DE4217334A1

DE4217334A1 - Systemtrennungsarmatur

Info

Publication number: DE4217334A1
Application number: DE19924217334
Authority: DE
Inventors: Heinrich Wilhelm Kiesewetter
Original assignee: WALETZKO ARMATUREN GmbH
Current assignee: KIESEWETTER, HEINRICH W., 58706 MENDEN, DE
Priority date: 1992-05-26
Filing date: 1992-05-26
Publication date: 1993-12-02
Anticipated expiration: 2012-05-27
Also published as: DE4217334C2

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Systemtrennungsarmatur zum Einbau in einem Fluidförderungssystem, bei welchem eine Zuflußzone durch einen ersten Rückflußverhinderer von ei ner Zwischenzone und diese durch einen zweiten Rückflußverhinderer von einer Abflußzone getrennt ist, wodurch die Fließrichtung in der Systemtrennungsarmatur von der Zufluß- zur Abflußzone verläuft, und bei welchem ein den Druck in der Zwischenzone begrenzendes Differenzdruckventil vorgesehen ist zur Sicherstellung eines vorgegebenen minima len Druckabfalls von der Zuflußzone zur Zwischenzone.

Stand der Technik

Mit dem Trinkwasserversorgungsnetz werden die verschieden sten Verbraucher bedient. Damit alle von der gleichen Was serqualität profitieren können, muß jeder Verbraucher ge währleisten können, daß kein verschmutztes Wasser ins Netz zurückfließen kann.

Wasserrückfluß kann die verschiedensten Ursachen haben. So können z. B. ein Absinken des Vordruckes (Unterdruck) bei spielsweise bei Rohrbruch, Einschalten von Druckerhöhungsan lagen, Installationsentleerungen (Siphoneffekt), Heizungsan lagen, undichten Rückhaltevorrichtungen an Pumpanlagen usw. den unerwünschten Rückfluß ins Netz zur Folge haben. Es sind deshalb Verfahren und Geräte entwickelt worden, die ge eignet sind, das Trinkwasser vor Beeinträchtigung und Ge fährdung zu schützen.

Aus der Zeitschrift Gaz-Eaux-Eaux usees, 69. Jahrgang, 1989, Nr. 5, Seite 291, ist ein hydraulisch gesteuerter System trenner bekannt, der drei Druckzonen aufweist. Die Eingangs druckzone ist dem Versorgungsnetz zugewandt und mit einem eingangsseitigen Rückflußverhinderer gegen eine druckredu zierte, kontrollierbare Zwischenkammer getrennt. Die Zwi schenkammer ist durch einen weiteren Rückflußverhinderer gegenüber der Ausgangsdruckzone abgetrennt. Der Druck in der Zwischenkammer ist über ein membrangesteuertes Entleerungs ventil kontrollierbar. Eine Impulsleitung zwischen Eingangs druckzone und Entleerungsventil dient zur Membransteuerung. Das Differenzdruckventil gewährleistet einen vorgegebenen minimalen Druckabfall von der Eingangsdruckzone zur Zwi schenzone. Sobald die minimale Druckdifferenz unterschritten wird, öffnet sich das Ventil und die Zwischenkammer wird entleert.

Die meisten Systemtrenngeräte arbeiten nach diesem Dreizo nenprinzip. Sie unterscheiden sich primär in der konstrukti ven Ausführung. Zur Illustration sei auf den Systemtrenner Typ HST 800 der Firma R. Nußbaum AG, CH-4601 Olten, oder auf das Systemtrenngerät Clayton "RP" der Firma CLA-VAL SA, 1032-Romanel/Lausanne, hingewiesen.

Allen bekannten Systemgeräten ist gemeinsam, daß sie aus Sicherheitsgründen nur horizontal, nicht aber vertikal ein gebaut werden können. Dies hat seinen Grund darin, daß die Abflußöffnung des Entleerungsventils nach unten gerichtet sein muß, um in jedem Fall ein sicheres Entleeren der Zwi schenkammer zu gewährleisten. Grundsätzlich wäre es zwar möglich, Trenngeräte speziell für den vertikalen Einbau her zustellen. Dies ist aber allein schon deshalb nachteilig, weil für dieselbe Funktion zwei unterschiedliche Geräte auf Lager gehalten werden müßten.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Systemtrennungsarma tur der eingangs genannten Art anzugeben, die sowohl für den horizontalen als auch den vertikalen Einbau geeignet ist und die vorgegebenen Sicherheitsbestimmungen erfüllt.

Gemäß der Erfindung besteht die Lösung darin, daß das Dif ferenzdruckventil in einem bezüglich einer zur Fließrichtung senkrecht stehenden Achse rotierbaren Gefäßteil ange ordnet ist, derart daß eine Abflußöffnung des Differenz druckventils nach unten gerichtet werden kann, unabhängig davon, ob die Fließrichtung vertikal oder horizontal ver läuft.

Der Kern der Erfindung liegt also darin, daß das Differenz druckventil in geeigneter Weise rotierbar an der Armatur an geschlossen ist. Die Armatur kann damit in jeder beliebigen Lage eingebaut werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Gefäßteil um einen Winkel von mindestens 90°, vorzugsweise aber um mindestens 180° drehbar. Wenn auch im Prinzip eine Drehbar keit um 90° ausreichend ist, so ist es doch für den Instal lateur bequemer, wenn er den durch den großen Winkel gege benen Freiheitsgrad zur Verfügung hat.

Der Gefäßteil ist z. B. an eine die Zwischenzone abgrenzen de Kammer über eine drehbare Flanschverbindung angeschlos sen. In der Flanschverbindung resp. in mindestens einem der Flansche ist ein Ringkanal vorgesehen, der Teil einer Ver bindungsleitung ist, über welche die Zuflußzone mit dem Differenzdruckventil unabhängig von der Rotationsstellung des Gefäßteils in Verbindung steht. Die Verbindungsleitung kommt auf diese Weise ohne jegliche flexiblen Rohre oder Schläuche aus.

Besonders vorteilhaft ist es zudem, wenn die Verbindungslei tung vollständig in der Wandung der Strömungskammer resp. des Gefäßteils verläuft.

Wenn der Fließquerschnitt des Differenzdruckventils minde stens so groß ist wie derjenige des zweiten Rückflußverhinderers, dann ist gewährleistet, daß das aus der Abflußzone rückwärts fließende Wasser in jedem Fall aus der Zwi schenzone abgeführt werden kann.

Die Zuflußzone und die Abflußzone weisen je einen Anschlußstutzen für eine Zu- resp. Abflußleitung auf.

Die zwischen den Anschlußstutzen vorgesehene Kammer ist im wesentlichen rohrförmig ausgebildet. Die Systemtrennungsar matur zeichnet sich also durch einen schlanken rohrförmigen Strömungskörper und einen daran angeschlossenen aber seit lich versetzten, rotierbaren Steuerungsteil aus.

Für die automatische Funktionsüberprüfung ist in der Verbin dungsleitung zwischen Zuflußzone und Differenzdruckventil ein Dreiwegmagnetventil eingebaut. Wenn dieses Magnetventil betätigt wird, dann wird das Differenzdruckventil von der Zuflußzone entkoppelt und ein Druckzusammenbruch in der Zuflußzone simuliert, so daß das Differenzdruckventil sich öffnet und den Druck in der Zwischenzone abbaut.

Aus der nachfolgenden Beschreibung und der Gesamtheit der abhängigen Patentansprüche ergeben sich weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen und im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläu tert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch die erfindungsgemäße Systemtrennungsarmatur; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Schnitts I-I durch das Differenzdruckventil gemäß Fig. 1.

Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

In den Fig. 1 und 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Schnitt dargestellt. Wie bei den bekannten Systemtrennungsarmaturen ist auch bei der Erfindung das Prinzip der drei abgestuften Druckzonen verwirklicht. Eine Zuflußzone 1 wird durch einen ersten Rückflußverhinderer 4 von der Zwischenzone 2 und diese durch einen zweiten Rückflußverhinderer 5 von der Abflußzone 3 getrennt. Zum Ein bau in ein Fluidförderungssystem sind zuflußseitig und ab flußseitig Anschlußstutzen 9 resp. 10 vorgesehen.

In der Zuflußzone 1 herrscht der hohe Druck des Trinkwas serversorgungsnetzes. Der erste Rückflußverhinderer 4 drosselt den Druck um ein bestimmtes Maß. In der Zwischenzone 2 herrscht dadurch ein reduzierter Druck. Die Druckdifferenz beträgt typischerweise 0,7 bis 1,5 Meter Wassersäule und kann über eine Feder 6 des ersten Rückflußverhinderers 4 in bekannter Weise bestimmt werden. Der zweite Rückflußverhinderer 5 führt ebenfalls zu einer Druckreduktion. Diese ist in der Regel aber nicht mehr so groß. Auch sie wird über eine Feder 7 am Rückflußverhinderer 5 eingestellt. Die druckmäßige Abstufung der drei Zonen 1, 2 und 3 führt zu einer entsprechenden Fließrichtung 11. Das Wasser kann also nur vom Netz (Zuflußzone 1) zum Verbraucher (Abflußzone 3) und nicht umgekehrt fließen.

Die beiden Rückflußverhinderer 4 und 5 sind in einem im we sentlichen rohrförmigen Gefäß 8 eingebaut. Im Bereich der Zwischenzone 2 hat das Gefäß 8 eine seitliche Öffnung, die als Rohransatz 19 ausgebildet ist. Er ist rund und weist ei nen Flansch 12a auf. An diese Öffnung wird ein auf der lin ken Seite der Fig. 1 gezeigtes Differenzdruckventil 21 an geschlossen. Es reguliert den Druck in der Zwischenzone 2.

Das Differenzdruckventil 21 weist ebenfalls einen Rohransatz 20 mit einem Flansch 12b auf. Das Gefäß 8 und das Diffe renzdruckventil 21 sind also über eine Flanschverbindung miteinander verbunden.

Gemäß der Erfindung ist nun der Gefäßteil des Differenz druckventils 21 gegenüber dem Gefäß 8, in welchem die Rückflußverhinderer 4 und 5 angeordnet sind, verdrehbar. Die Drehachse 22 ist die Zentralachse der Flanschverbindung. Sie steht senkrecht zur Fließrichtung 11. Die Drehachse 22 steht auch senkrecht zu einer Ventilachse 23 des Differenz druckventils 21. Am unteren Ende der Ventilachse 23 ist eine Abflußöffnung 24 des Differenzdruckventils 21 vorgesehen. Somit ist es möglich, daß die Abflußöffnung 24 unabhängig davon, ob die Fließrichtung 11 horizontal, geneigt oder vertikal verläuft, nach unten gerichtet werden kann.

Das Differenzdruckventil 21 ist in einem rohrförmigen Gefäß 25 untergebracht. Eine Referenzkammer 26 wird von der Zwi schenzone 2 durch zwei Membranen 28, 29 mit dazwischen ange ordneter Druckplatte 27 getrennt. Die Referenzkammer 26 steht über eine Verbindungsleitung (15, 14, 33) mit der Zuflußzone 1 in Verbindung. Auf die Druckplatte 27 wirkt also einerseits der hohe Druck der Zuflußzone 1 und andererseits der niedrigere Druck der Zwischenzone 2. Ferner wirkt eine Feder 31 mit einer dem Differenzdruck entsprechenden Kraft auf die Druckplatte 27. Die Druckplatte 27 ist durch die beiden Membranen 28, 29 in Richtung der Ventilachse 23 ver schiebbar gehalten.

Die beiden Membrane 28 und 29 haben unterschiedlich große Wirkflächen. Die dem höheren Druck ausgesetzte Membran 29 hat dabei die geringere Wirkfläche als die der Zwischenzone 2 zugewandte Membran 28. Vorzugsweise ist der Flächenunter schied so bemessen, daß sich das Differenzdruckventil 21 öffnet, wenn der Druckunterschied zwischen der Zuflußzone 1 und der Zwischenzone 2 weniger als etwa 0,3 bar beträgt.

Der Raum zwischen den beiden Membranen 28 und 29 ist über eine Bohrung mit der Umgebung verbunden und ist damit druck los (atmosphärischer Druck).

Eine in der Ventilachse 23 liegende Stange 32 schafft eine starre Verbindung zwischen der Druckplatte 27 und einem Verschluß 30. In Abhängigkeit von den herrschenden Druckver hältnissen öffnet oder schließt der Verschluß 30 die Abflußöffnung 24. Wenn die Druckdifferenz zwischen den Zonen 1 und 2 unter einen vorgegebenen minimalen Wert fällt, dann wird der Verschluß 30 aufgrund der von den unterschiedli chen Wirkflächen der Membrane 28 und 29 resultierenden Kraft und der Kraft der Feder 31, die die Druckplatte 27 nach "oben" schieben, geöffnet. Ist der Druck in der Zwischenzone 2 genügend abgefallen, dann wird die Druckplatte 27 wieder nach "unten" geschoben und der Verschluß 30 geschlossen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß stets ein gegebe ner Druckabfall von der Zuflußzone 1 zur Zwischenzone 2 be steht und Rückfluß in das Versorgungsnetz verhindert wird.

Die Tatsache, daß die Membranen 28 und 29 unterschiedliche Wirkflächen haben und daß das dazwischenliegende Raumvolu men drucklos ist, erhöht die Sicherheit der ganzen Vorrich tung. Der Rückfluß kann dadurch auch dann unterbunden wer den, wenn eine oder mehrere der Ventilfedern 6, 7, 31 aus fallen. Die Feder 31 hat dabei primär die Aufgabe, die ge wünschte Druckdifferenz genau zu definieren. Ihre Wirkung addiert sich also zur Kraftwirkung, die aus den unterschied lichen Wirkflächen resultiert.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Verbindungsleitung zwischen der Zuflußzone 1 und der Refe renzkammer 26 vollständig in der Wandung des Gefäßes 8 (Leitung 15) resp. 25 (Leitung 33) untergebracht. Insbeson dere weist die Flanschverbindung einen Ringkanal 14 auf. Er wird z. B. durch zwei an entsprechenden Stellen in die Flan sche 12a, b eingebrachte Nuten verkörpert. In die im Flansch 12a angeordnete Nut führt die von der Zuflußzone 1 kommende Leitung 15. Auf der anderen Seite, d. h. aus dem Flansch 12b, führt eine Leitung 16 weg zur Referenzkammer 26.

Ein erster Dichtungsring 13a dichtet die Zwischenzone 2 ge gen den Ringkanal 14 ab. Ein zweiter Dichtungsring 13b dich tet den Ringkanal 14 nach außen ab. Es versteht sich, daß die Dichtungen 13a, 13b so ausgebildet sein müssen, daß sie die erfindungsgemäße Rotationsbewegung um die Drehachse 22 zulassen. Die konkrete Ausführung liegt im Bereich fachmän nischen Handelns und braucht an dieser Stelle nicht näher beschrieben zu werden.

In der Wandung des Gefäßes 8 sind drei Bohrungen 16, 17 und 18 vorgesehen, die bis zur Leitung 15 vordringen. Diese Boh rungen können zum Anbringen einer Vorrichtung für die Funk tionskontrolle verwendet werden. In die mittlere Bohrung 17 wird eine Verschlußschraube eingesetzt, die die Leitung 15 unterbricht. An die davor und dahinter liegenden Bohrungen 16 resp. 18 wird ein Dreiwegmagnetventil angeschlossen. Durch das (in der Figur nicht gezeigte) Magnetventil kann (z. B. über einen fest verbundenen Zeittaktgeber nach einem eingestellten Intervall) die zwischen den Bohrungen 16 und 18 bestehende Verbindung unterbrochen werden und gleichzei tig der an der Bohrung 18 anliegende Druck über den dritten Weg des Magnetventils entlastet werden. Auf diese Weise wird ein Zusammenbrechen der Druckdifferenz zwischen der ersten Zone 1 und der zweiten Zone 2 simuliert. Das Differenzdruck ventil 21 wird sich daher öffnen und den Druck in der Zwi schenzone 2 abbauen. Wenn eine solche Überprüfung der Funk tionstüchtigkeit in regelmäßigen Zeitabständen durchgeführt wird, dann kann verhindert werden, daß der Verschluß 30 verklebt.

Im Bereich der Abflußzone 3 ist eine Bohrung 36 für ein Manometer vorgesehen. Das Gefäß 25 des Differenzdruckven tils 21 weist ebenfalls eine Bohrung 35 zur Überwachung des Drucks in der Zwischenzone 2 auf. Schließlich wird auch der Druck in der Referenzkammer 26 mit einem an einer Bohrung 34 angeschlossenen Manometer überwacht.

Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht auf die anhand der Zeichnungen erläuterte Ausführungsform. Sie ist in einem viel breiteren Rahmen anwendbar. Sie kann durchaus auch bei bekannten Systemtrennungsarmaturen ange wendet werden. Sie vereinigt die Vorteile einer vielseitig anwendbaren und den Sicherheitserfordernissen entsprechenden Armatur in sich. Sie ist für Fluidförderungssysteme aller Art (Trinkwassernetz, Brennstoffversorgungssysteme, Chemie anlagen etc.) geeignet.

Liste der Bezugszeichen

1 Zuflußzone
2 Zwischenzone
3 Abflußzone
4, 5 Rückflußverhinderer
6, 7 Feder
8 Gefäß
9, 10 Anschlußstutzen
11 Fließrichtung
12a, b Flansch
13a, b Dichtungsring
14 Ringkanal
15 Leitung
16, 17, 18 Bohrung
19, 20 Rohransatz
21 Differenzdruckventil
22 Drehachse
23 Ventilachse
24 Abflußöffnung
25 Gefäß
26 Referenzkammer
27 Druckplatte
28, 29 Membran
30 Verschluß
31 Feder
32 Stange
33 Leitung
34, 35, 36 Bohrung

Claims

1. Systemtrennungsarmatur zum Einbau in einem Fluidförde rungssystem, bei welcher eine Zuflußzone (1) durch einen ersten Rückflußverhinderer (4) von einer Zwischenzone (2) und diese durch einen zweiten Rückflußverhinderer (5) von einer Abflußzone (3) getrennt ist, wodurch die Fließrichtung (11) in der Systemtrennungsarmatur von der Zufluß- zur Abflußzone (1) resp. (3) verläuft, und bei welcher ein den Druck in der Zwischenzone (2) begrenzen des Differenzdruckventil (21) vorgesehen ist zur Sicher stellung eines vorgegebenen minimalen Druckabfalls von der Zuflußzone (1) zur Zwischenzone (2), dadurch gekenn zeichnet, daß das Differenzdruckventil (21) in einem be züglich einer zur Fließrichtung (11) senkrecht stehenden Drehachse (22) rotierbaren Gefäßteil (25) angeordnet ist, derart daß eine Abflußöffnung (24) des Differenz druckventils (21) nach unten gerichtet werden kann, unab hängig davon, ob die Fließrichtung (11) vertikal oder horizontal ist.

2. Systemtrennungsarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Gefäßteil (25) um einen Winkel von mindestens 90°, vorzugsweise aber um mindestens 180° drehbar ist.

3. Systemtrennungsarmatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gefäßteil (25) an eine die Zwi schenzone (2) abgrenzende Kammer (8) über eine drehbare Flanschverbindung (12a, b) angeschlossen ist, in deren mindestens einem Flansch (12a resp. 12b) ein Ringkanal (14) vorgesehen ist, der Teil einer Verbindungsleitung (15, 33) ist, über welchen die Zuflußzone (1) mit dem Differenzdruckventil (21) unabhängig von der Rotations stellung des Gefäßteils (25) in Verbindung steht.

4. Systemtrennungsarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (15, 33) in der Wandung der Kammer (8) resp. des Gefäßteils (25) verläuft.

5. Systemtrennungsarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fließquerschnitt des Differenzdruckventils (21) mindestens so groß ist, wie derjenige des zweiten Rückflußverhinderers (5).

6. Systemtrennungsarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuflußzone (1) und die Abflußzone (3) je einen Anschlußstutzen (9, 10) für ei ne Zu- resp. Abflußleitung des Fluidförderungssystems aufweisen.

7. Systemtrennungsarmatur nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (15) ein Dreiwegmagnetventil so eingebaut ist, daß bei dessen Betätigung das Differenzdruckventil (21) von der Zuflußzone (1) entkoppelt und ein Druckzusammenbruch in der Zuflußzone (1) simuliert wird, so daß das Diffe renzdruckventil (21) sich öffnet und der Druck in der Zwischenzone (2) abgebaut wird.