zum Absperren des Verbindungskanals zwischen Auslass und Steuerkammer, und einen mit Absperrmitteln absperrbaren Verbindungskanal zwischen Einlass und Steuerkammer. Durch Absperren des Verbindungskanals zwischen Auslass und Steuerkammer wird kein Druck in Öffnungsrichtung auf das Hubglied ausgeübt. Stattdessen kann der im Normalbetrieb abgesperrte Verbindungskanal zwischen Einlass und Steuerkammer geöffnet werden. Dann herrscht in der Steuerkammer Eingangsdruck. Der Eingangsdruck wirkt in Schließrichtung des Regelventils. Insbesondere bei hohen Eingangsdrücken wird also bei Schließen des Verbindungskanals zwischen Auslass und Steuerkammer und Öffnen des Verbindungskanals zwischen Einlass und Steuerkammer das Regelventil geschlossen. Mit anderen Worten: Statt Ausgangsdruck wirkt nun Eingangsdruck in Schließrichtung auf das Hubglied.
  • Ein Magnetventil kann zum Absperren des Verbindungskanals zwischen Einlass und Steuerkammer vorgesehen sein. Auch zum Absperren des Verbindungskanals zwischen Auslass und Steuerkammer kann ein Magnetventil vorgesehen sein. Magnetventile sind klein, elektronisch leicht steuerbar und kostengünstig. Die Verwendung der Magnetventile basiert auf der Erkenntnis, dass nicht die gesamte Wassermenge durch die Magnetventile fließt, sondern nur soviel Wasser, wie zum Druckausgleich in der Steuerkammer erforderlich ist. Im Gegensatz zu den manuell oder mit Motor betriebenen Absperrventilen, die nach dem Stand der Technik im Leckagefall verwendet werden mussten, um die gesamte Wasserströmung zu sperren, ist hier also eine wesentliche Kosten- und Raumersparnis möglich.
  • Die Druckmindereranordnung kann eine Feder zur Beaufschlagung des Hubglieds mit einer zumindest teilweise deaktivierbaren Federkraft in Öffnungsrichtung des Regelventils umfassen. Die Verwendung von Federn, auch einstellbaren Federn, ist bei Druckminderern bekannt. Die vorliegenden Federn sind jedoch nicht nur einstellbar, sondern deaktivierbar. Damit kann ein Schließen des Regelventils auch dann erreicht werden, wenn der Eingangsdruck unter einen Schwellwert sinkt. Die deaktivierte Feder übt keinen oder nur einen sehr geringen Druck auf das Hubglied in Öffnungsrichtung aus. Dann ist auch ein geringer Eingangsdruck ausreichend um das Regelventil zu schließen.
  • Zur Überwindung von Reibungskräften kann die Feder durch eine wesentlich schwächere, parallel wirkende Ersatzfeder ersetzt werden. Das hat den Vorteil, dass die Ersatzfeder bei geringen Eingangsdrücken mit vollem Hub einsetzbar ist und das Regelventil voll öffnet. Die ursprüngliche, für normale und hohe Eingangsdrücke vorgesehene Feder braucht nicht feinjustiert werden.
  • In einem alternativen, bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die zusätzlichen Mittel von einem Schließkraft-verstärkenden Kolben gebildet, der im Leckagefall mit Eingangsdruck beaufschlagt ist und eine Kraft in Schließrichtung auf das Hubglied ausübt. Dabei wird der Eingangsdruck bestimmt und bei Unterschreiten eines Schwellwertes zur Schließkraftverstärkung in eine von auf einem Kolben abgeschlossene, zusätzliche Druckkammer aufgeschaltet, wobei der Kolben verschiebbar in einem die zusätzliche Druckkammer bildenden Stutzen geführt ist, und die durch den Eingangsdruck in der zusätzlichen Druckkammer auf den Kolben ausgeübte Kraft auf das Hubglied übertragen wird.
  • Bei dieser Variante ist keine manuelle Einstellung oder Deaktivierung der Federkraft erforderlich. Vielmehr kann aufgrund eines geringen, gemessenen Eingangsdrucks durch geeignete Ventileinstellung eine zusätzliche Schließkraft auf das Hubglied aufgeschaltet werden. Mit zunehmendem Durchmesser des Kolbens wird die Schließkraft größer. Durch geeignete Dimensionierung kann das Regelventil also auch dann geschlossen gehalten werden, wenn der Eingangsdruck abfällt.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Hubglied von einer Regelmembran gebildet, welche über eine bewegliche Spindel mit einem mit einem gehäusefesten Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilteller des Regelventils verbunden ist. Es versteht sich aber, dass die Erfindung auch mit anderen Ventilkonstruktionen verwirklicht werden kann. Solche Ventilkonstruktionen umfassen beispielsweise Regelventile, bei denen der Ventilteller feststehend ausgebildet ist und der Ventilsitz das bewegliche Hubglied bildet. Auch Anordnungen, bei denen die Verbindung zwischen Auslass und Steuerkammer nicht über einen Kanal innerhalb der Spindel, sondern auf anderen Wegen möglich sind, können die Erfindung verwirklichen.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung umfassen die strömungsmessenden Mittel eine von der durch das Regelventil fließenden Strömung beaufschlagte Turbine, welche mit einem Hallsensor zusammenwirkt. Der Hallsensor liefert ein elektrisches Signal, welches die Rotationsfrequenz der Turbine als direktes Maß für die Strömungsgeschwindigkeit und die Anzahl der Umdrehungen als Maß für die geflossene Wassermenge liefert. Mit Hilfe dieses Signal kann ausgewertet werden, ob Leckage vorliegt oder nicht.
  • Vorzugsweise ist die Turbine in einer mit dem Einlass verbundenen Turbinenkammer angeordnet und ein Rückflussverhinderer ist im Einlass vorgesehen ist, der mit einm Bypass-Kanal für eine geringe Teilströmung auf die Turbine versehen ist. Durch den Bypass fließt immer eine Minimenge Wasser. Dieses Wasser kann auf den äußeren Turbinenbereich geleitet werden, so dass die Turbine auch bei geringen Wassermengen ein Signal liefert. Dies ist vor allem dann wichtig, wenn Leckage detektiert werden soll, die sich durch sehr geringen Wasserverlust über lange Zeiträume äußert.
  • Vorzugsweise sind signalverarbeitende Mittel vorgesehen zum Verarbeiten der von den strömungsmessenden Mitteln erzeugten Signale und zur Detektion von Leckage und Steuermittel zur Steuerung der Absperrmittel und der zusätzlichen Mittel zum Schließen des Regelventils bei abgesperrtem Verbindungskanal bei Leckage. Die Leckage wird dann nicht nur detektiert. Durch die Steuermittel wird auch gleichzeitig das Regelventil abgesperrt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Druckkontrolle der Leckageschutz nach einem Verfahren zum Betrieb einer Druckmindereranordnung, gekennzeichnet durch die Schritte:
    • (a) Ermitteln der Strömung durch ein Regelventil der Druckmindereranordnung;
    • (b) Bestimmen anhand der in Schritt (a) ermittelten Signale, ob Leckage vorliegt;
    • (c) wenn keine Leckage vorliegt (Betriebszustand): Öffnen des Regelventils des Druckminderers bei Druckabfall im Auslass und wenn Leckage vorliegt (Leckagefall): Schließen des Regelventils des Druckminderers.
  • Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass
    • (d) das Regelventil des Druckminderers durch ein Hubglied betätigt wird, welches einerseits in Öffnungsrichtung von einer Federkraft beaufschlagt ist und andererseits von dem Druck einer Steuerkammer, in der im Betriebszustand über einen Verbindungskanal zwischen Steuerkammer und Auslass Ausgangsdruck herrscht,
    • (e) der Verbindungskanal zwischen Steuerkammer und Auslass im Leckagefall geschlossen wird und
    • (f) ein Verbindungskanal zwischen Steuerkammer und Einlass im Leckagefall geöffnet wird.
  • Vorzugsweise wird der Eingangsdruck bestimmt und bei Unterschreiten eines Schwellwertes für den Eingangsdruck wird die in Öffnungsrichtung wirkende Federkraft reduziert. Bei dieser Variante kann das Regelventil auch dann noch zum vollständigen Absperren verwendet werden, wenn der Eingangsdruck gering ist. Die in Öffnungsrichtung wirkende Federkraft wird reduziert oder vollständig deaktiviert. Dadurch ist die durch den Eingangsdruck bewirkte Schließkraft immer noch ausreichend.
  • Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Druckmindereranordnung mit Leckageschutz.
  • 2 ist eine Explosionsdarstellung der Druckmindereranordnung aus 1.
  • 3 ist eine Draufsicht auf die Druckmindereranordnung aus 1.
  • 4 ist ein Längsschnitt durch die Druckmindereranonrdnung aus 1 entlang einer ersten Richtung.
  • 5 ist ein Längsschnitt durch die Druckmindereranordnung aus 1 entlang einer zu 4 um 90° versetzten Schnittebene A-A.
  • 6 ist ein Querschnitt durch die Druckmindereranordnung aus 1 entlang der Schnittebene C-C in 4.
  • 7 ist ein Querschnitt durch die Druckmindereranordnung aus 1 entlang der Schnittebene D-D in 4.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In 1 ist eine allgemein als 10 bezeichnete Druckmindereranordnung dargestellt. Die Druckmindereranordnung 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit einem Einlass 14 und einem Auslass 16. Einlass 14 und Auslass 16 sind als koaxiale Stutzen ausgebildet. Mit diesen Stutzen wird die Anordnung in eine Rohrleitung hinter dem Trinkwasserzähler im Eingangsbereich von Trinkwassersystemen von Gebäuden eingebaut.
  • Ein nachstehend beschriebener Druckminderer 18 ist zwischen Einlass 14 und Auslass 16 angeordnet. Der gewünschte Ausgangsdruck im Auslass 16 wird mittels eines Stellgriffs 20 eingestellt. Eine elektronische Steuerung 22 ist mit einem Display 24 versehen.
  • Der Druckminderer 18 ist als Einsatz ausgebildet, der in eine Öffnung 26 im Gehäuse 12 eingesteckt wird. Dies ist in der Explosionsdarstellung in 2 gut zu sehen. Der Einsatz wird mittels einer Überwurfmutter 28 mit dem Gehäuse 12 verschraubt.
  • Das Gehäuse 12 bildet mittig unterhalb der Öffnung 26 eine Turbinenkammer 34. Die Turbinenkammer 34 ist mit dem Einlass 14 verbunden. In der Turbinenkammer wird eine Turbine 30 angeordnet, die an der Ventilspindel 36 (4) des Druckminderers 18 angeordnet ist.
  • 3 zeigt die koaxiale Anordnung von Einlass 14 und und Auslass 16. Eine Messanordnung 40 ist in einem rechtwinklig dazu am Gehäuse 12 vorspringenden Stutzen 32 angeordnet. Die Signale der Messanordnung werden über eine Signalleitung 42 zur Steuerung 22 geleitet.
  • Anhand der Längsschnitte in den 4 und 5 wird nachfolgend die Arbeitsweise der Druckmindereranordnung beschrieben.
  • Die Druckmindereranordnung umfasst ein Regelventil 44. Das Regelventil 44 ist in der Darstellung in 4 in geschlossenem Zustand und in 5 in geöffnetem Zustand gezeigt. Das Regelventil besteht aus einem Ventilteller 46 und einem Ventilsitz 48. Der Ventilsitz 48 wird von einem gehäusefesten Ventilsitzteil gebildet. Das Ventilsitzteil 48 ist mit einem Dichtring 50 in das Gehäuse 12 eingesteckt und liegt mit einem Rand 52 auf einer Schulter 54 auf.
  • Der Ventilteller 46 weist eine Ventildichtung 56 auf. Der Ventilteller 46 ist fest mit der Ventilspindel 36 verbunden. Die Ventilspindel 36 erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zur Einlass- und Auslassachse durch die Turbinenkammer 34. Ein verbreiterter Kopf 58 der Ventilspindel 36 wird in einem Einsatz 60 abdichtend verschiebbar geführt. Der Einsatz 60 ist gehäusefest ausgebildet. Zwischen dem der Turbinenkammer 34 abgewandten Ende des Einsatzes 60 und dem Ring 62 ist der äußere Rand einer Membran 64 geklemmt. Der innere Rand der Membran 64 ist zwischen einem Membranteller 66 und dem Ventilspindelkopf 58 geklemmt. Zwischen dem gehäusefesten Einsatz 60 und der Membran ist eine Steuerkammer 68 gebildet. Der Membranteller 66 ist von der Federkraft einer Feder 70 beaufschlagt. Das andere Ende der Feder 70 stützt sich an einem Federwiderlager 72 ab. Mit dem Griffteil 20 kann die Lage des Federwiderlagers 72 in axialer Richtung verstellt werden. Entsprechend wird die Federkraft der Feder 70 auf den Membranteller eingestellt.
  • Eine seitliche Anzeige 82 ist mit einem Gewindestift 84 versehen. Das Federwiderlager 72 greift in diesen Gewindestift 84. Auf diese Weise repräsentiert die Anzeige 82 die Winkellage des Federwiderlagers 72 und damit die über den Membranteller 66 auf die Membran 64 ausgeübte Federkraft.
  • Am unteren Ende der Ventilspindel 36 ist unterhalb des Ventiltellers 46 ein Endteil 86 vorgesehen. Das Endteil 86 ist in einem korrespondierenden Führungsring 88 geführt. Der Führungsring 88 springt vom Gehäusezwischenboden 90 des Gehäuses 12 vor. Das Endteil 86 ist auf die in 7 dargestellte Weise mit einer Kante 92 und einer Bohrung 93 versehen. Durch den so entstandenen Hohlraum wird eine Verbindung zwischen dem Gehäuseinnenraum 94 und einem Kanal 96 im Inneren der Ventilspindel hergestellt. Der Gehäuseinnenraum 94 mündet im Auslass 16. Durch den Kanal 96 ist dieser Gehäuseinnenraum 94 auf noch zu beschreibende Weise mit der Steuerkammer 68 verbunden. Somit herrscht in der Steuerkammer Ausgangsdruck.
  • Die Turbine 30 rotiert mit einer Laufbuchse 98 um die Ventilspindel 36 in der Turbinenkammer 34. Ein Rückflussverhinderer 100 ist im Einlassstutzen 14 angeordnet. Das Wasser fließt also vom Einlass 14 durch den Rückflussverhinderer 100 in die Turbinenkammer 34. Das Regelventil 44 verbindet die Turbinenkammer über den Gehäuseinnenraum 94 mit dem Auslass 16.
  • Der Ventilteller 46 ist mit der Ventilspindel 36, dem Kopf 58 der Ventilspindel, der Membran 64 und dem Membranteller 66 fest verbunden und beweglich innerhalb des Gehäuses geführt. Die durch den in der Turbinenkammer herrschenden Eingangsdruck auf die Spindelanordnung ausgeübten Kräfte kompensieren sich. Die wirksamen Durchmesser der beweglichen Teile, nämlich der Durchmesser des Kopfes 58 und des Ventilsitzes, sind gleich. Die wirksamen Kräfte mit denen der Ventilteller bewegt wird, sind also einerseits die am Membranteller 66 angreifende Federkraft der Feder 70 und andererseits die durch den Druck in der Steuerkammer 34 auf die Membran 64 wirkende Kraft. Die Federkraft wirkt nach unten in 4 und 5, d.h. in Öffnungsrichtung des Regelventils 44. Der Druck in der Steuerkammer wirkt nach oben, d.h. in Schließrichtung des Regelventils 44. Im normalen Betrieb ist der Auslass 16 mit der Steuerkammer verbunden. Dann herrscht in der Steuerkammer Ausgangsdruck. In diesem Betriebszustand ist die Feder 70 so eingestellt, dass bei einem gewünschten Ausgangsdruck das Regelventil schließt. Wenn der Ausgangsdruck unter diesen eingestellten Wert absinkt, ist die Federkraft größer als der auf die Membran ausgeübte Druck in der Steuerkammer und das Ventil öffnet. Dann steigt der Ausgangsdruck an, bis der eingestellte Wert wieder erreicht wird.
  • Die bisher beschriebene Funktion ist die übliche Funktion eines Druckminderers. Die vorliegende Anordnung dient neben der Steuerung des Ausgangsdrucks auch zum Leckageschutz.
  • An einer Schaufel der Turbine 30 ist ein Magnet 102 vorgesehen. Dies ist in 6 zu sehen. Mittels eines in dem Stutzen 32 angeordneten Hallsensors einer Messanordnung 40 wird bei jeder Umdrehung ein elektrisches Signal erzeugt. Das elektrische Signal beaufschlagt über eine Signalleitung 42 eine Auswerte- und Steuereinheit 22 (3). Wenn im Trinkwassersystem Wasser entnommen wird, fällt der Ausgangsdruck ab. Dann öffnet das Regelventil 44. Gleichermaßen öffnet das Regelventil 44 bei Leckage und es fließt Wasser. Die durch das Regelventil 44 fließende Strömung treibt die Turbine 30 an. Die Anzahl der Umdrehungen ist ein Maß für die geflossene Wassermenge. Die Rotationsfrequenz repräsentiert die Strömungsgeschwindigkeit. Die Auswerte- und Steuereinheit 22 ermittelt aus diesen Messwerten, ob Leckage vorliegt.
  • Wenn keine Leckage vorliegt, arbeitet die Anordnung wie oben beschrieben. 5 zeigt, wie der Kanal 96 mit der Steuerkammer 68 verbunden ist. Der koaxial in der Ventilspindel 36 verlaufende Kanal mündet in einem Radialdurchgang 106 im Kopf 58 der Ventilspindel 36. Auf der Höhe des Radialdurchgangs 106 ist in dem Einsatz 60 ein ebenfalls radial verlaufender Durchbruch 108 vorgesehen. Der Durchbruch 108 verbindet den Radialdurchgang 106 mit einem Kanal 110. Der Kanal 110 ist mit einem ersten Magnetventil 112 absperrbar. Der hinter dem Magnetventil 112 liegende Teil 114 der Verbindung mündet in der Steuerkammer 68. Zu diesem Zweck ist in dem Einsatz 60 eine weitere Passage 116 vorgesehen. Im Normalbetrieb ist das Magnetventil 112 geöffnet.
  • Wenn von die Auswertung der Messignale in der Auswerte- und Steuereinheit 22 ergibt, dass Leckage vorliegt, wird das Magnetventil 112 geschlossen. Dann ist die Verbindung zwischen Auslass und Steuerkammer unterbrochen. Zwischen der Turbinenkammer 34 und der Steuerkammer 68 ist ein weiterer Verbindungskanal vorgesehen, der mit 118 bezeichnet ist. Der Verbindungskanal 118 ist mit einem zweiten Magnetventil 120 absperrbar. Hinter dem zweiten Magnetventil 120 mündet der Verbindungskanal 118 in dem Kanal 114. Über den Kanal 114 und die Passage 116 wird eine Verbindung zur Steuerkammer 68 hergestellt. Im Normalbetrieb ist das zweite Magnetventil 120 geschlossen. Wenn jedoch Leckage vorliegt und das erste Magnetventil 112 geschlossen ist, wird das zweite Magnetventil 120 geöffnet. Dadurch wird über die Turbinenkammer 34 und den Kanal 118 eine Verbindung zwischen Einlass und Steuerkammer 68 hergestellt. In diesem Fall herrscht in der Steuerkammer 68 Eingangsdruck. Der Eingangsdruck ist höher als der Ausgangsdruck. Die durch den Eingangsdruck auf die Membran ausgeübte Kraft in Schließrichtung ist somit höher als die eingestellte Federkraft in Öffnungsrichtung. Entsprechend schließt das Regelventil 44. Die Wasserströmung wird vollständig unterbrochen.
  • Wenn die Leckageursache beseitigt ist, können durch entsprechende Eingabe an der Bedieneinheit der Auswerte- und Steuereinheit 22 die Magnetventile 112 und 120 wieder in die „Betriebsstellung" gebracht werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Absperrvorrichtungen wird durch die Magnetventile nicht die gesamte Wasserströmung kontrolliert. Vielmehr übernehmen diese nur die Funktion der Steuerung, während die Absperrung durch das Regelventil 44 des Druckminderers erfolgt. Die Magnetventile sind entsprechend als kostengünstige, kleine Mikroventile ausgebildet.
  • Ein Rückflussverhinderer 119 ist zwischen dem Magnetventil 112 und dem Magnetvetnil 120 angeordnet. Der Rückflussverhinderer öffnet in Richtung des Kanals 114. Ein weiterer Rückflussverhinderer 121 ist strömungmäßig vor dem Magnetventil 120 im Verbindungskanal 118 angeordnet. Auch dieser Rückflussverhinderer 121 öffnet in Richtung des Kanals 114 und in Richtung des Ventils 120. Ein mit einem Stopfen 74 verschließbarer Stutzen 76 ermöglicht den Einsatz des dazu koaxial angeordneten Rückflussverhinderers 121. Ein mit einem Stopfen 78 verschließbarer Stutzen 79 ermöglicht den Einstz des dazu koaxial angeordneten Rückflussverhinderers 119. Durch diesen Rückflussverhinderer 121 wird sichergestellt, dass das Regelventil 44 auch dann geschlossen wird, wenn der Eingangsdruck abfällt.
  • Die Druckmindereranordnung arbeitet gewöhnlich in Trinkwassersystemen, bei denen der Eingangsdruck dauerhaft oberhalb eines durch die Feder 70 festgelegten Schwellwerts liegt. Die Anordnung ist jedoch auch in einem dritten Betriebsmodus verwendbar, bei dem der Eingangsdruck zumindest zeitweise unterhalb dieses Schwellwertes liegt.
  • Bei der oben beschriebenen Leckagestellung der Magnetventile 112 (zu) und 120 (auf) würde der Eingangsdruck nicht ausreichen um das Regelventil 44 zu schließen. Wenn also ein zu geringer Eingangsdruck ermittelt wird, kann dies auf dem Display 24 angezeigt werden.
  • Unterhalb des Gehäusezwischenbodens 90 ist an dem Gehäuse ein nach unten in der Darstellung offener Stutzen 126 vorgesehen. Der Stutzen 126 ist mit einem eingeschraubten Verschlußteil 128 und einer Dichtung 130 verschlossen. Weiterhin ist ein Kolben 132 mit einer Dichtung 134 innerhalb des Stutzens 126 beweglich geführt. Der Kolben 132 ist fest mit einer Druckstange 136 verbunden. Die Druckstange 136 ist am oberen Ende verjüngt. Das Verschlussteil 128 ist auf seiner Unterseite mit einem weiteren Stutzen 140 versehen. Der Stutzen 140 ist mit einem Stopfen 142 verschlossen. Der Stopfen 142 weist einen Durchgang 144 auf. Der Durchgang 144 mündet in einem Kanal 146. Der Kanal 146 verbindet einen Durchgang 148 im Stopfen 78 mit dem Durchgang 144. Entsprechend ist der Hohlraum zwischen den Ventilen 112 und 120 mit dem Innenraum des Stutzens 126 bzw. des Verschlussteils 128 verbunden.
  • Wenn nun ein Druckabfall des Eingangsdrucks ermittelt wird, werden die Ventile in „Leckagestellung" gebracht – Ventil 112 zu und Ventil 120 auf. Dann liegt wie oben beschrieben Eingangsdruck an der Steuerkammer 68 an und bewirkt eine Schließkraft auf die Ventilspindel. Zusätzlich liegt der Eingangsdruck über den Kanal 146 im Innenraum 150 des Stutzens an. Dieser Innenraum bildet eine Druckkammer. Durch den auf den Kolben 132 wirkenden Eingangsdruck wird der Kolben 132 nach oben in 5 bewegt bis die Druckstange die Unterseite der Ventilspindel 36 erreicht. Der Kolbendurchmesser des Kolbens 132 ist vergleichsweise groß gewählt. Dadurch wird die über die Druckstange 136 ausgeübte Kraft auf die Ventilspindel 36 auch bei geringen Eingangsdrücken groß. Es erfolgt quasi eine Kraftverstärkung der Schließkraft.
  • Wenn nun der Leckagefall eintritt, reicht auch ein schwacher Eingangsdruck aus um das Regelventil 44 vollständig und dauerhaft zu schließen.
  • Zur Verbesserung der Richtigkeit der Strömungsmessung ist ein Bypass 124 um den Rückflussverhinderer 100 im Einlass vorgesehen. Dies ist in 6 erkennbar. Der Bypass mündet im Randbereich der Turbinenkammer 34. Eine durch den Bypass fließende Strömung auch geringer Wassermengen wird auf die äußeren Bereiche der Turbinenschaufeln der Turbine 30 geleitet. Die Kräfte reichen somit auch bei geringer Strömung aus um die Turbine gegen Reibungskräfte in Bewegung zu setzen. Dies ist insbesondere bei schwacher Leckage nützlich um zuverlässige Messergebnisse zu erreichen.

Claims (15)

  1. Druckmindereranordnung (10) mit einem Einlass (14), einem Auslass (16) und einem zwischen Einlass und Auslass angeordneten Regelventil (44), das durch ein von einem Steuerkammerdruck in einer Steuerkammer (68) beaufschlagtes Hubglied (64) gesteuert ist und bei der zwischen Auslass und Steuerkammer ein Verbindungskanal (96, 106, 108, 110, 116) angeordnet ist, gekennzeichnet durch (a) strömungsmessende Mittel (30, 40, 102) zur Messung der durch das Regelventil (44) fließenden Strömung, (b) zusätzliche Mittel (118) zum Schließen des Regelventils (44) bei abgesperrtem Verbindungskanal (96, 106, 108).
  2. Druckmindereranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Schließen des Regelventils Absperrmittel (112) zum Absperren des Verbindungskanals (96, 106, 108) zwischen Auslass (14) und Steuerkammer (68), und einen mit Absperrmitteln (120) absperrbaren Verbindungskanal (118) zwischen Einlass (14) und Steuerkammer (68) umfassen.
  3. Druckmindereranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnetventil (120) zum Absperren des Verbindungskanals (118) zwischen Einlass (14) und Steuerkammer (68) vorgesehen ist.
  4. Druckmindereranordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnetventil (112) zum Absperren des Verbindungskanals (96, 106, 108) zwischen Auslass (16) und Steuerkammer (68) vorgesehen ist.
  5. Druckmindereranordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Feder (70) zur Beaufschlagung des Hubglieds (64) mit einer zumindest teilweise deaktivierbaren Federkraft in Öffnungsrichtung des Regelventils (44).
  6. Druckmindereranordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubglied von einer Regelmembran (64) gebildet ist, welche über eine bewegliche Spindel (36) mit einem mit einem gehäusefesten Ventilsitz (48) zusammenwirkenden Ventilteller (46) des Regelventils (44) verbunden ist.
  7. Druckmindereranordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strömungsmessenden Mittel eine von der durch das Regelventil (44) fließenden Strömung beaufschlagte Turbine (30) umfassen, welche mit einem Hallsensor (40) zusammenwirkt.
  8. Druckmindereranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (30) in einer mit dem Einlass (14) verbundenen Turbinenkammer (34) angeordnet ist und ein Rückflussverhinderer (100) im Einlass vorgesehen ist, der mit einm Bypass-Kanal (124) für eine geringe Teilströmung auf die Turbine versehen ist.
  9. Druckmindereranordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch signalverarbeitende Mittel (22) zum Verarbeiten der von den strömungsmessenden Mittel erzeugte Signale und Detektion von Leckage und Steuermittel zur Steuerung der Absperrmittel (112, 120) und der zusätzlichen Mittel zum Schließen des Regelventils bei abgesperrtem Verbindungskanal bei Leckage.
  10. Druckmindereranordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Mittel von einem Schließkraftverstärkenden Kolben gebildet sind, der im Leckagefall mit Eingangsdruck beaufschlagt ist und eine Kraft in Schließrichtung auf das Hubglied ausübt.
  11. Verfahren zum Betrieb einer Druckmindereranordnung, gekennzeichnet durch die Schritte: (a) Ermitteln der Strömung durch ein Regelventil (44) der Druckmindereranordnung; (b) Bestimmen anhand der in Schritt (a) ermittelten Signale, ob Leckage vorliegt; (c) wenn keine Leckage vorliegt (Betriebszustand): Öffnen des Regelventils des Druckminderers bei Druckabfall im Auslass (16) und wenn Leckage vorliegt (Leckagefall): Schließen des Regelventils (44) des Druckminderers.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass (d) das Regelventil (44) des Druckminderers durch ein Hubglied (64) betätigt wird, welches einerseits in Öffnungsrichtung von einer Federkraft beaufschlagt ist und andererseits von dem Druck einer Steuerkammer (68), in der im Betriebszustand über einen Verbindungskanal (96, 106) zwischen Steuerkammer (68) und Auslass (16) Ausgangsdruck herrscht, (e) der Verbindungskanal (96, 106) zwischen Steuerkammer (68) und Auslass (16) im Leckagefall geschlossen wird und (f) ein Verbindungskanal (118) zwischen Steuerkammer (68) und Einlass (14) im Leckagefall geöffnet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsdruck bestimmt wird, und bei Unterschreiten eines Schwellwertes für den Eingangsdruck die in Öffnungsrichtung wirkende Federkraft reduziert wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsdruck bestimmt wird und bei Unterschreiten eines Schwellwertes zur Schließkraftverstärkung in eine von auf einem Kolben (132) abgeschlossene, zusätzliche Druckkammer (150) aufgeschaltet wird, wobei der Kolben verschiebbar in einem die zusätzliche Druckkammer bildenden Stutzen (126) geführt ist, und die durch den Eingangsdruck in der zusätzlichen Druckkammer auf den Kolben ausgeübte Kraft auf das Hubglied übertragen wird.
  15. Verwendung einer Druckmindereranordnung (10) als Absperrventil in Leckageschutzeinrichtungen.
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