DE102019004413A1

DE102019004413A1 - Pressure reducer and control unit

Info

Publication number: DE102019004413A1
Application number: DE102019004413.4A
Authority: DE
Inventors: Peter Tasser; Michael Ackermann; Ralf Hilbers
Original assignee: Pittway SARL
Current assignee: Pittway SARL
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2020-12-31
Anticipated expiration: 2039-06-26
Also published as: DE102019004413B4

Abstract

Druckminderer (10), mit einem Gehäuse (11), mit einem in dem Gehäuse (11) positionierten Ventil (12), wobei das Ventil (12) in geschlossenem Zustand einen Vordruckraum (13) des Gehäuses (11) von einem Hinterdruckraum (14) des Gehäuses (11) trennt und in geöffnetem Zustand den Vordruckraum (13) und den Hinterdruckraum (14) verbindet, mit einem ersten Drucksensor (27), der den Druck im Vordruckraum (13) des Gehäuses (11) oder einem diesem entsprechenden Druck misst, mit einem zweiten Drucksensor (28), der den Druck im Hinterdruckraum (14) des Gehäuses (11) oder einem diesem entsprechenden Druck misst, und mit einem Steuergerät (29), welches den vom ersten Drucksensor (27) und zweiten Drucksensor(28) gemessenen Druck derart auswertet, dass das Steuergerät (29) dann eine Leckage detektiert, wenn eine Änderung des vom ersten Drucksensor (27) gemessenen Drucks größer als ein erster Grenzwert ist, und wenn weiterhin eine Ableitung nach der Zeit des vom zwei-ten Drucksensor (28) gemessenen Drucks größer als ein zweiter Grenzwert ist.

Pressure reducer (10), with a housing (11), with a valve (12) positioned in the housing (11), the valve (12) in the closed state having a pre-pressure chamber (13) of the housing (11) from a back pressure chamber (14 ) separates the housing (11) and, in the open state, connects the inlet pressure chamber (13) and the outlet pressure chamber (14) with a first pressure sensor (27) that measures the pressure in the inlet pressure chamber (13) of the housing (11) or a pressure corresponding to this measures, with a second pressure sensor (28), which measures the pressure in the back pressure chamber (14) of the housing (11) or a pressure corresponding to this, and with a control unit (29) which measures the pressure from the first pressure sensor (27) and the second pressure sensor ( 28) evaluates the measured pressure in such a way that the control unit (29) detects a leak if a change in the pressure measured by the first pressure sensor (27) is greater than a first limit value, and if a derivation according to the time of the second Pressure sensor (28) measured pressure cks is greater than a second limit value.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckminderer. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät eines Druckminderers.The invention relates to a pressure reducer. The invention also relates to a control device for a pressure reducer.

Druckminderer finden vorzugsweise in Industrieanlagen und Wasserversorgungsanlagen von Häusern oder Gebäuden Anwendung, um bei einem schwankenden Eingangsdruck einen konstanten Ausgangsdruck zur Verfügung zu stellen. Die Installation eines Druckminderers erfolgt hierbei vorzugsweise in einem Keller eines Gebäudes oder in einem Versorgungsschacht, sodass die Gefahr des Einfrierens des Druckminderers nicht besteht. Die Notwendigkeit, einen konstanten Wasserdruck zur Verfügung zu stellen, besteht aber nicht nur bei Industrieanlagen und Wasserversorgungsanlagen, vielmehr gibt es auch andere Anwendungsgebiete die mit einem konstanten Wasserdruck versorgt werden müssen. Im Freien installierte Druckminderer sind bei Frost außer Betrieb gesetzt, wozu eine Entleerung derselben erfolgt.Pressure reducers are preferably used in industrial systems and water supply systems in houses or buildings in order to provide a constant output pressure when the input pressure fluctuates. A pressure reducer is preferably installed in a basement of a building or in a supply shaft so that there is no risk of the pressure reducer freezing. The need to provide a constant water pressure does not only exist in industrial systems and water supply systems, there are also other areas of application that have to be supplied with a constant water pressure. Pressure reducers installed outdoors are put out of operation in frost, for which purpose they are emptied.

Ein Druckminderer ist aus der DE 195 39 239 C2 bekannt. So umfasst der aus diesem Stand der Technik bekannte Druckminderer ein Gehäuse und ein in dem Gehäuse positioniertes Ventil, wobei das Ventil in geschlossenem Zustand desselben einen Vordruckraum des Gehäuses von einem Hinterdruckraum des Gehäuses trennt und in geöffnetem Zustand desselben den Vordruckraum und den Hinterdruckraum verbindet. Das Ventil des aus diesem Stand der Technik bekannten Druckminderers verfügt über eine auf einen Ventilstößel einwirkende Membran, auf die unter Bereitstellung einer Druckminderer-Funktion einerseits eine in Öffnungsrichtung des Ventils wirkende Federkraft eines Federelements und andererseits eine in Schließrichtung des Ventils wirkende, vom im Hinterdruckraum herrschenden Druck abhängige Kraft einwirkt.A pressure reducer is from the DE 195 39 239 C2 known. The pressure reducer known from this prior art thus comprises a housing and a valve positioned in the housing, the valve separating a pre-pressure chamber of the housing from a downstream pressure chamber of the housing in the closed state and connecting the pre-pressure chamber and the downstream pressure chamber in the open state. The valve of the pressure reducer known from this prior art has a diaphragm acting on a valve tappet, on which, while providing a pressure reducer function, a spring force of a spring element acting in the opening direction of the valve and, on the other hand, a spring force acting in the closing direction of the valve from the downstream pressure chamber Pressure-dependent force acts.

Am Ventilstößel ist ein Ventilkörper befestigt, der im geschlossenen Zustand des Ventils mit einem Dichtelement gegen einen Ventilsitz drückt und im geöffneten Zustand des Ventils vom Ventilsitz abgehoben ist. Das Federelement ist zwischen vorzugsweise zwei Federtellern angeordnet, nämlich zwischen einem der Membran zugewandten Federteller und einem von der Membran abgewandten Federteller.A valve body is attached to the valve tappet which, when the valve is closed, presses a sealing element against a valve seat and is lifted from the valve seat when the valve is open. The spring element is arranged between preferably two spring plates, namely between a spring plate facing the membrane and a spring plate facing away from the membrane.

Insbesondere bei einem in einem Gebäude oder einem Haus installierten Druckminderer können dann, wenn in der Wasserversorgungsanlage stromabwärts des Druckminderers eine Leckagestelle vorliegt, durch die Leckage erhebliche Schäden verursacht werden. Bislang bereitet es Schwierigkeiten, eine derartige Leckage, die sich stromabwärts eines Druckminderers ausbilden kann, sicher zu detektieren.In particular in the case of a pressure reducer installed in a building or a house, if there is a leak in the water supply system downstream of the pressure reducer, the leakage can cause considerable damage. Up to now, it has been difficult to reliably detect such a leakage, which can form downstream of a pressure reducer.

Aus der EP 3 239 682 A1 ist eine Vorrichtung zur Detektion von Leckage in einer Wasserversorgungsanlage bekannt. Es wird hier vorgeschlagen, an der Leckagedetektionsvorrichtung die Bewegung eines Stößels mithilfe eines Sensors zu detektieren und abhängig von der Bewegung des Stößels auf das Vorliegen einer Leckage zu schließen. Bei der aus der EP 3 239 682 A1 bekannten Vorrichtung zur Detektion von Leckage handelt es sich um eine separate Baugruppe, die separat in einer Wasserversorgungsanlage verbaut werden muss.From the EP 3 239 682 A1 a device for detecting leakage in a water supply system is known. It is proposed here to detect the movement of a tappet on the leakage detection device with the aid of a sensor and to infer the presence of a leak as a function of the movement of the tappet. In the case of the EP 3 239 682 A1 known device for detecting leakage is a separate assembly that has to be installed separately in a water supply system.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen neuartigen Druckminderer und ein Steuergerät eines solchen Druckminderers zu schaffen.The invention is based on the object of creating a novel pressure reducer and a control device for such a pressure reducer.

Diese Aufgabe wird durch einen Druckminderer gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a pressure reducer according to claim 1.

Der erfindungsgemäße Druckminderer umfasst einen ersten Drucksensor, der den Druck im Vordruckraum des Gehäuses oder einem diesem entsprechenden Druck misst.The pressure reducer according to the invention comprises a first pressure sensor which measures the pressure in the pre-pressure chamber of the housing or a pressure corresponding to this.

Der erfindungsgemäße Druckminderer umfasst einen zweiten Drucksensor, der den Druck im Hinterdruckraum des Gehäuses oder einem diesem entsprechenden Druck misst.The pressure reducer according to the invention comprises a second pressure sensor which measures the pressure in the downstream pressure space of the housing or a pressure corresponding to this.

Der erfindungsgemäße Druckminderer umfasst ein Steuergerät, welches den vom ersten Drucksensor und zweiten Drucksensor gemessenen Druck derart auswertet, dass das Steuergerät dann eine Leckage detektiert, wenn eine Änderung des vom ersten Drucksensor gemessenen Drucks größer als ein erster Grenzwert ist, und wenn weiterhin eine Ableitung nach der Zeit des vom zweiten Drucksensor gemessenen Drucks größer als ein zweiter Grenzwert ist.The pressure reducer according to the invention comprises a control device which evaluates the pressure measured by the first pressure sensor and the second pressure sensor in such a way that the control device detects a leak if a change in the pressure measured by the first pressure sensor is greater than a first limit value, and if there is still a derivation according to the time of the pressure measured by the second pressure sensor is greater than a second limit value.

Der erfindungsgemäße Druckminderer stellt eine völlig neuartige Vorgehensweise zur Leckagedetektion bereit. Ohne die Notwendigkeit einer separaten Leckagedetektionsvorrichtung kann das Vorliegen einer Leckage sicher und zuverlässig detektiert werden. Ferner ist es nicht erforderlich zur Leckagedetektion bzw. während der Leckagedetektion eine Wasserversorgung abzusperren. Hierzu umfasst der erfindungsgemäße Druckminderer die beiden Drucksensoren und das Steuergerät, welches die von den Drucksensoren gemessenen Drücke, also Messwerte der Drucksensoren, auswertet, um eine Leckage zu detektieren. Dabei werden erfindungsgemäß die Änderung des vom ersten Drucksensor gemessenen Drucks und die Ableitung nach der Zeit des vom zweiten Drucksensor gemessenen Drucks mit Grenzwerten ausgewertet, um abhängig hiervon auf das Vorliegen einer Leckage zu schließen. Die Ableitung nach der Zeit wird auch als zeitliche Ableitung bezeichnet.The pressure reducer according to the invention provides a completely new approach to leak detection. Without the need for a separate leak detection device, the presence of a leak can be detected safely and reliably. Furthermore, it is not necessary to shut off a water supply for leak detection or during leak detection. For this purpose, the pressure reducer according to the invention comprises the two pressure sensors and the control device, which evaluates the pressures measured by the pressure sensors, that is to say measured values of the pressure sensors, in order to detect a leak. According to the invention, the change in the pressure measured by the first pressure sensor and the time derivative of the pressure measured by the second pressure sensor are evaluated with limit values in order to be dependent on the Close the presence of a leak. The derivative according to time is also known as the temporal derivative.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung detektiert das Steuergerät dann eine Leckage, wenn innerhalb eines definierten Zeitintervalls nach der Änderung des vom ersten Drucksensor gemessenen Drucks, die größer als der erste Grenzwert ist, die zeitliche Ableitung des vom zweiten Drucksensor gemessenen Drucks größer als der zweite Grenzwert ist.According to an advantageous development of the invention, the control device detects a leak if, within a defined time interval after the change in the pressure measured by the first pressure sensor, which is greater than the first limit value, the time derivative of the pressure measured by the second pressure sensor is greater than the second limit value is.

Dann, wenn innerhalb des definierten Zeitintervalls nach der Änderung des vom ersten Drucksensor gemessenen Drucks, die größer als der erste Grenzwert ist, die zeitliche Ableitung des vom zweiten Drucksensor gemessenen Drucks kleiner als der zweite Grenzwert ist, detektiert das Steuergerät dann keine Leckage.Then, if within the defined time interval after the change in the pressure measured by the first pressure sensor, which is greater than the first limit value, the time derivative of the pressure measured by the second pressure sensor is less than the second limit value, the control device then does not detect any leakage.

Diese Vorgehensweise ist besonders bevorzugt, um auf Basis der von den beiden Drucksensoren gemessenen Drücke auf das Vorliegen einer Leckage schließen zu können.This procedure is particularly preferred in order to be able to infer the presence of a leak on the basis of the pressures measured by the two pressure sensors.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bestimmt das Steuergerät dann, wenn dasselbe eine Leckage detektiert, abhängig von einem Betrag der zeitlichen Ableitung des vom zweiten Drucksensor gemessenen Drucks die Größe der Leckage. Mit der Erfindung ist es auch möglich, die Größe der Leckage zu ermitteln.According to an advantageous development of the invention, when the control device detects a leak, the control device determines the size of the leak as a function of an amount of the time derivative of the pressure measured by the second pressure sensor. With the invention it is also possible to determine the size of the leak.

Das erfindungsgemäße Steuergerät ist in Anspruch 8 definiert.The control device according to the invention is defined in claim 8.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, ohne hierauf beschränkt zu sein, anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Druckminderer;
2 erste Signalverläufe von Messsignalen zu Verdeutlichung der Erfindung;
3 zweite Signalverläufe von Messsignalen zu Verdeutlichung der Erfindung;
4 dritte Signalverläufe von Messsignalen zu Verdeutlichung der Erfindung; und
5 vierte Signalverläufe von Messsignalen zu Verdeutlichung der Erfindung.

Preferred developments of the invention emerge from the subclaims and the following description. An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing, without being restricted thereto. In the drawing shows:

1 a cross section through a pressure reducer according to the invention;
2 first signal curves of measurement signals to illustrate the invention;
3 second waveforms of measurement signals to illustrate the invention;
4th third waveforms of measurement signals to illustrate the invention; and
5 fourth signal profiles of measurement signals to illustrate the invention.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckminderers 10. Der erfindungsgemäße Druckminderer 10 verfügt über ein Gehäuse 11, wobei im Gehäuse 11 ein Ventil 12 positioniert ist. Das Ventil 12 trennt im geschlossenen Zustand einen Vordruckraum 13 des Gehäuses 11 von einem Hinterdruckraum 14 des Gehäuses 11, wobei im geöffneten Zustand des Ventils 12 der Vordruckraum 13 und der Hinterdruckraum 14 gekoppelt sind. 1 shows an embodiment of a pressure reducer according to the invention 10 . The pressure reducer according to the invention 10 has a housing 11 , being in the housing 11 a valve 12 is positioned. The valve 12 separates a pre-pressure chamber when closed 13th of the housing 11 from a back pressure space 14th of the housing 11 , wherein in the open state of the valve 12 the pre-pressure space 13th and the back pressure space 14th are coupled.

Das Ventil 12 des Druckminderers 10 verfügt über einen Ventilstößel 15, an welchem eine Membran 16 angreift. Auf die Membran 16 wirkt eine Federkraft ein, die von einem Federelement 17 bereitgestellt wird, wobei das Federelement 17 gemäß 1 zwischen zwei Federtellern 18, 19 angeordnet ist. Ein erster Federteller 18 ist der Membran 16 zugewandt. Ein zweiter Federteller 19 ist von der Membran 16 abgewandt. Der erste Federteller 18 und die Membran 16 sind aneinander befestigt. Auf die Membran 16 wirkt zusätzlich zu der Federkraft des Federelements 17 eine Kraft ein, die in Schließrichtung des Ventils 12 des Druckminderers 10 wirkt, wobei diese Kraft abhängig von einem Druck ist, der in einem von der Membran 16 begrenzten Druckraum 20 herrscht. Dieser im Druckraum 20 herrschende Druck bzw. die von diesem Druck abhängige und in Schließrichtung des Ventils 12 des Druckminderers 10 wirkende Kraft ist von dem im Hinterdruckraum 14 herrschenden Druck abhängig. Druckraum 20 und Hinterdruckraum 14 sind über eine Druckleitung 25 gekoppelt.The valve 12 of the pressure reducer 10 has a valve lifter 15th on which a membrane 16 attacks. On the membrane 16 a spring force acts, which is generated by a spring element 17th is provided, wherein the spring element 17th according to 1 between two spring plates 18th , 19th is arranged. A first spring plate 18th is the membrane 16 facing. A second spring plate 19th is from the membrane 16 turned away. The first spring plate 18th and the membrane 16 are attached to each other. On the membrane 16 acts in addition to the spring force of the spring element 17th a force in the closing direction of the valve 12 of the pressure reducer 10 acts, whereby this force is dependent on a pressure in one of the membrane 16 limited pressure space 20th prevails. This in the pressure room 20th prevailing pressure or the pressure dependent on this pressure and in the closing direction of the valve 12 of the pressure reducer 10 acting force is from that in the back pressure chamber 14th depending on the prevailing pressure. Printing room 20th and back pressure space 14th are via a pressure line 25th coupled.

An dem Ventilstößel 15 greift nicht nur die Membran 16 an, sondern vielmehr auch ein Ventilkörper 21. Im geschlossenen Zustand des Ventils 12 des Druckminderers 10 liegt der Ventilkörper 21 an einem Ventilsitz 22 dichtend an, wobei im geöffneten Zustand des Ventils 12 der Ventilkörper 21 vom Ventilsitz 22 abgehoben ist.On the valve lifter 15th not only does the membrane grip 16 on, but rather also a valve body 21st . When the valve is closed 12 of the pressure reducer 10 is the valve body 21st on a valve seat 22nd sealing, in the open state of the valve 12 the valve body 21st from the valve seat 22nd lifted off.

Der Ventilsitz 22 ist von einem Dichtelement 24 bereitgestellt, das an einem Tragelement 26 befestigt ist.The valve seat 22nd is from a sealing element 24 provided on a support element 26th is attached.

Wie 1 entnommen werden kann, ist das Federelement 17 in einem von einem Federhauben-Abschnitt 23 des Gehäuses 11 begrenzten Innenraum aufgenommen, und zwar zusammen mit den Federtellern 18, 19. Auf der dem Federelement 17 zugewandten Seite der Membran 16 greift in einen mittleren Abschnitt der Membran 16 der erste Federteller 18 an. Die Membran 16 des Druckminderers 10 trennt einen fluidführenden Bereich des Druckminderers 10 von einem nicht-fluidführenden Bereich desselben. Der Vordruckraum 13, der Hinterdruckraum 14 und der unterhalb der Membran 16 positionierte Druckraum 20 sind fluidführend. Der vom Federhauben-Abschnitt 23 des Gehäuses 11 definierte Raum, in welchem das Federelement 17 und die beiden Federteller 18, 19 angeordnet sind, ist nicht-fluidführend.As 1 can be removed is the spring element 17th in one of a spring bonnet section 23 of the housing 11 limited interior space included, together with the spring plates 18th , 19th . On the the spring element 17th facing side of the membrane 16 engages a central section of the membrane 16 the first spring plate 18th at. The membrane 16 of the pressure reducer 10 separates a fluid-carrying area of the pressure reducer 10 from a non-fluid-carrying area of the same. The preprint room 13th , the back pressure space 14th and the one below the membrane 16 positioned pressure space 20th are fluid. The one from the bonnet section 23 of the housing 11 defined space in which the spring element 17th and the two spring plates 18th , 19th are arranged, is non-fluid.

Der Druckminderer 10 weist einen ersten Drucksensor 27 auf, der den Druck im Vordruckraum 13 oder einen entsprechenden Druck misst.The pressure reducer 10 has a first pressure sensor 27 on the pressure in the pre-pressure chamber 13th or measures a corresponding pressure.

Ferner weist der Druckminderer 10 einen zweiten Drucksensor 28 auf, der den Druck im Hinterdruckraum 14 oder einen diesem entsprechenden Druck misst.Furthermore, the pressure reducer 10 a second pressure sensor 28 on, the pressure in the back pressure chamber 14th or measures a pressure corresponding to this.

Die beiden Drucksensoren 27 und 28 stellen den jeweils gemessenen Druck einem Steuergerät 29 des Druckminderers 10 als Eingangsgrößen bereit, wobei das Steuergerät 29 den vom ersten Drucksensor 27 und vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Druck derart auswertet, dass das Steuergerät dann eine Leckage detektiert, insbesondere eine Leckage stromabwärts des Druckminderers 10, wenn eine Änderung des vom ersten Drucksensor 27 gemessenen Drucks größer als ein erster Grenzwert ist, und wenn weiterhin eine zeitliche Ableitung des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks größer als ein zweiter Grenzwert ist.The two pressure sensors 27 and 28 provide the measured pressure to a control unit 29 of the pressure reducer 10 as input variables, the control unit 29 the one from the first pressure sensor 27 and from the second pressure sensor 28 evaluates measured pressure in such a way that the control device then detects a leak, in particular a leak downstream of the pressure reducer 10 when there is a change from the first pressure sensor 27 measured pressure is greater than a first limit value, and if there is still a time derivative of the second pressure sensor 28 measured pressure is greater than a second limit value.

Dann, wenn diese beiden Bedingungen kumulativ erfüllt sind, insbesondere innerhalb eines definierten Zeitfensters nach der entsprechenden Änderung des vom ersten Drucksensor 27 gemessenen Drucks, wird auf das Vorliegen der Leckage erkannt.Then when these two conditions are met cumulatively, in particular within a defined time window after the corresponding change in the pressure from the first pressure sensor 27 measured pressure, the presence of the leak is detected.

Das Steuergerät 29 detektiert demnach insbesondere dann eine Leckage, wenn innerhalb eines definierten Zeitintervalls nach der Änderung des vom ersten Drucksensor 27 gemessenen Drucks, die größer als der erste Grenzwert ist, die zeitliche Ableitung des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks größer als der zweite Grenzwert ist. Dann, wenn innerhalb des definierten Zeitintervalls nach der Änderung des vom ersten Drucksensor 27 gemessenen Drucks, die größer als der erste Grenzwert ist, die zeitliche Ableitung des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks kleiner als der zweite Grenzwert ist, detektiert das Steuergerät, dass keine Leckage vorliegt.The control unit 29 accordingly detects a leak in particular if within a defined time interval after the change in the pressure from the first pressure sensor 27 measured pressure, which is greater than the first limit value, the time derivative of the second pressure sensor 28 measured pressure is greater than the second limit value. Then, if within the defined time interval after the change from the first pressure sensor 27 measured pressure, which is greater than the first limit value, the time derivative of the second pressure sensor 28 measured pressure is less than the second limit value, the control unit detects that there is no leakage.

Alleine durch eine definierte Auswertung der von den beiden Drucksensoren 27 und 28 bereitgestellten Messwerte, die dem Steuergerät 29 als Eingangsgrößen bereitgestellt werden, kann demnach das Vorhandensein einer Leckage detektiert werden, insbesondere einer Leckage stromabwärts des Druckminderers 10 in einem Leitungssystem, in welches der Druckminderer 10 integriert ist. Es muss keine separate Leckagedetektionsvorrichtung verbaut werden. Ferner ist es nicht erforderlich zur Leckagedetektion eine Wasserversorgung abzusperren.Simply through a defined evaluation of the two pressure sensors 27 and 28 provided measured values which the control unit 29 are provided as input variables, the presence of a leak can accordingly be detected, in particular a leak downstream of the pressure reducer 10 in a pipe system in which the pressure reducer 10 is integrated. There is no need to install a separate leak detection device. Furthermore, it is not necessary to shut off a water supply for leak detection.

In 2, 3, 4 und 5 sind über Zeit t zeitliche Messsignalverläufe 30 und 31 gezeigt. Bei dem Messsignalverlauf 30 handelt es sich jeweils um den vom ersten Drucksensor 27 gemessenen Druck, also um den Druck im Vordruckraum 13 oder einem diesem Druck entsprechenden Druck. Beim dem Messsignalverlauf 31 handelt es sich jeweils um den vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Druck, also um den Druck im Hinterdruckraum 14 oder einem diesem Druck entsprechenden Druck.In 2 , 3 , 4th and 5 are measured signal curves over time t 30th and 31 shown. With the measurement signal curve 30th it is the one from the first pressure sensor 27 measured pressure, i.e. the pressure in the admission pressure chamber 13th or a pressure corresponding to this pressure. With the measurement signal curve 31 it is the one from the second pressure sensor 28 measured pressure, i.e. the pressure in the downstream pressure chamber 14th or a pressure corresponding to this pressure.

Für die beiden Drücke bzw. Messsignale 30, 31 sind in 2 bis 4 entsprechende Y-Achsen bzw. Druckachsen gezeigt, nämlich für den vom ersten Drucksensor 27 gemessenen Druck in der Vordruckzone die Druckachse Pe und für den vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Druck 31 im Hinterdruckraum 14 die Druckachse Pa.For the two pressures or measurement signals 30th , 31 are in 2 to 4th corresponding Y-axes or pressure axes are shown, namely for the first pressure sensor 27 measured pressure in the pre-pressure zone the pressure axis Pe and for the second pressure sensor 28 measured pressure 31 in the back pressure space 14th the pressure axis Pa.

In den 2, 3, 4 und 5 ist die Änderung des vom ersten Druckänderungssensor 27 gemessenen Drucks 30 jeweils identisch und jeweils größer als ein erster Grenzwert. Die 2, 3, 4 und 5 unterscheiden sich voneinander lediglich durch den Verlauf des sich infolge dieser Druckänderung im Vordruckraum 13 ausbildenden Drucks im Hinterdruckraum 14, also hinsichtlich des Verlaufs des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks 31.In the 2 , 3 , 4th and 5 is the change from the first pressure change sensor 27 measured pressure 30th each identical and each greater than a first limit value. The 2 , 3 , 4th and 5 differ from each other only in the course of the pressure change in the admission pressure chamber as a result of this 13th developing pressure in the back pressure space 14th , so in terms of the course of the second pressure sensor 28 measured pressure 31 .

In 2 ist die zeitliche Ableitung des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks 31 kleiner als ein zweiter Grenzwert, sodass demnach in der Situation der 2 keine Leckage detektiert wird.In 2 is the time derivative of the second pressure sensor 28 measured pressure 31 smaller than a second limit value, so that in the situation of 2 no leak is detected.

In 5 hingegen ist die zeitliche Ableitung des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks 31 größer als der zweite Grenzwert, sodass auf das Vorliegen einer Leckage erkannt wird.In 5 however, is the time derivative of the second pressure sensor 28 measured pressure 31 greater than the second limit value, so that the presence of a leak is detected.

Auch in 3 und 4 ist die Ableitung des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks größer als der zweite Grenzwert, sodass auch in 3 und 4 auf das Vorliegen einer Leckage geschlossen wird.Also in 3 and 4th is the derivative of the from the second pressure sensor 28 measured pressure is greater than the second limit value, so that in 3 and 4th it is concluded that there is a leak.

In 3, 4 und 5 ist jedoch der Betrag der zeitlichen Ableitung des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks 31 unterschiedlich groß, wobei der Betrag in 5 am größten ist, in 4 am zweitgrößten ist und in 3 am drittgrößten ist.In 3 , 4th and 5 however, is the amount of the time derivative of the second pressure sensor 28 measured pressure 31 different sizes, with the amount in 5 is greatest in 4th is second largest and in 3 is the third largest.

2 bis 5 kann entnommen werden, dass sich die zeitliche Ableitung des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks 31 über der Zeit ändert. Es ist vorgesehen, den Maximalwert der zeitlichen Ableitung des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks 31 insbesondere in einem definierten Zeitintervall nach der Änderung des vom ersten Drucksensor 27 gemessenen Drucks, die größer als der erste Grenzwert ist, zu ermitteln. Dann, wenn dieser Maximalwert der zeitlichen Ableitung des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks größer als der zweite Grenzwert ist, wird auf eine Leckage geschlossen. Dann, wenn innerhalb des definierten Zeitintervalls nach der Änderung des vom ersten Drucksensor 27 gemessenen Drucks, die größer als der erste Grenzwert ist, der Maximalwert der zeitliche Ableitung des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks kleiner als der zweite Grenzwert ist, wird darauf geschlossen, dass keine Leckage vorliegt. 2 to 5 it can be seen that the time derivative of the second pressure sensor 28 measured pressure 31 changes over time. Provision is made for the maximum value of the time derivative of the second pressure sensor 28 measured pressure 31 in particular in a defined time interval after the change in the pressure from the first pressure sensor 27 measured pressure which is greater than the first limit value to determine. Then, when this maximum value is the time derivative of the second pressure sensor 28 measured pressure is greater than the second limit value, it is concluded that there is a leak. Then, if within the defined time interval after the change from the first pressure sensor 27 measured pressure greater than the first limit value is the maximum value of the time derivative of the second pressure sensor 28 measured pressure is less than the second limit value, it is concluded that there is no leakage.

Abhängig von dem Betrag der zeitlichen Ableitung bzw. abhängig vom Betrag des Maximalwerts der zeitlichen Ableitung des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks kann die Größe der Leckage bestimmt werden, wobei die Leckage umso größer ist, je größer der Betrag der zeitlichen Ableitung bzw. der Betrag des Maximalwerts der zeitlichen Ableitung des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks ist.Depending on the amount of the time derivative or depending on the amount of the maximum value of the time derivative of the second pressure sensor 28 measured pressure, the size of the leak can be determined, the leakage being greater, the greater the amount of the time derivative or the amount of the maximum value of the time derivative of the second pressure sensor 28 measured pressure.

So kann im Steuergerät 29 eine Kennlinie oder ein Kennfeld hinterlegt sein, in welchem abhängig von dem Betrag der Ableitung bzw. abhängig vom Betrag des Maximalwerts der Ableitung des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks 31 die Größe der Leckage hinterlegt ist.So can in the control unit 29 a characteristic curve or a characteristic map can be stored in which, depending on the amount of the derivative or depending on the amount of the maximum value of the derivative of the second pressure sensor 28 measured pressure 31 the size of the leak is stored.

Die zeitliche Ableitung bzw. die Ableitung nach der Zeit des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks 31 entspricht der Steigung des entsprechenden Messsignals 31.The time derivative or the time derivative of the second pressure sensor 28 measured pressure 31 corresponds to the slope of the corresponding measurement signal 31 .

Je größer diese Steigung ist, desto größer ist die Leckage. Ist diese Steigung kleiner als der zweite Grenzwert, so liegt keine Leckage vor. Ist diese Steigung größer als der Grenzwert, so wird auf das Vorliegen einer Leckage erkannt. Abhängig vom Betrag der Steigung kann die Größe der Leckage ermittelt werden.The greater this slope, the greater the leakage. If this slope is smaller than the second limit value, there is no leakage. If this slope is greater than the limit value, the presence of a leak is recognized. Depending on the amount of the slope, the size of the leak can be determined.

In diesem Zusammenhang ist es möglich, dass dann, wenn die zeitliche Ableitung bzw. der Maximalwert der zeitlichen Ableitung des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks 31 größer als der zweite Grenzwert, jedoch kleiner als ein dritter Grenzwert ist, eine relativ kleine Leckage detektiert wird. Ist hingegen die zeitliche Ableitung bzw. der Maximalwert der zeitlichen Ableitung des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks größer als der zweite Grenzwert und auch größer als der dritte Grenzwert, so wird eine relativ große Leckage detektiert. Diese Vorgehensweise ist besonders einfach, um unterschiedlich große Leckagen detektieren zu können.In this context, it is possible that when the time derivative or the maximum value of the time derivative of the second pressure sensor 28 measured pressure 31 is greater than the second limit value, but less than a third limit value, a relatively small leak is detected. If, however, the time derivative or the maximum value of the time derivative of the second pressure sensor 28 If the measured pressure is greater than the second limit value and also greater than the third limit value, a relatively large leak is detected. This procedure is particularly simple in order to be able to detect leaks of different sizes.

Abhängig von der Größe der detektierten Leckage kann das Steuergerät 29 eine Warnmeldung automatisch generieren, um auf das Vorhandensein einer Leckage hinzuweisen.Depending on the size of the detected leak, the control unit can 29 automatically generate an alert to indicate the presence of a leak.

Die Erfindung betrifft nicht nur den Druckminderer 10 als solchen, sondern vielmehr auch das Steuergerät 29, welches Bestandteil des Druckminderers 10 ist.The invention not only relates to the pressure reducer 10 as such, but rather also the control unit 29 , which part of the pressure reducer 10 is.

Dem Steuergerät 29 werden Eingangsgrößen bereitgestellt. So empfängt das Steuergerät 29 als erste Eingangsgröße den vom ersten Drucksensor 27 gemessenen Druck, also den Messwert über den Druck im Vordruckraum 13 oder einem diesem entsprechenden Druck, sowie als zweite Eingangsgröße den vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Druck, also einen Messwert über den Druck im Hinterdruckraum 14 oder einem diesem entsprechenden Druck. The control unit 29 input variables are provided. This is how the control unit receives 29 the first input variable from the first pressure sensor 27 measured pressure, i.e. the measured value via the pressure in the pre-pressure chamber 13th or a pressure corresponding to this, as well as the second input variable from the second pressure sensor 28 measured pressure, i.e. a measured value about the pressure in the downstream pressure chamber 14th or a corresponding pressure.

Das Steuergerät 29 wertet diese beiden Eingangsgrößen auf die oben beschriebene Art und Weise aus, also derart, dass das Steuergerät dann eine Leckage detektiert, wenn die Änderung der ersten Eingangsgröße, also des vom ersten Drucksensor 27 gemessenen Drucks im Vordruckraum 13, größer als ein erster Grenzwert ist, und wenn weiterhin die Ableitung nach der Zeit der zweiten Eingangsgröße, also des vom zweiten Drucksensor 28 gemessenen Drucks im Hinterdruckraum 14, größer als der zweite Grenzwert ist.The control unit 29 evaluates these two input variables in the manner described above, that is, in such a way that the control unit then detects a leak when the change in the first input variable, that is to say that from the first pressure sensor 27 measured pressure in the pre-pressure chamber 13th , is greater than a first limit value, and if the time derivative of the second input variable, i.e. that of the second pressure sensor, continues 28 measured pressure in the downstream pressure chamber 14th , is greater than the second limit value.

Bei dem Steuergerät 29 handelt es sich dabei um ein elektronisches Steuergerät, welches Schnittstellen aufweist, um die von den Drucksensoren 27, 28 bereitgestellten Messwerte zu empfangen. Das elektronische Steuergerät 29 verfügt darüber hinaus über einen Prozessor zur Datenverarbeitung und einen Speicher zur Datenspeicherung. Über eine weitere Schnittstelle kann das Steuergerät 29 eine Warnmeldung ausgeben.At the control unit 29 it is an electronic control device which has interfaces to those of the pressure sensors 27 , 28 to receive the measured values provided. The electronic control unit 29 also has a processor for data processing and a memory for data storage. The control unit can use another interface 29 issue a warning message.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: DruckmindererPressure reducer
1111: Gehäusecasing
1212th: VentilValve
1313: VordruckraumForm space
1414th: HinterdruckraumBack pressure space
1515th: VentilstößelValve lifters
1616: Membranmembrane
1717th: FederelementSpring element
1818th: FedertellerSpring plate
1919th: FedertellerSpring plate
2020th: DruckraumPrinting room
2121st: VentilkörperValve body
2222nd: VentilsitzValve seat
2323: Federhauben-AbschnittSpring bonnet section
2424: DichtelementSealing element
2525th: DruckleitungPressure line
2626th: TragelementSupport element
2727: DrucksensorPressure sensor
2828: DrucksensorPressure sensor
2929: SteuergerätControl unit
3030th: MesssignalverlaufMeasurement signal curve
3131: MesssignalverlaufMeasurement signal curve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 19539239 C2 [0003]
EP 3239682 A1 [0006]

Claims

Pressure reducer (10), with a housing (11), with a valve (12) positioned in the housing (11), wherein the valve (12) in the closed state separates a pre-pressure chamber (13) of the housing (11) from a rear pressure chamber (14) of the housing (11) and in the open state connects the pre-pressure chamber (13) and the rear pressure chamber (14) with a first pressure sensor (27) which measures the pressure in the pre-pressure chamber (13) of the housing (11) or a pressure corresponding to this, with a second pressure sensor (28) which measures the pressure in the downstream pressure chamber (14) of the housing (11) or a pressure corresponding to this, with a control unit (29) which evaluates the pressure measured by the first pressure sensor (27) and second pressure sensor (28) in such a way that the control unit (29) then detects a leak, if a change in the pressure measured by the first pressure sensor (27) is greater than a first limit value, and if, furthermore, a time derivative of the pressure measured by the second pressure sensor (28) is greater than a second limit value.

Pressure reducer after Claim 1 , characterized in that the control device (29) detects a leak if, within a defined time interval after the change in the pressure measured by the first pressure sensor (27), which is greater than the first limit value, the time derivative of the pressure measured by the second pressure sensor (28 ) measured pressure is greater than the second limit value.

Pressure reducer after Claim 1 or 2 , characterized in that the control device (29) does not detect any leakage if, within a defined time interval after the change in the pressure measured by the first pressure sensor (27), which is greater than the first limit value, the time derivative of the pressure measured by the second pressure sensor (28 ) measured pressure is less than the second limit value.

Pressure reducer according to claim one of Claims 1 to 3 , characterized in that the control unit (29) when the change in the pressure measured by the first pressure sensor (27) is greater than the first limit value, and when the time derivative of the pressure measured by the second pressure sensor (28) is greater than However, the second limit value is smaller than a third limit value, a relatively small leakage is detected by the control unit (29) when the change in the pressure measured by the first pressure sensor (27) is greater than the first limit value, and when the change over time continues Derivation of the pressure measured by the second pressure sensor (28) is greater than the second limit value and also greater than the third limit value, a relatively large leakage is detected.

Pressure reducer according to claim one of Claims 1 to 4th , characterized in that the control unit (29), when it detects a leak, determines the size of the leak as a function of an amount of the time derivative of the pressure measured by the second pressure sensor (28).

Pressure reducer after Claim 5 , characterized in that the size of the leakage is determined as a function of the characteristic map or characteristic curve.

Pressure reducer according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the valve (12) has a diaphragm (16) acting on a valve tappet (15), on which a spring force of a spring element (17) acting in the opening direction of the valve (12) on the one hand and on the other hand, providing a pressure reducing function a force acting in the closing direction of the valve (12) and dependent on a pressure prevailing in the downstream pressure chamber (14) acts, the valve (12) has a valve body (21) fastened to the valve tappet (15) which, in the closed state, is attached to a valve seat ( 22) rests sealingly and which is lifted from the valve seat (22) in the open state, the spring element (17) is arranged between spring plates (18, 19), namely between a spring plate (18) facing the membrane (16) and one of the Membrane (16) facing away from the spring plate (19).

Control device (29) of a pressure reducer, in particular a pressure reducer according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the same as a first input variable from a first pressure sensor (27) a measured value about a pressure in a pre-pressure chamber (13) or a corresponding pressure and as a second input variable from a second pressure sensor (28) a measured value about a pressure in a Back pressure chamber (14) or a pressure corresponding to it, it evaluates these two input variables in such a way that it detects a leak if a change in the first input variable is greater than a first limit value, and if a time derivative of the second input variable continues to be greater as a second limit.

Control unit after Claim 8 , characterized in that the same then detects a leak if, within a defined time interval after the change in the first input variable, which is greater than the first limit value, the temporal Derivation of the second input variable is greater than the second limit value.

Control unit after Claim 8 or 9 , characterized in that the same then does not detect any leakage if, within a defined time interval after the change in the first input variable, which is greater than the first limit value, the time derivative of the second input variable is less than the second limit value.