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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Unterbindung und/oder Freigabe eines Fluidstroms, insbesondere eines Wasserstroms, sowie ein Verfahren zur Unterbindung und/oder Freigabe eines Fluidstroms.
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Die vorliegende Erfindung befasst sich insbesondere mit einer Wasserstoppvorrichtung, auch Aquastop genannt, für beispielsweise wasserführende Haushaltsgeräte.
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Es ist bekannt, Wasserstoppvorrichtungen zur Vermeidung einer Überflutung der Wohnung in Folge eines plötzlichen Lecks des Wasserzuleitungssystems einzusetzen. Diese unterbinden als Zulaufventil im Falle einer Leckage den weiteren Zulauf von Frischwasser aus einer externen Anschlusseinheit. Hier ist eine besonders verzögerungsfreie bzw. unmittelbar einsetzende Unterbindung des weiteren Frischwasserzulaufs nach Auftreten der Leckage wünschenswert.
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Die
DE 691 13 189 T2 offenbart eine Wasserstoppvorrichtung nach einer ersten Typologie mit einem Zulaufschlauch und einem diesen umgebenden Hüllschlauch, wobei zwischen dem Zulaufschlauch und dem Hüllschlauch ein Hohlraum gebildet wird, in den im Falle einer Leckage Wasser einströmt. Am stromaufwärtsseitigen Ende des Hohlraums ist ein Stellglied angeordnet, das nach Erreichen eines gewissen Schwelldrucks durch das eintretende Wasser einen Auslösemechanismus freigibt, der eine Unterbrechung des Fluidstroms einleitet und somit den Austritt von Leckageflüssigkeit aus dem leckgeschlagenen Zulaufschlauch unterbindet. Derartige Wasserstoppvorrichtungen mit einem mechanischen Auslösemechanismus weisen den Nachteil auf, dass die Unterbrechung des Fluidstroms mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung mit Bezug auf das eigentliche Auftreten der Leckage stattfindet.
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Bekannt ist auch eine zweite Typologie von Wasserstoppvorrichtungen, bei denen die Verwendung von elektrisch betriebenen Stellgliedern bzw. Auslösemechanismen vorgesehen ist. Typischerweise wird das Stellglied, beispielsweise ein Magnetventil, über das Stromnetz des wasserführenden Haushaltsgerätes mit elektrischer Energie versorgt bzw. betrieben. Derartige Vorrichtungen weisen analog zur ersten Typologie den Hüllschlauch auf, der die Zulaufleitung unter Bildung eines Hohlraums umschließt. Allerdings ist gemäß dieser Typologie der Hüllschlauch mit einer Bodenwanne verbunden, die zum Auffangen von Leckageflüssigkeit ausgebildet und unterhalb des Spülraums des wasserführenden Haushaltsgerätes angeordnet ist. Der Hüllschlauch ist dabei in der Lage, die bei Leckage des Zulaufschlauchs in den Hohlraum eintretende Flüssigkeit in die Bodenwanne zu leiten, wobei das Ansprechen einer Sensoreinrichtung innerhalb der Bodenwanne zum Schließen des Stellglieds durch Übermittlung eines entsprechenden elektrischen Signals führt. Vorrichtungen des oben genannten Typs weisen prinzipiell den Nachteil auf, dass sie voraussetzen, dass die Waschmaschine bzw. das wasserführende Haushaltsgerät mit speziellen Einrichtungen ausgestattet ist, wie beispielsweise einer Bodenwanne mit Sensoreinrichtungen. Des Weiteren werden die elektrisch betriebenen Stellglieder über das Stromnetz des Haushaltsgerätes versorgt und sind folglich netzgebunden bzw. beschränkt einsetzbar.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Leckageschutz bereitzustellen, der universell einsetzbar ist und gleichzeitig eine zuverlässige und gleichzeitig schnelle Vermeidung von Überflutungen der Wohnung in Folge von Leckagen ermöglicht.
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Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Unterbindung und/oder Freigabe eines Fluidstroms gemäß Patentanspruch 1 oder durch ein Verfahren zur Unterbindung und/oder Freigabe eines Fluidstroms gemäß Patentanspruch 9 oder durch ein Eckventil mit einer vorschlagsgemäßen Vorrichtung gemäß Patentanspruch 10. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist mindestens eine Energieversorgungseinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, Energie eines Fluidstroms durch die Vorrichtung umzuwandeln und als elektrische Energie bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich ist die Energieversorgungseinrichtung zur netzunabhängigen Bereitstellung elektrischer Energie ausgebildet. Die vorschlagsgemäße Vorrichtung ist also bevorzugt netzunabhängig betreibbar und/oder in Bezug auf elektrische Energie autark.
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Ferner weist die Vorrichtung mindestens ein Stellglied auf, das zur Unterbrechung bzw. Unterbindung und/oder Freigabe des Fluidstroms mit der durch die Energieversorgungseinrichtung bereit gestellten elektrischen Energie ausgebildet ist. Die Vorrichtung ist also bevorzugt dazu ausgebildet, das Stellglied mit Hilfe der Energieversorgungseinrichtung mit elektrischer Energie zu versorgen. Das Stellglied ist insbesondere dazu ausgebildet, eine durch die Vorrichtung gebildete Passage zu öffnen und/oder zu schließen, um die Bewegungsfähigkeit von Fluid in oder durch die Vorrichtung zu beeinflussen oder zu steuern. Auf diese Weise kann der Fluidstrom unterbunden und/oder freigegeben werden.
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Aufgrund des energetisch autarken Betriebs lässt sich die Vorrichtung universell bzw. netzwerkunabhängig einsetzen und ermöglicht durch den elektrischen Betrieb mit dem Stellglied im Vergleich zu mechanischen bzw. hydraulischen Konzepten eine signifikant reduzierte Ansprechzeit und erhöhte Empfindlichkeit.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung eine Steuerungseinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, das Stellglied zu steuern, so dass das Stellglied den Fluidstrom unterbindet bzw. unterbricht und/oder freigibt. Dies ermöglicht einen zuverlässigen, insbesondere verzögerungsfreien, Betrieb der Vorrichtung.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Sensoreinrichtung zur Ermittlung eines Drucks und/oder einer Druckänderungsrate des Fluidstroms auf, vorzugsweise wobei die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit vom Druck und/oder einer Druckänderungsrate, insbesondere bei Erreichen und/oder Überschreiten eines Schwellenwerts, den Fluidstrom über das Stellglied zu unterbrechen bzw. zu unterbinden. So kann während des laufenden Betriebes der Vorrichtung der Fluidstrom überwacht und beim Auftreten eines signifikanten Druckanstiegs, Druckabfalls bzw. einer signifikanten Druckänderung oder Erreichen eines korrespondierenden Schwellwerts unterbrochen bzw. unterbunden werden, sodass einem unerwünschten Austritt von Leckageflüssigkeit aus der Vorrichtung vorgebeugt bzw. entgegengewirkt wird.
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Die Vorrichtung weist vorzugsweise eine Messeinrichtung auf, die eine elektrische Verbindung zwischen einer an die Vorrichtung angeschlossenen Wasserleitung bzw. an oder in der Wasserleitung vorgesehenen Leckagesensor und der Steuerungseinrichtung ermöglicht. Dies gestattet einen besonders verzögerungsfreien Betrieb der Vorrichtung, da die Leckage innerhalb der Wasserleitung nahezu vorzögerungsfrei mithilfe der Messeinrichtung detektiert und, vorzugsweise, ein entsprechendes Stellsignal an die Steuerungseinrichtung in Form eines elektrischen Warnsignals übermittelt wird. Die Steuerungseinrichtung generiert vorzugsweise unmittelbar nach oder durch Empfang des Warnsignals eine entsprechende Stellgröße bzw. ein Stellsignal, durch die bzw. das das Stellglied den Fluidstrom unterbricht bzw. unterbindet.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Steuerungseinrichtung eine Datenschnittstelle, insbesondere eine Funkdatenschnittstelle bzw. so genannte Luftschnittstelle, auf, die dazu ausgebildet ist, eine Kommunikation mit einer, vorzugsweise mobilen und/oder drahtlosen, Kommunikationseinrichtung zu ermöglichen. Dies ermöglicht das Versenden von Daten betreffend den Druck und/oder die Druckänderungsrate und/oder ein Warnsignal im Fall der Leckage und/oder eine Temperatur des Fluids und/oder ein Durchsatz und/oder eine Durchflussmenge und/oder ein Öffnungszustand des Stellgliedes an die Kommunikationseinrichtung. Hierdurch wird eine besonders anwenderfreundliche Vorrichtung ermöglicht, da der Anwender auf flexible und zuverlässige Weise über den Status der Vorrichtung und/oder physikalische Parameter des Fluidstroms im Inneren der Vorrichtung und/oder Verbrauchsdaten der Vorrichtung bzw. eines mittels der Vorrichtung versorgten wasserführenden Verbrauchers informiert wird.
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Besonders bevorzugt ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet, ein von der Kommunikationseinrichtung versendetes Steuersignal zu empfangen und auf Basis des Steuersignals eine Stellgröße bzw. ein Stellsignal zu generieren und an das Stellglied zu übermitteln, so dass ein Unterbrechen bzw. Unterbinden und/oder Freigeben des Fluidstroms veranlasst bzw. bewirkt wird. Dies gestattet eine besonders komfortable bzw. flexible Handhabung der vorschlagsgemäßen Vorrichtung.
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Weiter ist die Vorrichtung vorzugsweise dazu ausgebildet, den Fluidstrom aktiv zu steuern. Insbesondere kann der Fluidstrom mit oder in Abhängigkeit von einem Steuersignal bzw. Sensorsignal freigegeben und/oder unterbunden werden. So ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine Armatur mit der vorschlagsgemäßen Vorrichtung zu einer automatischen Armatur bzw. automatisch betätigten oder gesteuerten Armatur umzurüsten, insbesondere indem der Armatur die vorschlagsgemäße Vorrichtung fluidisch vorgeschaltet wird. Besonders bevorzugt wird das Steuersignal in diesem Fall durch einen Sensor, insbesondere Infrarotsensor, eine Lichtschranke, ein Bewegungssensor, Näherungssensor oder dergleichen und/oder einen Schalter, Taster oder ein sonstiges Betätigungsmittel erzeugt. Dieses Steuersignal kann, insbesondere von der Steuerungseinrichtung, dazu verwendet werden, eine Stellgröße bzw. ein Stellsignal zu generieren und an das Stellglied zu übermitteln, so dass ein unterbrechen bzw. unterbinden und/oder Freigeben des Fluidstroms veranlasst bzw. bewirkt wird.
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Gemäß einem weiteren, auch unabhängig realisierbaren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung eine Smart-Home-Schnittstelle bzw. Funkdatenschnittstelle auf oder ist auf sonstige Weise fernsteuerbar. Insbesondere kann über die Smart-Home-Schnittstelle bzw. Funkdatenschnittstelle ein Steuersignal empfangen werden, wodurch die Vorrichtung den Fluidstrom unterbindet oder freigibt. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung fluidstromspezifische Parameter, insbesondere einen Druck, eine Temperatur und/oder eine Durchflussmenge des Fluidstroms und/oder einen Leckagezustand und/oder einen Stellgliedzustand bzw. einen Indikator bzgl. der Unterbindung oder Freigabe des Fluidstroms übermitteln oder bereitstellen, insbesondere an oder für ein Smart-Home-System oder über die Smart-Home-Schnittstelle bzw. Funkdatenschnittstelle. Dies ermöglicht eine verbesserte Überwachung und Kontrolle.
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Gemäß einem weiteren, auch unabhängig realisierbaren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung einen Flusssensor bzw. Strömungssensor auf. Ein Flusssensor bzw. Strömunssensor im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Sensor, der bereits geringe Strömungsgeschwindigkeiten bzw. Durchflussmengen detektieren kann, beispielsweise Durchflussmengen von weniger als 500 ml/min, 200 ml/min oder 100 ml/min, insbesondere weniger als 50 ml/min oder 20 ml/min und/oder Flussgeschwindigkeiten von weniger als 10 mm/s, vorzugsweise weniger als 5 mm/s oder 2 mm/s, insbesondere weniger als 1 mm/s oder 0,5 mm/s. Die Vorrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Durchflussmenge bzw. Durchflussgeschwindigkeit oder einen sonstigen mit dem Flusssensor bzw. Strömungssensor ermittelten Parameter über die Kommunikationsschnittstelle zu versenden und/oder das Stellglied in Abhängigkeit von der Durchflussmenge bzw. Durchflussgeschwindigkeit und/oder der Dauer dieser zu steuern. Auf diese Weise ist es möglich bzw. die Vorrichtung dazu ausgebildet, auch geringe, langsame Fluidverluste und somit bereits beginnende Leckagen sicher zu detektieren und gegebenenfalls den Fluidstrom mit dem Stellglied zu stoppen.
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Ein weiterer, auch unabhängig realisierbarer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer Sensoreinrichtung, insbesondere aufweisend einen Druck- und/oder Strömungssensor, oder eine Vorrichtung nach einem der voranstehenden Aspkete mit einer solchen Sensoreinrichtung, um einen Fluidstrom zu unterbrechen und/oder eine Leckage zu detektieren, vorzugsweise wozu mit der Sensoreinrichtung ein zu einer Eigenschaft des Fluidstroms korrespondierender Parameter ermittelt wird, insbesondere eine Durchflussrate, eine Durchflussgeschwindigkeit, eine Durchflussmasse, ein Durchflussvolumen und/oder eine Zeitspanne, über die ein den Fluidstrom bildendes Fluid ununterbrochen in Bewegung ist, insbesondere fließt, vorzugsweise wobei der Fluidstrom in Abhängigkeit von der Eigenschaft oder dem Parameter unterbrochen oder unterbunden und/oder eine Leckage detektiert wird, insbesondere wobei die Eigenschaft bzw. der Parameter mit einem Schwellwert verglichen wird und bei Erreichen oder Überschreiten des Schwellwerts der Fluidstrom unterbrochen oder unterbunden und/oder die Leckage detektiert wird.
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Ein weiterer, auch unabhängig realisierbarer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Eckventil zur fluidischen Anbindung einer Abgabeeinrichtung, insbesondere eines Auslauf oder eines Maschinenanschlusses, wobei das Eckventil ein Stellglied zur automatischen Steuerung der Abgabe von Fluid, insbesondere Wasser, mit der Abgabeenrichtung aufweist, insbesondere eine als das Eckventil ausgebildete oder das Eckventil aufweisende, mit der Abgabeeinrichtung fluidisch verbundene oder verbindbare Vorrichtung gemäß einem der voranstehenden Aspekte.
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Ein weiterer, auch unabhängig realisierbarer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verwendung eines mit einer Abgabeeinrichtung, insbesondere einem Auslauf oder einem Maschinenanschluss, fluidisch verbundenes oder verbindbares Eckventil aufweisend ein automatisch steuerbares Stellglied, insbesondere einer mit der Abgabeeinrichtung fluidisch verbundenen Vorrichtung gemäß einem der voranstehenden Aspekte, zur automatischen Steuerung der Abgabe von Fluid, insbesondere Wasser, mit der Abgabeeinrichtung.
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Die angeführten und weiteren, aus der nachfolgenden Beschreibung und der Patentansprüche ersichtlichen Aspekte können einzeln und in unterschiedlichen Kombinationen realisiert werden. Insbesondere kann in einem unabhängig realisierbaren Aspekt der vorliegenden Erfindung die Vorrichtung auch ohne die Energieversorgungseinrichtung und/oder ohne das Stellglied in Kombination mit anderen Aspekten realisiert werden und vorteilhaft sein.
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Weitere Aspekte, Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht der vorschlagsgemäßen Vorrichtung mit angeschlossener Anschlusseinheit und Wasserleitung;
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2 einen schematischen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß 1 mit einem Stellglied im geöffneten Zustand;
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3 einen schematischen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß 1 mit dem Stellglied im geschlossenen Zustand;
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4 einen um 90° versetzten schematischen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß 3; und
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5 ein schematisches Blockschaltbild der vorschlagsgemäßen Vorrichtung.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Teile oder Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet, wobei gleiche oder ähnliche Eigenschaften erreicht werden können, auch wenn von einer wiederholten Beschreibung abgesehen wird.
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1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 zur Unterbindung bzw. Unterbrechung und/oder Freigabe eines Fluidstroms 14 (vgl. 2).
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Die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, ein Fluid bzw. den Fluidstrom 14 zu führen. Hierzu kann die Vorrichtung 1 rohrartig, kanalartig oder auf sonstige Weise dazu ausgebildet sein, das Fluid aufzunehmen und wieder abzugeben bzw. von einem Eingang zu einem Ausgang zu leiten. Die Vorrichtung 1 bildet also vorzugsweise einen Hohlraum bzw. weist eine Passage auf, insbesondere zur Aufnahme, Führung, Abgabe und/oder Leitung des Fluids bzw. des Fluidstroms 14.
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Die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 kann ein Verbindungsstück oder Anschlussteil oder ein Teil hiervon sein oder bilden. Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung 1 ein Adapter und/oder eine Anschlussgarnitur oder ein Teil hiervon. Die Vorrichtung 1 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, eine Fluidverbindung, insbesondere Wasserverbindung, eine Wasserversorgung, Wasserleitung und/oder einen Fluidanschluss bzw. Wasseranschluss zu bilden.
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Ein Fluidstrom 14 im Sinne der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein, insbesondere in Bezug auf die Vorrichtung 1, in Bewegung befindliches Fluid oder weist dieses auf. Bevorzugt handelt es sich bei dem Fluidstrom 14 um fließendes Wasser. Das Fluid durchströmt in Form des Fluidstroms 14 vorzugsweise die Vorrichtung 1. Insbesondere durchfließt das Wasser die Vorrichtung 1 und bildet hierbei den Fluidstrom 14. Der Fluidstrom 14 kann jedoch auch durch andere Medien erzeugt werden, insbesondere durch andere Flüssigkeiten, Flüssiggase, Gase, fluide Feststoffpartikel oder unterschiedliche Kombinationen hiervon, wie Gas-Feststoffgemische, Gas-Luftgemische, Gas-Flüssigkeitsgemische, Suspensionen, Emulsionen o. dgl. Besonders bevorzugt wird die Vorrichtung 1 jedoch für oder als Teil von Wasserzuleitungen verwendet.
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Das Fluid steht in der Vorrichtung 1 vorzugsweise unter Überdruck, insbesondere von mehr als 2 bar, insbesondere mehr als 3 bar und/oder weniger als 10 bar, insbesondere weniger als 6 bar. Die Vorrichtung 1 ist vorzugsweise druckdicht, insbesondere bei den zuvor genannten Druckbereichen ausgebildet.
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Vorzugsweise ist die Vorrichtung 1 zum Anschluss an ein (nicht dargestelltes) insbesondere wasserführendes Haushaltsgerät ausgebildet.
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Besonders bevorzugt ist die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 als eine Wasserstoppvorrichtung bzw. dazu ausgebildet, im Fall einer Leckage die weitere Zuführung von Frischwasser an das (nicht dargestellte) wasserführende Haushaltsgerät zu unterbinden bzw. blockieren, insbesondere wandanschlussseitig. Insbesondere ist die Vorrichtung 1 dazu vorgesehen und eingerichtet, eingangsseitig (unmittelbar) mit einem Wasserrohr und/oder einem Eckventil verbunden, insbesondere verquetscht und/oder verschraubt, zu werden. Ausgangsseitig kann die Vorrichtung 1 durch einen Schlauch, Wellschlauch, Flexschlauch o. dgl. mit einem Verbraucher, insbesondere einem wasserführenden Haushaltsgerät, verbindbar sein oder verbunden werden.
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Die Vorrichtung 1 weist vorzugsweise mindestens eine Energieversorgungseinrichtung 2 auf, die dazu ausgebildet ist, Energie des Fluidstroms 14 umzuwandeln und als elektrische Energie bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich ist die Energieversorgungseinrichtung 2 zur netzunabhängigen Bereitstellung elektrischer Energie ausgebildet.
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Die Energieversorgungseinrichtung 2 ist vorzugsweise eine Strömungsmaschine oder weist eine solche auf, beispielsweise eine, insbesondere freilaufende, Turbine, welche vorzugsweise dazu ausgebildet ist, die innere Energie, potenzielle Energie oder Bewegungsenergie eines strömenden Fluides bzw. des Fluidstroms 14 in elektrische Energie umzuwandeln und abzugeben. Die Energieversorgungseinrichtung 2 kann jedoch auch auf andere Weise, bevorzugt mit oder aus dem Fluidstrom 14, elektrische Energie bereitstellen.
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Die Vorrichtung 1 weist vorzugsweise mindestens ein Stellglied 3 auf, das zur Unterbindung und/oder Freigabe des Fluidstroms 14 ausgebildet ist und über die bereitgestellte elektrische Energie der Energieversorgungseinrichtung 2 betreibbar bzw. versorgbar ist. Das Stellglied 3 ist insbesondere als ein Ventil ausgebildet oder weist ein Ventil auf.
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Der Begriff ”Unterbinden des Fluidstroms 14” im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet bevorzugt eine Blockade oder Verhinderung der Fluidbewegung. Insbesondere wird der Fluidstrom 14 gestoppt oder, sofern sich das Fluid zum Zeitpunkt des Unterbindens in einen unbewegten Zustand befindet, an einer Beschleunigung oder an einem Fließen gehindert. Die Begriffe Unterbinden, Unterbrechen und Blockieren des Fluidstroms 14 sind im Sinne der vorliegenden Erfindung vorzugsweise untereinander austauschbar.
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Die Vorrichtung 1 bzw. das Stellglied 3 ist/sind in einer Variante vorzugsweise dazu ausgebildet, den Fluidstrom 14 zu regulieren bzw. zu drosseln. Es ist also möglich, eine Fluidabgabemenge, eine Fluidabgabegeschwindigkeit, einen Fluidabgabedruck o. dgl. mit der Vorrichtung 1 einzustellen, zu beeinflussen oder zu regeln. Hierzu kann das Stellglied 3 mehrere unterschiedliche Drossel- bzw. Freigabezustände aufweisen bzw. annehmen.
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Die Vorrichtung 1 weist vorzugsweise eine Steuerungseinrichtung 4 auf, die vorzugsweise zum Ansteuern des Stellgliedes 3 bzw. zur Steuerung dessen Öffnungszustandes ausgebildet ist. Beim Darstellungsbeispiel wird die Steuerungseinrichtung 4 über eine Versorgungsleitung 5 mit elektrischer Energie versorgt, wobei die elektrische Energie vorzugsweise über die Energieversorgungseinrichtung 2 bereitgestellt wird.
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Besonders bevorzugt ist die Steuerungseinrichtung 4 dazu ausgebildet, eine Stellgröße 6 bzw. ein Stellsignal zu generieren, durch welche bzw. durch welches der Öffnungszustand des Stellgliedes 3 steuerbar ist. Insbesondere lässt sich hierdurch eine Unterbindung, Freigabe und/oder Drosselung der Fluidströmung 14 durch das Stellglied 3 bewirken bzw. veranlassen.
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Im Folgenden wird die Erfindung stets auf Basis der besonders bevorzugten Unterbindung und/oder Freigabe der Fluidströmung 14 beschrieben, auch wenn grundsätzlich in entsprechender Weise auch eine Drosselung der Fluidströmung 14 bewirkt werden kann. Die Vorrichtung 1 kann jedoch dazu ausgebildet sein, als dauerhaften oder statischen Zustand lediglich die komplette Freigabe und/oder eine komplette Unterbindung zu unterstützen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung 1 eine Sensoreinrichtung 7 auf, die zur Ermittlung von physikalischen Parametern des innerhalb der Vorrichtung 1 fließenden Fluidstroms 14 ausgebildet ist. Besonders bevorzugt generiert die Sensoreinrichtung 7 auf Basis der physikalischen Parameter des Fluidstroms 14 ein Sensorsignal bzw. eine Steuergröße 8 und sendet diese Steuergröße 8 vorzugsweise zur weiteren Auswertung an die Steuerungseinrichtung 4.
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Die Sensoreinrichtung 7 ist vorzugsweise ein Drucksensor bzw. weist einen Drucksensor auf und/oder ist ein Flusssensor bzw. weist einen Flusssensor auf.
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Der Drucksensor ist vorzugsweise dazu ausgebildet, einen statischen und/oder dynamischen Druck bzw. Druckverlauf des in der Vorrichtung 1 enthaltenen bzw. geführten Fluids zu messen bzw. zu ermitteln.
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Der Flusssensor, auch Durchflusssensor oder Durchflussmessgerät genannt, ist vorzugsweise dazu ausgebildet, einen Volumenstrom, einen Durchfluss an Fluid pro Zeit, einen Volumendurchfluss, einen Massendurchfluss, eine Durchflussgeschwindigkeit, oder eine sonstige Kenngröße zu messen bzw. zu bestimmen, die zu einer absoluten bzw. relativen Bewegung von Fluid durch die Vorrichtung 1 korrespondiert. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Flusssensor um einen Durchflussmesser, insbesondere einen induktiven Durchflussmesser, einen ultraschallbasierten Durchflussmesser, einen Coriolisdurchflussmesser, einen thermischen (kalorimetrischen) Druchflussmesser, einen Wirbeldurchflussmesser, einen mittelbaren Volumenzähler, einen Flügelraddurchflussmesser, einen Woltmannzähler, einen Turbinen-Durchflussmesser und/oder einen Durchflussmesser, der einen Durchfluss über einen Druckabfall bzw. mit Drosselgeräten (ISO 5167) detektiert.
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Die Sensoreinrichtung 7 kann einteilig oder einstückig sein, insbesondere wobei die Sensoreinrichtung 7 den Drucksensor und/oder den Flusssensor umfasst. Alternativ oder zusätzlich ist die Sensoreinrichtung 7 mehrteilig gebildet. Die Sensoreinrichtung 7 kann vorzugsweise auch mehrere Sensoren an unterschiedlichen Positionen der Vorrichtung 1 aufweisen. Insbesondere können der Drucksensor und der Flusssensor an unterschiedlichen Positionen angeordnet sein. Im Darstellungsbeispiel ist die Sensoreinrichtung 7 kompakt bzw. als Modul konstruiert und weist den Drucksensor und, vorzugsweise, den Flusssensor auf.
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Vorzugsweise ist/sind die Steuerungseinrichtung 4 und/oder die Sensoreinrichtung 7 formschlüssig bzw. lösbar, insbesondere durch entsprechende Halteklammern 9, mit der Vorrichtung 1 verbunden bzw. an dieser gehalten. Es sind jedoch auch andere konstruktive Lösungen möglich. Insbesondere kann die Steuerungseinrichtung 4 auch kraft- und/oder stoffschlüssig, beispielsweise durch Löten, Schweißen und/oder Kleben, unlösbar mit der Vorrichtung 1 verbunden bzw. verbindbar sein. Insbesondere ist die Steuereinrichtung 4 bzw. die Sensoreinrichtung 7 von der Vorrichtung 1 aufgenommen, unlösbar an dieser befestigt, eingespritzt, eingegossen oder bildet auf sonstige Weise eine bauliche Einheit mit der Vorrichtung 1. Hierdurch kann auf vorteilhafte Weise Montagefehlern vorgebeugt werden.
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Besonders bevorzugt ist die Sensoreinrichtung 7 in die Steuerungseinrichtung 4 integriert, sodass ein vorzugsweise kompaktes Steuer- bzw. Analysemodul gebildet wird, durch das die Unterbrechung bzw. Unterbindung und/oder Freigabe des Fluidstroms 14 durch das Stellglied 3 erfolgen bzw. bewirkt werden kann. Dies ermöglicht einen kompakten Aufbau der vorschlagsgemäßen Vorrichtung 1.
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Beim Darstellungsbeispiel ist die Vorrichtung 1 an ihrem stromabwärtsseitigen Ende bzw. Auslass mit einer flexiblen Wasserleitung 10, insbesondere einer Schlauchleitung, zur Zuleitung von Wasser, beispielsweise an ein (nicht dargestelltes) wasserführendes Haushaltsgerät oder eine (nicht dargestellte) Dusch- bzw. Handbrause oder einen sonstigen Verbraucher, verbunden. Vorzugsweise ist die Wasserleitung 10 ein, insbesondere integraler und/oder unlösbarer, Teil der Vorrichtung 1. Die Wasserleitung 10 ist also bevorzugt fest bzw. unlösbar mit dem Auslass bzw. stromabwärtsseitigen Ende der Vorrichtung 1 verbunden oder bildet diesen/dieses.
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Alternativ oder zusätzlich zur Sensoreinrichtung 7 weist die Vorrichtung 1 eine Messschaltung 11 auf, die vorzugsweise zur Leckagedetektion, beispielsweise als Feuchtesensor, Wassersensor o. dgl. ausgebildet ist. Die Messschaltung 11 ist vorzugsweise zur elektrischen Signalisierung einer Leckage der Wasserleitung 10 mit der Steuerungseinrichtung 4 verbunden. Die Messschaltung 11 ist oder enthält vorzugsweise eine Auswerte- oder Steuerelektronik. Alternativ kann die Messschaltung 11 jedoch auch ein einfacher eklektischer Schalter, Taster, Signalgeber, Sensor o. dgl. sein oder einen solchen aufweisen.
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Besonders bevorzugt ist die Messschaltung 11 dazu ausgebildet, im Falle der Detektion einer Leckage (innerhalb der Wasserleitung 10) ein Warnsignal 12 zu generieren und dieses an die Steuerungseinrichtung 4 zu übermitteln bzw. zu senden.
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Insbesondere ist die Messschaltung 11 zusätzlich zur Sensoreinrichtung 7 vorgesehen. In synergistisch vorteilhafter Weise kann dadurch eine Leckage durch die Messschaltung 11 detektiert und eine Unterbrechung bzw. Unterbindung des Fluidstroms 14 daraufhin durch das Stellglied veranlasst bzw. bewirkt werden, insbesondere wobei das Warnsignal 12 an die Steuereinrichtung 4 übermittelt wird und die Steuereinrichtung 4 daraufhin durch Steuerung des Stellglieds 3 ein Schließen des Stellglieds 3 bewirkt. In besonders vorteilhafter Weise ermöglicht die Sensoreinrichtung 7 in diesem Anwendungsfall gleichzeitig eine Kontrolle der ordnungsgemäßen Unterbindung des Fluidstroms 14 durch das Stellglied 3.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass bei und/oder nach der Unterbrechung bzw. Unterbindung des Fluidstroms 14 der Druck bzw. die Druckdifferenz, insbesondere mit der Sensoreinrichtung 7, gemessen und ausgewertet wird. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass bei und/oder nach der Unterbrechung bzw. Unterbindung des Fluidstroms 14 der Fluss des Fluidstroms 14, insbesondere das Volumen und/oder die Geschwindigkeit des sich bewegenden Fluids, insbesondere mit der Sensoreinrichtung 7, sieben, gemessen und ausgewertet wird.
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Wenn die Sensoreinrichtung 7 stromaufwärts des Stellglieds 3 angeordnet ist, wird ein ordnungsgemäßes Unterbinden des Fluidstroms bevorzugt dann detektiert bzw. festgestellt, wenn ein Druckanstieg und/oder daraufhin ein konstanter statischer Druck zu verzeichnen ist.
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Wenn die Sensoreinrichtung 7 stromabwärts des Stellglieds 3 vorgesehen ist, wird vorzugsweise alternativ oder zusätzlich ein ordnungsgemäßes Unterbinden des Fluidstroms 14 detektiert bzw. festgestellt, wenn ein Druckabfall und/oder ein daraufhin zumindest im Wesentlichen konstanter Druck bzw. Normaldruck zu verzeichnen ist.
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Die Sensoreinrichtung 7 kann also dazu verwendet werden, ein ordnungsgemäßes Unterbrechen bzw. Unterbinden des Fluidstroms 14 zu kontrollieren bzw. festzustellen. Weiter kann die Vorrichtung 1 dazu ausgebildet sein, ein Bestätigungssignal auszugeben oder zu übermitteln, wenn ein ordnungsgemäßes Unterbinden des Fluidstroms 14 detektiert worden ist und/oder im umgekehrten Fall ein Fehlersignal oder Warnsignal auszugeben oder zu übermitteln, wenn ein erwartungsgemäßer Druckverlauf ausbleibt und ein fehlerhaftes bzw. unzureichendes Unterbrechen bzw. Unterbinden des Fluidstroms 14 detektiert und hierdurch eine Fehlfunktion registriert wird.
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Bei Registrierung der Fehlfunktion kann alternativ oder zusätzlich automatisch ein weiterer Versuch erfolgen, den Fluidstrom 14 mit dem Stellglied 3 zu unterbrechen bzw. zu unterbinden. Insbesondere kann hierzu die Steuerungseinrichtung 4 eine entsprechende Stellgröße 6 erzeugen und an das Stellglied 3 übermitteln.
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Vorzugsweise sind die Messschaltung 11 und/oder die Sensoreinrichtung 7 in die Steuerungseinrichtung 4 integriert bzw. bilden mit dieser ein vorzugsweise einstückiges Modul. Alternativ lässt sich die Messschaltung 11 jedoch auch unabhängig bzw. alternativ zur Sensoreinrichtung 7 einsetzen und/oder ist außerhalb bzw. extern zur Vorrichtung 1 angeordnet.
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Zur Zuführung von Frischwasser ist die Vorrichtung 1 vorzugsweise an ihrem stromaufwärtsseitigen Anfang bzw. ihrem Einlass über ein Befestigungselement 13 an eine Anschlusseinheit 15 anschließbar. Beim Ausführungsbeispiel ist eine externe, wandseitige Anschlusseinheit 15 dargestellt, die besonders bevorzugt als Eckventil ausgebildet ist.
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Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung 1 stromaufwärts bzw. an ihrem Einlass ein Eckventil auf. Die Vorrichtung 1 ist oder bildet also insbesondere ein intelligentes, automatisches, elektrisch betätigbares, leckagesicherndes und/oder fernsteuerbares Eckventil. Hierbei kann vorgesehen sein, dass das Stellglied 3 das Eckventil ersetzt oder zusätzlich zum Eckventil vorgesehen ist. Letzteres bietet dabei den Vorteil einer doppelten Sicherheit, da ein manuelles Absperren zusätzlich zur automatischen Unterbindung des Fluidstroms 14 durch das Stellglied 3 ermöglicht wird.
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Die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 in Kombination mit dem Eckventil als Anschlusseinheit 15 ist besonders vorteilhaft, da Eckventile regelmäßig den Übergang zwischen einer verhältnismäßig wenig fehleranfälligen, starren Verrohrung und einem eher störanfälligen, zugänglichen, flexiblen Schlauchanschluss für Verbraucher bilden. Die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 bietet in diesem Zusammenhang den großen Vorteil, dass ein netzunabhängiger Leckageschutz geräteunabhängig, insbesondere auch für Armaturen, Auslaufventile u. dgl., auf gleichzeitig einfache und effektive Weise erreicht werden kann.
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Alternativ zur wandseitigen Befestigung kann die Vorrichtung 1 jedoch auch zum Anschluss an eine bewegliche Sanitärarmatur insbesondere an eine Duschbrause bzw. Duschkopf o. dgl., ausgebildet sein. In diesem Fall ist das stromabwärtsseitige Ende bzw. der Auslass der Vorrichtung 1 mit der Duschbrause und der stromaufwärtsseitige Anfang bzw. Einlass entsprechend mit der Wasserleitung 10 verbunden, sodass die Vorrichtung 1 als Kupplungselement zwischen diesen beiden Elementen fungiert. Jedoch sind prinzipiell auch andere Anordnungsmöglichkeiten denkbar.
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2 zeigt in einem schematischen Längsschnitt die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 gemäß 1 bei geöffnetem Stellglied 3 bzw. in einem Zustand, in dem der schematisch dargestellte Fluidstrom 14 über die Anschlusseinheit 13, durch die Vorrichtung 1 und die daran stromabwärtsseitig angeschlossene Wasserleitung 10 zu einem (nicht dargestellten) Wasserverbraucher geführt wird.
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Die Vorrichtung 1 weist vorzugsweise einen Turbinenabschnitt 16 zur Aufnahme oder Bildung der Energieversorgungseinrichtung 2 auf.
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Vorzugsweise ist die Energieversorgungseinrichtung 2 dazu ausgebildet, Energie durch magnetische Kopplung bzw. Induktion abzugeben. Hierzu kann die Energieversorgungseinrichtung 2 dazu ausgebildet sein, die Fluidströmung 14 in eine Bewegung umzuwandeln. Diese Bewegungsumwandlung wird dann anschließend zur Induktion elektrischer Energie, insbesondere elektrischer Spannung und/oder elektrischen Stroms, verwendet.
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Die Energieversorgungseinrichtung 2 weist vorzugsweise ein Energieumwandlungselement auf, das durch einen Fluidstrom 14 in Bewegung versetzbar oder auf sonstige Weise dazu ausgebildet, aus oder mit dem Fluidstrom 14 elektrische Energie zu erzeugen oder zur Verfügung zu stellen. Durch die Bewegung des Energieumwandlungselements wird vorzugsweise ein Strom induziert, wodurch die elektrische Energie bereitgestellt wird.
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Insbesondere ist die Energieversorgungseinrichtung 2 dazu ausgebildet, einen oder mehrere Magnete M in Bewegung, insbesondere Rotation, zu versetzen, wobei die bewegten Magnete M bzw. Magnetfelder dazu verwendet werden, in hierzu korrespondierenden Induktionsspulen Ströme zu induzieren. Auf diese Weise kann die Energie des strömenden Fluides bzw. des Fluidstroms 14 in elektrische Energie umgewandelt werden bzw. als elektrische Energie abgegeben werden.
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Vorzugsweise weist die Energieversorgungseinrichtung 2 eine Turbine 17 auf. Die Turbine 17 ist vorzugsweise über eine Achse 18 mit einem Träger 19 verbunden und so innerhalb des Turbinenabschnitts 16 der Vorrichtung 1 gehalten, gelagert, drehbar gelagert bzw. axial festgelegt. Über ein (nicht dargestelltes) Gleitlager zwischen der Achse 18 und der Turbine 17 wird eine Rotationsbewegung der Turbine 17 ermöglicht. Der Fluidstrom 14 treibt dabei die Turbine 17 und gleichzeitig den zugeordneten mindestens einen Magneten M an bzw. versetzt diesen in Rotation. Der Magnet M bzw. mehrere Magnete kann/können an der Turbine 17 befestigt oder durch die Turbine 17 oder deren Schaufeln, insbesondere radial außen, aufgenommen oder gebildet sein.
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Besonders bevorzugt weist die Strömungsmaschine bzw. die Turbine 17 Magnete M, insbesondere Permanentmagnete, auf, die als Rotor (eines Generators, Dynamos, einer Gleichstrommaschine, Wechselstrommaschine, Drehstrommaschine o. dgl.) wirken. Weiter ist bevorzugt, dass die Strömungsmaschine bzw. Turbine 17 durch Spulen 20 bzw. Induktionsspulen umgeben ist. Die Spulen 20 bilden bevorzugt einen Stator (eines Generators, Dynamos, einer Gleichstrommaschine, Wechselstrommaschine, Drehstrommaschine o. dgl.). Hierdurch kann auf besonders einfache und effektive Weise elektrische Energie außerhalb des Fluidstroms 14 zur Verfügung gestellt werden. Es sind aber auch andere Varianten möglich.
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In einer Variante ist die Energieversorgungseinrichtung 2, insbesondere die Strömungsmaschine bzw. Turbine 17, dazu ausgebildet, die innere oder potentielle oder kinetische bzw. Bewegungsenergie des strömenden Fluides bzw. des Fluidstroms 14 in mechanische Energie umzuwandeln und, vorzugsweise, an eine zugeordnete Welle abzugeben. Besonders bevorzugt dient die Drehung der zugeordneten Welle zum Antrieb eines (nicht dargestellten) Generators.
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Die Bewegung des oder der Magneten M erzeugt vorzugsweise ein sich änderndes Magnetfeld in der Spule 20. Durch den rotierenden Magneten M und des sich dadurch ändernden Magnetfeldes wird vorzugsweise zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss der Spule 20 eine Generatorspannung induziert, die über die Versorgungsleitung 5 an die Steuerungseinrichtung 4 und/oder die Sensoreinrichtung 7 und/oder die Messeinrichtung 11 weitergeleitet wird.
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Besonders bevorzugt bildet die Energieversorgungseinrichtung 2 im Sinne der vorliegenden Erfindung die zentrale bzw. ausschließliche oder einzige Energieversorgungseinheit aller Komponenten bzw. Einrichtungen der Vorrichtung 1 und/oder mit der Vorrichtung 1 verbundenen elektrischen Verbraucher. Dadurch erübrigt sich in vorteilhafter Weise die Notwendigkeit einer externen Stromversorgung bzw. ermöglicht einen energetisch autarken Betrieb der vorschlagsgemäßen Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 ist also bevorzugt netzunabhängig bzw. frei von einer externen Stromversorgung betreibbar.
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Alternativ oder zusätzlich zu der fluidstrombasierten Energieversorgung kann die Energieversorgungseinrichtung 2 sonstige Energy-Harvesting-Technologien in der Vorrichtung 1 verwirklichen oder bilden.
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Alternativ oder zusätzlich zur Energieversorgung mittels mechanischer Energiegewinnung aus dem Fluidstrom 14 kann die Vorrichtung 1 mittels des thermoelektrischen Effekts, insbesondere durch die Temperaturdifferenz zwischen dem Fluid bzw. Fluidstrom 14 und der Umgebung und des dadurch entstehenden Temperaturgradienten mit elektrischer Energie versorgt werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Vorrichtung 1 bzw. die Energieversorgungseinrichtung 2 ein thermoelektrisches Element T ist oder aufweist.
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Das thermoelektrische Element T steht vorzugsweise derart mit dem Fluid bzw. dem Fluidstrom 14 einerseits und der Umgebung der Vorrichtung 1 andererseits thermisch in Kontakt, dass durch die Temperaturdifferenz zwischen dem Fluid bzw. dem Fluidstrom 14 und der Umgebung eine elektrische Spannung bzw. ein elektrischer Strom erzeugbar und dadurch elektrische Energie bereitstellbar ist. Das Thermoelektrische Element T kann alternativ oder zusätzlich als Temperatursensor fungieren, vorzugsweise wobei die Temperatur des Fluidstroms 14 bestimmt und, insbesondere, an die Steuerungseinrichtung 4 weitergeleitet, von der Steuerungseinrichtung 4 analysiert, verarbeitet, bereitgestellt und/oder übermittelt wird.
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Das thermoelektrische Element T steht vorzugsweise über ein wärmeleitendes Material mit dem Fluid bzw. dem Fluidstrom 14 in thermischen Kontakt und/oder ist durch das wärmeleitende Material fluiddicht von dem Fluid bzw. dem Fluidstrom 14 getrennt. Das thermoelektrische Element T weist vorzugsweise eine kühlkörperartige oder rippenartige Struktur zur Herstellung eines thermischen Kontakts mit der Umgebung auf. Dies verbessert die Beibehaltung einer zur Versorgung mit elektrischer Energie ausreichend großen Temperaturdifferenz am thermoelektrischen Element T. Das thermoelektrische Element kann einen oder mehrere thermoelektrische Übergänge zwischen Materialien wie NiCr- und Ni oder sonstige, beispielsweise in DIN 60584-1: 2014-07, definierte Materialpaarungen bzw. Übergänge aufweisen.
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Alternativ oder zusätzlich weist die Energieversorgungseinrichtung 2 einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere eine Batterie, Langzeitbatterie, einen Akkumulator, insbesondere eine Lithiumbatterie, auf oder ist hierdurch gebildet. Der Energiespeicher ist vorzugsweise austauschbar. Die Vorrichtung 1 ist bevorzugt dazu ausgebildet, einen Ladezustand des Energiespeichers zu signalisieren. Insbesondere kann, vergleichbar mit Rauchmeldern, ein elektrisches oder akustisches Warnsignal abgegeben oder ausgesendet werden, wenn der Ladezustand des Energiespeichers einen Schwellwert unterschreitet, so dass nur noch eine bestimmte Restlaufzeit für die Vorrichtung 1, beispielsweise wenige Wochen oder Monate, verbleibt. Der elektrische Energiespeicher bzw. Energiespeicher für elektrische Energie kann dem in Zusammenhang mit 5 erläuterten Energiespeicher 29 entsprechen, diesen ersetzen, diesen aufweisen und/oder zusätzlich hierzu vorgesehen sein.
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Bevorzugt ist die Energieversorgungseinrichtung 2 dazu ausgebildet, einen Durchsatz und/oder eine Durchflussmenge der durch die Vorrichtung 1 fließenden Flüssigkeit bzw. des Fluidstroms 14 zu ermitteln. Die Energieversorgungseinrichtung 2 kann den Durchsatz und/oder die Durchflussmenge zusätzlich zur elektrischen Energie bzw. Generatorspannung bereitstellen, insbesondere an die Steuerungseinrichtung 4 übermitteln. Die Energieversorgungseinrichtung 2 kann als Flusssensor ausgebildet sein oder fungieren. Die Energieversorgungseinrichtung 2 ist also vorzugsweise alternativ oder zusätzlich zu der Energieversorgung der Komponenten der Vorrichtung 1 auch zur Ermittlung einer Verbrauchsmenge bzw. Verbrauchsrate des durch die Vorrichtung 1 strömenden Fluidstroms 14 bzw. eines mit der Vorrichtung 1 versorgten Verbrauchers ausgebildet. Besonders bevorzugt ist jedoch die Sensoreinrichtung 7 zusätzlich vorgesehen. Die Sensoreinrichtung 7 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, bereits geringe Volumenströme zu detektieren und folglich auch Rückschlüsse auf geringe oder beginnende Leckagen zu ermöglichen.
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Die Vorrichtung 1 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, den Fluidstrom 14 zu unterbinden, wenn der Ladezustand eines Energiespeichers der Vorrichtung 1 unterschritten wird, insbesondere des Energiespeichers, der die Energieversorgungseinrichtung 2 bildet, alternativ oder zusätzlich jedoch auch ein Energiespeicher zur Zwischenspeicherung der durch die Energieversorgungseinrichtung 2 erzeugten elektrischen Energie.
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Die Vorrichtung 1 weist vorzugsweise einen Ventilabschnitt 21 zur Aufnahme des Stellgliedes 3 auf.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Stellglied 3 um einen geeigneten Aktor zur Unterbrechung bzw. Unterbindung und/oder Freigabe von Flüssigkeitskanälen. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Stellglied 3 um ein Ventil, besonders bevorzugt um ein Absperrventil, zur schlagartigen Unterbindung und/oder Freigabe des Fluidstroms 14.
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Vorzugsweise weist das Stellglied 3 einen Ventilkörper 22 oder ein Ventilelement auf. Der Ventilkörper 22 bzw. das Ventilelement ist vorzugsweise durch eine Antriebseinheit 24 derart bewegbar, dass der Ventilkörper 22 bzw. das Ventilelement durch Anlage an einen Ventilsitz 21B den Fluidstrom 14 unterbinden und/oder durch Entfernen von dem Ventilsitz 21B den Fluidstrom 14 wieder freigeben kann. Der Ventilkörper 22 ist vorzugsweise über eine Hubstange 23 mit einer Antriebseinheit 24 des Stellgliedes 3 verbunden. Über die Antriebseinheit 24 lässt sich so der Ventilkörper 22, insbesondere eindimensional, bewegen bzw. verfahren.
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Beim Darstellungsbeispiel ist die Antriebseinheit 24 als Hub-Elektromagnet ausgebildet. Jedoch sind hier auch verschiedenste andere Möglichkeiten, beispielsweise eine Antriebseinheit als linearer, monostabiler bzw. bistabiler Servomotor oder dergleichen denkbar.
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Der Ventilabschnitt 21 weist vorzugsweise Verbindungsmittel zur formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung bzw. Befestigung mit dem Stellglied 3 auf.
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Beim Darstellungsbeispiel weist der Ventilabschnitt 21 vorzugsweise ein Innengewinde 21A zur Verbindung mit dem Außengewinde 24A der Antriebseinheit 24 auf.
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Jedoch sind hier auch andere konstruktive Lösungen möglich. Beispielsweise kann die Antriebseinheit 24 auch durch Anflanschen mittels (metrischer) Schrauben/Muttern oder durch ein Schnellverschlusssystem, zum Beispiel durch einen Bajonettverschluss oder dergleichen, mit dem Ventilabschnitt 21 verbunden bzw. von diesem gehalten sein.
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Besonders bevorzugt wird die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 in Kombination mit der, vorzugsweise als Doppelschlauch ausgebildeten, Wasserleitung 10 eingesetzt.
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Besonders bevorzugt weist der Ventilabschnitt 21 hierzu Befestigungsmittel zur formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung bzw. Befestigung der Wasserleitung 10 mit der Vorrichtung 1 bzw. dem Ventilabschnitt 21 auf.
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Beim Darstellungsbeispiel weist der Ventilabschnitt 21 vorzugsweise mindestens einen Aufnahmeabschnitt 21C auf, der zur kraft- und/oder formschlüssigen Aufnahme bzw. Befestigung des Endes eines vorzugsweise als Wellschlauch ausgebildeten Hüllschlauches 25 der Wasserleitung 10 ausgebildet ist. Jedoch sind hier auch andere technische Lösungen, beispielsweise eine stoffschlüssige Verbindung, möglich.
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Die Verbindung zwischen dem Ende des Hüllschlauchs 25 und der Vorrichtung 1 bzw. dem Ventilabschnitt 21 bzw. dessen Aufnahmeabschnitt 21C ist vorzugsweise fluiddicht ausgebildet.
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Beim Darstellungsbeispiel weist die Wasserleitung 10 zusätzlich einen innerhalb des Hüllschlauchs 25 angeordneten Zulaufschlauch 26 auf, der zur unmittelbaren Führung bzw. Leitung des Fluidstroms 14 ausgebildet ist.
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Vorzugsweise wird zwischen dem Hüllschlauch 25 und dem Zulaufschlauch 26 ein Hohlraum 27 gebildet, der bei intakter Wasserleitung 10 von dem Fluidstrom 14 dichtend abgetrennt ist bzw. vollständig mit Luft ausgefüllt ist, wobei die Luft vorzugsweise zumindest im Wesentlichen die Eigenschaften von Umgebungsluft unter Normalbedingungen aufweist.
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Vorzugsweise ist innerhalb des Hohlraums 27 der Wasserleitung 10 eine Gewebe-Innenlage 28 bzw. Zwischenlage angeordnet.
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Diese Gewebe-Innenlage 28 wird vorzugsweise zumindest im Wesentlichen aus synthetischen Fasern, beispielsweise Polyester, Polyamid, Polyethylen o. dgl., gebildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Gewebe-Innenlage 28 zusätzlich zumindest ein oder mehrere einzelne metallische Filamente, beispielsweise bestehend aus Kupfer, Silber, Gold o. dgl., auf.
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Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Vorrichtung 1 die Messeinrichtung 11 auf, die bevorzugt zur Detektion der elektrischen Leitfähigkeit des Mediums innerhalb des Hohlraums 27 ausgebildet ist. Hierzu bildet der Hohlraum 27 der Wasserleitung 10 vorzugsweise eine Leitfähigkeitsmesszelle, wobei die eingebetteten metallischen Filamente innerhalb der Gewebe-Innenlage 28 vorzugsweise als Elektrodenpaare fungieren. Über diese oder andere Elektroden wird vorzugsweise eine elektrische Spannung angelegt. Besonders bevorzugt fungiert dabei die Messeinrichtung 11 als Spannungsquelle, wobei die Messeinrichtung 11 ihrerseits wiederrum vorzugsweise durch die bereitgestellte elektrische Energie der Energieversorgungseinrichtung 2 gespeist wird. Über einen Stromfluss, der bei angelegter Spannung von dem elektrischen Widerstand des im Hohlraum 27 befindlichen Mediums abhängt, kann ein elektrischer Strom oder ein hierzu korrespondierender Wert bestimmt werden, vorzugsweise wodurch bei Erreichen eines Schwellwerts oder einer Änderung des elektrischen Stroms oder des hierzu korrespondierenden Wertes auf eine Leckage, vorzugsweise automatisch, geschlossen wird, vorzugsweise durch die Steuereinrichtung 4 bzw. die Messeinrichtung 11.
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Vorzugsweise wird mithilfe der Messeinrichtung 11 bei angelegter Spannung der fließende Strom innerhalb der Gewebe-Innenlage 28 ermittelt, auf dessen Basis anschließend die elektrische Leitfähigkeit des Mediums innerhalb des Hohlraums 27 der Wasserleitung 10 berechnet bzw. ermittelt wird.
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Aufgrund der sehr geringen elektrischen Leitfähigkeit bzw. Ionenkonzentration der innerhalb des Hohlraums 27 eingeschlossenen Luft bei intakter Wasserleitung 10 bzw. intakten Zulaufschlauch 26 ist zu erwarten, dass durch die Messeinrichtung 11 ein extrem geringer Strom bzw. eine extrem geringe elektrische Leitfähigkeit des innerhalb des Hohlraums 27 eingeschlossenen Mediums wird.
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Tritt nun eine Leckage im Zulaufschlauch 26 auf, gelangt Leckagenwasser in den Hohlraum 27 zwischen dem Zulaufschlauch 26 und dem Hüllschlauch 25. Dieser Wassereintritt führt unmittelbar zu einem sprunghaften Anstieg der Ionenkonzentration bzw. der elektrischen Leitfähigkeit des Mediums und folglich des mithilfe der Messeinrichtung 11 detektierten Stroms.
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Vorzugsweise ist die Messeinrichtung 11 dazu ausgebildet, auf Basis des sprunghaften Anstiegs des detektierten Stroms innerhalb der Wasserleitung 10 und dem damit verbundenen Rückschluss bzw. Auftreten der Leckage innerhalb der Wasserleitung 10 ein Warnsignal 12 zu generieren und der Steuerungseinrichtung 4 zu übermitteln.
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Besonders bevorzugt ist die Steuerungseinrichtung 4 derart ausgebildet, unmittelbar nach Empfang bzw. Registrierung des Warnsignals 12 durch die Messeinrichtung 11 eine Stellgröße 6 zu generieren, die das Stellglied 3 in einen geschlossenen Zustand versetzt.
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Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung 1 einen (nicht dargestellten) Schalter o. dgl. auf, der die elektrische Verbindung zwischen der Messeinrichtung 11 und der Wasserleitung 10 bzw. der Gewebe-Innenlage 28 herstellt oder trennt oder auf sonstige Weise eine Leckagedetektion mit der Messeinrichtung 11 aktiviert oder deaktiviert. Hierdurch wird ein sicherer und komfortabler Betrieb der Messeinrichtung 11 sichergestellt. Insbesondere wird so auf einfache Weise erreicht, dass auch Wasserleitungen bzw. Schläuche an die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 anschließbar sind, die nicht zur elektrischen Detektierung einer Leckage ausgebildet sind. Hierdurch wird durch die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 ein vorzugsweise breites Anwendungsgebiet erschlossen.
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Der Zustand der Vorrichtung 1 bei und/oder nach Detektion der Leckage ist in 3 schematisch illustriert:
Bei geschlossenen Stellglied 3 bzw. ausgefahrener Hubstange 23 kommt der Ventilkörper 22 an dem Ventilsitz 21A innerhalb des Ventilabschnitts 21 vorzugsweise zur Auflage. Dies führt zu einer Unterbindung des Fluidstroms 14 innerhalb der Vorrichtung 1. Insbesondere wird die weitere Zufuhr von Flüssigkeit über den Ventilabschnitt 21 in die Wasserleitung 10 unterbunden bzw. abgetrennt, sodass vorzugsweise kein Leckagewasser durch den Hohlraum 27 der Wasserleitung 10 innerhalb über den Aufnahmeabschnitt 21C aus dem Ventilabschnitt 21 austreten kann.
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Unabhängig von der Funktionstüchtigkeit der Wasserleitung 10 können sich unerwünschte Unterbrechungen bzw. Blockaden des Fluidstroms 14 innerhalb des (nicht dargestellten) Wasserverbrauchers und/oder der Vorrichtung 1 einstellen. Der damit verbundene Druckanstieg innerhalb des Zulaufsystems könnte zum Lösen der Verbindung zwischen der Wasserleitung 10 bzw. des Hüllschlauches 25 mit der Vorrichtung 1 und somit zu einem unerwünschten Austritt des Fluidstroms 14 im Bereich des Aufnahmeabschnitts 21C aus der Vorrichtung 1 führen. Um dies zu verhindern, wird über die Sensoreinrichtung 7 der Druck und/oder die Druckänderungsrate des Fluidstroms 14, vorzugsweise innerhalb des Sensorkanals 16A des Turbinenabschnitts 16, überwacht bzw. ermittelt.
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Besonders bevorzugt ist die Sensoreinrichtung 7 dazu ausgebildet, Daten betreffend den Druck und/oder der Druckänderungsrate und/oder der Geschwindigkeit bzw. des Volumens des Fluidstroms 14 im Bereich des Sensorkanals 16A an die Steuerungseinrichtung 7, vorzugsweise in Form eines Datenpakets, als Steuergröße 8 zu übermitteln bzw. senden.
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In diesem Fall ist die Steuerungseinrichtung 4 vorzugsweise derart ausgebildet, bei Erreichen über Überschreiten eines übermittelten Drucks und/oder einer übermittelten Druckänderungsrate, insbesondere mit oder auf Basis der Steuergröße 8, eine Stellgröße 6 zu generieren, die entsprechend ein Unterbrechen bzw. Unterbinden des Fluidstroms 14 innerhalb der Vorrichtung 1 durch das Stellglied 3 einleitet.
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Besonders bevorzugt ist die Steuerungseinrichtung 4 dazu ausgelegt, bei Überschreiten eines Drucks von vorzugsweise mehr als 9 bar, besonders bevorzugt 9,5 bar, insbesondere mehr als 10 bar, ein Unterbinden des Fluidstroms 14 innerhalb der Vorrichtung 1 durch das Stellglied 3 einzuleiten bzw. zu veranlassen.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung 1 dazu ausgebildet sein, mit Hilfe der Sensoreinrichtung 7 eine Leckage zu detektieren. Hierzu kann durch die Sensoreinrichtung 7 der Druck und/oder die Druckänderungsrate des Fluidstroms 14 überwacht werden. Alternativ oder zusätzlich ist die Sensoreinrichtung 7 dazu ausgebildet, den Fluidstrom 14 zu überwachen, eine Geschwindigkeit des Fluidstroms 14 und/oder ein Durchflussvolumen des Fluidstroms 14 zu messen bzw. zu bestimmen.
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Insbesondere wird der Druck bzw. Druckverlauf hinsichtlich mit einer Leckage spezifischer bzw. korrespondierender Druckcharakteristika überwacht. Hierzu zählen insbesondere ein plötzlicher, schlagartiger Druckabfall und/oder eine über eine bestimmte Zeitdauer, beispielsweise über mehr als 20 Minuten, insbesondere mehr als 30 Minuten oder 40 Minuten, andauernder Druckabfall. In diesem Fall wird der Fluidstrom 14 vorzugsweise durch das Stellglied 3 unterbrochen. Hierzu kann die Steuerungseinrichtung 4 den Druck und/oder die Druckänderungsrate bzw. das Signal der Sensoreinrichtung 7 analysieren und bei Detektion einer Leckage oder eines hierzu korrespondierenden Druckverlaufs ein Unterbinden des Fluidstroms mittels des Stellglieds 3 bewirken.
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Die Leckagedetektion mittels der Sensoreinrichtung 7 und/oder der Messeinrichtung 11 kann/können alternativ oder zusätzlich zueinander erfolgen. Besonders bevorzugt ist eine gleichzeitige Überwachung bzw. Leckagendetektion bei gleichzeitigem Betrieb der Sensoreinrichtung 7 und der Messeinrichtung 11 vorgesehen, da ein endseitiges Abplatzen der Wasserleitung 10 mit der Sensoreinrichtung 7, nicht jedoch mit der Messeinrichtung 11, und umgekehrt ein vergleichsweise kleines Leck mit der Sensoreinrichtung 7 recht beschwerlich, dafür jedoch sehr zuverlässig und schnell mit der Messeinrichtung 11, detektiert bzw. festgestellt werden kann. Somit ermöglicht ein kombinierter Einsatz der Leckagekennung mit der Sensoreinrichtung 7 und der Messeinrichtung 11 ein in synergistischer Weise besonders zuverlässiges Erkennen auch unterschiedlicher Leckagen und Störungen über das gesamte Wasserführungssystem.
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4 zeigt einen um 90° versetzten Längsschnitt durch die Vorrichtung 1 nach 3.
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Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf eine Darstellung der Steuerungseinrichtung 4 und der Messeinrichtung 11 verzichtet.
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Vorzugsweise bilden der Ventilabschnitt 21 und der Turbinenabschnitt 16 die zentrale Komponenten der vorschlagsgemäßen Vorrichtung 1 bzw. bilden diese.
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Vorzugsweise sind der Ventilabschnitt 21 und der Turbinenabschnitt 16 lösbar, besonders bevorzugt rastend über ein Rastelement 29, miteinander verbunden bzw. verbindbar. Jedoch sind hier auch andere Verbindungsmöglichkeiten möglich, beispielsweise eine Schraubverbindung sowie ein Bajonettverschluss oder Anflanschen mittels metrischer Schrauben. Alternativ oder zusätzlich sind der Ventilabschnitt 21 und der Turbinenabschnitt 16 fest, stoffschlüssig und/oder unlösbar miteinander verbunden oder einstückig gebildet. Dies verhindert Fehlmontagen und Manipulationen.
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Vorzugsweise weist der Turbinenabschnitt 16 im Bereich des Sensorkanals 16A eine Ausnehmung 168 auf, die vorzugsweise zur Aufnahme der Sensoreinrichtung 7 ausgebildet ist.
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Die (nicht dargestellten) Sensoren innerhalb der Sensoreinrichtung 7 sind vorzugsweise zur kapazitiven Ermittlung des Drucks und/oder der Druckänderungsrate des durch den Turbinenabschnitt 16 fließenden Fluidstroms 14 ausgebildet. Jedoch sind hier auch andere technischen Lösungen möglich.
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Besonders bevorzugt ist die Sensoreinrichtung 7 alternativ oder zusätzlich zur Ermittlung des Drucks und/oder Druckänderungsrate zur vorzugsweise kapazitiven Ermittlung der Temperatur des Fluidstroms 14 ausgebildet. Insbesondere weist die Vorrichtung 1 bzw. die Sensoreinrichtung 7 einen Temperatursensor zur Bestimmung der Temperatur des Fluids bzw. des Fluidstroms 14 auf. Die mit dem Temperatursensor bestimmte oder bestimmbare Temperatur kann zur Detektion einer Leckage und/oder zur Steuerung des Stellglieds 3 verwendet werden. Hierzu kann der Temperatursensor Temperaturdaten an die Steuerungseinrichtung 4 übermitteln und die Steuerungseinrichtung 4 kann diese Daten auswerten, übermitteln und/oder das Stellglied 3 in Abhängigkeit von den Temperaturdaten steuern.
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Beim Darstellungsbeispiel ist der Ventilabschnitt 21 gegenüber dem Turbinenabschnitt 16 stromabwärts bzw. nachfluidisch verbunden. Jedoch ist die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 nicht auf diese gezeigte Anordnung zwischen diesen beiden Komponenten beschränkt.
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Wenn auf Basis der übermittelten Stellgröße 6 durch die Steuerungseinrichtung 4 ein Schließen des Stellgliedes 3 bzw. ein Unterbinden des Fluidstroms 14 eingeleitet wird, wäre es u. U. möglich, dass aufgrund einer Fehlfunktion des Antriebselements 24 des Stellgliedes 3 und/oder unzureichender Auflage des Ventilkörpers 22 auf dem Ventilsitz 21B des Ventilabschnitts 21 ein Teilstrom des Fluidstroms 14 den Ventilabschnitt 21 bzw. die Vorrichtung 1 in unerwünschter Weise verlässt. Um dies zu detektieren, kann es zweckmäßig sein, den Turbinenabschnitt 16 gegenüber dem Ventilabschnitt 21 stromaufwärts bzw. nachfluidisch anzuordnen. Hierzu übernimmt die Sensoreinrichtung 7 also auf effektive und einfache Weise – vorzugsweise zusätzlich zur Analysefunktion des Fluidstroms 14 – eine Überprüfungsfunktion bezüglich der Dichtigkeit bzw. Funktionstüchtigkeit des Stellgliedes 3 im geschlossenen Zustand.
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In einer weiteren, auch unabhängig realisierbaren, Variante bildet die Energieversorgungseinrichtung 2 die Sensoreinrichtung 7 bzw. ist dazu ausgebildet, Änderungen der Geschwindigkeit des Fluidstroms 14, die auf eine Leckage hinweisen, zu detektieren. Beispielsweise kann ein schlagartiger Geschwindigkeitsanstieg des Fluidstroms auf ein Abplatzen der Wasserleitung 10 oder eine sonstige Leckage hinweisen. Die Steuerungseinrichtung 4 bzw. die Vorrichtung 1 kann/können dazu ausgebildet sein, mit der Energieversorgungseinrichtung 2 Änderungsraten der Geschwindigkeit des Fluidstroms 14 zu überwachen und/oder zu analysieren. Wenn die Geschwindigkeit bzw. die Änderung der Geschwindigkeit des Fluidstroms 14 auf eine Leckage oder sonstige Fehlfunktion hindeutet, kann die Steuerungseinrichtung 4 eine Unterbindung des Fluidstromes bewirken, insbesondere durch Ansteuerung des Stellglieds 3. Insbesondere wenn die Energieversorgungseinrichtung 2 zur Überwachung des Fluidstroms 14 bzw. seiner Geschwindigkeit verwendet wird, kann die Sensoreinrichtung 7 entfallen oder zur weiteren Verbesserung der Detektionssicherheit und/oder Überwachung weiterer Parameter zusätzlich vorgesehen sein.
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5 zeigt ein sehr schematisches Blockschaltbild der Steuerungseinrichtung 4 und der Messeinrichtung 11 in Wechselwirkung mit den übrigen Einrichtungen bzw. Sensoren der vorschlagsgemäßen Vorrichtung 1.
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Vorzugsweise weist die Vorrichtung 1 bzw. die Steuerungseinrichtung 4 einen Energiespeicher 30 bzw. einen Akkumulator auf, der zum Speichern der durch die Energieversorgungseinrichtung 2 bereitgestellten Energie ausgebildet ist. Die Versorgung wird durch eine vorzugsweise drahtgebundene Versorgungsleitung 5 realisiert. Alternativ oder zusätzlich ist der Energiespeicher 30 drahtlos mit Energie versorgbar. Vorzugsweise ist der Energiespeicher 30 aufladbar und/oder austauschbar. Es kann, wie eingangs erläutert, eine Batterie, insbesondere Langzeitbatterie oder Lithiumbatterie sein oder aufweisen. Der Energiespeicher 30 kann auch eine Reserve(batterie) bilden und nur bei Ausfall der Energieversorgungseinrichtung 2 verwendet werden.
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Vorzugsweise wird durch den Einsatz des Energiespeichers 30 erreicht, dass eine ausreichende Energieversorgung des Stellgliedes 3 und/oder Sensoreinrichtung 7 und/oder der Steuerungseinrichtung 4 und/oder der Messeinrichtung 11 bei geschlossenen Stellglied 3 bzw. deaktivierter Energieversorgungseinrichtung 2 bzw. stehender bzw. nicht rotierender Turbine 17 gewährleistet wird.
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Besonders bevorzugt weist der Energiespeicher 30 eine Ladeelektronik 31 zur Regelung bzw. Umsetzung des Ladeverfahrens während der Einspeisung bzw. Versorgung mit elektrischer Energie durch die Energieversorgungseinrichtung 2 auf.
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Die Basiseinheit der vorschlagsgemäßen Steuerungseinrichtung 4 bildet vorzugsweise ein Steuermodul 32. Innerhalb dieses Steuermoduls 32 werden vorzugsweise alle Auswerte- bzw. Steuerungsprozesse im Zusammenhang mit dem Steuern des Öffnungszustandes des Stellgliedes 3 umgesetzt. Jedoch sind hier auch andere technische Lösungen möglich.
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Besonders bevorzugt weist die Steuerungseinrichtung 4 eine Datenschnittstelle 33, insbesondere eine Funkdatenstelle, auf, die eine Kommunikation mit einer Kommunikationseinrichtung 34, insbesondere einer mobilen Kommunikationseinrichtung 34, ermöglicht.
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Insbesondere ist die Steuerungseinrichtung 4 bzw. das Steuerungsmodul 32 derart ausgelegt, Daten bzw. ein Datenpaket 35 über die Datenschnittstelle 33 an die Kommunikationseinheit 34 zu übermitteln.
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Vorzugsweise enthalten die Daten bzw. enthält das Datenpaket 35 Informationen betreffend den Druck und/oder die Druckänderungsrate und/oder die Temperatur des Fluidstroms 14 auf Basis der über die Sensoreinrichtung 7 ermittelten Stellgröße 8.
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Besonders bevorzugt enthält das Datenpaket 35 alternativ oder zusätzlich Informationen betreffend die elektrische Leitfähigkeit des innerhalb des Hohlraums 27 der Wasserleitung 10 enthaltenen Mediums und/oder das durch die Messeinrichtung 11 ermittelte Warnsignal 12 im Falle eines sprunghaften Anstiegs der Leitfähigkeit des Mediums, beispielsweise infolge einer Leckage des Zulaufschlauchs 25 der Wasserleitung 10.
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Alternativ oder zusätzlich enthält das Datenpaket 35 Informationen betreffend den Verbrauch und/oder die Durchflussrate des Fluidstroms 14 auf Basis der durch die Energieversorgungseinrichtung 2 übermittelten Generator- bzw. Versorgungsspannung in der Versorgungsleitung 5.
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Es ist bevorzugt, dass das Datenpaket 35 Informationen betreffend den Öffnungszustand des Stellgliedes 3 enthält.
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Besonders bevorzugt weisen die Daten bzw. weist das Datenpaket 35 Informationen bezüglich einer Leckage auf. Hierdurch wird ermöglicht, einen Anwender mittels der Kommunikationseinrichtung 34 bzw. die Datenschnittstelle 33 über den detaillierten Zustand der Vorrichtung 1 und/oder des Fluidstroms 14 zu informieren, zu warnen o. dgl. Alternativ oder zusätzlich enthalten die Daten bzw. enthält das Datenpaket 35 Informationen betreffend den Energiezustand bzw. Ladezustand des Energiespeichers 30 bzw. ermöglicht es, bei Unterschreiten eines Schwellenwerts des Lade bzw. Energiezustands des Energiespeichers 30 den Anwender über die Kommunikationseinrichtung 34 zu warnen.
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Die Datenschnittstelle 33 bzw. die Kommunikationseinrichtung 34 ist/sind besonders bevorzugt Teil einer Smart-Home-Lösung. Die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 kann jedoch auch unabhängig von Smart-Home-Netzwerken o. dgl. betrieben werden. Insbesondere handelt es sich bei der Datenschnittstelle 33 um eine Smart-Horne-Schnittstelle oder sonstige Funkdatenschnittstelle. Bei der Kommunikationseinrichtung 34 handelt es sich bevorzugt um einen Teilnehmer oder ein Steuergerät oder ein Bedienteil eines Smart-Horne-Netzwerks und/oder um ein Smartphone, Tablet-Computer o. dgl.
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Durch das Datenpaket 35 erhält der Anwender somit auf seiner Kommunikationseinrichtung 34 vorzugsweise Echtzeit-Informationen bezüglich der Verbrauchsdaten der Vorrichtung 1 und/oder Analysedaten des Fluidstroms 14 innerhalb der Vorrichtung 1. Insbesondere ist es möglich, Rückschlüsse auf die Funktionstüchtigkeit, insbesondere im Hinblick auf Leckagen innerhalb der Wasserleitung 10 und/oder kritische Druckgradienten, innerhalb der Vorrichtung 1 zu ziehen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform hat der Anwender zudem die Möglichkeit, auf Basis der Daten bzw. Signale innerhalb des Datenpaketes 35 und/oder auf eigene explizite Veranlassung den Öffnungszustand des Stellgliedes 3 gezielt zu manipulieren bzw. die Unterbindung und/oder Freigabe des Fluidstroms 14 innerhalb der Vorrichtung 1 gezielt zu veranlassen. Dazu ist es besonders bevorzugt, dass die Steuerungseinrichtung 4 bzw. das Steuermodul 32 dazu ausgebildet ist/sind, ein von der Kommunikationseinrichtung 34 oder sonstigen, insbesondere Smart-Home Komponente o. dgl. versendetes Steuersignal 36 zu empfangen und auf Basis dieses Steuersignals 36 das Stellsignal 6 zu generieren bzw. an das Stellglied 3 zu übermitteln, so dass ein Unterbinden und/oder Freigeben des Fluidstroms 14 unmittelbar auf Veranlassung des (nicht dargestellten) Anwenders erfolgt.
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Beim Darstellungsbeispiel ist es somit möglich, eine Unterbrechung bzw. Unterbindung des Fluidstroms 14 innerhalb der Vorrichtung 1 auch dann zu veranlassen, wenn keine Leckage der Wasserleitung 10 und/oder ein Erreichen bzw. Überschreiten des Druck-Schwellwerts innerhalb der Sensorkammer 16A des Turbinenabschnitts 16 detektiert bzw. ermittelt wurde. Alternativ oder zusätzlich kann der Fluidstrom 14 durch entsprechende Positionierung des Stellglieds 3 auf Veranlassung des (nicht dargestellten) Anwenders freigegeben werden. In diesem Zusammenhang ist insbesondere die Ausbildung der Kommunikationseinrichtung 34 als mobile Kommunikationseinrichtung bevorzugt, da sich so eine insbesondere ortsungebundene Manipulation bzw. Steuerung des Stellgliedes 3 realisieren lässt. Dies ermöglicht folglich eine besonders komfortable und/oder flexible Handhabung der vorschlagsgemäßen Vorrichtung 1.
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Besonders bevorzugt ist die Steuerung zur Unterbindung und/oder Freigabe des Fluidstroms 14 durch die Vorrichtung 1 in ein Smart-Home-Netzwerk integriert oder auf sonstige Weise aus der Ferne steuerbar. Insbesondere kann die Kommunikationseinrichtung 34 als Smartphone ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Kommunikationseinrichtung 34 als Bedienpanel, Tablet, PC o. dgl. ausgebildet sein. Mit der Kommunikationseinrichtung 34 kann also bevorzugt aus der Ferne das Wasser innerhalb der Vorrichtung 1 abgestellt werden. In besonders vorteilhafter Weise wird hierdurch wirksam einem Schaden vorgebeugt und/oder entgegengewirkt, da bei geschlossenem Stellglied 3 bzw. unterbrochenem Fluidstrom 14 bei Eintritt einer Leckage kein Schaden entsteht.
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Besonders bevorzugt weist die Steuerungseinrichtung 4 eine Versorgungsschnittstelle 37 auf, die zur Versorgung (nicht dargestellter) externer elektrischer Verbraucher mit der durch die Energieversorgungseinrichtung 2 bereitgestellte elektrische Energie ausgebildet ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung 1 bzw. die Steuerungseinrichtung 4 die Versorgungsschnittstelle 37 aufweisen, die zur externen Energieversorgung der Vorrichtung 1 bzw. der Steuerungseinrichtung 4 ausgebildet ist. Hierdurch kann beispielsweise der Energiespeicher 30 bedarfsweise geladen werden. Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung 1 jedoch zumindest über einen signifikanten Zeitraum autark bzw. netzunabhängig betreibbar. Insbesondere ist die Vorrichtung 1 über mindestens 6 Monate, vorzugsweise mehr als ein Jahr netzunabhängig betreibbar.
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Die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, eine Zeitspanne zu bestimmen, über die der Fluidstrom 14 ununterbrochen fließt, insbesondere mit einer Flussgeschwindigkeit größer null bzw. über einem Minimalwert oder unterem Schwellwert, der der Auflösungsgrenze des Flusssensors entsprechen kann. Diese Zeitspanne kann mit der Sensoreinrichtung 7 und/oder der Steuerungseinrichtung 4 bestimmt werden. Weiter ist die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 vorzugsweise dazu ausgebildet, den Fluidstrom 14 zu unterbinden, wenn die Zeitspanne, über die der Fluidstrom 14 ununterbrochen fließt, einen Schwellwert erreicht oder überschreitet. Der Schwellwert beträgt vorzugsweise mehr als 2 Minuten, 5 Minuten und/oder weniger als 20 oder 15 Minuten, insbesondere mehr als 7 Minuten, weniger als 13 Minuten und/oder etwa 10 Minuten. Bei erreichen oder überschreiten des Schwellwerts kann die Steuerungseinrichtung 4 das Stellglied 3 derart steuern, dass der Fluidstrom 14 unterbunden wird. Insbesondere wird das Ventil automatisch geschlossen, wenn der Fluidstrom 14 ununterbrochen über eine gewisse Zeitspanne fließt.
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Die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 kann mit einer Armatur, einem Verbraucher, einem WC oder einer sonstigen Verbrauchs- und/oder Entnahmestelle verbunden oder verbindbar sein (nicht dargestellt). Ferner kann die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 dazu ausgebildet sein, den Fluidstrom 14 basierend auf dem Steuersignal 31 zu starten und/oder zu stoppen bzw. freizugeben und/oder zu unterbinden. Auf diese Weise kann mit der vorschlagsgemäßen Vorrichtung 1 eine automatische Armatur, eine automatische WC-Spülung oder ein sonstiger, automatisch angesteuerter (Wasser-)Verbraucher gebildet werden. In vorteilhafter Weise ist dies auch nachträglich bzw. im Nachrüst-Verfahren möglich.
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Das Steuersignal 31 kann in diesem Fall insbesondere von einer Sensoranordnung (nicht dargestellt) wie einem Infrarot-Sensor, einem Näherung-Sensor, einem Ultraschall-Sensor, einen Wärme-Sensor, einem Radar-Sensor, einem Bewegung-Sensor oder dergleichen gebildet, abgegeben und/oder übermittelt werden. Beispielsweise kann eine WC-Spülung aktiviert werden, sobald ein Nutzer den Raum verlässt, in dem das WC angeordnet ist. Hierzu kann die Sensoranordnung eine Bewegung bzw. das Verlassen des Nutzers detektieren und daraufhin das Steuersignal 31 erzeugen bzw. übermitteln, so dass der Fluidstrom 14 freigegeben wird, insbesondere über eine bestimmte Zeitspanne, die vorgegeben sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensoranordnung das Steuersignal 31 erzeugen bzw. übermitteln, sobald oder solange eine Aktivität durch die Sensoranordnung detektiert wird. Die Sensoranordnung kann die Kommunikationseinrichtung 34 oder ein Teil dieser sein oder bilden. Alternativ oder zusätzlich weist die Kommunikationseinrichtung 34 die Sensoranordnung auf oder ist auf sonstige Weise dazu ausgebildet, eine Aktivität zu detektieren und hiervon abhängig das Freigeben und/oder unterbrechen bzw. unterbinden des Fluidstroms 14 zu bewirken.
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Unterschiedliche Aspekte der vorliegenden Erfindung können einzeln und in unterschiedlichen Kombinationen realisiert werden und jeweils eigene Erfindungen darstellen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 als Eckventil ausgebildet ist oder ein Eckventil aufweist.
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Ein Eckventil ist vorzugsweise eine Anschlusseinrichtung zur Verbindung eines Verbrauchers an ein unter Druck stehendes Rohrleitungssystem, vorzugsweise wobei auf der dem Rohrleitungssystem fluidisch abgewandten Seite ein flexibler Schlauch oder ein flexibles Verbindungsrohr vorgesehen oder anschließbar ist.
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Vorzugsweise kann ein Eckventil im Sinne der vorliegenden Erfindung auch einen von einem rechten Winkel abweichenden Winkel zwischen Eingang und Ausgang aufweisen. Besonders bevorzugt weist ein Eckventil jedoch auch im Sinne der vorliegenden Erfindung einen zum Eingang quer oder senkrecht stehenden Ausgang bzw. eine zur Eingangsrichtung quer oder senkrecht verlaufende Ausgangsrichtung für das Fluid auf.
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Vorzugsweise weist ein Eckventil einen Absperrkörper zur Blockade einer durch das Eckventil gebildeten Passage auf, der zur Freigabe und zum Unterbinden eines Fluidstroms, insbesondere manuell, bewegbar ist. Der Absperrkörper kann jedoch auch durch das Stellglied 3 oder das Ventilelement 22 gebildet sein.
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Es ist möglich, dass die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 keine Energieversorgungseinrichtung 2 und/oder kein Stellglied 3 aufweist. Die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 kann beispielsweise ein Eckventil in Kombination mit der Energieversorgungseinrichtung 2 und der Sensoreinrichtung 7 aufweisen, ohne dass ein Stellglied 3 vorgesehen ist. Alternativ oder zusätzlich kann die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 die Sensoreinrichtung 7 und das Stellglied 3 aufweisen, ohne dass eine Energieversorgungseinrichtung 2 vorgesehen ist. Die vorschlagsgemäße Vorrichtung 1 kann auch ein Einsatz für ein Hausanschlussrohr sein oder einen solchen Einsatz bilden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Energieversorgungseinrichtung
- 3
- Stellglied
- 4
- Steuerungseinrichtung
- 5
- Versorgungsleitung
- 6
- Stellgröße
- 7
- Sensoreinrichtung
- 8
- Steuergröße
- 9
- Halteklammer
- 10
- Wasserleitung
- 11
- Messeinrichtung
- 12
- Warnsignal
- 13
- Befestigungselement
- 14
- Fluidstrom
- 15
- Anschlusseinheit
- 16
- Turbinenabschnitt
- 16A
- Sensorkanal
- 16B
- Ausnehmung
- 17
- Turbine
- 18
- Achse
- 19
- Träger
- 20
- Spule
- 21
- Ventilabschnitt
- 21A
- Innengewinde
- 21B
- Ventilsitz
- 21C
- Aufnahmeabschnitt
- 22
- Ventilkörper
- 23
- Hubstange
- 24
- Antriebseinheit
- 25
- Hüllschlauch
- 26
- Zulaufschlauch
- 27
- Hohlraum
- 28
- Gewebe-Innenlage
- 29
- Rastelement
- 30
- Energiespeicher
- 31
- Steuersignal
- 32
- Steuermodul
- 33
- Datenschnittstelle
- 34
- Kommunikationseinrichtung
- 35
- Datenpaket
- 36
- Steuersignale
- 37
- Versorgungsschnittstelle
- M
- Magnet
- T
- Thermoelektrisches Element