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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Wasserarmatur zum Einbau in eine Wasserinstallation, enthaltend:
- (a) ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass;
- (b) eine motorbetriebene, einlassseitige Absperrung;
- (c) einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Druckminderer; und
- (d) einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Filter.
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Derartige Wasserarmaturen werden insbesondere im Gebäudeeingangsbereich von Trinkwasserinstallationen verwendet. Das vom Wasserwerk bereitgestellte Trinkwasser wird gefiltert und der Druck auf einen konstanten Wert geregelt. Auf diese Weise werden unerwünschte Druckschwankungen vermieden. Zum Warten, Reinigen oder Austauschen des Filters oder des Druckminderers muss eine zusätzliche Absperrung installiert und geschlossen werden.
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Stand der Technik
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Unter der Bezeichnung „Drufi“ vertreibt die Anmelderin u.a. auf der Internetseite www.syr.de Druckminderer-Filter-Kombinationen. Der Druckminderer sitzt im Inneren des zylindrischen Filters. Die Druckminderer-Filter-Kombination ist rückspülbar.
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Unter der Bezeichnung „Safe-T“ vertreibt die Anmelderin, z.B. auf der Internetseite http://www.syr.de/download/service/SAFE-T_Prospekt.pdf Leckageschutzeinrichtungen. Die Strömung durch eine Armatur wird dabei mittels Turbine gemessen und an einer Steuer- und Auswerteeinheit ausgewertet. Bei untypischen Strömungszuständen, etwa wenn sehr schnell sehr große Mengen an Wasser fließen, kann die Wasserzufuhr unterbrochen werden. Hierzu ist die Anordnung mit einem eigenen motorbetriebenen Kugelhahn versehen.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die Kosten für Installation und Herstellung von Wasserarmaturen der eingangs genannten Art zu senken.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass
- (e) stromabwärts des Druckminderers und des Filters vor dem Auslass strömungsmessende Mittel angeordnet sind; und
- (f) eine mit den Signalen der strömungsmessenden Mittel beaufschlagte Steuer- und Auswerteeinheit vorgesehen ist, welche den Kugelhahn bei untypischen Strömungsverhältnissen schließt und/oder ein Leckage-Warnsignal erzeugt.
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Bei einer solchen Wasserarmatur werden die strömungsmessenden Mittel und die Steuer- und Auswerteeinheit direkt in die Druckminderer-Filter-Kombination integriert. Sie befinden sich im gleichen Gehäuse. Ein zusätzlicher Kugelhahn zum Absperren für die Filterreinigung ist nicht erforderlich. Es braucht nur noch ein einziges Gerät installiert werden. Dadurch wird die Baulänge, das Gewicht und die Installationszeit reduziert. Die Verwendung nur eines Gehäuses spart erhebliche Materialkosten, so dass die Herstellung günstiger ist.
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Vorteilhafterweise ist ein weiterer Ablauf am unteren Ende des Gehäuses vorgesehen und der Filter ist rückspülbar ausgebildet. Der Ablauf kann mit einer Absperrung, beispielsweise einem Kugelhahn geschlossen werden. Wenn die Absperrung geöffnet wird, fließt Wasser nach unten ab. Dabei verändern sich die Strömungsverhältnisse in solcher Weise, dass der Filter in umgekehrter Richtung durchspült wird. Dabei werden die Partikel im Filter entfernt.
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Eine besonders kompakte Anordnung wird erreicht, wenn der Filter im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und der Druckminderer zumindest teilweise im Innenraum des zylindrischen Filters angeordnet ist. Eine solche Druckminderer-Filter-Kombination nutzt den Innenraum des Filters und verringert so die Abmessungen.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist ferner ein Manometer zur Messung des Ausgangsdrucks vorgesehen ist, dessen Signale zur Steuer- und Auswerteeinheit übertragbar sind. Der Ausgangsdruck kann bei der Auswertung der Strömungsverhältnisse berücksichtigt werden.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse einen Flanschanschluss aufweist, bei welchem ein Ringkanal um eine zentrale Gehäusebohrung angeordnet und mit Einlass oder Auslass eines passenden Flanschanschlusses weiterer Armaturengehäuse verbindbar ist. Solche Flanschanschlüsse sind bekannt. Beispielsweise kann der Einlass der Anordnung mit der zentralen Gehäusebohrung verbunden werden und der Auslass mit dem Ringkanal. Die Armatur wird auf einfache Weise an ein passendes Adapterstück in der Rohrleitung angeschlossen. Die Rohrleitung muss bei Austausch der Armatur nicht aufgebrochen werden.
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Insbesondere können ein Ionentauscher oder ein anderes Gerät zur Wasserbehandlung stromabwärts zu den strömungsmessenden Mitteln angeschlossen sein. Dies kann bei einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erfolgen, dass das Gehäuse zwei Flanschanschlüsse aufweist, bei welchem ein Ringkanal um eine zentrale Gehäusebohrung angeordnet und mit Einlass oder Auslass eines passenden Flanschanschlusses weiterer Armaturengehäuse verbindbar ist. Die Wasserarmatur mit zwei Flanschanschlüssen kann sandwich-artig zwischen einer Adapterarmatur und einem Gerät zur Wasserbehandlung angeordnet sein. Alternativ wird der zweite Flanschanschluss mit einer Kappe geschlossen, wenn keine Wasserbehandlung erforderlich oder vorgesehen ist. Dann fließt das Wasser hinter dem Filter und dem Druckminderer direkt von der zentralen Gehäusebohrung durch die Kappe in den Ringkanal.
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Die strömungsmessenden Mittel können von einer Turbine und einem Reedkontakt gebildet sein. Diese sind besonders empfindlich. Um zu verhindern, dass kleinste Wassermengen durch die Turbine fließen ohne diese anzutreiben, kann vorgesehen sein, dass ein Rückflussverhinderer vor der Turbine angeordnet ist, der mit einem Bypass versehen ist, welcher derart vor der Turbine endet, dass die Turbine seitlich angeströmt wird, wobei der Bypass einen geringen Querschnitt hat, so dass nur geringe Wassermengen durchfließen, welche nicht ausreichen um den Öffnungswiderstand des Rückflussverhinderers zu öffnen. Kleinstmengen fließen dann durch den Bypass und strömen seitlich auf die Turbine. Die auf die Turbine ausgeübte Kraft ist dabei größer, als wenn die Strömung in Längsrichtung erfolgt. Dadurch wird der Anlaufwiderstand der Turbine auch bei kleinen Strömungen überwunden.
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Eine besonders kompakte Anordnung wird dadurch erreicht, dass
- (a) das Gehäuse wenigstens zweiteilig ausgebildet ist,
- (b) wobei der Druckminderer und der Filter in einem von einer Filtertasse gebildeten ersten Gehäuseteil angeordnet sind,
- (c) die Filtertasse an einen zweiten Gehäuseteil anschließbar ist,
- (d) wobei der erste Gehäuseteil einen in die Filtertasse hinein ragenden, rohrförmigen Stutzen bildet, durch welchen das Wasser aus der Filtertasse in den zweiten Gehäuseteil eintritt, und
- (e) die strömungsmessenden Mittel in dem rohrförmigen Stutzen angeordnet sind.
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Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Seitenansicht einer Wasserarmatur mit Druckminderer, Filter und Leckageschutz.
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2 ist ein Querschnitt durch einen Teil der Wasserarmatur aus 1 mit geschlossenem Kugelhahn.
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3 ist ein Querschnitt analog zu 2 in Betriebsstellung mit geöffnetem Kugelhahn.
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4 ist eine Explosionsdarstellng der Wasserarmatur aus 1.
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5 ist ein Querschnitt durch die gesamte Wasserarmatur aus 1.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete Leckageschutzarmatur. Die Leckageschutzarmatur weist eine nachstehend näher beschriebene rückspülbare Druckminderer-Filterkombination in einer Filtertasse 14 auf. Am unteren Ende der Filtertasse 14 ist ein Ablauf 16 vorgesehen. Ein Kugelhahn mit Griff 18 im Bereich des Ablaufs 16 dient zum Auslösen der Rückspülung. Die Leckageschutzarmatur 10 weist ein Gehäuse 20 auf. Die Filtertasse 14 ist auf das Gehäuse 20 angeschraubt. Oberhalb des Gehäuses 20 ist eine nicht näher dargestellte Steuerung mit einem Motor in einer Haube 22 angeordnet. Das Gehäuse 20 ist einerseits mit einer Flanschverbindung 26 an eine Adapterarmatur 24 angeflanscht. Die Adapterarmatur 24 ist in einer Rohrleitung (nicht dargestellt) installiert. In 1 verläuft die Rohrleitung senkrecht zur Darstellungsebene. Man erkennt den Einlass 32.
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Auf der dem Flansch 26 gegenüberliegenden Seite ist ebenfalls ein Flansch 28 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Flansch 28 mit einer Kappe 30 verschlossen. Der Flansch 28 ermöglicht das Anschließen von beispielsweise Geräten zur Wasserbehandlung. Ein solches Gerät zur Wasserbehandlung ist insbesondere ein Ionentauscher mit Verschneideventil.
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5 zeigt einen Querschnitt durch die Anordnung aus 1. Die Adapterarmatur 24 weist einen zentralen Eingangskanal 34 auf, der mit dem Einlass 32 verbunden ist. Um den Eingangskanal 34 herum ist koaxial ein Auslasskanal 36 angeordnet. Der Auslasskanal 36 ist mit dem Auslass verbunden, der sich nach hinten in der Darstellung zur Rohrleitung hin erstreckt.
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An die Adapterarmatur 24 ist das Gehäuse 20 mit Flansch 26 angeflanscht. Das Gehäuse 20 weist im Einlassbereich eine Zentralbohrung 38 auf, die mit dem zentralen Eingangskanal 34 fluchtet. In der Zentralbohrung 38 sitzt ein Kugelhahn mit Kugel 40. 2 und 5 zeigen den Kugelhahn in geschlossener Stellung. 3 zeigt den Kugelhahn in geöffneter Stellung. Die Kugel 40 hat einen nach unten abknickenden, T-förmigen Durchgangskanal 42. Der Durchgangskanal 42 mündet auf der Unterseite der Kugel 40 in einem Gehäusekanal 44. Der Gehäusekanal 44 wird von der äußeren Gehäusewandung 46 einerseits und von einer in das Gehäuse innen angeformten Gehäusewandung 48 gebildet. Der Gehäusekanal 44 erstreckt sich bis in den Innenraum der Filtertasse 14. Pfeile 54 in 3 illustrieren die Strömungsrichtung bei geöffnetem Kugelhahn.
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Die Filtertasse 14 ist mit einem Gewinde 50 auf einen zugehörigen Gehäusestutzen 52 des Gehäuses 20 aufgeschraubt. Im Inneren der Filtertasse 14 sitzt eine rückspülbare Druckminderer-Filter-Kombination.
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In die Filtertasse 14 ist koaxial eine Stützhülse 56 eingesteckt. Der untere Teil 58 der Stützhülse 56 ist nach oben leicht konisch verjüngt. Zwischen der Innenwandung der Filtertasse 14 und der Außenseite der Stützhülse 56 ist daher ein Ringraum 60 gebildet. Die Stützhülse 56 weist am unteren Ende einen Ringvorsprung 62 auf. Unterhalb des Ringvorsprungs 62 ist ein Dichtring 64 vorgesehen. Dadurch wird der Ringraum 60 nach unten begrenzt.
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Koaxial zur Stützhülse 56 ist ein zylindrischer Siebkörper 68 angeordnet. Der Siebkörper 68 weist in Längsrichtung Rippen 70 auf, die mit in Umfangsrichtung verlaufenden Filterrippen verbunden sind. Der Siebkörper 68 hat einen kleineren Durchmesser als der Stützhülse 56. Zwischen Siebkörper 68 und Stützhülse 56 ist daher ein Zwischenraum 72 gebildet.
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Unterhalb des Siebkörpers 68 sitzt koaxial ein Führungsring 74. Das obere Ende des Führungsrings 74 hat einen etwas größeren Durchmesser als der übrige Bereich des Führungsrings 74. Er ist daher etwas aufgeweitet.
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Zwischen Ringvorsprung 62 und Innenwandung der Filtertasse 14 ist der äußere Rand einer Ringmembran 66 eingeklemmt. Der innere Rand der Ringmembran 66 erstreckt sich um das untere Ende des Siebkörpers 68 herum. Der innere Rand der Ringmembran 66 ist mit einer Dichtung 76 zwischen der Innenseite am unteren Ende des Siebkörpers 68 und dem oberen Ende des Führungsrings 74 eingeklemmt. Der Bereich 78 unterhalb der Membran 66 ist über Bohrungen in der Ringmembran mit dem Bereich oberhalb der Membran 66 verbunden.
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Der Führungsring 74 ist auf einem koaxialen, langgestreckten Federwiderlagerkörper 80 verschieblich geführt. Der Federwiderlagerkörper 80 erstreckt sich bis zum Boden der Filtertasse 14. Dort trifft er mit einem im Querschnitt spitz zulaufenden Ringprofil 82 auf den Boden der Filtertasse. Die Filtertasse 14 weist eine zentrale Öffnung 84 im Boden auf. In der Öffnung 84 sitzt ein im Wesentlichen zylindrischer Ablaufkörper 86 mit einer Mittenbohrung. Am unteren Ende ist der Ablaufkörper 86 abdichtend mit einem Gehäuse 88 des Kugelventils 18 verbunden.
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Das Gehäuse 88 ist im Wesentlichen rohrförmig. Das untere Ende des Gehäuses 88 mündet in einem Ablauftrichter 90. Zwischen Ablaufkörper 86 und Ablauftrichter 90 ist die Kugel 92 des Kugelventils 18 angeordnet. Die Kugel 92 ist mit einem Griff 94 verbunden und kann mit diesem in die gewünschte Stellung eingestellt werden. 5 zeigt das Kugelventil 18 in geschlossener Stellung. Statt eines Griffs 94 zur manuellen Betätigung kann auch ein Rückspülautomat mit Differenzdruckmessung verwendet werden.
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Der Federwiderlagerkörper 80 erstreckt sich vom Boden der Filtertasse 14 bis in den Siebkörper 68. Am oberen Ende bildet der Federwiderlagerkörper 80 außen eine Ringschulter 96. Auf den Teil oberhalb der Ringschulter 96 ist eine Mutter 98 mit einem Innengewinde aufgeschraubt, die am oberen Ende einen nach Innen ragenden Vorsprung aufweist. Mit dem Vorsprung wird eine koaxiale Hülse 100 gehalten. Der obere Rand der Hülse 100 mündet in einem rohrförmigen Auslasskanal 102 der unten an das Gehäuse 20 angeformt ist. Zwischen der Außenwandung der Hülse 100 und der Innenwandung des Auslasskanals 102 ist eine Dichtung vorgesehen, so dass Wasser vom Innenraum der Hülse 100 in den Auslasskanal 102 fließt.
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Der Innenraum der Hülse 100 wird von einem Druckmindererventil 104 kontrolliert. Dies ist in 2 noch einmal gesondert dargestellt. Das Druckmindererventil 104 weist einen Ventilteller 106 mit einer Ventildichtung 108 auf. Der Ventilteller 106 sitzt am oberen Ende einer Ventilspindel 110. Der Ventilsitz wird von einem Sitzkörper 112 gebildet. Am unteren Ende der Ventilspindel 110 ist der Innere Rand einer Membran 114 eingeklemmt. Hierzu ist ein Membranteller 116 an der Ventilspindel 110 befestigt. Der äußere Rand der Membran 114 ist zwischen einem Ringvorsprung am oberen Ende des Federwiderlagerkörpers 80 und der Mutter eingeklemmt. Die Membran 114 begrenzt eine Kammer 118, welche über Kanäle mit dem Bereich stromabwärts, oberhalb des Druckmindererventils 104 in Verbindung steht. In der Kammer 118 herrscht Vordruck. Im Auslasskanal 102 herrscht Ausgangsdruck.
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Der Membranteller 116 ist von der Federkraft einer Feder 119 beaufschlagt. Die Feder 119 sitzt im Innenraum des Federwiderlagerkörpers 80. In dem Federwiderlagerkörper 80 sitzt ein Federteller 120. Der Federteller 120 bildet das Federwiderlager für die Feder 119. Der Federteller 120 ist auf eine Spindel 122 aufgeschraubt. Dies ist in 5 zu erkennen. Der Federteller 120 ist mit einer Nut versehen, welche in eine vertikale Nase auf der Wandung des Innenraums des Federwiderlagerkörpers 80 eingreift. Dadurch ist der Federteller 120 in seiner Winkellage fixiert. Durch Drehen der Spindel 122 kann der Federteller 120 in axialer Richtung bewegt werden. Dadurch wird die Vorspannung der Feder 119 auf den Membranteller 116 eingestellt. Der Membranteller 116 ist fest mit der Ventilspindel 110 verbunden. Die Feder 119 übt also eine Kraft in Öffnungsrichtung auf das Druckmindererventil 104 aus.
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Die Spindel 122 ist am unteren Ende über ein Verbindungsteil 124 fest mit dem Ablaufkörper 86 verbunden. Auf der Außenseite des Ablaufkörpers 86 ist ein Vierkant angeformt. Auf den Vierkant greift eine Drehhülse 126, welche von außen verdreht werden kann. Wenn die Drehhülse 126 gedreht wird, dreht sich die Spindel 122. Der Federteller 120 wird in axialer Richtung bewegt. Dadurch kann der Ausgangsdruck des Druckmindererventils 104 eingestellt werden.
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Der rohrförmige Auslasskanal 102 erstreckt sich bis zu einer horizontalen, zentralen Bohrung 128 im Gehäuse 20. Die zentrale Bohrung 128 fluchtet mit der zentralen Bohrung 38, ist jedoch nicht mit ihr verbunden. Um die zentrale Bohrung 128 herum ist koaxial ein Auslasskanal 130 angeordnet. Der Auslasskanal 130 ist mit dem Auslasskanal 36 und dem Auslass verbunden. Man erkennt, dass zentrale Bohrung 128 und Auslasskanal 130 einen Teil des Flanschanschlusses 28 bilden.
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Im senkrechten Teil des rohrförmigen Auslasskanals 102 sitzt eine Rückflussverhindererpatrone 132. Die Rückflussverhindererpatrone 132 sitzt stromabwärts zum Druckmindererventil 104. Stromabwärts zur Rückflussverhindererpatrone 132 ist eine Turbine 134 angeordnet. Über einen Reedkontakt werden die Turbinenbewegungen erfasst und ausgewertet. Der Rückflussverhinderer 132 stellt sicher, dass nur Wassermengen durchtreten, die den Federwiderstand und damit auch den Turbinenwiderstand überwinden. Es können also keine Kleinstmengen ohne Erfassung die Turbine passieren. Es ist ein dünner Bypass am Rückflussverhinderer vorbei vorgesehen. Kleinstmengen, die nicht ausreichen um den Turbinenwiderstand zu überwinden, fließen durch den Bypass. Der Bypass mündet derart vor der Turbine, dass die Turbinenflügel seitlich angeströmt werden und so ebenfalls eine erfassbare Drehung der Turbine auslösen.
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Aus der Tubinenbewegung werden die Strömungsverhältnisse in der Armatur ermittelt. Bei unerwünschten Strömungsverhältnissen kann die Steuerung ein geeignetes Signal erzeugen und beispielsweise den Kugelhahn schließen oder den Betreiber informieren. Solche Strömungsverhältnisse liegen insbesondere bei Rohrbruch – besonders große Strömung – und bei Minileckage – lange andauernde, ununterbrochene, kleine Strömung vor.
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Ein Manometer 136 erfasst zusätzlich den Druck im Ausgang der Armatur. Auch dieses Signal wird an die Steuerung übertragen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Flansch 28 mit einer Kappe 30 verschlossen. Der Flansch 28 kann aber ebenso genutzt werden, um eine Anordnung zur Wasserbehandlung, beispielsweise einen Ionentauscher oder dergleichen, anzuschließen.
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Die Anordnung arbeitet wie folgt:
Bei geöffnetem Kugelhahn, d.h. bei der in 3 dargestellten Konfiguration der Kugel 42, fließt Wasser durch die zentrale Bohrung 38 außen in die Filtertasse 14. Das Wasser fließt auf der Innenseite der Stützhülse 56 entlang nach unten bis maximal zur Membran 66. Durch die Öffnungen zwischen den Rippen fließt das Wasser nach innen durch den Siebkörper 68. Dabei werden Partikel am Siebkörper 68 zurückgehalten. Neben dem Kunststoffteil des Siebkörpers 68 ist auch ein Metallsieb 138 vorgesehen, welches kleinere Partikel aus dem Wasser filtert.
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Das gefilterte Wasser fließt im Innenraum nach oben durch das Druckmindererventil 104. Wenn der Ausgangsdruck über den eingestellten Wert steigt, wird die Ventilspindel nach unten bewegt. Dann schließt das Druckmindererventil 104 in üblicher Weise bis der Ausgangsdruck wieder abfällt, etwa beim Zapfen von Wasser.
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Hinter dem Druckminderer fließt das Wasser durch den Rückflussverhinderer und die Turbine. Dort wird die Strömung erfasst und ausgewertet um festzustellen, ob Leckage vorliegt. Es ist also kein zusätzliches Leckagemodul erforderlich. Das Wasser fließt in Richtung der Pfeile 140 in 3 zum Flansch 28. Dort kann es entweder bei Verwendung einer Kappe 30 direkt in den ringförmigen Auslasskanal 36 fließen. Es ist aber auch möglich, ein oder mehrere weitere Geräte, etwa zur Wasserbehandlung anzuflanschen. Dann wird das Wasser zunächst behandelt und fließt erst dann zum Auslass.
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Die gezeigte Anordnung vereinigt die Funktionalitäten Filtern, Druckkontrolle, Leckagedetektion und Leckageschutz am motorisierten Kugelhahn 42 in einer kompakten Anordnung. Dadurch wird die Installation erleichtert und die Herstellungskosten werden gesenkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- www.syr.de [0003]
- http://www.syr.de/download/service/SAFE-T_Prospekt.pdf [0004]
