Die Erfindung bezieht sich auf eine Steueranordnung für ein durch Unterdruck betätigbares
Absperrventil, bestimmt für ein Unterdruck-Abwassersystem, umfassend ein Gehäuse, ein in
diesem angeordnetes von einem durch angesammeltes Abwasser hervorgerufenen Staudruck
von einer ersten in eine zweite Stellung umschaltbares erstes Ventil, eine über das erste Ventil
druckeinstellbare von einem eine Membran umfassenden Trennelement begrenzte erste
Kammer, das mit einem zweiten Ventil funktionell verbunden ist, über das in Abhängigkeit
von seiner Stellung Unterdruck oder Atmosphärendruck zu dem Absperrventil gelangt, eine
erste Verbindung, über die die erste Kammer mit einer Unterdruckquelle verbindbar ist, die
bei fehlendem oder zu geringem Staudruck von dem ersten in seiner ersten Stellung sich
befindenden Ventil abgesperrt ist und bei hinreichendem Staudruck bei sich in seiner zweiten
Stellung befindendem ersten Ventil freigegeben ist, und eine zweite zum Atmosphärendruck
führende mit der ersten Kammer verbundene vorzugsweise querschnittsmäßig einstellbare
Verbindung, wobei bei mit hinreichendem Unterdruck beaufschlagter ersten Kammer das
Trennelement zusammen mit dem zweiten Ventil von einer ersten das Absperrventil mit
Atmosphärendruck verbindenden Stellung in eine zweite das Absperrventil mit Unterdruck
verbindenden Stellung umschaltbar ist. Auch bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum
Steuern eines durch Unterdruck betätigbaren Absperrventils für ein Unterdrucksystem zum
Steuern eines durch Unterdruck betätigbaren Absperrventils für ein Unterdrucksystem zum
Absaugen von in einem Behältnis wie Sumpf angesammelter Flüssigkeit über eine
Unterdruckleitung zu einem Unterdruckerzeuger.
Um Gewässer rein zu halten, ist es erforderlich, dass Abwasser in Kläranlagen gelangt. Häufig
ist dies jedoch aufgrund unverhältnismäßig hoher Kosten für konventionelle Kanalisationssysteme
oder wegen schwieriger örtlicher Verhältnisse wie mangelndes natürliches
Gefälle, geringe Siedlungsdichte, ungünstiger Untergrund und der Durchquerung eines
Wasserschutzgebietes nicht möglich. Aber auch für solche Problemfälle besteht die Möglichkeit,
eine Kläranlagenentsorgung dann vorzunehmen, wenn eine Unterdruckentwässerung oder
"Vakuum-Kanalisation" zur Anwendung gelangt.
Eine entsprechende Vakuum-Kanalisation umfasst als wesentliche Bestandteile Haus-Anschlussschächte
mit einer stromlos arbeitenden Steueranordnung und Absperr- oder Absaugventile,
ein sich anschließendes Leitungssystem mit systematisch angeordneten Hoch- und
Tiefpunkten sowie eine Vakuum-Station mit Abwassersammeltanks, Abwasserpumpen,
Vakuumpumpen, Mess- und Regeltechnik.
Um das Abwasser zu fördern, fliesst dieses zunächst aus Gebäuden über übliche Freigefälle-Hausanschlussleitungen
zu einem Sumpf eines z. B. an einer Grundstücksgrenze gelegenen
Schachtes, in dem die ausschließlich pneumatisch gesteuerten Absperrventile und die
zugehörige Steueranordnung untergebracht sind. Mit dem Sumpf verbunden ist ein Luft
einschliessendes Staurohr, wobei die eingeschlossene Luft durch in dem Sumpf angesammelte
Flüssigkeit hydrostatisch komprimiert wird, so dass ein Staudruck erzeugt wird.
Durch den in der Steueranordnung vorhandenen Mechanismus wird beim Vorliegen eines
festgelegten Staudrucks das Absperrventil geöffnet und das Abwasser in die Vakuumleitung
abgesaugt. Das Ventil schließt zeitabhängig nach einigen Sekunden über Federkraft und
Vakuum.
Das Abwasser selbst sammelt sich an den Tiefpunkten im Leitungssystem und wird von
nachschießender Luft nach und nach über die folgenden Hochpunkte in Richtung der Vakuum-Station
geschoben. Aus dem Sammeltank der Vakuum-Station wird sodann das Abwasser mit
üblichen Abwasserpumpen über eine Druck- und Freigefälleleitung zur Kläranlage gefördert.
In dem Sammeltank und im Leitungssystem hält ein Unterdruckerzeuger eine Vakuumpumpe
einen Unterdruck aufrecht.
Die dem Absperrventil zugeordnete Steueranordnung sollte dabei ein automatisches Anpassen
an die abzusaugenden Abwasserportionen und an die Betriebsbedingungen (z.B. die Stärke
des vorhandenen Unterdruckes) im Ableitungssystem ermöglichen.
Eine Steueranordnung der eingangs genannten Art ist der DE 43 36 020 C2 zu entnehmen.
Eine entsprechende Steueranordnung ist überaus kompakt und konstruktiv einfach aufgebaut
und bietet eine hohe Betriebssicherheit. Dabei erfolgt eine im Wesentlichen von der Stärke
des anstehenden Unterdruckes unabhängige Zeitsteuerung, d. h., dass nach Wegfall des
Staudrucks, wenn die Flüssigkeit abgesaugt ist, die Steueranordnung die Unterdruckzuführung
zum Absperrventil nach einer definierten Zeitspanne schließt und das Absperrventil mit
Umgebungsluft belüftet, so dass das Absperrventil geschlossen wird. Die nach dem Absaugen
verbleibende Zeitspanne vor dem Schliessen des Absaugventiles dient zum Einlassen von
Transportluft aus der Umgebung in das Unterdrucksystem. Für die Systemfunktion wäre es
wünschenswert, wenn das Volumenverhältnis der eingelassenen Luft und der eingesaugten
Flüssigkeit umso höher wäre, je schwächer der anstehende Unterdruck ist. Die oben genannte
Steuereinrichtung zeichnet sich insbesondere auch dadurch aus, dass sie die Nach-Öffnungszeit
für die Luft ungefähr konstant hält und das Volumen der abgesaugten Abwasserportion umso
kleiner wird, je schwächer der anstehende Unterdruck ist. Ein weiterer Vorteil dieser
Steuereinrichtung besteht darin, einen schlagartig ändernden Zustand der Steuerung insoweit
zu bewirken, dass das die Verbindung zu dem Absperrventil steuernde zweite Ventil
schlagartig umschaltbar ist.
Ferner ist aus der US-Patentschrift 4,373,838 eine unter der Bezeichnung "AIRVAC"
angebotene Steueranordnung bekannt. Um bei dieser eine Zeitsteuerung über eine
druckeinstellbare Kammer zu ermöglichen, sind Schläuche mit kleinem Durchmesser
erforderlich, die sich leicht zusetzen können, so dass eine Funktionstüchtigkeit nicht immer
gewährleistet ist, insbesondere dann nicht, wenn die zugeführte Umgebungsluft schmutzig oder
feucht ist. Auch ist eine eindeutige Auf-/Zu-Stellung eines den Unterdruck zu dem
Absperrventil durchstellenden Ventils nicht gegeben. Dies bedeutet, dass es bei schwachem
Unterdruck zu einem Flattern des Absperrventils kommen kann. Ausserdem ist die Menge des
Abwassers bzw. Abwasser-Luftgemischs pro Öffnungstakt des Absperrventils nicht eindeutig
definiert. Dies kann insbesondere bei großem Abwasseranfall zu Funktionsstörungen führen.
Ferner ist es von Nachteil, dass die Absaugzeit vom vorhandenen Unterdruck in einer für das
gesamte System ungünstigen Weise abhängig ist, da die Öffnungszeiten ihrerseits von dem
herrschenden Unterdruck abhängig sind. So ist die Öffnungszeit bei geringem Unterdruck
kürzer als bei starkem Unterdruck. Dadurch besteht insbesondere bei schwachem Unterdruck
und grossen in den Sümpfen angesammelten Wassermengen die Gefahr, dass das Leitungsnetz
geflutet wird und somit eine ordnungsgemässe Funktion nicht mehr gegeben ist; denn bei
einem gefluteten System nimmt die Unterdruckstärke weiter ab.
Nachteilig ist des Weiteren, dass ein Öffnen des den Unterdruck zum Absperrventil freigebenden
zweiten Ventils bei schon geringem Unterdruck erfolgen kann, der jedoch nicht immer
zum raschen Absaugen ausreicht. Hierdurch erwächst die Gefahr, dass Abwasser in den
Frostbereich der Leitung angehoben wird und dort ausfrieren kann.
Aus der DE 37 27 661 A1 ist eine pneumatische Steuervorrichtung für ein Absperrventil an
einer Unterdruckabwasserleitung bekannt. Um eine genaue Einstellung und zuverlässige
Funktion der Steuervorrichtung zu gewährleisten, ist neben einem von einem Staudruck
betätigtem ersten Ventil und einer konstruktiv aufwendigen Zeitsteuereinrichtung zumindest
ein Steuerventil sowie ein Mindestunterdruckventil notwendig.
Durch den komplexen mechanischen Aufbau insbesondere der Zeitsteuereinrichtung, die unter
anderem einen Membrankolben mit Hohlzapfen, der in einer Führungsbuchse geführt ist,
umfasst, um die Steuerventile zu öffnen oder zu schließen, ist ein erhebliches Risiko gegeben,
dass Funktionsstörungen auftreten.
Die DE 38 23 515 A1 beschreibt eine Absaugpistole, über die aus einem Sammelbehälter
Abwasser mittels Unterdruck abgesaugt werden kann. Neben eines in einer Unterdruckleitung,
über die das Abwasser abgesaugt wird, vorhandenen und diese schließenden bzw. öffnenden
Absaugventils ist ein Steuerventil erforderlich, das manuell oder automatisch betätigbar ist.
Damit das Steuerventil bei abfallendem Unterdruck geschlossen werden kann, wodurch das
Absperrventil vom Unterdruck getrennt wird und somit die Unterdruckleitung abgesperrt
werden kann, weist das Steuerventil einen Ventilkolben auf, auf den in Abhängigkeit von der
Stellung des Ventilkolbens axial und/oder radial federbelastete Kugeln einwirken, die zum
Schließen des Steuerventils notwendig sind.
Nachteil aller bekannten Steueranordnungen ist es, dass beim Anstehen von Unterdruck in der
ersten Kammer eine fortwährende Verbindung zu der zweiten mit Atmosphärendruck
beaufschlagten Verbindung vorliegt, so dass dann, wenn an dem Anschluss zu der zweiten
Verbindung Flüssigkeit ansteht, diese in die erste Kammer angesaugt wird, so dass die
Steueranordnung unbrauchbar wird. Nachteil der bekannten Steuereinrichtungen ist es folglich,
dass dann, wenn ein zum Aktivieren der Steuerungseinrichtung genügender Staudruck ansteht,
Atmosphärenluft durch die Steuerung hindurch in Richtung zur Unterdruckquelle gesaugt wird.
Das ist insbesondere dann nachteilig, wenn das Absperrventil und die Steuereinrichtung im
Sumpf untergebracht sind oder wenn die der Steuereinrichtung zugeführte Atmosphärenluft
aus dem Sumpf entnommen wird.
Der US-Patentschrift 4,691,731 ist eine Weiterentwicklung der aus der US-Patentschrift
4,373,838 bekannten Steuereinrichtung zu entnehmen, mit der das genannte Problem gelöst
werden sollte. Zur Zuführung von Atmosphärenluft zu der Steuereinrichtung besteht hierbei
eine stets offene Verbindung zwischen dem Sumpf und der Steuereinrichtung. Um zu
verhindern, dass bei schwachem Unterdruck, der nicht ausreicht, um Flüssigkeit aus dem
Sumpf abzusaugen, Flüssigkeit durch die offene Verbindung in die Steuereinrichtung gelangt,
ist ein Druckbegrenzerventil (sump vent valve 42) vorgesehen, das bei schwachem Unterdruck
eine Verbindung von der Steuereinrichtung zur Unterdruckquelle hin geschlossen hält.
Dadurch soll verhindert werden, dass Flüssigkeit aus dem Sumpf in die Steuereinrichtung
gesaugt wird. Dies ist jedoch nicht stets sichergestellt. Hat sich während einer längeren Zeit
mit zu schwachem Unterdruck Flüssigkeit im Sumpf bis zu der Atmosphärenverbindung zur
Steuereinrichtung aufgestaut und ist der Unterdruck sodann so weit gestiegen, dass dieser zum
Absaugen ausreichend ist und das Druckbegrenzerventil öffnet, dann wird vor Öffnen des
Absperrventils und dem Absaugen von Flüssigkeit folglich Luft und damit Flüssigkeit in die
Steuerungseinrichtung gezogen, da das Auslösen der Steuereinrichtung mit Zutritt von
Atmosphärenluft verbunden ist. Schließt dagegen im Sumpf ansteigende Flüssigkeit ein
Luftpolster ein, das mit der Atmosphärenseite der Steuereinrichtung in Verbindung steht, so
wird die gesamte Steuereinrichtung mit Überdruck gefuellt. An dem Druckbegrenzer steht nun
auf einer Seite Überdruck an. Dies führt dazu, dass der Druckbegrenzer, der in Abhängigkeit
von der anstehenden Druckdifferenz öffnet oder schliesst, bereits öffnet, obwohl ungenügender
Unterdruck ansteht.
Der US 5,570,715 ist eine Steuereinrichtung mit einem Schwimmerventil zu entnehmen, das
die Atmosphärenverbindung zwischen dem Sumpf und der Steuereinrichtung dann verschliesst,
wenn ein vorgegebener Flüssigkeitsstand in dem Sumpf erreicht wird. Das Schwimmerventil
soll das Ansaugen von Flüssigkeit in die Steuereinrichtung bei hohem Flüssigkeitsstand
verhindern. Nachteil dieser Anordnung ist es, dass ein zusätzliches aufwendiges und
störungsanfälliges Schwimmerventil erforderlich ist. Auch muss die gesamte Steuereinrichtung
mit Unterdruck beaufschlagt sein und Atmosphärenluft kann nicht eintreten, so dass keine
Druckdifferenz erzeugt wird, die ein Schalten der Steuereinrichtung bewirken könnte. Das
Absperrventil hat eine Membrane, die zwei Kammern voneinander trennt, deren eine mit dem
durch die Steuereinrichtung hindurchwirkenden Unterdruck beaufschlagt ist und in deren
anderer der im Sumpf herrschende Druck herrscht. Das Absperrventil wird ohne ein Schalten
der Steuereinrichtung geöffnet, wenn die Differenz zwischen dem Unterdruck und dem aus
dem Sumpf übertragenen Druck soweit ansteigt, dass dieser ausreicht, eine das Ventil
zuhaltende Federkraft zu überwinden. Dies hat zur Folge, dass das Absperrventil bereits bei
sehr geringem Unterdruck geöffnet wird, und zwar dann, wenn sich im Sumpf bei hohem
Flüssigkeitsstand ein Überdruck ausgebildet hat. Ferner ist es nachteilig, dass beim Öffnen des
Ventils Flüssigkeit aus dem Sumpf in die Kammer gesaugt werden kann, die mit dem Sumpf
offen verbunden ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Steueranordnung der eingangs
genannten Art mit kompaktem und konstruktiv einfachem Aufbau derart weiterzubilden,
dass sichergestellt ist, dass in die von Unterdruck beaufschlagbare erste Kammer Flüssigkeit
nicht angesaugt werden kann, ohne dass zusätzliche Komponenten wie Druckbegrenzungsventile
oder Schwimmerventile erforderlich sind. Auch soll ein Verfahren zur Verfügung gestellt
werden, durch das ein Absperrventil einfach zu steuern ist.
Erfindungsgemäß wird das Problem im Wesentlichen dadurch gelöst, dass das erste Ventil in
seiner zweiten die erste Verbindung zwischen der Unterdruckquelle und der ersten Kammer
freigebende Stellung die zweite zu der ersten Kammer führende Verbindung absperrt.
Abweichend vom vorbekannten Stand der Technik ist die erste Kammer gegenüber dem
Atmosphärendruck dann abgesperrt, wenn diese mit Unterdruck beaufschlagt ist. Somit ist
sichergestellt, dass dann, wenn an einem zu der zweiten Verbindung führenden Anschluss
Flüssigkeit anstehen sollte, diese nicht in die Steueranordnung hineingesaugt werden kann.
Somit ist stets gewährleistet, dass die Steueranordnung funktionsfähig ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite zum Atmosphärendruck
führende Verbindung in einer zweiten von einer von dem ersten Ventil verstellbaren weiteren
Membran begrenzten zweiten Kammer mündet, die ihrerseits in eine dritte Verbindung
übergeht, die endseitig von einem Ventilsitz begrenzt ist, an der das erste Ventil in seiner
zweiten Stellung dichtend anlegbar ist.
Dabei kann in der zweiten und/oder dritten Verbindung ein querschnittsveränderbares Drosselelement
angeordnet sein, um so bei abgesperrter erster Verbindung, also dann, wenn das erste
Ventil in der ersten Stellung vorliegt, zeitlich verzögert einen Druckaufbau in der ersten
Kammer vorzunehmen, wodurch wiederum das Umstellen des Stellelementes und damit des
zweiten Ventils verzögert wird. Somit kann dann, wenn der Staudruck abgebaut ist und das
erste Ventil von seiner zweiten in die erste Stellung umgeschaltet ist, über eine über das
Drosselelement einstellbare Zeitspanne weiterhin das Absperrventil geöffnet bleiben, da dieses
über die Steueranordnung weiterhin mit Unterdruck beaufschlagt ist. Erst dann, wenn der
Unterdruck in der ersten Kammer hinreichend abgebaut ist, erfolgt ein Umstellen des mit dem
zweiten Ventil verbundenen Trennelementes, wodurch wiederum das Absperrventil mit
Atmosphärendruck beaufschlagt und somit abgesperrt wird.
Das erste Ventil selbst ist mit seinem Ventilteller in einer ersten Ventilkammer verstellbar,
von der eine zu der ersten Kammer führende vierte Verbindung ausgeht. Hierdurch wird mit
einfachen Maßnahmen sichergestellt, dass die vierte Kammer wahlweise entweder mit der
ersten zu der Unterdruckquelle führenden Verbindung oder mit der zweiten zum Atmosphärendruck
führenden Verbindung verbunden ist.
Um ein schlagartiges Umstellen des Trennelementes und damit des zweiten Ventils sicherzustellen,
ist des Weiteren vorgesehen, dass das Trennelement an einer Zwischenwandung des
Gehäuses der Steueranordnung durch zumindest einen Magneten haltbar ist. Somit kann ein
Umstellen des Trennelementes und damit des zweiten Ventils erst dann erfolgen, wenn der
in der ersten Kammer herrschende Unterdruck so hoch ist, dass die Druckdifferenz zwischen
der ersten Kammer und der gegenüberliegenden Seite des Trennelementes, die mit
Atmosphärendruck beaufschlagt ist, ausreicht, um die Magnethaltekraft zu überwinden.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Steuern eines durch Unterdruck
betätigbaren Absperrventils für ein Unterdrucksystems zum Absaugen von in einem Behältnis
wie Sumpf angesammelter Flüssigkeit über eine Unterdruckleitung zu einem Unterdruckerzeuger,
welches sich durch folgende Verfahrensschritte auszeichnet:
a) Bewegen einer ersten Membran durch von in dem Behältnis angesammelter Flüssigkeit
hydrostatisch erzeugten Luftdruck; b) Umschalten eines ersten Ventils durch Bewegen der ersten Membran, wodurch eine
erste Kammer mit der Unterdruckquelle verbunden und gegenüber Umgebungsluft
abgesperrt wird; c) Bewegen einer die erste Kammer begrenzenden zweiten Membran infolge von
Druckabfall in der Kammer; d) Umschalten eines zweiten Ventils durch Bewegen der zweiten Membran, wodurch das
Absperrventil mit der Unterdruckquelle verbunden und zur Umgebungsluft abgesperrt
wird; e) Öffnen des Absperrventils durch Unterdruck; f) Absaugen angesammelter Flüssigkeit aus dem Behältnis durch das offene Absperrventil
zur Unterdruckquelle; g) Rückbewegen der ersten Membran durch Verringerung des hydrostatisch erzeugten
Luftdruckes infolge von absinkendem Flüssigkeitsstand in dem Behältnis; h) Rückschalten des ersten Ventils durch Rückbewegen der ersten Membran, wodurch die
erste Kammer zur Unterdruckquelle gesperrt und zur Umgebungsluft geöffnet wird; i) Rückbewegen der die erste Kammer begrenzenden zweiten Membran infolge von
Druckanstieg in der ersten Kammer; k) Rückschalten des zweiten Ventils durch Bewegen der zweiten Membran, wodurch das
Absperrventil mit Umgebungsluft verbunden und zur Unterdruckquelle geschlossen
wird;
1) Schliessen des Absperrventils durch Umgebungsdruck.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den
Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -,
sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden
bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Prinzipdarstellung einer Kompaktsteueranordnung bei fehlendem
Staudruck und
- Fig. 2
- die Kompaktsteueranordnung nach Fig. 1 bei Vorliegen eines Staudrucks.
Den Fig. ist rein prinzipiell der Aufbau und die Funktion einer erfindungsgemäßen Kompaktsteueranordnung
10 für ein durch Unterdruck betätigbares Absperrventil bestimmt für ein
Unterdruckabwassersystem zu entnehmen. Die stromlos, jedoch pneumatisch arbeitende
Kompaktsteueranordnung 10 besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 12, in dem ein erstes
Ventil 14, das über eine erste Membran 16 von einem über eine Öffnung 18 des Gehäuses 12
gelangenden Staudruck beaufschlagbar ist, und ein zweites Ventil 20 angeordnet ist. Das erste
Ventil 14 kann auch als Auslöseventil und das zweite Ventil 20 als Steuerventil bezeichnet
werden.
Die Ventile 14 und 20 sind mit ihrem jeweiligen Kolben 22, 24 entlang der Längsachse des
Gehäuses 12 verschiebbar angeordnet. Dies ist jedoch kein zwingendes Merkmal.
Der Ventilkolben 24 des Steuerventils 20 wird in einer Bohrung 26 des Gehäuses 12 bzw.
einer Bodenwandung 28 geführt aufgenommen. Der Ventilkolben 24 ist mit seinem Ventiltel1er
30 in einer Ventilkammer 32 verstellbar angeordnet. Von der Ventilkammer 32 geht ein
Anschluss 34 aus, der mit einem über die Kompaktsteueranordnung 10 ansteuerbares
Absperrventil des Unterdruckabwassersystems verbunden ist, um dieses mit Unterdruck bzw.
Atmosphärendruck zu beaufschlagen, wodurch das Absperrventil geöffnet bzw. geschlossen
wird. In den Fig. befindet sich das Ventil 20 in seiner ersten oder unteren Stellung.
Der hierzu erforderliche Unterdruck strömt über einen Anschluss 36 dann in die Ventilkammer
32, wenn das Ventil 20 im Ausführungsbeispiel in seiner zweiten oder oberen Stellung
vorliegt, also von der Ventilkammer 30 eine mit dem Anschluss 34 verbundene Öffnung 38
freigibt, die zu dem Anschluss 36 führt.
Von dem mit einer Unterdruckquelle verbundenen Anschluss 36 geht des Weiteren ein in dem
Gehäuse 12 bzw. dessen Wandung verlaufender Kanal 40 aus, der endseitig in einen Ventilsitz
42 einer Ventilkammer 44 übergeht, innerhalb der das erste Ventil 22 mit seinem Ventilteller
46 verstellbar ist. Die Ventilkammer 44 geht über einen Kanal 48 in eine Kammer 50 über.
Von einem weiteren von dem Ventilteller 46 zu verschließenden zweiten Ventilsitz 52 geht
ein weiterer Kanal 54 aus, der über ein Drosselelement 56 und einen Filter 58 zu einer
Kammer 60 führt, die von der Membran 16 begrenzt ist, und zwar gegenüberliegend zu dem
Anschluss 18. Die Kammer 60 ist durch einen weiteren in der Wandung des Gehäuses 12
verlaufenden Kanal 62 mit einem Anschluss 64 verbunden, der mit Atmosphärendruck
beaufschlagbar ist, der also mit der Umgebungsluft verbunden ist.
Der Anschluss 64 führt nicht nur zu dem Kanal 62, sondern auch zu der Bohrung 26, die den
Ventilkolben 24 koaxial umgibt, die ihrerseits zu einer Kammer 66 führt, die von einer
weiteren Membran 68 begrenzt ist, die einerseits in einer Innenwandung 70 festgelegt und
andererseits mittig mit einem Trennelement 72 verbunden ist. Das Trennelement 72 ist
seinerseits mit dem Ventilkolben 24 verbunden wie verschraubt. Die Membran 68 begrenzt
die Kammer 50 gegenüber der Kammer 66, so dass in Abhängigkeit von der Druckdifferenz
zwischen den Kammern 50, 66 das Trennelement 72 und damit das zweite Ventil 20 derart
verstellbar ist, dass entweder die Verbindung 38 zwischen den Anschlüssen 34 und 36
abgesperrt ist, so dass das Absperrventil nicht mit Unterdruck beaufschlagt werden kann, oder
das Ventil 20 liegt mit seinem Ventilteller 30 an dem die Bohrung 26 begrenzenden Ventilsitz
74 dichtend an, so dass der Anschluss 64, also der Atmosphärendruck gegenüber dem zu dem
Absperrventil führenden Anschluss 34 abgesperrt ist. Dies wiederum bedeutet, dass sich der
Unterdruck über den Anschluss 36 und die Öffnung 38 zum Anschluss 34 und damit dem
Absperrventil fortsetzen kann.
Um ein schlagartiges Umstellen des Trennelementes 72 und damit des Steuerventils 20 zu
ermöglichen, wird das Trennelement 72 über z. B. über einen Ringmagneten 76 in einer
unteren Stellung gehalten, in der das Steuerventil 20 die Öffnung 38 absperrt, also eine
Verbindung zwischen Atmosphärendruck und dem Absperrventil besteht, so dass über dieses
Flüssigkeiten nicht abgesaugt werden kann.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Steueranordnung 10 ist nun wie folgt.
Der über den Anschluss 18 anstehende Staudruck wird durch angesammelte und abzusaugende
Flüssigkeit aufgebaut. Da in der von der Membran 16 begrenzten unteren Kammer 60 über
den Kanal 62 Atmosphärendruck ansteht, muss über den Anschluss 18 hinreichend Staudruck
aufgebaut werden, damit die Membran 16 - im Ausführungsbeispiel nach unten - verstellt
werden kann, wodurch der Ventilkolben 22 mitbewegt wird. Reicht der Staudruck nicht aus
- wie dies anhand der Fig. 1 verdeutlicht ist -, so bleibt der Kanal 40, der zu der
Unterdruckquelle führt, durch den Ventilteller 46 verschlossen und die Kammer 50 kann nicht
evakuiert werden. Gleichzeitig ist über die Kanäle 48, 54 62 eine Verbindung von der
Kammer 50 zu dem Anschluss 64 und damit dem Atmosphärendruck gegeben. In den
Kammern 50 und 66, die durch die Membran 68 getrennt sind, herrscht gleicher Druck. Daher
wird das Trennelement 72 in seiner unteren Stellung gehalten, und zwar einerseits über den
Magneten 76 und andererseits über den an der Öffnung 38, die von dem Ventilteller 30 des
Ventils 20 abgesperrt ist, herrschenden Unterdruck. Reicht der Staudruck aus, um die
Membran 16 - im Ausführungsbeispiel nach unten - zu verstellen, so wird entsprechend das
erste Ventil 14 von seiner ersten in seine zweiten Stellung nach unten bewegt, so dass der
Ventilteller 46 von dem oberen Ventilsitz 42 abgehoben und in Richtung des zweiten
Ventilsitzes 52 bewegt wird, um an diesem dichtend anzuliegen. In diesem Moment wird der
Kanal 54, der zu dem Anschluss 64 führt, abgesperrt. Gleichzeitig wird über die Bohrung 48
und die Ventilkammer 44 eine Verbindung zu dem Kanal 40 hergestellt, so dass sich in der
Kammer 50 Unterdruck aufbauen kann. Reicht die Druckdifferenz zwischen dem in der
Kammer 50 herrschenden Unterdruck und dem in der Kammer 66 herrschenden Atmosphärendruck
aus, um die von dem Haltemagnet hervorgerufene Kraft zu überwinden, so wird die
Membran 68 mit dem Trennelement 72 - im Ausführungsbeispiel nach oben - verstellt.
Gleichzeitig hebt sich der Ventilteller 30 von dem von der Öffnung 38 durchsetzten Ventilsitz
ab, um an dem gegenüberliegenden Ventilsitz 74 der Kammer 32 anzuliegen. Jetzt kann sich
der Unterdruck von dem Anschluss 36 zu dem zu dem Absperrventil führenden Anschluss 34
fortsetzen, so dass das Absperrventil geöffnet werden kann.
Ungeachtet des in der Kammer 50 herrschenden Unterdrucks kann über den Anschluss 64, der
bei Normalbetrieb mit Atmosphärendruck beaufschlagt ist, kein Medium angesaugt werden,
insbesondere keine im Störfall an dem Anschluss 64 vorliegende Flüssigkeit.
Sobald aufgrund des Absaugvorgangs der an dem Anschluss 18 anstehende Staudruck in
einem Umfang abgebaut ist, dass die Membran 16 und damit das erste Ventil 14
zurückgeschaltet werden kann, wird der Kanal 40 durch den Ventilteller 46 verschlossen und
die Kammer 50 über die Ventilkammer 44, die Bohrung 48 und den Kanal 54 belüftet, so dass
der Unterdruck in der Kammer 50 abgebaut wird. Die Geschwindigkeit des Abbaus wird dabei
durch die Einstellung des Drosselelementes 56 bestimmt. Ist der Unterdruck hinreichend
abgebaut, so gelangt das Trennelement 42 automatisch in seine Grundposition zurueck, da auf
den Ventilteller 38 Unterdruck einwirkt und das Ventil 20 im Ausführungsbeispiel nach unten
zieht. Dies wird durch die Federwirkung der Membran 68 und durch die von dem Magneten
76 hervorgerufene Kraft unterstützt. Sobald das Umschalten erfolgt ist, wird durch das
Steuerventil 20, d. h. dessen Ventilteller 30 die Öffnung 38 verschlossen, so dass sich über
den Anschluss 34 nunmehr Atmosphärendruck zu dem Anschluss 34 des Absperrventils
fortsetzen kann, wodurch dieses geschlossen und somit ein weiteres Absaugen unterbunden
wird.
Anstelle des Magneten 76 kann selbstverständlich auch ein gleichwirkendes Element wie
Federelement verwendet werden. Gegebenenfalls reicht die Eigensteifigkeit der Membran 68
zur Erzielung der erforderlichen Federkraft auch aus. Ferner kann dem ersten Ventil 14 zur
Unterstützung seiner Bewegung ebenfalls z. B. ein Federelement oder ein Magnet zugeordnet
werden.