DE3640018A1 - Trinkwasser-durchflussarmatur - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Trink­ wasser-Durchflußarmatur nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Armatur ist aus der DE-PS 30 00 430 be­ kannt. Bei der bekannten Armatur ist in der Trinkwasser- Versorgungsleitung hinter einem Rohrtrenner ein Rückfluß­ verhinderer eingebaut. Die Ansprechempfindlichkeit eines solchen Rückflußverhinderers ist insbesondere bei großen Nennweiten relativ gering. Um auch bereits bei geringer Wasserentnahme eine gute Ansprechempfindlichkeit und die Auslösung von anderweitig benötigten Schalt­ impulsen zu ermöglichen, ist im bekannten Fall in einer Bypassleitung ein kombinierter Druck- und Strömungswächter angeordnet, der bei einem statischen Druckabfall bzw. einer geringen Trinkwasserentnahme anspricht und über einen Annäherungsschalter einen vorgeschalteten Rohr­ trenner betätigt.

Bei der bekannten Armatur bildet der Bypass eine tat­ sächliche Umgehung des Rückflußverhinderers und er muß bei der Entnahme auf der Brauchwasserseite durchströmt werden, damit der als Strömungskolben ausgebildete Strömungswächter anspricht. Der Strömungskolben darf nicht abdichten, da der statische Druck vom Ausgang her nur über den durch den Strömungskolben vorgegebenen Spalt über der Membran des Druckwächters wirksam werden kann. Da der Bypass eine echte Umgehungsleitung dar­ stellt, muß zudem der vorgeschaltete Rohrtrenner ausgangs­ seitig mit einem weiteren Rückflußverhinderer versehen sein, damit die nachgeschaltete Anlage nicht leer läuft.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die be­ kannte Trinkwasser-Durchflußarmatur so zu verbessern, daß sowohl der statische Druck als auch der Durchfluß erfaßt werden kann, ohne daß es eines Mediumdurchflusses durch eine Bypassleitung bedarf, so daß auch der zusätz­ liche Rückflußverhinderer im Rohrtrenner entfallen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merk­ malen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Armatur sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand von in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sei im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine komplette Trinkwasser-Durchfluß­ armatur;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil dieser Durchflußarmatur in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen kombinierten Druck- und Strömungswächters; und

Fig. 4 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines kombinierten Druck- und Strömungswächters.

Gemäß Fig. 1 sind in einem Rohrstrang in Durchflußrichtung hintereinander ein Rohrtrenner 10, ein Rückflußverhinderer 12 und ein Absperrschieber 14 eingebaut. Der Rohrtrenner 10 ist handelsüblicher Bauart und ist in seiner Durchfluß­ stellung dargestellt. Zu bemerken ist, daß dieser Rohr­ trenner 10 an seinem Ausgang nicht mit einem weiteren Rück­ flußverhinderer versehen sein muß, da ein Nebenzweig 16 parallel zu dem Rückflußverhinderer 12 mit einem erfindungs­ gemäßen Druck- und Strömungswächter 18 versehen ist, der keinen Durchfluß benötigt und auch keinen Rückfluß ge­ stattet. Der Nebenzweig 16 stellt also keinen Bypass im herkömmlichen Sinne dar, über den sich die nachgeschaltete Anlage entleeren könnte, wenn sich der Rohrtrenner 10 in seiner Trennstellung befindet. Der Druck- und Strömungs­ wächter 18 weist einen Näherungsschalter 20 auf, der im Falle seiner Betätigung die Netzspannung an ein pilotge­ steuertes Umschaltventil 22 anlegt, wodurch ein Raum 24 über einem Betätigungskolben 26 des Rohrtrenners 10 an den Eingangsdruck angeschlossen wird, so daß ein Schließ­ kolben 30 gegen den Druck einer Schraubenfeder 28 in die Durchflußstellung verschoben wird. Bei nicht betätigtem Näherungsschalter 20 erfolgt über das pilotgesteuerte Umschaltventil 22 eine Entlüftung des Raumes 24 über dem Betätigungskolben 26, so daß die Schraubenfeder 28 den Schließkolben 30 in die Sperrstellung zurückholt, wo­ durch der nachfolgende Rohrstrang entlüftet wird.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1. Man erkennt, daß im Falle der Durchströmung des handels­ üblichen Rückflußverhinderers 12 ein Druckabfall statt­ findet, d.h. daß der Eingangsdruck größer als der Aus­ gangsdruck ist, so daß infolge des durch die Strömung durch den Rückflußverhinderer verursachten Differenz­ druckes der Strömungswächter in dem kombinierten Druck- und Strömungswächter 18 anspricht und der Näherungs­ schalter 20 betätigt wird.

Gemäß Fig. 3 weist der kombinierte Druck- und Strömungs­ wächter ein Gehäuse 32 auf, in welchem durch von oben und unten angebrachte abgestufte Ausdrehungen jeweils Kammern gebildet werden. Die Ausdrehungen sind jeweils mit einem Innengewinde versehen. Von oben ist in das Gehäuse 32 ein Deckel 34 eingeschraubt, der unter Zwischenfügung einer nicht-magnetischen Topfscheibe 36, welche vorzugsweise aus Kunststoff besteht, eine Membran 38 an einer Schulter des Gehäuses 32 einspannt. Die Topf­ scheibe 36 ist durch einen O-Ring 40 gegen das Gehäuse 32 abgedichtet. In eine zentrale Gewindebohrung 42 in dem Deckel 34 ist der Näherungsschalter 20 eingeschraubt und durch eine Kontermutter in seiner Lage gesichert.

Auf der Membrane 38 liegt eine Scheibe 46 aus Edelstahl. In ein zentrales Gewinde-Sackloch 48 in der Scheibe 46 ist ein als Schraube ausgebildeter Stößel 49 eingeschraubt, der die Membrane 38 durchdringt und eine Topfscheibe 52 gegen die Membrane 38 spannt.

Eine Kammer 58 unterhalb der Membrane 38 ist über eine Leitung 60 und einen in das Gehäuse 32 eingearbeiteten Kanal 62 an den Druck vor dem Rückflußverhinderer angeschlossen.

Eine Kammer 64 oberhalb der Membrane 38 ist über eine Leitung 66 und einen in das Gehäuse 32 und die Topfscheibe 36 einge­ arbeiteten Kanal 68 an den Druck hinter dem Rückflußverhinderer angeschlossen.

Man erkennt, daß in dem Fall, wo der Druck des Mediums in der Leitung 60 größer als der Druck des Mediums in der Leitung 66 ist, die Membrane 38 angehoben wird, so daß die Scheibe 46 aus Edelstahl dem Näherungsschalter 20 angenähert wird, wodurch dieser anspricht.

Ein weiterer als Schraube ausgebildeter Stößel 50 durchsetzt eine zentrale Bohrung 70 in dem Gehäuse 32, wobei durch ein O-Ring 72, zwischen Bohrung und Stößel, eine Abdichtung erfolgt. Der Stößel 50 liegt an dem Stößel 49 an.

Der Schraubenkopf des Stößels 50 begrenzt den Weg nach unten. Eine Haube 74 ist von unten in das Gehäuse 32 eingeschraubt und spannt an einer Gehäuseschulter eine weitere Membrane 76 ein. Der Stößel 50 durchgreift zentral diese Membrane 76, wobei eine Mutter 78 von unten auf ein Außengewinde des Stößels 50 aufgeschraubt ist und über eine Gegenscheibe 82 drückt, die ihrerseits an einer Schulter des Stößels 50 anliegt.

In die Haube 74 greift zentral eine mit einem Handrad 84 in An­ triebsverbindung stehende Gewindespindel 86. Auf der Gewindespindel 86 ist ein Federteller 88 axial verstellbar, da dieser gegen eine Drehung gesichert ist, in dem er mit einer Nase 90 in eine Nut 92 an der Haube 74 eingreift.

Zwischen dem Federteller 88 und der Topfscheibe 80 ist eine Belastungsfeder 98 angeordnet.

Auf diese Weise ist die Membran 76 einerseits von dem einstellbaren Federdruck belastet, während eine gegen­ überliegend angeordnete Kammer 94 über der Membran 76 mittels eines getrennten Kanales 96 an die Leitung 66 angeschlossen ist, so daß bei entsprechend eingestellter Belastungsfeder 98 und einem statischen Druckabfall hinter dem Rückflußverhinderer der Stößel 50 nach oben verschoben wird, was ebenfalls eine Betätigung des Näherungsschalters 20 durch die Scheibe 46 aus Edel­ stahl zur Folge hat.

Die Anordnung, bestehend aus den Stößeln 49, 50 und den Membranen 38, 76, könnte selbstverständlich auch durch Kolben ersetzt werden, die abgedichtet in dem Gehäuse 32 geführt werden müßten und analog zu den Membranen von den Drücken des Ein- und Ausgangs beaufschlagt werden.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten kombinierten Druck- und Strömungswächter sind die Oberseiten der Membranen 38 und 76 in der Wartestellung der Armatur, d.h. wenn sich gemäß Fig. 1 der Rohrtrenner in Trennstellung befindet und der Absperrschieber geschlossen ist, vom Druck hinter dem Rückflußverhinderer beaufschlagt. Die Leitung 60 und die Kammer 58, die an den Druck vor dem Rückflußver­ hinderer angeschlossen sind, sind drucklos.

Bei einer Öffnung des Absperrschiebers, d.h. bei einer Wasserentnahme bricht der Hinterdruck zusammen, und die Belastungsfeder 98 verschiebt das gesamte innere System bestehend aus der unteren Membran 76, dem unteren Stößel 50, der Mutter 78, der Topfscheibe 80 und der Gegen­ scheibe 82 sowie der oberen Membran 38 mit der Scheibe 46, dem Stößel 49, der Topfscheibe 52 nach oben. Die Scheibe 46 bewirkt hierbei ein Schalten des Näherungsschalters 20, so daß das Umschaltventil am Rohrtrenner betätigt wird und der Rohrtrenner in Durch­ flußstellung geht.

Nunmehr wird die Membran 38 vom Differenzdruck beauf­ schlagt und in ihrer oberen Stellung gehalten, während die Membran 76 vom Hinterdruck beaufschlagt wird und wieder in die Ausgangsstellung zurückgeht.

Während beim Einschalten, d.h. bei zusammenbrechendem Hinterdruck die Belastungsfeder 98 gegen die druck­ beaufschlagten Flächen von beiden Membranen 38 und 76 arbeiten muß, steht zum Ausschalten des Druckwächters nur noch die Fläche der Membran 76 zur Verfügung. Dies bedeutet, daß der Betriebsdruck ungefähr doppelt so hoch sein muß, wie der eingestellte Druck am Druck­ schalter. Dies bedeutet eine gewisse Einschränkung der Anwendungsmöglichkeiten des kombinierten Druck- und Strömungswächters.

Eine diesbezügliche Verbesserung wird durch das Aus­ führungsbeispiel gemäß Fig. 4 erzielt. Komponenten in Fig. 4, die mit denjenigen in Fig. 3 übereinstimmen, sind entweder überhaupt nicht bezeichnet oder mit gleichen Bezugsziffern versehen. Modifizierte Komponenten sind mit gleichen Bezugsziffern unter einem Beistrich ver­ sehen, während neue Komponenten mit neuen Bezugsziffern versehen sind.

Gemäß Fig. 4 ist ein Kolben 100 in dem Gehäuse 32′ durch zwei Dichtungen 102, 104 abgedichtet geführt. Der Kolben 100 weist in seiner Oberseite eine konzentrische Ausnehmung 106 auf, in die eine Membran 38′ eingelegt ist und von einem Schraubring 108 eingespannt wird. Die Membran 38′ liegt auf einem ringförmigen Schneidenlager 110 in der Ausnehmung 106 des Kolbens 100 auf und wird von oben von einer lose in die Ausnehmung 106 eingelegten Scheibe 46′ aus Edelstahl belastet. Der Raum innerhalb des ringförmigen Schneidenlagers 110 ist über einen Kanal 112 an die Leitung 60 angeschlossen, wobei eine verbreitete Umfangsnut 114 in der Außenwand des Kolbens 100 sicherstellt, daß auch hier bei einer Verschiebung des Kolbens 100 die Verbindung zwischen der Leitung 60 und dem Kanal 112 erhalten bleibt. Die Leitung 66 ist über einen Kanal 116 an die Kammer 64′ über der Doppel­ kolbenanordnung 46′, 100 angeschlossen.

Auch in Fig. 4 ist der kombinierte Druck- und Strömungs­ wächter 18′ wiederum in der Wartestellung dargestellt, in der sich der Rohrtrenner in Trennstellung befindet und der Absperrschieber geschlossen ist. Der Kolben 100 wird mit seiner gesamten Fläche von oben mit dem über die Leitung 66 herangeführten Hinterdruck beaufschlagt. Andererseits ist die Leitung 60 drucklos, da sich der Rohrtrenner in Trennstellung befindet. Wird nunmehr wiederum der Absperrschieber geöffnet, so bricht der Hinterdruck zusammen, und die Belastungsfeder 98 schiebt den Kolben 100 mit der Membran 38′ nach oben. Dabei er­ zeugt die Scheibe bzw. der weitere Kolben 46′ einen elektrischen Schaltimpuls im Näherungsschalter 20, so daß das Umschaltventil an dem Rohrtrenner betätigt wird. Der Rohrtrenner geht nunmehr in Durchflußstellung, so daß die Membran 38′ über die Leitungen 60 und 66 vom Differenzdruck über dem Rückflußverhinderer beaufschlagt und nach oben verschoben wird, während der Kolben 100 einerseits über die Ringfläche außerhalb der Membran 38′ von oben durch den Hinterdruck und andererseits unterhalb der Membran 38′ durch den Vordruck beaufschlagt wird und somit in seine Ausgangsstellung zurückgeht.

Claims (10)

1. Trinkwasser-Durchflußarmatur mit einem in eine Trink­ wasser-Versorgungsleitung hinter einem hydraulischen Rohrtrenner eingebauten Rückflußverhinderer und einem in einem Nebenzweig von geringerem Querschnitt einge­ bauten kombinierten Druck- und Strömungswächter zur Betätigung eines elektrischen Schalters, da­ durch gekennzeichnet, daß der Strömungswächter als ein durch den Differenzdruck ver­ schiebbares, den Durchfluß sperrendes Organ (38, 46; 38′, 46′) ausgebildet ist.

2. Trinkwasser-Durchflußarmatur nach Anspruch 1, wobei der Druckwächter als ein an einer Membran aufgehängter Stößel ausgebildet ist und die Membran von dem Druck hinter dem Rückflußverhinderer beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Organ des Strömungswächters ebenfalls eine Membran (38) aufweist, wobei eine Seite der Membran von dem Druck vor und die andere Seite der Membran von dem Druck hinter dem Rückflußverhinderer beaufschlagt ist (Fig. 3).

3. Trinkwasser-Durchflußarmatur nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Druck­ wächter als ein abgedichtet in einem Gehäuse (32′) ge­ führter Kolben (100) ausgebildet ist, der in seiner Ober­ seite eine zentrale Ausnehmung (106) aufweist, in die eine Membran (38′) als verschiebbares Organ eingespannt ist, welche von unten von dem Druck vor dem Rückfluß­ verhinderer beaufschlagt wird und daß auf der Membran (38′) und in der Ausnehmung (106) ein weiterer Kolben (46′) angeordnet ist (Fig. 4).

4. Trinkwasser-Durchflußarmatur nach Anspruch 2, mit einem Stößel zur Antriebsverbindung in einer Richtung zwischen dem Druck- und dem Strömungswächter, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (50) abge­ dichtet in einem Gehäuse (32) zwischen dem Druck- und dem Strömungswächter geführt ist.

5. Trinkwasser-Durchflußarmatur nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Druck hinter dem Rückflußverhinderer über getrennte Kanäle (68, 96) jeweils über die Membranen (38, 76) des Druck- und des Strömungswächters geführt ist.

6. Trinkwasser-Durchflußarmatur nach Anspruch 4, ge­ kennzeichnet durch eine O-Ring­ dichtung (72) zwischen einem Raum (58) unterhalb der Membran (38) des Differenzdruck-Strömungswächters und einem Raum (94) oberhalb der Membran (76) des Druck­ wächters.

7. Trinkwasser-Durchflußarmatur nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Kammer (64′) oberhalb der Kolbenanordnung (100, 46′) an den Druck hinter dem Rückflußverhinderer ange­ schlossen ist.

8. Trinkwasser-Durchflußarmatur nach Anspruch 3, ge­ kennzeichnet durch einen in den Kolben (100) eingearbeiteten Kanal (112) zur Zuführung des Druckes vor dem Rückflußverhinderer unter die Membran (38′).

9. Trinkwasser-Durchflußarmatur nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kanal (112) in eine verbreitete Umfangsnut (114) an der Außen­ seite des Kolbens (100) mündet.

10. Trinkwasser-Durchflußarmatur nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Membran (38′) auf einem ringförmigen Schneidenlager (110) in der Ausnehmung (106) aufliegt und der Kanal (112) innerhalb dieses Schneidenlagers in die Ausnehmung (106) mündet.