DE3011502A1

DE3011502A1 - Stroemungssteuersystem

Info

Publication number: DE3011502A1
Application number: DE19803011502
Authority: DE
Inventors: Arnold George Trobaugh
Original assignee: Johnson Controls Inc
Current assignee: Johnson Controls Inc
Priority date: 1979-03-26
Filing date: 1980-03-25
Publication date: 1980-10-30
Also published as: US4268383A; GB2049235A; GB2049235B; CA1144448A

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungssteuerung und insbesondere eine Steuerung für ein mit Unterdruck arbeitendes Strömungssystem mit einer Einrichtung, die auf unnormale Bedingungen anspricht, um eine Strömung auszubilden.

Fiei Strömungssystemen kann die Druckdifferenz zur Ausbildung der Strömung eine stromabwärts angeordnete Unterdruckquelle aufweisen. Ein zeitweiliger Speicher, wie z.B. ein Vorratstank, ein Standrohr oder dergl., in dem die Flüssigkeit gespeichert wird, bis sie einen vorgegebenen Pegel erreicht, kann in ein derartiges System eingebaut sein. Wenn ein derartiger vorgegebener Pegel erreicht ist, wird eine Auslaßeinrichtung betätigt,

je um die Flüssigkeit im allgemeinen abzulassen, bis eine untere Grenze erreicht ist.

Eine mit zwei Stellungen ausgerüstete Flüssigkeitspegelsteuerung für ein mit Unterdruck arbeitendes Abwasserkanalisationssystem oder dergl. ist aus der US-PS 37 77 778 bekannt. Bei dem dort angegebenen Strömungssystem ist eine Meßeinrichtung stromaufwärts von einem Auslaßsteuerventil angeordnet und so angeschlossen, daß sie eine getriggerte Steuerung mit einem Fluidrelais betätigt, das an ein Fluidverzögerungsglied angeschlossen ist und dies lädt, welches seinerseits einen Fluidschalter betätigt.

Wenn das Ausgangssignal von der Meßeinrichtung erhalten wird, wird die Unterdruckverbindung zum Verzögerungsglied augenblicklich hergestellt und der Unterdruck als Bezugswert aufgebaut. Die Speichereinrichtung gibt ein Signal an den Fluidschalter, der ein Steuerventil betätigt, um das Hauptventil zu öffnen. Die Abwasserströmung fließt dann bis zu dem Zeitpunkt, wo der Hauptspeicher vollständig abgelassen ist, und zu diesem Zeitpunkt geht

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der Schalter in einen Abschaltzustand über, bewirkt ein Rückstellen des Steuerventils und bringt das Hauptventil in seine Schließstellung.

Im Betrieb eines derartigen mit Unterdruck arbeitenden Systems kann ein Niederdruckzustand in der Abwasserleitung zwischen dem Hauptsteuerventil und der Unterdruckquelle durch Tiefpunkte in der Strömungsleitung erzeugt werden, die mit Abwasser und/oder mit einer Partialsystem-

-jO Senkgrube oder Wassereintritt gefüllt werden. Das an den Tiefpunkten liegende Abwasser oder Wasser verhindert somit die Bildung eines Systemunterdruckes und beeinträchtigt den richtigen Betrieb des Systems. Der Systemunterdruck kann dadurch wiederhergestellt werden, daß man Luft in das System zuführt, um das Abwasser an derartigen Tiefpunkten zwangsläufig in Richtung der Sammelstation vorwärtszubewegen und derartige Tiefpunkte zu räumen.

Bei der oben angegebenen Anordnung ist eine automatische Zuführungssteuerung vorgesehen, um einen Niederdruckzustand im System abzutasten und der Steuerung ein Signal zu geben, die Leitung mit Druck zu versorgen und damit in wirksamer Weise die Leitung des Systems freizugeben und den richtigen Systemdruck wiederherzustellen.

Die dort vorgesehene, spezielle Luftzufuhr-Ventilanordnung weist ein mit einer Membran versehenes Entlastungsventil auf, welches den Triggereingang der Steuerung mit einem Signaldruck verbindet. Das Entlastungsventil hat einen Druckeingang, der an die Unterdruckseite der Leitung angeschlossen ist, um das Triggersignal auszubilden, wenn der Unterdruck unter einen vorgegebenen Pegel abfällt. Ein Parallelanzapf-Rückstellventil ist parallel zum Triggerventil angeschlossen und wird dadurch betätigt, daß der Ventilöffnungsdruck an das Hauptventil angelegt wird, um den Eingang der Steuerung zurückzusetzen.

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Obwohl die Luftzuführungssteuerung eine zufriedenstellende Einrichtung darstellt, um die Steuerung zu triggern
oder auszulösen, hat sich herausgestellt, daß unter vorübergehenden Druckbedingungen ein unerwünschtes Triggern stattfinden kann.

Somit können verschiedene Betriebssysteme einen momentanen oder vorübergehenden Niederdruckzustand infolge von normalem Betrieb mit sich bringen. Die Luftzuführungssteue-

^O rung wird unter derartigen Bedingungen normalerweise ansprechen und das Hauptventil betätigen, obwohl ein derartiger Vorgang für das System nicht erforderlich wäre.
Ferner kann bei einem mit Unterdruck arbeitenden Abwasserströmungssystem eine Anzahl von Ventilanordnungen bei i-^m wesentlichen dem gleichen statischen Gefalle arbeiten und infolge von entsprechenden Operationen einen momentanen Niederdruckzustand von der Hauptniederdruckversorgung oder -quelle erzeugen. Ein derartiger Zustand würde selbstverständlich auf die anderen Baugruppen übertragen werden und zu einer weiteren Betätigung von anderen Ventil-Anordnungen führen, obwohl derartige Zweigleitungen
in Wirklichkeit in Übereinstimmung mit den vorgegebenen
Eigenschaften arbeiteten und kein Bedürfnis für einen
derartigen gesteuerten Ventilbetrieb bestünde. Der unnötige Betrieb verbraucht Energie und erfordert einen Einsatz von Baugruppen, ohne funktionellen Nutzen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Vermeidung der genannten Unzulänglichkeiten ein System anzugeben, das
' eine wirksame Steuerung gewährleistet und unabhängig von kurzfristigen Ubergangszuständen arbeitet, so daß eine
effiziente Nutzung der verbrauchten Energie erfolgt.

Die Erfindung ist insbesondere auf ein Abwassersystem mit einer getriggerten Steuerung mit einer automatischen Druckpegel-Luftzuführungssteuerung in Kombination mit einer

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zeitlich gesteuerten Abschaltsteuerung gerichtet, welche ein Verriegelungssystem nur bei unnormalen Systemdruckzuständen betätigt, welche für eine ausreichende Zeitspanne vorliegen, um die Ausbildung der Strömung zu ger währleisten. Genauer gesagt, ist gemäß der Erfindung eine Zuführungssteuerung direkt an den Triggereingang der Steuerung oder in Reihe mit einer Normalbetriebs-Abtasteinrichtung des Systems geschaltet, um die Steuerung zu betätigen. Die Luftzuführungssteuerung weist eine Luftzufüh-

^O rungs-Ventilanordnung auf, vorzugsweise ein Anzapf-Triggerventil, bei dem ein Druckeingang an die Unterdruckseite der Leitung angeschlossen ist, um das Triggersignal zu liefern, wenn der Unterdruck unter einen vorgegebenen Pegel abfällt. Eine Zeitsteuerung hält das Trigger-

jc ventil unempfindlich gegenüber einer augenblicklichen Änderung.

Bei einer speziellen Ausführungsform ist ein Pegelabtastventil so angeschlossen, daß es den Leitungsdruck abtastet ^un(3 selektiv den Leitungsdruck an eine rücksetzbare Zeitsteuerung und den Eingang des Triggerventils anlegt. Das Pegelabtastventil wird betätigt durch Anlegen von normalem Leitungsdr ick und liefert den Leitungsdruck der Zeitsteuerung und dem Triggerventil und hält den Triggereingang der Steuerung in einem normalen Bereitschaftszustand. Die Zeitsteuerung liefert dem Triggerventil ein Haltesignal für eine vorgegebene Zeitspanne, nachdem das Leitungssignal durch Betätigung des Pegelabtastventils weggefallen ist. Das Triggerventil wird daher für eine vorgegebene Zeitspanne nach der Betätigung des Pegelabtastventils durch den unnormalen Druckzustand im Bereitschaftszustand gehalten. Die Zeitspanne wird gewählt, um vorübergehende Druckzustände zu ermöglichen, während die Steuerfunktion in Abhängigkeit von unerwünschten Unterdruckverlusten im System aufrechterhalten wird.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der KrIindung weist die Zeitsteuerung einen rücksetzbaren Speicher auf, der in Reihe mit einer Diode bzw. einem Rückschlagventil und dem Eingang des Triggerventils an eine Druckabtastleitung angeschlossen ist. Der Speicher ist über eine Ausströmungsmengensteuerung an die Atmosphäre angeschlossen und unter normalen Leitungsdruckbedingungen geladen bzw. gefüllt. Das Pegelabtastventil ist so angeschlossen, daß es das Rückschlagventil selektiv mit der Atmosphäre ver-

jO bindet und es dem Speicher ermöglicht, sich über die

Durchsatzsteuerung zum Triggerpegel des Triggerventils
zu entleeren. Das Pegelabtastventil ist vorzugsweise
über ein Fluidrelais an die Leitungsseite des Rückschlagventils angeschlossen. Das Triggerventil ist so eingestellt, daß es' auf einen Eingangs-Unterdruckpegel anspricht, der im wesentlichen geringer als der Systemdruck und der wirksame Druck zur Betätigung des Abtastventils ist, wobei
das Triggerventil vom Zeitsteuerungsspeicher, der normalerweise Leitungsdruck hat, im unwirksamen Zustand ge-

halten wird.

Bei dieser Ausführungsform bildet das Triggerventil eine Verbindung des Steuereingangs zum Referenzdruck bei Vorhandensein des richtigen Systemunterdrucks. Wenn der Unterdruck unter den minimal gewünschten Unterdruckpegel
abfallen sollte, so öffnet das Pegelabtastventil, und
der Systemdruck wird von der Zeitsteuerung und dem Triggerventil abgeschaltet. Der Speicher beginnt dann, sich vom letzten Leitungsunterdruckpegel zu füllen, der oberhalb des erforderlichen Pegels liegen wird, um das Triggerventil offen zu halten.

Der Speicher verzögert somit die Übertragung eines Schaltsignals und hält das Triggerventil offen, um einen Normalbetrieb des Systems aufrechtzuerhalten, bis der Speicher zum vorgegebenen Punkt des Triggerventils geladen

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ist, woraufhin das Triggerventil schließt und ein Luftzuführungs-Steuersignal an die Steuerung abgibt.

Gemäß der Erfindung wird somit eine zuverlässige Anordnung angegeben, bei der ohne weiteres verfügbare Baugruppen für den automatischen Betrieb der Steuerung zum Einsatz gelangen können, um Luft in ein mit Unterdruck arbeitendes System einzuführen, das einen Normalbetrieb des Systems ermöglicht.

Die beigefügte einzige Figur der Zeichnung zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zur Erläuterung von Einzelheiten und weiteren Vorteilen und Merkmalen der Steuerung.

Die Zeichnung zeigt eine schematische Schaltung zur Erläuterung eines mit Unterdruck arbeitenden Abwasserströmungssystems mit einer Steuerung und einer Luftzuführungssteuerung gemäß der Erfindung, bei der mit einer Zeitverzögerung gearbeitet wird, um in wirksamer Weise ein Ansprechen auf vorübergehende üruckzustände zu verhindern.

In der Zeichnung ist ein Abwasserströmungssystem dargestellt, das in ähnlicher Weise aufgebaut ist wie die An-Ordnung gemäß der US-PS 37 77 778. Man erkennt ein Unterdruck-Sammelrohr 1 am Sammelende einer Durchfluß- oder Strömungsleitung 2, die an eine Abwasserquelle 3 angeschlossen ist. Ein Hauptablaßventil 4 ist in der üurchflußleitung 2 vorgesehen und wird periodisch betätigt,

^O ^um für einen Durchgang einer vorgegebenen Menge an Abwasser zum Sammelrohr zu sorgen. Ein Standrohr 5 ist an das stromaufwärtige Ende der Durchflußlextung 2 angeschlossen, in welchem sich das Abwasser sammeln wird. Wenn diese Ansammlung des Abwassers erfolgt, wird der hydrostatische Druck in der Durchflußlextung 2 entsprechend ansteigen. Ein an die Durchflußlextung 2 angeschlos-

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sener, hydrostatischer Druckmesser 6 spricht auf den hydrostatischen Druck an und betätigt bei einem vorgegebenen Druckpegel eine pneumatisch getriggerte Zeitsteuerung 7> die ihrerseits zur Betätigung eines Steuerventils 8 angecj schlossen ist. Das Hauptablaßventil k wird selektiv geöffnet und geschlossen, und zwar durch Betätigung des Steuerventils 8, das Druck an die Steuerventilkammer 11 anlegt. Die auf Druck ansprechenden Ventile k und 8, der Druckmesser 6 und die Zeitsteuerung 7 sind direkt über jO ein Verbindungsteil 9 und ein Rückschlagventil 10 an das Unterdrucksystem angeschlossen, so daß das System vom Leitungsdruck betrieben wird.

Der Druckmesser 6 ist eine mit einer Lecköffnung arbeite tende Einheit mit einer Einlaßkammer 12, die an die Durchflußleitung 2 angeschlossen ist, um mit dem Druck der Durchflußleitung ein Diaphragma oder eine Membran 13 zu beaufschlagen. Eine Einrichtung mit einstellbarer Öffnung l4 ist mit dem Mittelteil der Membran 13 ausgefluchtet iⁿ einer Kammer 15 angeordnet, welche eine Bezugsöffnung l6 aufweist. Die Bezugsöffnung l6 ist an die Atmosphäre oder an einen Referenzdruck angeschlossen, und zwar über eine Leitung 19 und eine Luftzuführungssteuerung Die Luftzuführungssteuerung l8 bildet einen wesentlichen Teil der Erfindung und wird nachstehend näher erläutert.

Die einstellbare Öffnung l4 des Druckmessers 6 ist somit normalerweise an den Auslaß über die Bezugsöffnung l6, die Leitung 19 und die Luftzuführungssteuerung l8 angeschlos-

•jO sen, und zwar in Abhängigkeit von dem Abstand der Membran 13, wobei die Anordnung mit einer Lecköffnung arbeitet. Der Ausgang des Druckmessers 6 ist an eine Cegendruck-Signalleitung 21 angeschlossen, die mit der Zeitsteuerung 7 verbunden ist, welche eine an das Verbindungsteil 9 angeschlossene Unterdruck-Steuereinrichtung 22 besitzt, um ein Drucksignal für die Zeitsteuerung zu liefern. Ein

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Vorwiderstand oder eine Drossel 23 und ein Zeitverzögerungsglied oder Speicher 2k verbinden den Ausgang der Steuereinrichtung 22 mit der Leitung 21.

Das Ausgangssignal vom Druckmesser 6, das entweder Atmosphärendruck oder eingestellten Unterdruck angibt, wird über das Zeitverzögerungsglied 2k übertragen, um ein Fluidschaltsystem zu betätigen, das ein Fluidrelais 26 enthält, welches über ein Zeitverzögerungsglied oder

jlO einen Speicher 27 angeschlossen ist, um einen Membranschalter 28 zu betätigen. Der Ausgang des Membranschalters 28 ist an die Signal- oder Eingangskammer des Steuerventils 8 angeschlossen und arbeitet in der in der US-PS 37 77 778 näher beschriebenen Weise, um ein Dreiwege-Steuer-

je ventil 8 zu betätigen, das seinerseits das Hauptventil k betätigt.

Die Luftzuführungssteuerung l8 überwacht den Unterdruckpegel in der Durchflußleitung 2 stromabwärts vom Hauptablaßventil k und insbesondere am Verbindungsteil 9 der dargestellten Ausführungsfortn über eine angeschlossene Abtastleitung 29· Wenn der überwachte Unterdruck in der Durchflußleittng 2 unter einen vorgegebenen Unterdruckpegel abfällt, wird die Luftzuführungssteuerung l8 betätigt, um die Verbindungsleitung 19 von der Öffnung l6 zu schliessen, das Schliessen der Membran der einstellbaren Öffnung l4 zu simulieren und die Zeitsteuerung 7 auszulösen, um für ein zeitlich gesteuertes Öffnen des Hauptablaßventils k zu sorgen.

Wenn daher entweder der Druckmesser 6 oder die Luftzuführungssteuerung 18 betätigt werden, wird der Atmosphärendruck zur Zeitsteuerung 7 abgetrennt und die Zeitsteuerung 7 ausgelöst, um einen zeitlichen Zyklus beginnen zu lassen, der auch dann durchgeführt wird, wenn die Trigger- oder Auslösequelle, also Druckmesser 6 oder

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Luf tzuf iihrungssteuerung l8, zurückgesetzt sind.

Die Zeitsteuerung 7 und die dazugehörigen Ventile 4 bzw. 8 sind in der genannten Anmeldung im einzelnen beschrie- c ben und werden daher nachstehend nur insofern erläutert, als es für die vorliegende Erfindung von Bedeutung ist.

Die Luftzuführungssteuerung l8 weist ein Triggerventil oder Steuerventil 30 sowie ein Rückstellventil 31 zur

^O Abtastung eines niedrigen Pegels auf, welche so angeschlossen sind, daß sie das Auslösen der Zeitsteuerung 7 in Abhängigkeit von einem Unterdruckverlust beim Hauptablaßventil 4 steuern. Ein Abtastventil 32 für hohen Pegel und ein Zeitverzögerungsglied, das als Fluidspeicher

je 33 ausgelegt ist, was eine spezielle Ausführüngsform der Erfindung darstellt, sind in einer Schaltung 34 verbunden, um den Betrieb des Triggerventils oder Steuerventils 30 zu verzögern und damit ein Ansprechen auf augenblickliche, vorübergehende Verringerungen des Unterdruckpegels in der Durchflußleitung 2 zu verhindern. Das Abtastventil 32 für hohen Pegel ist so geschaltet, daß es selektiv eine Leitungsdruckverbindung zum Zeitverzögerungsglied 33 bildet oder umleitet und damit eine gemeinsame zeitliche Steuerung des Signals für das Triggerventil oder Steuerventil 30 in Abhängigkeit von einem Unterdruckverlust schafft.

Die Ausgänge der Ventile 30 und 31 sind parallel zwischen den Druckmesser 6 und die Atmosphäre geschaltet. Bei Normalbetrieb ist eines der Ventile 30 oder 3l offen, um den Druckmesser 6 mit Atmosphärendruck zu beaufschlagen und für den normalen Betrieb der Zeitsteuerung zu sorgen. Das Steuerventil 30 ist insbesondere über die Leitung 29 und die Zeitsteuerungs-Schaltung 34 angeschlossen, während das Rückstellventil 31 an den Ausgang des Steuerventils 8 angeschlossen ist, um das System in Abhängigkeit von unnormalen Druckbedingungen sequentiell zu

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steuern und während normalen Unterdruckbedingungen einen Normalbetrieb der Zeitsteuerung 7 zu ermöglichen.

Beim dargestellten Triggerventil oder Steuerventil 30 handelt es sich um ein einstellbares Sollwert-Membranventil, das in ähnlicher Weise ausgebildet ist wie die Steuereinrichtung 22 als Druckregulierventil und der Membranschalter 28 als Schaltventil. Das Steuerventil 30 weist somit ein Diaphragma oder eine Membran 36 in

-jO einem Ventilkörper 37 auf und hat eine Druckeingangskammer 38 und eine Ausgangs- oder Steuerkammer 39· Die Steuerkammer 39 ist mit einer Öffnung *tO, die bei kl an die Atmosphäre angeschlossen ist, und einer Düse oder Öffnung k2 versehen, welche über eine Leitung k3 mit der Abtastleitung 19 sowie der Bezugsöffnung l6 verbunden ist. Das Öffnen und Schliessen der Öffnung k2 erfolgt durch die Membran 36, die in eine Schließstellung vorgespannt ist, und zwar mit einer Vorspannungs-Feder kk, die koaxial innerhalb der Kammer 38 angeordnet ist. Eine Stellschraube kka ist in den Ventilkörper 37 eingeschraubt und steuert die Schließkraft der gegen die Membran 36 anliegenden Feder kk.

Die Eingangsdruckkammer 38 ist in der nachstehend näher beschriebenen Weise in Reihe mit dem Zeitverzögerungsglied 33 an das Verbindungsteil 9 auf der stromabwärtigen Seite des Rückschlagventils 10 zur Bildung einer Unterdrucksignalleitung angeschlossen, so daß der Unterdruck der Durchflußleitung 2 an der Membran 36 anliegt. Die Membran 36 wird somit durch den Fluiddifferenzdruck in den beiden Kammern 38 und 39 sowie die Kraft der Feder kk positioniert. Bei normalem Betriebsunterdruck ist der Differenzdruck so, daß die Federkraft überwunden wird, das Triggerventil oder Steuerventil 30 geöffnet und die Bezugsöffnung l6 des Druckmessers 6 an den Atmosphärendruck angeschlossen ist.

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Wenn jedoch der Unterdruck in der Leitung abfällt, so spricht die Zeitsteuerungsschaltung an, um den Differenzdruck zu verringern, so daß bei einem vorgegebenen Druckpegel die Federkraft der Feder 44 überwiegt und das Steuerc ventil 30 schließt. Damit wird die Referenzdruckverbindung abgetrennt, wenn man annimmt, daß das parallele Rückstellventil 31 in der nachstehend beschriebenen Weise ebenfalls geschlossen ist, und die Zeitsteuerung 7 wird ausgelöst und durchläuft einen vollständigen Zyklus, der in der

^q gleichen Weise abläuft, wie es oben beschrieben worden ist, um das Hauptablaßventil zu öffnen, damit Luft in das System stromaufwärts vom Abwasser einzuführen und das Abwasser zwangsläufig aus dem Tiefpunkt herauszubringen. Der Zyklus wird durch Schliessen des Vakuum-

jcj schalters beendet. Das Auslösen des Zyklus wird von der Zeitsteuerungsschaltung 34 gesteuert, um ein Ansprechen auf momentane Unterdruckverluste beim Hauptablaßventil 4 zu verhindern.

Das Zeitverzögerungsglied 33 der Luftzuführungssteuerung l8 sorgt insbesondere für eine Zeitverzögerung bei der Betätigung des Triggerventils oder Steuerventils 301 um ein Auslösen des Systems infolge von vorübergehenden Änderungen des Druckes im Durchflußsystem zu verhindern.

Beim Zeitverzögerungsglied 33 kann es sich um eine beliebige rückstellbare Druckspeicheranordnung handeln, beispielsweise um einen Fluidspeichertank. Eine Auslaßöffnung 45 ist vorgesehen, um den Tank mit einem vorgegebenen Durchsatz kontinuierlich an die Atmosphäre abzulassen. Die Ausflußgeschwindigkeit ist geringer als die Unterdruck-Zuführungsgeschwindigkeit bei normalem Unterdruck des Systems, der über die Leitung 29, eine Drossel 46 und eine Diode bzw. ein Rückschlagventil 47 anliegt.

Bei normalem Betriebsunterdruck wird somit der als Zeitverzögerungsglied 33 wirkende Tank bei einem Unterdruck

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gehalten, der im wesentlichen dem Leitungsunterdruck entspricht. Wenn der Leitungsunterdruck abnimmt, wird das Zeitverzögerungsglied entsprechend abgelassen. Bei einem vorgegebenen Pegel, der im allgemeinen mit einem Wassereintritt oder einem Abwasser-Blockierungszustand in Verbindung steht, betätigt in der oben beschriebenen Weise der entsprechende Druckpegel das Abtastventil 32, welches das Zeitverzögerungsglied 33 vom Leitungsdruck abtrennt und es dem Zeitverzögerungsglied ermöglicht, sich bis zum Betriebspegel des Triggerventils oder Steuerventils 30 zu entleeren. Das Abtastveritil 32 und das Zeitverzögerungsglied 33 steuern somit gemeinsam das Triggerventil oder Steuerventil 30, um die Zeitsteuerung zur Öffnung des Hauptablaßventils 4 automatisch auszulösen und damit Luft in das System einzuleiten, wenn der Unterdruck für eine vorgegebene Zeitspanne unter einen vorgegebenen Pegel abfällt, wie es nachstehend näher erläutert ist.

Genauer gesagt ist das Abtastventil 32 ebenfalls eine mit einer Membran betriebene und mit einer Lecköffnung arbeitende Einheit, die den Ventilen 30 und 31 entspricht. Die Eingangskammer 48 des Abtastventils 32 für den Unterdruckpegel ist an die Druck-Abtastleitung 29 des Systems auf der stromaufwärtigen Seite der Drosselstellen 46 oder 48a angeschlossen. Das Ventil 32 enthält eine bewegliche Membran 49 und bildet damit die Eingangskammer 48 sowie eine Ausgangskammer 50, welche ι eine an die Atmosphäre angeschlossene Öffnung 51 sowie eine Ausgangsöffnung 52 aufweist. Die Ausgangsöffnung 52 ist an ein Verriegelungsrelais 53 angeschlossen, das in der Weise betätigbar ist, daß es das Zeitverzögerungsglied 33 selektiv von der Leitung 29 abtrennt. Eine Sollwert-Einstellfeder 54 innerhalb der Eingangskammer 48 spannt die Membran 49 vor, um die Ausgangsöffnung 52 zu schliessen. Eine Druckpegel-Stellschraube 55 steuert den Sollwert des Federdruckes, und wenn der Unterdruck des

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Systems über die Abtastleitung 29 anliegt, erfolgt ein Ansprechen auf eine Abnahme des Druckes im System.

Das Verriegelungsrelais 531 das als Membranbaugruppe dargestellt ist, weist eine Membran 5° auf, welche eine Eingangskammer 57 bildet, die an die Ausgangsöffnung 52 des Abtastventils 32 sowie die Drosselstelle 48a angeschlossen ist. Die Ausgangsöffnung 59 des Verriegelungsrelais 53 ist an die Atmosphäre angeschlossen. Eine Öff-

IQ nung 60 ist zwischen dem Rückschlagventil 47 und der Drosselstelle 46 angeschlossen, um einen derartigen Punkt 6l selektiv mit der Atmosphäre als Bezugsgröße zu verbinden. Im Betrieb wird das Abtastventil 32 auf einen vorgegebenen Druck des Systems eingestellt sein, um die Ausgangsöffnung

j[j 52 beim richtigen Druck des Systems offen zu halten. Der Atmosphärendruck ist daher normalerweise an die Eingangskammer 57 des Verriegelungsrelais 53 angeschlossen, das damit geschlossen gehalten wird und damit eine Druckübertragung über das Rückschlagventil 47 auf das Zeitverzögerungsglied 33 ermöglicht. Der Unterdruck liegt daher über die Drosselstelle 46, das Rückschlagventil 47 und das Zeitverzögerungsglied 33 Bm Triggerventil oder Steuerventil 30 an. Der Unterdruck in der Eingangskammer 38 des Steuerventils 30 hält dieses offen und sorgt für ein Ansprechen auf den Druckmesser 6, wie es oben erläutert worden ist.

Wenn der Leitungsdruck auf einen vorgegebenen Pegel abfällt, schließt das Abtastventil 32, das Verriegelungsrelais 53 öffnet und leitet den Unterdruck-Anschluß 6l auf der Eingangsseite des Rückschlagventils 47 direkt zur Atmosphäre um. Der Leitungsunterdruck wird dann zur Atmosphäre umgeleitet. Das Zeitverzögerungsglied 33 wird dann über seine Auslaßöffnung 45 bis auf Atmosphärendruck abgelassen, und nach einer Zeitspanne wird das Zeitverjtögerungsglied 33 bis auf den Triggerpegel oder Seheltpegel des Steuerventile 30 abgelassen. Nach einer

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derartigen Zeitverzögerung schließt das Triggerventil oder Steuerventil 30, blockiert damit den Strömungsweg vom Druckmesser 6 und bildet ein Gegendrucksignal auf der Leitung 21 in gleicher Weise wie es oben erläutert worden ist.

Infolge der obigen Vorgänge wird die Auslöse- und Zeitsteuerung 7 mit der gleichen Abfolge getriggert, wie sie oben zur Öffnung des Hauptablaßventils beschrieben wor- -jO den ist, um auf diese Weise Luft und vielleicht eine bestimmte Menge an Abwasser in das Ablaßsystem einzuführen, um somit irgendwelche Blockierungen im System zu durchbrechen und den Normalbetrieb des Systems wiederherzustellen .

Nach der Auslösung und während des zwangsläufigen Zyklus der Zeitsteuerung wird die Luf tzuf iihrungs steuerung durch Öffnen des zurückgestellten Rückstellventils 31 zurückgesetzt. Im allgemeinen handelt es sich bei dem Hückstellventil 31 um ein Membranventil mit einer Öffnung 62, die so angeschlossen ist, daß sie eine alternative parallele Verbindung des Druckmessers 6 zur Atmosphäre bildet· Ihre Eingangskammer 63 ist mit der Eingangskammer 11 des Hauptablaßventils k verbunden, und zwar in Reihenschaltung mit einem Zeitverzögerungsglied Gk und einer Fluiddiode 65» welche als Membranventil mit einer Lecköffnung ausgebildet ist und als Durchlaßventil in einer Richtung arbeitet. Eine Auslaßöffnung 66 verbindet das Zeitverzögerungsglied Gk mit der Atmosphäre. Im Bereitschaftszustand ist das Rückstellventil 31 geschlossen gehalten, und zwar durch die Verbindung mit dem Atmosphärendruck, der vom Pilotventil oder Steuerventil 8 das Hauptablaßventil k beaufschlagt. Wenn das Steuerventil 30 schließt, um die Zeitsteuerung 7 auszulösen, wird der Unterdruck über das Zeitverzögerungsglied Gk an das Rückstellventil 31 angelegt, das nun öffnet und den Druckmesser 6 mit der

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Atmosphäre verbindet. Der Eingang der Zeitsteuerung 7 wird damit zurückgestellt, und die Zeitsteuerung 7 durchläuft den vollständigen Zeitzyklus.

Bei Beendigung des Zeitsteuerungszyklus erfolgt ein Rücksetzen des Steuerventils 8, und das Hauptablaßventil k schließt. Das Steuerventil 30 ist durch das Öffnen des Hauptablaßventils 4 geschlossen gehalten worden, was zu einem Abfall des Unterdruckpegels beim Hauptablaßventil

jO 4 bei Ausbildung der Strömung führt und somit versuchen würde, einen neuen Zyklus auszulösen. Wie oben angegeben, ist jedoch das Rückstellventil geöffnet, und während einer kurzen Zeitspanne hält das Zeitverzögerungsglied 64 das Rückstellventil 31 offen, indem es einen Unterdruck in der Eingangskammer aufrechterhält, was es dem Rückstellventil 31 ermöglicht, die Düse oder Öffnung 62 zu öffnen und damit die Luftzuführungssteuerung zurückzusetzen.

Das System wird damit in die normale Bereitschaftsstellung zurückgesetzt, in der das System wieder in der La-• ge ist, direkt auf die Betätigung des Druckmessers 6 oder einen anschließenden Abfall in der Unterdruckleitung anzusprechen.

Wenn der Druck des Systems nicht wiederhergestellt worden ist, so erfolgt wiederum ein Arbeitsablauf beim Schliessen des Rücks'tellventils 31 ohne irgendeine weitere Zeitverzögerung. Somit wird der niedrige Unterdruckzustand während des Zyklus angelegt, und ohne eine Wiederherstellung des Unterdruckzustandes gibt es kein Mittel zum Auffüllen des Zeitverzögerungsgliedes 33 der Zeitsteuerungsschaltung 3^, und somit bleibt das Steuerventil 30 geschlossen.

Wenn der Betriebsunterdruck jedoch wiederhergestellt

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worden ist, kehrt das System in den Bereitschaftszustand zurück, wobei das Zeitverzögerungsglied 33 gefüllt ist, um das Steuerventil 30 offen zu halten. Das Abtastventil 32 wird ebenfalls über den Unterdruckzustand in der Lei- c tung offen gehalten, und die Verbindung des Leitungspunktes 6l mit der Atmosphäre wird unterbrochen.

Die Zeitsteuerungsschaltung 3^ kann auf irgendeine gewünschte Zeitspanne eingestellt werden. In der Praxis ^q wird man die Einstellung im allgemeinen auf eine Zeitverzögerung von ungefähr einer Minute einstellen, was ein zufriedenstellendes Ansprechverhalten ergibt.

Obwohl die Steuerung beim beschriebenen Ausführungsbei- ^c spiel als Zusatz zu einem mit einem hydrostatischen Druckmesser arbeitenden System beschrieben worden ist, kann sie selbstverständlich auch direkt angewendet und eingesetzt werden, um die dargestellte getriggerte Zeitsteuerung oder irgendeine andere Steuerung zu betätigen. Wenn beispielsweise die Verbindungsleitung 19 direkt mit der Leitung 21 verbunden ist, wie es mit der strichpunktierten Linie 67 angedeutet ist, so wird das System unter Weglassung des Druckmessers 6 das Hauptablaßventil k immer dann öffnen, wenn der Betriebsunterdruck in der Leitung nicht mehr vorhanden ist.

Zusammenfassend wird somit ein mit Unterdruck arbeitendes Abwassersystem angegeben« das einen hydrostatischen Druckmesser aufweist, der bei einem vorgegebenen ersten

Pegel in einem Standrohr ein Triggersignal liefert. Der

Druckmesser ist stromaufwärts von einem Ablaßsteuerventil angeschlossen und betätigt einen Schalter und eine Zeitsteuerung bei vorgegebenem abgetastetem Druck, um für eine vorgegebene Zeitspanne eine Strömung auszubilden.

Eine getrennte Luftzuführungesteuerung iet vorgesehen, um getrennt davon die Zeitsteuerung BU betätigen, wenn

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der Unterdruckpegel in der Abwasser-Durchflußleitung unter einen vorgegebenen Pegel abfällt, um damit den Unterdruck des Systems wiederherzustellen. Die Luftzuführungssteuerung weist ein auf einen bestimmten Pegel ansprechendes Steuerventil auf, das zur Betätigung der Zeitsteuerung ausgelegt ist. Ein Umweg-Druckabtastventil ist mit einem Eingang zur Abtastung des Leitungsdruckes angeschlossen und halt das Steuerventil im Bereitschaftszustand, bis der Leitungsdruck unter einen vorgegebenen

jO Unterdruck abfällt. Ferner ist ein rückstellbares Fluidverzögerungsglied an das Pegel-Steuerventil angeschlossen und unter normalen Druckbedingungen des Systems gefüllt. Das Zeitglied hält das Steuerventil für eine vorgegebene Zeitspanne im eingestellten Zustand, nachdem

j5 das Umweg-Abtastventil auf eine Verringerung des Druckpegels des Systems unter den vorgegebenen minimalen Betriebsdruck angesprochen hat, und verhindert damit ein Ansprechen auf momentane Änderungen des Unterdruckpegels in der Durchflußleitung.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird somit eine Keine von miteinander verbundenen Zeitgliedern verwendet, bei denen eine selektive Verbindung der Eingänge mit der Atmosphäre erfolgt. Dabei können auch verschiedene andere Systeme mit Parallel- oder Serienschaltung als die dargestellten Membranventile eingesetzt werden, ohne das dargelegte Konzept zu verlassen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform können im Handel erhältliche Baugruppen verwendet werden und das System bei vorhandenen Steuerungen eingesetzt werden. Insofern eignet sich das beschriebene System insbesondere zum Einbau in der Praxis.

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Strömungssteuersystem

Patentansprüche

1. Strömungssteuersystem, mit einer Sammelleitung zur Ausbildung eines vorgegebenen Differentialdruckes in einer Leitung und mit einem normalerweise geschlossenen Hauptventil in der Leitung stromaufwärts von der Satnmelleitung zur Zuführung von angesammeltem Fluid zur Sammelleitung, dadurch gekennzeichnet , daß eine Steuerung mit einer Einrichtung zur Abtastung des Druckzustandes stromaufwärts vom Hauptventil und mit einer Ventilsteuerung zum selektiven Öffnen des normalerweise geschlossenen Hauptventils vorgesehen ist, um auf der gegenüberliegenden Seite des Hauptventils Druck anzulegen und einen Strömungszyklus zur Weiterleitung des Fluids auszubilden, und daß eine Steuereinrichtung zur

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Professional Representatives Zugelassene Vertreter Mandataires agrees

before the European Patent Office vor dem Europäischen Patentamt pres l'Office Europeen des Brevets

ORIGINAL INSPiZCTED

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Abtastung des Druckes auf der stromabwärtigen Seite des Hauptventils bei geschlossenem Hauptventil vorgesehen ist, die zur Betätigung der Ventilsteuerung der Steuerung angeschlossen ist, um das Hauptventil zur Auslösung eines c Strömungszyklus in Abhängigkeit von einem unnormalen Druckzustand zwischen dem Hauptventil und der Sammelleitung zu öffnen, und daß die Steuereinrichtung eine Zeitverzögerungseinrichtung besitzt, um ihr Ansprechen auf eine Zeitspanne zu begrenzen, die über vorübergehen- ^q de unnormale Druckzustände zwischen dem Ilauptventil und der Versorgungsquelle hinausgeht.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß eine Vielzahl von Strömungszweigen vorgesehen

^r ist, die an die Sammelleitung angeschlossen sind und jeweils ein Hauptventil aufweisen, wobei das Offnen der jeweiligen Ventile in der Lage ist, vorübergehende unnormale Druckzustände für eine vorgegebene Zeitspanne in einer anderen Zweigleitung auszubilden, und daß die Zeitverzögerungseinrichtung so eingestellt ist, daß sie eine Zeitspanne liefert, die über die. vorgegebene Zeit eines derartigen Druckzustandes hinausgeht.

3· System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Steuereinrichtung ein Steuerventil aufweist, um der Steuerung selektiv ein Steuersignal zuzuführen, daß das Steuerventil eine auf ein Fluid ansprechende Eingangskammer aufweist und daß die Zeitverzögerungseinrichtung mit einem rückstellbaren OQ Fluidspeicher ausgerüstet ist, der an das Steuerventil und an die Strömungsleitung angeschlossen ist, um den Strömungsleitungsdruck auf das Steuerventil zu übertragen und den Druck in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Druckabfall in der Leitung für eine vorgegebene Zeitspanne aufrecht zu erhalten.

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k. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e ■ kennzeichnet , daß eine Unterdruckquelle an das stromabwärtige Ende der Leitung angeschlossen ist, welche als Teil eines Abwassersystems ausgebildet und t- in den Boden eingebettet ist, um bei Druckbeaufschlagung Abwasser durch die Leitung hindurchzuführen, wobei die Leitung tief liegende Sammelbereiche aufweisen kann; daß das Hauptventil ein fluidbetätigtes Abwasserleitungsventil mit einer Betätigungseinrichtung zum Öffnen und

^q Schliessen der Abwasserleitung ist; daß die Steuerung einen Eingang zur zeitlich gesteuerten Betätigung der Betätigungseinrichtung des Ventils, eine Fluidversorgung zur Zuführung von Fluid zur Steuerung und der Betätigungseinrichtung aufweist; daß eine Fluidzuführungs-

^t- Steuereinrichtung die Fluidversorgung mit der Steuerung verbindet und eine zeitlich gesteuerte Signaleinrichtung mit einem Eingang, der an die Abwasserleitung stromabwärts vom Hauptventil angeschlossen ist, sowie eine Zeitverzögerungseinrichtung besitzt, die zur Begrenzung des Betriebes auf ein Eingangssignal minimaler Dauer ausgelegt ist; daß der Eingang den Leitungsdruck auf die Signaleinrichtung zur Betätigung der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Änderung des Leitungsdruckes minimaler Dauer überträgt und daß die Steuerein- richtung eine Rückstelleinrichtung aufweist, um die Zuführungs-Steuereinrichtung in Abhängigkeit vom Öffnen des Leitungsventils zurückzustellen.

5· System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die zeitlich gesteuerte Signaleinrichtung ein Abtastventil zum Abtasten eines niedrigen Druckpegels aufweist und so angeschlossen ist, daß es die Zeitverzögerungseinrichtung selektiv mit der Abwasserleitung stromabwärts von dem Abwasserleitungsventil verbindet, und daß die Zeitverzögerungseinrichtung einen nachfüllbaren Fluidspeicher mit einer vorgegebenen Ablaßgeschwindigkeit

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aufweist und in der Lage ist, die Signaleinrichtung für eine vorgegebene Zeitspanne nach der vorgegebenen Änderung des Leitungsdruckes in einer Bereitschaftsstellung zu halten.
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6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch g e kennzeichnet, daß die Zeitverzögerungseinrichtung einen nachfüllbaren Zeitsteuerungsspeicher, der an die Eingangskammer des Steuerventils angeschlossen

IQ ist und einen gesteuerten kontinuierlichen Auslaß besitzt, eine Druckabtastleitung für das System sowie eine Verriegelungseinrichtung mit einem Abtastventil aufweist, das zwischen den Speicher und die Druckabtastleitung geschaltet ist und eine an den Systemdruck angeschlossene

je Eingangsdruckeinrichtung aufweist, wobei das Abtastventil so angeschlossen ist, daß es eine Umwegleitung für die Signalleitung und den Speicher zum Referenzdruck in Abhängigkeit von einem unnormalen Druckzustand bildet und damit das Steuerventil in wirksamer Weise von d^er Abtastleitung abtrennt und das Steuerventil gemäß dem Druckpegel des Speichers betätigt.

7· System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e · kennzeichnet, daß das Abtastventil ein Mem-' branventil mit einer Membran ist, die eine Ausgangskammer und eine an die Abtastleitung angeschlossene Eingangskammer bildet, daß eine Feder in der Eingangskammer vorgesehen ist, mit der die Membran in schliessenden und abdichtenden Eingriff mit einer Öffnung vorspannbar ist,

•jO wobei ein Einstellorgan zur Einstellung der Kraft der Feder vorgesehen ist, daß die Ausgangskammer eine Öffnung, die mit der Membran ausgerichtet und durch die Bewegung der Membran selektiv geöffnet und geschlossen wird, sowie eine an einen Referenzdruck angeschlossene Ausgangsöffnung aufweist, daß ein Membran-Fluidrelais vorgesehen ist, das mit seiner Eingangskammer an die

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Ausgangsöffnung des Abtastventils angeschlossen ist und eine Ausgangskammer hat, die eine an den Referenzdruck angeschlossene Öffnung sowie eine weitere Öffnung besitzt, die mit einer Membran selektiv geöffnet und gec schlossen wird, wobei diese Relaisöffnung mit dem Speicher verbunden ist, um eine direkte Verbindung der Abtastleitung zu einem Bezugspunkt zu bilden.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch g e -

^q kennzeichnet, daß eine Referenzdruckquelle vorgesehen ist und die Zuführungs-Steuereinrichtung ein Steuerventil aufweist, welches die Quelle mit der Steuerung verbindet, eine Eingangssignalkammer besitzt und der Steuerung in Abhängigkeit vom Schliessen ein Trigger-

1= signal zuführt; daß die Zeitverzögerungseinrichtung einen Speicher aufweist, der in Reihe mit einer Drossel zwischen die Eingangssignalkammer des Steuerventils und die Strömungsleitung geschaltet ist, daß ein Abtastventil zur Abtastung des Unterdruckpegels vorgesehen ist, das eine ^an die Abwasserleitung angeschlossene Eingangssignalkammer und eine mit einem Ventil versehene Leitung besitzt, welche an die Referenzdruckquelle sowie die Verbindung von Speicher und Drossel angeschlossen ist, wobei die ventilbeaufschlagte Leitung eine Umleitung des Speichers zur Referenzdruckquelle bildet und in der Weise arbeitet, daß sie in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Abfall des Leitungsunterdruckes den Leitungsdruck vom Speicher abschaltet, und daß der Speicher an· die Eingangskammer des Steuerventils angeschlossen ist, um die Betriebsstellung des Ventils für eine vorgegebene Zeitspanne nach dem Druckabfall in der Leitung aufrechtzuerhalten.

9· System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Zuführungseinrichtung der Steuerung und der Betätigungseinrichtung Luft zuführt und ein druckabhängiges Steuerventil aufweist, welches an den druckabhängigen Eingang angeschlossen ist

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und der Steuerung ein Triggersignal liefert, daß das Steuerventil einen Eingang aufweist, der an die Abwasserleitung stromabwärts vom Abwasserleitungsventil angeschlossen und in Reihe mit einer Zeitverzögerungseinrichtung geschaltet ist, um die Ventilbetätigung auf ein Triggersignal minimaler Dauer zu begrenzen, daß das Abtastventil auf den Leitungsdruck stromabwärts vom Leitungsventil anspricht, um die Zeitverzögerungseinrichtung zum Starten des Zeitzyklus zu betätigen, und daß der Eingang des Steuerventils den Leitungsdruck zur Betätigung des Steuerventils in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Änderung des Leitungsdruckes minimaler Dauer überträgt.

10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß die Zeitverzögerungseinrichtung einen nachfüllbaren Fluidspeicher mit einer gedrosselten Ablaßleitung zur Atmosphäre aufweist, um eine vorgegebene Ablaßgeschwindigkeit auszubilden und das Steuerventil für eine vorgegebene Zeitspanne nach der vorgegebenen Änderung des Leitungsdruckes in einer Bereitschaftsstellung zu halten, und daß das Unterdruck-Abtastventil einen Eingang besitzt, der an die Abwasserleitung in der Nähe des Leitungsventils angeschlossen und so geschaltet ist, daß es die Zeitverzögerungseinrichtung selektiv mit der Abwasserleitung stromabwärts vom Abwasserleitungsventil verbindet.

11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerungseinrichtung einen nachfüllbaren Zeitsteuerungsspeicher, der an die Eingangskammer des Steuerventils angeschlossen ist und einen gesteuerten kontinuierlichen Ablaß zur Atmosphäre besitzt, eine Druckabtastleitung für das System sowie ein den Speicher mit der Abtastleitung verbindendes, diodenartiges Rückschlagventil aufweist, wobei

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das Abtastventil an die stromaufwärtige Seite des Rückschlagventils angeschlossen ist, um die Signalleitung zur Atmosphäre in Abhängigkeit von einem unnormalen Druckzustand umzuleiten und damit das Steuerventil in wirksamer Weise von der Abtastleitung abzutrennen und das Steuerventil gemäß dem Druckpegel des Speichers zu betätigen .

12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastventil ein Membranventil mit einer Membran ist, die eine Ausgangskammer und eine über eine Abtastleitung an den Systemdruck angeschlossene Eingangskammer bildet, daß die Ausgangskammer eine Öffnung, die mit der Membran ausgerichtet ist und durch die Bewegung der Membran selektiv geöffnet und geschlossen wird, sowie eine mit der Atmosphäre verbundene, weitere Auslaßöffnung besitzt, daß eine Einstelleinrichtung in der Eingangskammer vorgesehen ist, mit der die Membran in abdichtenden und schliessenden Eingriff mit der Öffnung vorspannbar ist, daß ein Fluidrelais vorgesehen ist, welches mit seiner Eingangskammer an die Auslaßöffnung des Abtastventils angeschlossen ist und eint Ausgangskammer aufweist, die über eine Öffnung mit der Atmosphäre verbunden und mit einer weiteren Relaisöffnung ausgerüstet ist, welche von der Membran selektiv geöffnet und geschlossen wird und mit der Abtastleitung auf der Eingangsseite des Speichers verbunden ist, um eine direkte Verbindung der Abtastleitung mit der Atmosphäre zu bilden, und daß ein diodenartiges Rückschlagventil zwischen den Speicher und das Fluidrelais geschaltet ist, um ein Ablassen des Speichers zum Fluidrelais zu verhindern.

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