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Die Erfindung betrifft ein Quetschventil, mit einem sich in einem Ventilgehäuse zwischen zwei je einem Fluidanschluss aufweisenden Anschlussstücken erstreckenden, eine flexible Umfangswand aufweisenden schlauchförmigen Ventilglied, und mit einem in dem Ventilgehäuse um die Umfangswand des Ventilglieds herum angeordneten Beaufschlagungsraum, der mit Druckfluid beaufschlagbar ist, die als Quetschmittel auf die Umfangswand des Ventilglieds einwirken kann, um diese zur Veränderung des von dem Ventilglied zur Verfügung gestellten von Prozessmedium durchströmten Durchflussquerschnitts zusammen zu quetschen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Quetschventils.
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Ein derartiges Quetschventil ist beispielsweise in der
DE 10 2007 006 767 B4 beschrieben. Bei dem dort offenbarten Quetschventil wird Druckluft zum Zusammendrücken der flexiblen Umfangswand verwendet.
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Ein anderes Prinzip eines Quetschventils ist in der
EP 1 912 001 A1 offenbart, wobei dort zum Zusammenquetschen der flexiblen Umfangswand quer zu einer Ventil-Längsachse aufeinander zu und voneinander weg bewegbare Quetschelemente vorgesehen sind.
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Um Quetschventile auch im Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikbereich einsetzen zu können, müssen zusätzliche Anforderungen erfüllt werden, insbesondere muss ein sogenannter 3-A-Standard eingehalten werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Quetschventil der eingangs erwähnten Art zu schaffen bzw. ein Verfahren zu betreiben eines Quetschventils bereitzustellen, mit dem sich zusätzliche Anwendungsbereiche erschließen, insbesondere um das Quetschventil in der Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie einsetzen zu können.
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Diese Aufgabe wird durch ein Quetschventil mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 12 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Quetschventil nach Anspruch 1 zeichnet sich dadurch aus, dass eine Leckageerkennungseinrichtung zur Erkennung einer den Austritt vom Prozessmedium verursachenden Leckage am Quetschventil vorhanden ist.
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Mit der Leckageerkennungseinrichtung, die auch als Leckagedetektionseinrichtung bezeichnet werden könnte, lässt sich eine einen Austritt von Prozessmedium verursachende Leckage zuverlässig erkennen. Solche Leckagen können beispielsweise durch einen Riss der flexiblen Umfangswand des Ventilglieds entstehen, beispielsweise infolge von Materialermüdung bei oftmaligem Wechselspiel zwischen dem Zusammenquetschen und wieder Öffnen. Insbesondere in der Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie ist es infolge verschiedener Standards zwingend vorgeschrieben, dass Leckagen zuverlässig erkannt werden. Dies verhindert, dass das Austreten von Prozessmedium andere Prozessbereiche, beispielsweise dort befindliche Geräte und Anlagen kontaminiert. Zusätzlich wird eine Kontamination des Prozessmediums mit Steuerluft ausgeschlossen. Somit kann eine erhöhte Prozesssicherheit erreicht werden. Ferner wird bei Detektion einer Leckage, der Leitungszweig mit dem mit der Leckage versehene Quetschventil stillgelegt, damit die beschädigte Komponente des Quetschventils ausgetauscht werden kann. Ein ganz wesentlicher Aspekt ist, dass mittels der erfindungsgemäßen Leckageerkennungseinrichtung die Erkennung einer Leckage in Echtzeit möglich ist, also im Wesentlichen unmittelbar nach Auftreten der ersten austretenden Leckagemenge.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Leckageerkennungseinrichtung zur visuellen Erkennung von austretendem Prozessmedium eingerichtet. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Leckageerkennungseinrichtung Messmittel zur Messung von austretendem Prozessmedium aufweisen. Als Messmittel können beispielsweise Sensoren eingesetzt werden, die qualitative oder quantitative Messergebnisse liefern, wobei die qualitativen Messergebnisse eine Aussage darüber bereitstellen, ob eine Leckagemenge an Prozessmedium vorhanden ist, wohingegen die quantitativen Messergebnisse eine Aussage über die austretende Leckagemenge zulassen. Die Messergebnisse können an eine übergeordnete Prozesssteuerung übermittelt werden, wo sie dann auswertbar sind. Beispielsweise wäre es möglich, den Zweig mit dem Leck geschlagene Quetschventil stillzulegen. Die Stilllegung kann automatisch oder über eine entsprechende Anzeige, beispielsweise Warnanzeige, manuell über einen Bediener erfolgen.
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Unter dem mit Druckfluid beaufschlagbaren Beaufschlagungsraum im Sinne der Anmeldung wird die Beaufschlagung des Beaufschlagungsraums mit Druckluft oder anderen gasförmigen Medien verstanden. Bei dem Prozessmedium handelt es sich insbesondere um ein flüssiges oder flüssigkeitsähnliches Prozessmedium. Es sind jedoch auch Flüssigkeit-/Feststoff-Gemische, sogenannte Suspensionen, sowie fließfähige Feststoffe als Prozessmedien denkbar, die ebenfalls mittels der Leckageerkennungseinrichtung im Falle einer Leckage detektierbar sind.
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In besonders bevorzugter Weise weist die Leckageerkennungseinrichtung eine Entlüftungsvorrichtung zur Entlüftung des Beaufschlagungsraums auf, die derart ausgebildet ist, dass im Falle einer Leckage austretendes Prozessmediums beim Entlüften vom entweichenden Druckfluid, insbesondere Druckluft, mitnehmbar und in einen Entlüftungsraum transportierbar ist. Zweckmäßigerweise erfolgt die Leckageerkennung im Entlüftungsraum. Ein Vorteil dieser Leckageerkennung mittels eines Entlüftungsvorgangs einer Entlüftungsvorrichtung ist, dass die Detektion bzw. Erkennung ob eine Leckage vorliegt, in Echtzeit erfolgt.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist die Entlüftungsvorrichtung ein Entlüftungsventil auf.
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Zweckmäßigerweise ist das Entlüftungsventil am Ventilgehäuse des Quetschventils angeordnet, insbesondere dort mittels Befestigungsmitteln befestigt. In besonders bevorzugter Weise umfassen die Befestigungsmittel Komponenten einer Flanschverbindung, die eine gute Abreinigbarkeit aufweist, so dass damit die erhöhten Hygieneanforderungen insbesondere im Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikbereich eingehalten werden können.
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In besonders bevorzugter Weise ist das Entlüftungsventil als Schnellentlüftungsventil ausgebildet. Ein Schnellentlüftungsventil bietet den Vorteil, dass der Entlüftungsvorgang über eine relativ kurze Entlüftungsstrecke erfolgt, und daher schnell durchgeführt werden kann.
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Es ist möglich, dass der Entlüftungsraum die Umgebung ist, dass also in die Umgebung entlüftet wird.
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Von Vorteil ist jedoch, dass der Entlüftungsraum als Auffangkammer für das austretende Prozessmedium ausgebildet ist. Hierzu kann das Schnellentlüftungsventil beispielsweise mit gefasster Abluft ausgebildet sein.
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Zweckmäßigerweise ist die Auffangkammer als Abscheidevorrichtung zur Abscheidung von Prozessmedium aus dem Druckfluid ausgebildet.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Quetschventils, das ein sich in einem Ventilgehäuse zwischen zwei je einen Fluidanschluss aufweisende Anschlussstücken erstreckendes, eine flexible Umfangswand aufweisendes schlauchförmiges Ventilglied und einen im Ventilgehäuse um die Umfangswand des Ventilglieds herum angeordneten Beaufschlagungsraum aufweist, das Verfahren mit folgenden Schritten:
- • Beaufschlagung des Beaufschlagungsraums mit Druckfluid, die als Quetschmittel auf die Umfangswand des Ventilglieds wirkt, um diese zur Veränderung des von dem Ventilglied zur Verfügung gestellten von Prozessmedium durchströmten Durchflussquerschnitts zusammenzuquetschen,
- • Entlüften des Beaufschlagungsraums zur Vergrößerung des Durchflussquerschnitts,
- • Erkennen einer den Austritt von Prozessmedium verursachenden Leckage mittels einer Leckageerkennungseinrichtung.
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Besonders bevorzugt ist es, dass im Falle einer Leckage austretendes Prozessmedium beim Entlüften vom entweichenden Druckfluid mitgenommen und in einen Entlüftungsraum transportiert wird.
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Zweckmäßigerweise findet die Leckageerkennung im Entlüftungsraum statt.
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Zum Entlüften wird zweckmäßigerweise ein Schnellentlüftungsventil eingesetzt.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 einen Längsschnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Quetschventils in der unbetätigten maximalen Offenstellung und
- 2 das Quetschventil aus 1 in der Schließstellung.
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Die 1 und 2 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Quetschventils 11. Dieses verfügt über ein Ventilgehäuse 12, das einen Gehäuse-Innenraum 13 definiert, in dem ein schlauchförmiges Ventilglied 14 angeordnet ist.
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Das Ventilgehäuse 12 umfasst ein rohrförmiges Gehäusehauptteil 15 und zwei aneinander entgegengesetzten Stirnseiten daran angeordnete Anschlussstücke 16, 17, die gleichzeitig die Funktion von Gehäusedeckeln übernehmen. Jedes Anschlussstück 16, 17 ist von einem kanalförmigen Fluidanschluss 16a, 17a durchsetzt, insbesondere koaxial.
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Wenigstens eines der Anschlussstücke 16, 17 kann einstückig mit dem Gehäusehauptteil 15 ausgebildet sein. Bevorzugt wird allerdings in beiden Fällen eine separate Ausgestaltung, insbesondere mit lösbarer Befestigung an dem Gehäusehauptteil 15.
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Exemplarisch sind die beiden Anschlussstücke 16, 17 mit dem Gehäusehauptteil 15 verschraubt. Die Anschlussstücke 16, 17 sind mit Außengewinde 18 versehen, mit denen sie mit in den Innenumfang des rohrförmigen Gehäusehauptteils 15 eingebrachten Innengewinden 19 verschraubt sind.
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Das schlauchförmige Ventilglied 14 ist insbesondere ein einstückiges Bauteil und besteht zweckmäßigerweise aus einem gummielastischen Material, insbesondere ein Elastomermaterial. Es ist koaxial von einem Fluidkanal durchsetzt, der als Ventilgliedkanal 20 bezeichnet werden kann. Über den größten Teil seiner Länge ist der Ventilgliedkanal 20 von einer flexiblen, insbesondere gummielastischen Umfangswand 21 umschlossen, deren Längsachse mit der Ventilglied-Längsachse 22 zusammenfällt. An seinen beiden axialen Stirnseiten endet das Ventilglied 14 mit je einem radial abstehenden, bevorzugt scheibenförmigen Flanschabschnitt 23, der insbesondere einstückig mit der Umfangswand 21 ausgebildet ist.
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Das Ventilglied 14 und die beiden Anschlussstücke 16, 17 sind so zueinander ausgerichtet, dass der Ventilgliedkanals 20 mit den beiden kanalförmigen Fluidanschlüssen 16a, 16b fluchtet. Über den einen oder anderen Fluidanschluss 16a, 17a eingespeistes Prozessmedium kann somit den Ventilgliedkanal 20 zum jeweils anderen Fluidanschluss 17a, 16a hin durchströmen und über letzteren das Quetschventil 11 wieder verlassen.
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Den Fluidanschlüssen 16a, 17a zugeordnete Befestigungsmittel 16b, 17b, beispielsweise als Innengewinde ausgeführt, ermöglichen den fluiddichten Anschluss je einer Fluidleitung, über die hinweg das zu steuernde Prozessmedium an das Quetschventil 11 herangeführt und von diesem weggeführt werden kann.
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Der Ventilgliedkanal 20 und die beiden Fluidanschlüsse 16a, 17a sind insbesondere koaxial zueinander ausgerichtet.
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Um eine abgedichtete Verbindung zwischen dem Ventilglied 14 und den beiden Anschlussstücken 16, 17 zu gewährleisten, sind die beiden Flanschabschnitte 23 mit ihren einander entgegengesetzten äußeren Stirnflächen 24 unter Abdichtung fest mit der jeweils zugewandten Stirnfläche des benachbarten Anschlussstücks 16, 17 verspannt.
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Um das Ventilglied 14 zwischen den beiden Anschlussstücken 16, 17 axial verspannen zu können, ist, gemäß gezeigtem Ausführungsbeispiel, in koaxialer Anordnung um die rohrförmige Umfangswand 21 herum ein starres Stützrohr 25 angeordnet.
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Das Stützrohr 25 dient der radialen Abstützung der flexiblen Umfangswand 21. Letzte durchsetzt den von dem Stützrohr 25 definierten Rohrkanal 26 und kann von dem in dem Ventilgliedkanal 21 strömenden Prozessmedium radial nach außen gegen die den Rohrkanal 26 definierende Stützrohrwand 27 angedrückt werden. Ein radiales Aufweiten des Ventilglieds 14 im Bereich der Umfangswand 21 ist folglich nur soweit möglich, wie dies die Stützrohrwand 27 zulässt.
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Der ringförmige Zwischenraum radial zwischen dem Stützrohr 25 und der von diesem umgebenden Umfangswand 21 des Ventilglieds 14 bildet einen für die Druckfluidbeaufschlagung vorgesehenen Beaufschlagungsraum 27. In diesem Beaufschlagungsraum 27 kann über einen außen am Ventilgehäuse 12 angeordneten Steueranschluss 28 Druckfluid, im Beispielsfall Druckluft, eingespeist werden, das als Quetschmittel unmittelbar auf die Umfangswand 21 einwirkt und diese, je nach Druck, mehr oder weniger weiter radial zusammenquetscht.
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Um das erfindungsgemäße Quetschventil 11 auch in Industriebereichen einsetzen zu können, in denen erhöhte Anforderungen an die Hygiene bestehen, ist das erfindungsgemäße Quetschventil 11 mit einer Leckageerkennungseinrichtung 29 zur Erkennung einer den Austritt von Prozessmedium verursachenden Leckage am Quetschventil 11 ausgestattet.
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Die Leckageerkennungseinrichtung 29 umfasst eine Entlüftungsvorrichtung 30 zur Entlüftung des Beaufschlagungsraums 27. Die Entlüftungsvorrichtung 30 umfasst ein Entlüftungsventil 31, das im gezeigten Beispielsfall als Schnellentlüftungsventil ausgebildet ist.
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Das Schnellentlüftungsventil umfasst ein Schnellentlüftungsventilgehäuse 32, das am Ventilgehäuse 12 angebaut ist. Das Schnellentlüftungsventil ist zweckmäßigerweise integraler Bestandteil des Quetschventils 11. Zur Befestigung des Schnellentlüftungsventils eignet sich eine Flanschverbindung (nicht dargestellt), die die erforderlichen Hygieneanforderungen, insbesondere gute Abreinigbarkeit, erfüllt.
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Wie insbesondere in 1 gezeigt, befindet sich der Steueranschluss 28 am Entlüftungsventilgehäuse 32. Wie ferner in den 1 und 2 schematisch dargestellt, besitzt das Schnellentlüftungsventil neben dem Steueranschluss 28, der auch als Einlassöffnung bezeichnet werden könnte, und über den Druckluft zuführbar ist, noch eine Auslassöffnung 33, die im gezeigten Beispielsfall an der Unterseite des Schnellentlüftungsventilgehäuses 32 ausgebildet ist und mit in der Stützrohrwand 27 ausgebildeten Fluiddurchtrittskanälen 34a, 34b verbunden ist. Die Fluiddurchtrittskanäle 34a, 34b wiederum münden in den Beaufschlagungsraum 27.
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Das Schnellentlüftungsventil besitzt darüber hinaus eine Entlüftungsöffnung 35. Im Schnellentlüftungsventilgehäuse 32 befindet sich ferner ein in den 1 und 2 lediglich schematisch dargestelltes Verschlussglied, beispielsweise in Form eines Ventiltellers (nicht dargestellt), das im Gehäuseinneren je nach dessen Lage innerhalb des Schnellentlüftungsventilgehäuses 32 entweder die Entlüftungsöffnung 35 verschließt und den Durchfluss vom Steueranschluss zur Auslassöffnung 33 gestattet oder eben die Einlassöffnung bzw. den Steueranschluss abschließt und dann den Durchfluss von der Auslassöffnung 33 zur Entlüftungsöffnung 35, also die Entlüftung, gestattet.
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Ein derartiges Schnellentlüftungsventil ist beispielsweise in der
DE 78 34 047 U1 offenbart, auf die hier vollumfänglich Bezug genommen wird.
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Wie insbesondere in den 1 und 2 schematisch gezeigt, ist der Entlüftungsöffnung 35 ein Entlüftungsraum 36 nachgeschaltet, der im gezeigten Beispielsfall als Auffangkammer in Form einer Abscheidevorrichtung 37 verwirklicht ist. Die Abscheidevorrichtung 37 bzw. der Abscheider kann beispielsweise ein Schauglas aufweisen, wodurch im Abscheider abgeschiedenes Prozessmedium erkannt und daher auf eine Leckage am Quetschventil 11 geschlossen werden kann.
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Ein ganz wesentlicher Aspekt der Leckageerkennungseinrichtung 29 ist, dass die Entlüftungsvorrichtung mit ihrem Schnellentlüftungsventil beim Entlüften im Falle einer Leckage austretendes Prozessmedium mittels der Druckluft in den Entlüftungsraum 36 transportiert, wo es dann als abgeschiedenes Prozessmedium detektierbar ist.
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Die 2 zeigt die Schließstellung des Quetschventils 11. Hier hat die unter Überdruck in den Beaufschlagungsraum 27 eingespeiste Druckluft die Umfangswand 21 soweit zusammengequetscht, dass sich radial gegenüberliegende Wandabschnitte der Umfangswand 21 dicht aneinander liegen. Der Durchflussquerschnitt durch den Ventilgliedkanal 20 ist dadurch abgesperrt.
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Zum Entlüften wird zunächst die Zufuhr von Druckluft über den Steueranschluss 28 unterbrochen, wodurch sich das im Schnellentlüftungsventil enthaltende Ventilglied, also beispielsweise der Ventilteller, infolge der sich dann einstellenden Druckverhältnisse bewegt und den Steueranschluss 28 verschließt, während die Entlüftungsöffnung 35 freigegeben wird. Dadurch wird der Beaufschlagungsraum 27 druckentlastet, da Druckluft über die Entlüftungsöffnung in den Entlüftungsraum 36 entweicht.
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Im Falle einer Leckage, bei dem es sich hauptsächlich um einen Riss in der flexiblen Umfangswand 21 des Ventilglieds 14 handelt, wodurch im Ventilgliedkanal 20 strömendes Prozessmedium durch die Umfangswand 21 austreten kann, wird das austretende Prozessmedium durch die Druckluft mitgerissen und gelangt mit ihr in den Entlüftungsraum 36, also wie im gezeigten Beispielsfall in den Abscheider, wo es dann abgeschieden wird. Die vom Prozessmedium befreite Druckluft entweicht danach in die Umgebung.
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Die Leckageortung ist daher bereits nach dem ersten Schaltspiel des Quetschventils 11, also zwischen der Schließstellung und einer druckentlastenden Offenstellung möglich, da austretendes Prozessmedium unmittelbar durch die Druckluft beim Entlüften mitgerissen wird. Das Feststellen einer Leckage lässt sich dann in einfacher Weise über das Schauglas eines Abscheiders visuell durchführen. Selbstverständlich ist es möglich, anstelle des Schauglases auch einen Sensor vorzusehen, der bei Vorhandensein von abgeschiedenem Prozessmedium ein Sensorsignal ausgibt, das dann als Maß für das Vorhandensein einer Leckage genommen wird.
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Bei einer nicht dargestellten Ausführungsvariante ist es möglich, Messmittel vorzusehen, die austretendes Prozessmedium messen. Als Messmittel kann beispielsweise ein Fühler eingesetzt werden, der qualitativ feststellt, ob Prozessmedium in der beim Entlüften entweichenden Druckluft vorhanden ist. Alternativ wären jedoch auch Sensoren einsetzbar, die eine Leckagemenge an austretendem Prozessmedium messen. Die Messergebnisse der Messmittel können an eine übergeordnete Prozesssteuerung ermittelt werden, wo sie dann ausgewertet werden. Es ist beispielsweise möglich, dass die Messmittel Bestandteil einer Prozesssteuerung oder Regelung sind, so dass bei einer festgestellten Leckage automatisch der Zweig mit dem Leck geschlagenen Quetschventil 11 stillgelegt wird. Alternativ wäre es jedoch auch möglich, dass die Messsignale an eine Leitstelle übermittelt werden, wo sie dann angezeigt werden können, so dass der Bediener entsprechende Handlungen, beispielsweise Stilllegung des Zweigs mit dem Leckage geschlagenen Quetschventil 11, einleiten kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007006767 B4 [0002]
- EP 1912001 A1 [0003]
- DE 7834047 U1 [0040]
