EP2763883A1 - Frischwasserversorgungsanlage für ein schienenfahrzeug - Google Patents

Frischwasserversorgungsanlage für ein schienenfahrzeug

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EP2763883A1
EP2763883A1 EP12778994.9A EP12778994A EP2763883A1 EP 2763883 A1 EP2763883 A1 EP 2763883A1 EP 12778994 A EP12778994 A EP 12778994A EP 2763883 A1 EP2763883 A1 EP 2763883A1
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EP
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fresh water
valve
water tank
supply system
pressure sensor
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EP12778994.9A
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Thomas KÜBECK
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Siemens Mobility GmbH
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Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D35/00—Sanitation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/6851—With casing, support, protector or static constructional installations
    • Y10T137/6855—Vehicle
    • Y10T137/6866—Railway car

Definitions

  • the invention relates to a fresh water supply ⁇ system for a rail vehicle, with a fresh water tank, one outgoing from the fresh water supply line for consumers to be supplied with fresh water and provided in the course of the supply valve, which is provided for metered delivery of fresh water and at a lower Height level is arranged as a fresh water outlet of the fresh water tank.
  • a fresh water supply system is primarily in regional and high-speed trains in use.
  • a fresh water tank is often arranged in the roof area of the train.
  • the outgoing from his fresh water outlet zu ⁇ line feeds, for example, sanitary facilities, such as a water closet or a water outlet for a hand wash with
  • Fresh water In both examples, the metered delivery of fresh water can be done by means of a respective valve, which is arranged below the fresh water outlet.
  • the fresh water tank To monitor the availability of fresh water, it has been customary for the fresh water tank specially provided sensors, in particular to provide a float sensor indicating a level of the fresh water tank.
  • no measures are taken so far to allow consistent discharge quantities. So this is difficult, because in the course of using the fresh water system, for example, the supply and / or pre-seen filters are dirty so for the same opening time of the valve a decreased by Ver ⁇ pollution flow rate of fresh ⁇ water in the supply line, a discharge quantity at fresh water reduced.
  • a discharge quantity also ei ⁇ nem current level of the fresh water tanks depends.
  • the object of the invention is to further develop the aforementioned fresh water supply system such that, at least within certain limits, an amount of fresh water discharged by the valve remains substantially constant over time. This object is achieved in that upstream of the
  • Valve a pressure sensor is provided, which is connected to an evaluation in a signal connection, in the fresh water supply system typical pressure characteristics are behind ⁇ sets and the deviations between the pressure characteristics and the pressure supplied by the pressure sensor for estimating a level of the fresh water tank and / or ei ⁇ ner flow velocity of the fresh water detected.
  • the pressure sensor With the help of the pressure sensor used, it is possible to monitor both a fill level of the fresh water reservoir and a flow velocity of the fresh water in the feed line. Since the valve is located at a lower level than the fresh water outlet of the fresh water reservoir, a hydrostatic pressure can be measured on an inlet side of the valve with the aid of the pressure sensor. From this hydrostatic pressure, a current level of the fresh water tank can be derived. When fresh water ⁇ flowing allows the pressure sensor, due to the pressure measured values supplied by him, in particular at a pressure drop, which results when opening the valve, to close ei ⁇ ne flow rate of the fresh water in the Zulei ⁇ tion.
  • the Frischwassermentssanla ⁇ ge is suitable for a discharge amount of fresh water measure ⁇ specifiable sizes, namely to consider the level of the fresh water tank and / or the flow rate of the fresh water in the supply, so that, if necessary act on an opening ⁇ ubenszeit of the valve can.
  • the evaluation unit detects preferable if the valve ge ⁇ opens or is closed and detects from the supplied from the pressure sensor values in the case of an opened valve whose deviation to print characteristic values for the Frischwas- sermakerssstrom in geklabertem state and at a ge ⁇ closed valve whose deviation to pressure characteristics for a completely filled fresh water tank.
  • measures can be derived therefrom, such as refilling the fresh water tank or cleaning the supply lines of the fresh water supply system.
  • the pressure sensor can be arranged immediately upstream of the valve, so that anlie ⁇ on the valve inlet side gender pressure can be detected as accurately as possible.
  • this can additionally be given out ⁇ so that, if necessary, the fresh water tank is refilled.
  • the fresh water tank can be free of its own level sensors.
  • the evaluation device may additionally operate as a control device for the valve, while the the valve remains so ansteu ⁇ ert, a discharge amount of fresh water independently of a filling level of the fresh water tanks, by varying the opening side of the valve are substantially equal.
  • the measurement of the flow velocity of the fresh water can also be evaluated in such a way that it is concluded from calculated values for the flow velocity on a Verschmut ⁇ tion of the supply line. From this, N Trents staple be derived in particular for supply and filter.
  • Figure 1 is a schematic representation of a fresh water supply system for a rail vehicle in a first embodiment
  • Figure 2 is a schematic representation of a fresh water supply system for a rail vehicle in a second embodiment.
  • a reservoir of fresh water is provided in a fresh water tank 1 ready.
  • the fresh water can leave the fresh water tank 1 via a provided at its bottom outlet 8 and passes from there first to a water filter 4.
  • the piping system branches towards a solenoid valve 2 and towards a water closet (not shown) , which is achieved via a supply line 5.
  • the solenoid valve 2 belongs to a water outlet (faucet) 3 for hand washing.
  • the supply line located there 9 to the outlet 8 it stretches ⁇ equipped with a pressure sensor 6, the upstream with the interior of a pipeline section is the communicating Mag ⁇ netventils 2 and measured values for the prevailing Pressure supplies.
  • the measured values supplied by the pressure sensor 6 are fed to a control device 7, which communicates with the solenoid valve 2 is in a control connection.
  • the control device 7 detects whether the solenoid valve 2 is open or closed.
  • the solenoid valve 2 is closed, the hydrostatic pressure applied at the measuring point is measured via the pressure sensor 6, from which the control device 7 calculates a fill level of the fresh water tank. This is possible because the measuring point of the pressure sensor 6 at a lower Hö ⁇ henmony is present as the water outlet of the fresh water tank 8. 1
  • control device 7 determines that the solenoid valve 2 is open, it is possible with the aid of the measured values supplied by the pressure sensor 6, in particular via the pressure drop occurring when the valve is opened, to conclude a flow velocity of the fresh water in the associated pipeline is applied.
  • This flow rate provides information about the extent to which upstream of the measuring point any possible contamination is present.
  • the pressure values can also be used to deduce the condition of the water filter 4, i. how dirty it is.
  • both the level in the fresh water tank 1 and a degree of contamination of the supply line 9 and the water filter 4 can be considered to provide a substantially constant discharge amount of fresh water to the water outlet 3.
  • the opening time for the solenoid valve 2 extended suitable who ⁇ so that a constant water discharge amount at What ⁇ serauslauf 3 is made available.
  • control device can also work only as an evaluation device and values for a level of the fresh water tank 1 or calculate and output the flow velocity in the area of the measuring point of the pressure sensor 6. Because of this, if necessary, a suitable measure can be taken manually, which results from the values. Such measures are ⁇ example, a new filling of the fresh water container 1 or a purge of the water filter. 4
  • the embodiment of Figure 2 differs from that of Figure 1 primarily by the arrangement of the pressure sensor 6. While the pressure sensor 6 is in the embodiment of Figure 1 to a piece of pipe of the supply line 9, which is between the solenoid valve 2 and the water filter 4th is arranged, the pressure sensor 6 is in the embodiment of Figure 2 in the supply line 9 immediately upstream of the water filter 4. Incidentally, the operation of the two embodiments shown in the figures is identical.
  • the embodiment of Figure 1 is particularly suitable for determining ei ⁇ NEN degree of contamination of the lead.
  • the off ⁇ guide die of Figure 2 is characterized in that one gets more reliable measurement values for a level of Frischwas ⁇ water tanks.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Frischwasserversorgungsanlage für ein Schienenfahrzeug, mit einem Frischwassertank (1), einer von dem Frischwassertank (1) ausgehenden Zuleitung für zu versorgende Verbraucher von Frischwasser und einem im Verlauf der Zuleitung vorgesehenen Ventil (2), das zur dosierten Abgabe von Frischwasser vorgesehen ist und auf einem niedrigeren Höhenniveau angeordnet ist, als ein Frischwasserauslass (8) des Frischwassertanks (1), wobei stromaufwärts des Ventils (2) ein Drucksensor (6) vorgesehen ist, der mit einer Auswerteeinrichtung (7) in einer Signalverbindung steht, in der für die Frischwasserversorgungsanlage typische Druckkennwerte hinterlegt sind und die Abweichungen zwischen den Druckkennwerten und den von dem Drucksensor (6) gelieferten Druckwerten zur Abschätzung eines Füllstands des Frischwassertanks (1) und/oder einer Strömungsgeschwindigkeit des Frischwassers erfasst.

Description

Beschreibung
Frischwasserversorgungsanlage für ein Schienenfahrzeug
Die Erfindung bezieht sich auf eine Frischwasserversorgungs¬ anlage für ein Schienenfahrzeug, mit einem Frischwassertank, einer von dem Frischwassertank ausgehenden Zuleitung für zu versorgende Verbraucher von Frischwasser und einem im Verlauf der Zuleitung vorgesehenen Ventil, das zur dosierten Abgabe von Frischwasser vorgesehen ist und auf einem niedrigeren Höhenniveau angeordnet ist, als ein Frischwasserauslass des Frischwassertanks . Eine solche Frischwasserversorgungsanlage ist in erster Linie bei Regional- und Hochgeschwindigkeitszügen in Gebrauch. Dabei ist ein Frischwassertank häufig im Dachbereich des Zuges angeordnet. Die von seinem Frischwasserauslass ausgehende Zu¬ leitung speist beispielsweise Sanitäranlagen, wie ein Wasser- klosette oder einen Wasserauslass für eine Handwäsche mit
Frischwasser. In beiden Beispielfällen kann die dosierte Abgabe von Frischwasser mit Hilfe eines jeweiligen Ventils erfolgen, das unterhalb des Frischwasserauslasses angeordnet ist .
Zur Überwachung der Verfügbarkeit von Frischwasser ist es bisher üblich, für den Frischwassertank eigens vorgesehene Sensoren, insbesondere einen Schwimmersensor vorzusehen, der einen Füllstand des Frischwassertanks angibt. Im Hinblick auf die dosierte Abgabe von Frischwasser an die zu versorgenden Verbraucher werden bisher keine Maßnahmen getroffen, hier gleichbleibende Abgabemengen zu ermöglichen. Dies gestaltet sich deshalb schwierig, weil im Verlauf der Benutzung der Frischwasseranlage beispielsweise die Zuleitung und/oder vor- gesehene Filter verschmutzt werden können, so dass bei gleichbleibender Öffnungszeit des Ventils eine durch Ver¬ schmutzung herabgesetzte Strömungsgeschwindigkeit des Frisch¬ wassers in der Zuleitung eine Abgabemenge an Frischwasser vermindert. Darüber hinaus ist eine Abgabemenge auch von ei¬ nem aktuellen Füllstand des Frischwassertanks abhängig.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Frischwasserversorgungsanlage derart weiterzuentwickeln, dass wenigstens innerhalb gewisser Grenzen eine von dem Ventil abgegebene Menge an Frischwasser zeitlich im Wesentlichen konstant bleibt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass stromaufwärts des
Ventils ein Drucksensor vorgesehen ist, der mit einer Auswerteeinrichtung in einer Signalverbindung steht, in der für die Frischwasserversorgungsanlage typische Druckkennwerte hinter¬ legt sind und die Abweichungen zwischen den Druckkennwerten und den von dem Drucksensor gelieferten Druckwerten zur Abschätzung eines Füllstands des Frischwassertanks und/oder ei¬ ner Strömungsgeschwindigkeit des Frischwassers erfasst.
Mit Hilfe des eingesetzten Drucksensors ist es möglich, so- wohl einen Füllstand des Frischwasserreservoirs als auch eine Strömungsgeschwindigkeit des Frischwassers in der Zuleitung zu überwachen. Da das Ventil auf einem niedrigerem Höhenniveau als der Frischwasserauslass des Frischwasserreservoirs angeordnet ist, kann mit Hilfe des Drucksensors ein hydrosta- tischer Druck auf einer Eingangsseite des Ventils gemessen werden. Aus diesem hydrostatischen Druck lässt sich ein aktueller Füllstand des Frischwassertanks herleiten. Bei fließen¬ dem Frischwasser gestattet es der Drucksensor, aufgrund der von ihm gelieferten Druckmesswerte, insbesondere bei einem Druckabfall, der sich beim Öffnen des Ventils ergibt, auf ei¬ ne Strömungsgeschwindigkeit des Frischwassers in der Zulei¬ tung zu schließen. Somit ist die Frischwasserversorgungsanla¬ ge dazu geeignet, für eine Abgabemenge an Frischwasser ma߬ gebliche Größen, nämlich den Füllstand des Frischwassertanks und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Frischwassers in der Zuleitung zu berücksichtigen, so dass ggf. auf eine Öff¬ nungszeit des Ventils eingewirkt werden kann. Die Auswerteeinrichtung erfasst bevorzugt, ob das Ventil ge¬ öffnet oder geschlossen ist, und erfasst aus den von dem Drucksensor gelieferten Werten im Falle eines geöffneten Ventils deren Abweichung zu Druckkennwerten für die Frischwas- serversorgungsanlage in gesäubertem Zustand und bei einem ge¬ schlossenen Ventil deren Abweichung zu Druckkennwerten für einen vollständig gefüllten Frischwassertank.
Werden beispielsweise Mindestwerte für Abweichungen zwischen den gemessenen Druckwerten und den Druckkennwerten erreicht, können darauf Maßnahmen abgeleitet werden, wie ein Nachfüllen des Frischwassertanks oder eine Reinigung der Zuleitungen der Frischwasserversorgungsanlage . Der Drucksensor kann unmittelbar stromaufwärts des Ventils angeordnet sein, so dass ein an der Ventileinlassseite anlie¬ gender Druck möglichst genau erfasst werden kann.
In dem Fall, wenn die Auswerteeinrichtung den Füllstand des Frischwasserreservoirs berechnet, kann dieser zusätzlich aus¬ gegeben werden, so dass bei Bedarf der Frischwassertank nachgefüllt wird.
Da der Drucksensor zur Feststellung eines Füllgrades des Frischwassertanks geeignet ist, kann der Frischwassertank frei von eigenen Füllstandssensoren sein. Selbstverständlich ist es möglich, dass er trotz des Vorhandenseins des Druck¬ sensors über einen eigenen Füllstandssensor verfügt. Die Auswerteeinrichtung kann zusätzlich als Steuereinrichtung für das Ventil arbeiten, wobei sie das Ventil derart ansteu¬ ert, das eine Abgabemenge für Frischwasser, unabhängig von einem Füllstand des Frischwassertanks, durch Variieren der Öffnungsseite des Ventils im Wesentlichen gleich bleibt. Die Messung der Strömungsgeschwindigkeit des Frischwassers kann auch dahingehend ausgewertet werden, dass aus berechneten Werten für die Strömungsgeschwindigkeit auf einen Verschmut¬ zungsgrad der Zuleitung geschlossen wird. Hieraus können Rei- nigungsmaßnahmen insbesondere für Zuleitung und Filter abgeleitet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutert, wobei funktionsgleiche Komponenten mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Frischwasser- Versorgungsanlage für ein Schienenfahrzeug in einer ersten Ausführungsform und
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Frischwasser- versorgungsanlage für ein Schienenfahrzeug in einer zweiten Ausführungsform.
Zur Frischwasserversorgung bei einem Schienenfahrzeug ist in einem Frischwassertank 1 ein Reservoir an Frischwasser bereit gestellt. Das Frischwasser kann den Frischwassertank 1 über einen an seinem Boden vorgesehenen Auslass 8 verlassen und gelangt von da aus zunächst zu einem Wasserfilter 4. Hinter dem Wasserfilter 4 verzweigt sich das Rohrleitungssystem in Richtung auf ein Magnetventil 2 sowie in Richtung auf ein Wasserklosette (nicht dargestellt) , das über eine Zuleitung 5 erreicht wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gehört das Magnetventil 2 zu einem Wasserauslauf (Wasserhahn) 3 für eine Handwaschung. Unmittelbar stromaufwärts des Magnetventils 2 ist die dort befindliche Zuleitung 9, die sich bis zu dem Auslass 8 er¬ streckt, mit einem Drucksensor 6 ausgestattet, der mit dem Innenraum eines Rohrleitungsabschnitts stromaufwärts des Mag¬ netventils 2 in Verbindung steht und Messwerte für den dort herrschenden Druck liefert.
Die von dem Drucksensor 6 gelieferten Messwerte werden einer Steuereinrichtung 7 zugeleitet, welche mit dem Magnetventil 2 in einer Steuerverbindung steht. Die Steuereinrichtung 7 er- fasst, ob das Magnetventil 2 geöffnet oder geschlossen ist. Wenn das Magnetventil 2 geschlossen ist, wird über den Drucksensor 6 der an der Messstelle anstehende hydrostatische Druck gemessen, aus dem die Steuereinrichtung 7 einen Füllstand des Frischwassertanks berechnet. Dies ist möglich, weil die Messstelle des Drucksensors 6 auf einem niedrigeren Hö¬ henniveau liegt als der Wasserauslass 8 des Frischwassertanks 1.
Wenn die Steuereinrichtung 7 feststellt, dass das Magnetventil 2 geöffnet ist, kann mit Hilfe der von dem Drucksensor 6 gelieferten Messwerte, insbesondere über den sich bei Öffnen des Ventils einstellenden Druckabfall, auf eine Strömungsge- schwindigkeit des Frischwassers geschlossen werden, die in der zugehörigen Rohrleitung anliegt. Diese Strömungsgeschwindigkeit gibt Aufschluss darüber, inwieweit stromaufwärts der Messstelle etwaige Zusetzungen, Verschmutzungen vorliegen. Insbesondere kann über die Druckwerte auch auf den Zustand des Wasserfilters 4 geschlossen werden, d.h. inwieweit er verschmutzt ist.
Mittels eines hinterlegten Kennfeldes bei der Steuereinrichtung 7 kann sowohl der Füllstand im Frischwassertank 1 als auch ein Verschmutzungsgrad der Zuleitung 9 bzw. des Wasserfilters 4 berücksichtigt werden, um eine im Wesentlichen gleichbleibende Abgabemenge für Frischwasser an dem Wasserauslauf 3 vorzusehen. Wenn beispielsweise der Füllstand des Frischwassertanks 1 abnimmt bzw. ein Verschmutzungsgrad des Wasserfilters 4 oder der in diesem Bereich befindlichen Rohrleitung zunimmt, kann mit Hilfe der Steuereinrichtung 7 die Öffnungszeit für das Magnetventil 2 geeignet verlängert wer¬ den, so dass eine gleichbleibende Wasserabgabemenge am Was¬ serauslauf 3 zur Verfügung gestellt wird.
In einfacher gestalteten Ausführungsbeispielen kann die Steuereinrichtung auch lediglich als Auswerteeinrichtung arbeiten und Werte für einen Füllstand des Frischwassertanks 1 bzw. die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Messstelle des Drucksensors 6 berechnen und ausgeben. Aufgrund dessen kann ggf. manuell eine geeignete Maßnahme getroffen werden, die sich aus den Werten ergibt. Solche Maßnahmen sind beispiels¬ weise eine Neubefüllung des Frischwasserbehälters 1 oder eine Säuberung des Wasserfilters 4.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 unterscheidet sich von demjenigen nach Figur 1 in erster Linie durch die Anordnung des Drucksensors 6. Während sich der Drucksensor 6 bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 an einem Rohrstück der Zuleitung 9 befindet, das zwischen dem Magnetventil 2 und dem Wasserfilter 4 angeordnet ist, findet sich der Drucksensor 6 bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 in der Zuleitung 9 unmittelbar stromaufwärts des Wasserfilters 4. Im Übrigen ist die Funktionsweise der beiden in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele identisch.
Die Ausführungsform nach Figur 1 ist besonders geeignet, ei¬ nen Verschmutzungsgrad der Zuleitung 9 zu bestimmen. Die Aus¬ führungsform nach Figur 2 zeichnet sich dadurch aus, dass man verlässlichere Messwerte für einen Füllstand des Frischwas¬ sertanks gewinnt.

Claims

Patentansprüche
1. Frischwasserversorgungsanlage für ein Schienenfahrzeug, mit einem Frischwassertank (1), einer von dem Frischwasser- tank (1) ausgehenden Zuleitung für zu versorgende Verbraucher von Frischwasser und einem im Verlauf der Zuleitung vorgesehenen Ventil (2), das zur dosierten Abgabe von Frischwasser vorgesehen ist und auf einem niedrigeren Höhenniveau angeord¬ net ist, als ein Frischwasserauslass (8) des Frischwasser- tanks (1),
dadurch gekennzeichnet, dass
stromaufwärts des Ventils (2) ein Drucksensor (6) vorgesehen ist, der mit einer Auswerteeinrichtung (7) in einer Signalverbindung steht, in der für die Frischwasserversorgungsanla- ge typische Druckkennwerte hinterlegt sind und die Abweichun¬ gen zwischen den Druckkennwerten und den von dem Drucksensor (6) gelieferten Druckwerten zur Abschätzung eines Füllstands des Frischwassertanks (1) und/oder einer Strömungsgeschwindigkeit des Frischwassers erfasst.
2. Frischwasserversorgungsanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswerteeinrichtung (7) erfasst, ob das Ventil (2) geöff¬ net oder geschlossen ist, und aus den von dem Drucksensor (6) gelieferten Werten im Fall eines geöffneten Ventils (2) deren Abweichung zu Druckkennwerten für die Frischwasseranlage in gesäubertem Zustand und bei einem geschlossenen Ventil (2) deren Abweichung zu Druckkennwerten für einen vollständig gefüllten Frischwassertank (1) erfasst.
3. Frischwasserversorgungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
der Drucksensor (6) unmittelbar stromaufwärts des Ventils (2) angeordnet ist.
4. Frischwasserversorgungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswerteeinrichtung (7) den Füllstand des Frischwasser- tanks (1) berechnet und ausgibt.
5. Frischwasserversorgungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Frischwassertank (1) frei von eigenen Füllstandssensoren ist .
6. Frischwasserversorgungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswerteeinrichtung (7) zusätzlich als Steuereinrichtung für das Ventil (2) arbeitet, wobei sie das Ventil (2) derart ansteuert, dass eine Abgabemenge für Frischwasser, unabhängig von einem Füllstand des Frischwassertanks (1), durch Variie- ren der Öffnungszeit des Ventils (2) im Wesentlichen gleich bleibt .
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