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Technisches Gebiet
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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.
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Derartige
Druckminderer dienen dazu, einen vorgegebenen Druck einzustellen.
Auf diese Weise werden nachfolgende Armaturen zum Beispiel Trinkwasserinstallationen
und Heizungsinstallationn vor Schwankungen des Eingangsdrucks geschützt.
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Stand der Technik
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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.
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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.
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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.
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Offenbarung der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art zu schaffen, mit welcher die Druck-Kontrolle und Leckageschutz
vereinfacht wird.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Ansicht einer Druckmindereranordnung mit Leckageschutz.
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2 ist
eine Explosionsdarstellung der Druckmindereranordnung aus 1.
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3 ist
eine Draufsicht auf die Druckmindereranordnung aus 1.
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4 ist
ein Längsschnitt
durch die Druckmindereranonrdnung aus 1 entlang
einer ersten Richtung.
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5 ist
ein Längsschnitt
durch die Druckmindereranordnung aus 1 entlang
einer zu 4 um 90° versetzten Schnittebene A-A.
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6 ist
ein Querschnitt durch die Druckmindereranordnung aus 1 entlang
der Schnittebene C-C in 4.
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7 ist
ein Querschnitt durch die Druckmindereranordnung aus 1 entlang
der Schnittebene D-D in 4.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Anhand
der Längsschnitte
in den 4 und 5 wird nachfolgend die Arbeitsweise
der Druckmindereranordnung beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
bisher beschriebene Funktion ist die übliche Funktion eines Druckminderers.
Die vorliegende Anordnung dient neben der Steuerung des Ausgangsdrucks
auch zum Leckageschutz.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Wenn
nun der Leckagefall eintritt, reicht auch ein schwacher Eingangsdruck
aus um das Regelventil 44 vollständig und dauerhaft zu schließen.
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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.