Einrichtung zur Messung der in eine gasdruckiiberwachte Fernmeldekabelanlage einströmenden Gasmenge
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der in eine gasdmcküberwachte Femmeldekabelanlage einströmenden Gasmenge bei Verwendung einer auf Gasdrücke ansprechenden, von einem Stellorgan gesteuerten Ventilanordnung und einer Kontakteinrichtung zur elektrischen Meldung in ein überwachendes Amt. In Kabelanlagen eingebaute Druckminderungsventile zur Regelung des Druckes des in eine Kabelanlage einströmenden Gases sind bekannt. Sie bestehen aus einer Druckdose, die mit einer Membrane abgeschlossen ist; diese steuert über ein Ventil den Zustrom des Gases von einer Gasreserve zum Kabel und zwar in Abhängigkeit von einem in der Druckdose herrschenden Vergleichsdruck.
Aus der amerikanischen Patentanschrift Nummer 2918930 ist auch ein mit einer Aneroiddose ausgerüsteter Druckminderer bekannt, an dessen Ausgang sich ein gewünschter Gasdruck einstellen lässt.
Eine Einrichtung zur Überwachung unter Gasdruck stehender Kabelanlagen ist aus der deutschen Patentschrift Nr. 1 014 621 bekannt. Diese Einrichtung dient zur Anzeige und Ortsbestimmung einer undichten Stelle in einem Kabel, an dem entlang eine Anzahl von Gasreserven angeschlossen ist. Den einzelnen Gasreserven sind Gasdruckmesser zugeordnet, die bei einem bestimmten Gasdruck in der Gasreserve, der unter dem normalen Gasdruck in der Gasreserve liegt, einen elektrischen Impuls an einen zugeordneten Impulszähler abge ben;
ausserdem ist auch eine Einrichtung vorhanden, die nach Empfang dieses elektrischen Impulses denjenigen Gasdruckmesser, der diesen Impuls veranlasst hat, so umstellt, dass bei einem Gasdruck in der Gasreserve, der niedriger liegt als derjenige, bei dem der zuerst erwähnte Impuls veranlasst wurde, ein weiterer elektrischer Impuls ausgelöst wird, so dass die Impulszähler eine integrierende Feststellung des von den Gasreserven in der Zeiteinheit ausströmenden Gasvolumens vornehmen.
Diese bekannte Einrichtung bewirkt also eine Messung der nachströmenden Gasmenge über eine Zählung der Druckabnahme-Stufenschritte, über welche auf die Undichtheit der Kabelanlage geschlossen werden kann, und umfasst die Kombination eines Gasdmckstufenmessers und einer so ausgebildeten Kontaktverstelleinrichtung, dass nach Abnahme des Druckes um einen bestimmten Wert jeweils erneut Kontakt zur Abgabe eines Zählimpulses gegeben werden kann; auf diese Weise wird eine Zählung der durchlaufenen Dmckstufen ermöglicht.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, eine von dem jeweiligen äusseren Luftdruck unabhängig arbeitende, einfach aufgebaute Einrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe sowohl sehr kleine und mittlere als auch sehr grosse durchströmende Gasmengen von allen äusseren Einflüssen unabhängig festgestellt bzw. gemessen werden können.
Die Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan gasdruckempfindlich ausgebildet, in einer Druckkammer mit einem Einlassund einem Auslasskanal angeordnet und von dem in dieser Druckkammer herrschenden Gasdmck beaufschlagt ist und ferner in Abhängigkeit von diesem Gasdruck diskontinuierlich arbeitend ausgebildet ist, derart, dass es bei Über- oder Unterschreiten bestimmter Druckwerte des Gases bistabil von dem einen zum anderen Ruhezustand umkippt und damit ein im Einlasskanal angeordnetes Einlassventil sowie elektrische Kontakte steuert, welche bei jedem nach einer Gasnachspeisung ins Kabel erfolgenden Füllvorgang der Druckkammer eine Meldung zum überwachenden Amt geben,
wobei die Anzahl der pro Zeiteinheit infolge der Nachspeisungen erfolgenden Schaltungen oder die Zeitspanne zwischen zwei Schaltungen als Mass für die in die Kabelanlage strömenden Gasmengen dient. Bei von einem Druck linear abhängig arbeitenden Stellorganen, z.B. bei einer Bourdonröhre oder Membrane, können elektrische oder mechanische Massnahmen getroffen werden, um die erforderliche Eigenschaft, nämlich eine grosse Hysterese, erzeugen zu können. Der Ausdruck Hysterese bezieht sich auf die elastische Hyterese, eine Erscheinung, bei welcher der Verformungszustand eines Körpers nicht nur von den augenblicklich herrschenden äusseren Kräften abhängig ist, sondern auch von dem Weg, der bei der Verformung des Körpers durchlaufen wird.
Die Einrichtung nach der Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung besteht aus der Druckkammer 1, in welcher die praktisch luftleere oder mit einem geeigneten niedrigen Druck gefüllte Druckdose 2 untergebracht ist; die Dose 2 ist durch die mit grosser Hyterese behaftete Membrane 3 gegen die Druckkammer 1 abgeschlossen. Beim Über- oder Unterschreiten bestimmter Druckschwellen schnappt die Membrane 3 von der einen Ruhestellung in die andere um. Von dem Gasvorratsbehälter 4 kommend, führt die Druckleitung 5 über eine gegebenenfalls wünschenswerte Gasdrossel 6 in die Vorkammer 7, die durch das Ventil 8 mit der Druckkammer 1 pneumatisch verbunden werden kann.
Das Ventil 8 wird durch die Membrane 3 gesteuert; es wird daher von dem geschlossenen Zustand in den offenen Zustand kippartig übergeführt, ohne irgendwelche Zwischenstellungen einzunehmen. Die Einrichtung nach der Erfindung arbeitet in folgender Weise: Der Gasdruck in der Druckkammer 1 habe einen Wert erreicht, bei dem sich die Membrane 3 so ausgedehnt hat, dass sie das Ventil 8 sprungartig öffnet. Das über die Leitung 5 nachströmende Gas mit einem Druck von z.B.
4 atü gelangt, je nach der Einstellung der Drosselstelle 6, mehr oder weniger rasch in die Druckkammer 1. Der Druck steigt hier an, bis er die obere Umschaltschwelle der Membrane die unterhalb des Wertes von z.B. 4 atü liegt, erreicht hat. Die Membrane 3 schnappt zurück und schliesst damit das Ventil 8. Dieses kann sich erst dann wieder öffnen, wenn der Druck durch Ausströmen des Gases über die Leitung 9 zu einem unter Gasdruck stehenden Kabel 10 auf die untere Umschaltschwelle der Membrane abgesunken ist. Während der relativ kurzen Zeitdauer, während der das Ventil 8 geöffnet bleibt, wird ein Signal durch die Kontakteinrichtung 11 zu dem nicht dargestellten überwachenden Amt gegeben.
Die Kontaktdauer kann durch eine entsprechende Einstellung der Drosselstelle 6 bzw. des Gasdruckes in der Vorkammer 7 und durch geeignete Wahl des Volumens der Druckkammer 1 auf vorteilhafte Zeitwerte eingeregelt werden. Aus der Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kontaktgaben kann man auf die Grösse der Gasströmung durch die Ventileinrichtung und damit auf die Gasverluste in der Kabelanlage schliessen. Stellt man die untere Schwelle für den Gasdruck z.B. auf 0,5 atü ein, so hören die Füllvorgänge auf, wenn das Kabel diesen Druck erreicht hat. Man kann also einen an sich vor dem Kabel sonst erforderlichen Feindruckminderer einsparen. Zwischen Druckkammer 1 und Kabel 10 kann eine Drosselstelle 12 zum evtl. Schutz der nachgeschalteten Kabelgarnituren vor Gasdruckstössen zweckmässig sein.
Zwischen der Drosselstelle 12 und dem Kabel 10 kann man in vorteilhafter Weise noch einen pneumatischen Pufferraum einbauen. Da die Druckdose 2 luftleer ist, wird der Gasdruck in der Druckkammer 1 absolut gemessen.
Damit arbeitet die Einrichtung frei von atmosphärischen Druckschwankungen; die Einrichtung kann daher praktisch überall untergebracht werden, insbesondere auch in geschlossenen Unterflureinrichtungen, weil keine Kommunikation mit der Aussenluft, wie bei normalen Druckminderern, erforderlich ist.
Die Einrichtung steuert sich über das Stellorgan 2 so, dass die Druckkammer 1 bei einem bestimmten oberen Druckwert gegen weiteres Zuströmen von Gas geschlossen wird, unabhängig davon, ob der Druck im Vorratsbehälter 4 hoch oder niedrig ist. Aus diesem Grunde ist es im Prinzip nicht notwendig, dass zwischen dem Gasvorratsbehälter und dem Druckraum ein Druckminderer eingebaut ist. Das setzt natürlich voraus, dass die pneumatischen Zuleitungen und das Innere der Druckkammer so ausgebildet sind, dass beim Einströmen von Gas bei verschiedenen Vordrucken keine unterschiedlichen Druckverteilungen oder Turbulenz und keine nennenswerte Verzögerung beim Umschalten der Membrane auftritt. Die Vorschaltung eines Grobdruckreglers kann daher gegebenenfalls vorteilhaft sein.
Der Inhalt des Druckraumes 1 kann durch eine nicht dargestellte zuschaltbare Kammer vergrössert werden, um die Durchflussmenge pro Zeiteinheit zu vergrössern.
Bekanntlich ist der Gasdruck in einem Kabel gewissen Temperaturschwankungen unterworfen. Vorteilhafterweise kann man die den Gasdruck im Kabel bestimmenden Teile, z.B. die Membrane der Druckdose, so ausbilden, dass der Temperaturgang des Kabels hinsichtlich des Gasdruckes ausgeglichen wird. Diesen Ausgleich kann man beispielsweise dadurch erzielen, dass man die Umschaltschwellen der Stellorgane, nämlich die obere und die untere Umschaltschwelle, gleichmässig nach höheren oder niedrigeren Gasdrücken verschiebt, z.B. durch Verwendung von Bimetall und/oder von Gasfüllungen in den Druckdosen oder dgl.
In vorteilhafter Weise kann man, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, auch den pneumatischen Ausgang aus der Druckkammer 1 mit einer steuerbaren Ventileinrichtung versehen. Hierzu dient das Ventil 13, welches vor der Drosselstelle 12 in die Leitung 9 eingebaut ist. Das Ventil 13 wirkt mit dem Ventil 8 derart zusammen, dass beim öffnen des Ventils 8 der Abfluss des Gases zum Kabel 10 gesperrt wird und umgekehrt. Im übrigen ist die Arbeitsweise die gleiche wie diejenige der Anordnung nach Fig. 1. Während also über die Gasleitung 5, die Drosselstelle 6, die Vorkammer 7 und das geöffnete Ventil 8 Gas in die Druckkammer 1 gelangt, wird durch das Ventil 13 die Druckkammer 1 abgeschlossen. Kontakt 11 wird betätigt und gibt eine Meldung in das überwachende Amt.
Bei einem gewissen Gasdruck in der Kammer 1 schnappt die Membrane 3 in die andere Ruhestellung um und schliesst das Ventil 8, während das Ventil 13 geöffnet wird. Das in der Kammer 1 befindliche Gas strömt über das Ventil 13, Leitung 9 und Drossel 12 in das Kabel 10. Nach Abnahme des Druckes in der Kammer 1 auf einen bestimmten Wert schnappt die Membrane 3 wieder zurück und das Ventil 13 wird geschlossen, während sich das Ventil 8 öffnet.
Die Anzahl der Füllvorgänge der Druckkammer 1 bildet die Grundlage für die Messwertübertragung über Meldeleitungen in eine Überwachungsstelle und für die Beurteilung des Anlagenzustandes bezüglich der Gasdichtheit. Zu diesem Zweck wird die Anzahl der Füllungen der Druckkammer 1 über die Kontakteinrichtung 11 zu einer Überwachungsstelle gemeldet und dort durch Zähleinrichtungen erfasst. Die Anzahl der Füllvorgänge ist nicht nur ein Mass für die Grösse oder Art des pneumatischen Fehlers in der Kabelanlage, sondern insbesondere auch ein Mass für diejenige Zeit, für welche der Gasvorrat noch reicht. Ist der an der Druckleitung 5 angeschlossene Gasvorratsbehälter 4 leer bzw. der Gasdruck in ihm entsprechend weit gesunken, dann bleibt die Kontakteinrichtung 11 dauernd geschlossen.
Auf diese Weise wird in das überwachende Amt gemeldet, dass der Gasvorratsbehälter kein Gas mehr nachspeisen kann.
Man spart also eine bisher teilweise vorgesehene beson dere Einrichtung, die meldet, dass der Gasvorratsbehälter leer geworden ist.