CH691932A5 - Armatur mit integrierbarer, permanenter Lecküberwachung. - Google Patents

Description

  



  Die Erfindung betrifft eine Armatur zum Anschluss an ein erdverlegtes Leitungssystem für Medien, insbesondere Flüssigkeiten oder Gase. 



  Hydranten für die Unterflur- oder Überflurinstallation, aber auch Schieber mit Schieber-Einbaugarnituren und Strassenkappen, sind gattungsgemässe Armaturen und als solche seit vielen Jahren bekannt. Sie sind - neben Rohren und Formstücken - Bestandteile von Trinkwassersystemen. Wasserverluste in solchen Trinkwassernetzen verursachen grosse Kosten durch den Wasserverlust einerseits und durch die notwendige Wiederinstandstellung des Systems und der vom Wasserschaden betroffenen Einrichtungen andrerseits. 



  Wasserverluste durch im Leitungssystem auftretende Lecks verursachen Schwingungen, welche als Schallwellen bzw. Strömungsgeräusche vom Leitungssystem selbst und von der darin fliessenden Flüssigkeit übertragen werden können. Selbst kleine Lecks, bei deren Auftreten der Schaden durch das ausfliessende Wasser vernachlässigbar oder mindestens noch sehr begrenzt ist, erzeugen solche Strömungsgeräusche, welche - dank der Dichte des Wassers - um ein Vielfaches der Distanz, die sie im Medium Luft zurücklegen könnten - übertragen werden. Durch Schallmessungen können diese Lecks einerseits erfasst und andrerseits durch Messung an verschiedenen Stellen des Netzes geortet werden. 



  Z.B. aus DE 3 909 337 sind Verfahren bzw. Vorrichtungen bekannt, mit denen Lecks in Wasser- oder Gasleitungssystemen detektiert werden können. Dabei wird ein Mess- oder Spürgerät entlang einer erdverlegten Leitung bewegt und die standortabhängigen Messwerte durch Kopplung der Bewegung mit einem Ortungssystem registriert. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass die permanente Überwachung, insbesondere eines komplexen Leitungssystems, wegen dem benötigten Personal und den vielen einzusetzenden Vorrichtungen, sehr aufwändig und störanfällig wird. Darüber hinaus ist zu befürchten, dass die durch viele verschiedene Personen erfassten Messwerte nur schwer miteinander verglichen werden können. 



  Eine weitere Vorrichtung zur Überprüfung von Wasserrohrnetzen ist aus DE 4 036 684 bekannt. Diese Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem tragbaren Sensor mit einem Taststift, der in Kontakt mit dem zu untersuchenden Leitungsnetz zu bringen ist. Auch der Einsatz dieser Vorrichtung zur permanenten Überwachung eines komplexen Netzes ist sehr aufwändig und eine vergleichbare und reproduzierbare Messung der einzelnen Messwerte durch die wechselnd eingesetzten Mitarbeiter ebenfalls eher unsicher. 



  Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine kostengünstige, einfache Lösung zur permanenten Überwachung eines erdverlegten Leitungssystems für Medien, insbesondere Flüssigkeiten oder Gase, bereitzustellen, wodurch die erfassten Messwerte - unabhängig von der Zahl und vom Ausbildungsstand des jeweils eingesetzten Personals - reproduzierbar und deshalb vergleichbar sind. 



  Gelöst wird die Aufgabe durch das Bereitstellen einer Armatur gemäss dem Anspruch 1, welche zum Anschluss an ein erdverlegtes Leitungssystem für Medien, insbesondere Flüssigkeiten oder Gase, geschaffen ist und eine Kontaktfläche zur Übertragung des Schalls umfasst, welche mit einer Messein richtung zum Detektieren von Lecks im Leitungssystem permanent beaufschlagbar ist. Besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Armatur ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. 



  Anhand von Zeichnungen sollen beispielhaft und keinesfalls abschliessend Ausführungsformen der erfindungsgemässen Armatur beschrieben werden. Es zeigen: 
 
   Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Überflurhydranten mit eingebauter Messeinrichtung, 
   Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine Schieber-Einbaugarnitur mit eingebauter Messeinrichtung, 
   Fig. 3 ein Vertikalschnitt durch einen Überflurhydranten, mit den Details A und B. 
 



  Fig. 1 zeigt eine Armatur, d.h. einen Überflurhydranten, deren oberes Gehäuse 1 eine Wand 2 umfasst, welche an ihrem unteren Ende als Flansch 3 ausgebildet ist und auf einem Zwischenrohr 4 sitzt. Mit diesem Zwischenrohr 4 ist dieses Gehäuse 1 über eine Bride 5 verbunden. Das Zwischenrohr 4 ist auf ein unteres Gehäuse 6 aufgeschraubt, in welchem sich das Spindellager 7 des Hydranten befindet. Durch das ganze obere Gehäuse 1 reicht eine vertikal angeordnete Betätigungsspindel 8, welche am oberen Teil des Gehäuses 1 eine Dichtung 9 durchstösst. Die Dichtung 9 liegt in einer Dichtungsbüchse 10. Das zylindrische obere Ende 11 der Betätigungsspindel 8 weist zuoberst die Form eines 4-Kants 12 auf. Ein (nicht gezeigter) Schlüssel kann zum Bedienen der Betätigungsspindel 8 und damit des Ventils des Hydranten (nicht gezeigt) auf diesen 4-Kant 12 aufgesetzt werden.

   An ihrem unteren Ende weist die Betätigungsspindel ebenfalls einen 4-Kant 13 auf, der im Eingriff mit der Ventilspindel 14 steht. 



  Im mittleren Bereich weist die Betätigungsspindel 8 - die hier standardmässig lediglich aus einer zylindrischen Stange besteht - einen Hohlzylinder 15 auf. Dieser Hohlzylinder 15 besteht im Wesentlichen aus einem rostfreien Stahlrohr 16, welches an beiden Enden mittels Übergangsstücken 17, 18 mit der Betätigungsspindel 8 kraftschlüssig verbunden ist. Zur hermetischen Abdichtung des Hohlzylinders können sowohl am oberen Übergangsstück 17 als auch am unteren Übergangsstück 18 Dichtungen z.B. in Form von O-Ringen eingelegt sein. Im Innern dieses somit hermetisch abgeschlossenen Raumes 19 befindet sich die Messeinrichtung 20 zum Detektieren eines Lecks im Leitungssystem. Das untere Übergangsstück 18 weist eine Kontaktfläche 21 auf, welche zur Übertragung von durch Lecks ausgelösten Schallwellen auf die Messeinrichtung 20 dient.

   In diesem Ausführungsbeispiel wird der Kontakt zwischen dem Sensor 22 und der Kontaktfläche 21 mittels eines Magneten 23 so intensiviert, dass der Sensor 22 am Magneten 23 und dieser Letztere an der Kontaktfläche 21 haftet. An der Stelle eines Haftmagneten 23 könnte der Kontakt zwischen Kontaktfläche 21 und dem Sensor 22 auch über eine Feder (nicht gezeigt) bewirkt werden, welche z.B. von oben auf den Datalogger 25 und/oder den Sensor 22 drückt und so diesen Kontakt intensiviert und sicherstellt. Die vom einem allfälligen Leck ausgelösten Schallwellen werden durch die Flüssigkeit im Leitungssystem und die Wände desselben zur Armatur geleitet, wo sie über enge Kontakte zwischen der Ventilspindel 14 und der Betätigungsspindel 8, der Letzteren und der Kontaktfläche 21 im unteren Übergangsstück 18 über den Haftmagneten 23 auf den Sensor 22 übertragen werden.

   Die Schallwellen werden im Sensor 22 in elektronische Signale umgewandelt, welche über ein Verbindungskabel 24 in den Datalogger 25 geleitet werden. Der Datalogger 25 speichert periodisch die Messungen des Sensors 22 und gibt diese auf ein optisches Display (nicht gezeigt). Von diesem optischen Display, beispielsweise durch ein Schauglas optisch, aber auch eventuell über eine elektronische Verbin dung können die Messwerte ausgelesen werden. Damit die Messeinrichtung 20 energetisch autonom und damit von einem elektrischen Netz unabhängig ist, wird vorteilhafterweise eine Batterie bzw. ein Akkumulator in die Messeinrichtung integriert. Zum Zweck des Lesens von Messdaten kann die Betätigungsspindel 8 durch eine andere (mit oder ohne Messeinrichtung) in einer routinemässig durchführbaren Revisionsarbeit ersetzt bzw. mit jener ausgetauscht werden. 



  Dadurch, dass in diesem Ausführungsbeispiel die Messeinrichtung 20 in einem Raum 19 hermetisch abgeschlossen ist, wird deren Funktion weder durch natürliche Störeinflüsse, wie Feuchtigkeit, Schmutz, Rost etc. noch durch unwillkürliche Betätigung durch z.B. Feuerwehrleute oder mutwillige Beschädigung durch Dritte beeinträchtigt. Eine solcherart in eine Armatur eingebaute Messeinrichtung zur permanenten Lecküberwachung eines Leitungssystems wird von Passanten gar nicht wahrgenommen, da sich der Hydrant äusserlich in nichts von einem gewöhnlichen Hydranten unterscheidet, sodass die Neugierde von z.B. Vandalen nicht geweckt wird.

   Aber auch Feuerwehrleute, die - im Falle eines Brandes - unter grosser nervlicher Belastung die Apparatur bedienen müssen, nehmen die anwesende Messeinrichtung nicht wahr; sie werden auch in keiner Weise durch diese behindert und die Funktion der Armatur ist voll gewährleistet. Die erfindungsgemässe Armatur kann auch als Unterflurhydrant ausgeführt sein. 



  Fig. 2 zeigt eine weitere Armatur - eine Schieber-Einbau-Garnitur mit zwei eingezeichneten Beispielen (links und rechts einer vertikalen Achse) von Strassenkappen -, in die ebenfalls eine vertikale Betätigungsspindel 8 eingesetzt ist. Diese 4-Kant-Betätigungsspindel 8 ist an ihrem oberen, zylinderförmigen Ende 11 axial geführt und weist auch an ihrem unteren Ende einen 4-Kant 13 auf, der mit der Ventilspindel 14 verbindbar ist. Der Hohlzylinder 15, der hier die Messeinrichtung aufnimmt, kann entsprechend demjenigen in Fig. 1 ausgeführt sein und ebenfalls einen Sensor 22 aufweisen, welcher über ein Verbindungskabel 24 mit einem Datalogger 25 verbunden ist. Der Datalogger 25 kann ebenfalls ein optisches Display (nicht gezeigt) aufweisen.

   Eine solche Messeinheit funktioniert prinzipiell gleich wie diejenige in Fig. 1 und ist vorzugsweise ebenfalls energetisch autonom und damit von einem elektrischen Netz unabhängig. 



  Fig. 3 zeigt einen Überflurhydranten, bei dem die Betätigungsspindel 8 standardmässig ausgeführt ist. Für das Bereitstellen eines vorzugsweise hermetisch abgeschlossenen Raumes 19 wurde in dieser Ausführungsform ein Rohr in der Form eines Hohlzylinders 15 so zwischen einer Durchführung 26 und einer Kontaktfläche 21 befestigt, dass dieses Rohr - wie auch der Hohlzylinder in Fig. 1 und 2 einen Raum 19 bildet, der ausserhalb des Strömungsbereiches der in dem Leitungssystem beförderten Medien liegt. In diesem Falle wurde im Bereich des Flansches 3 der Wand 2 des Armaturengehäuses 1 eine Kontaktfläche 21 bereitgestellt. Diese ist in die Oberfläche der Wand so eingearbeitet, dass vorzugsweise eine Vertiefung entsteht, welche einerseits eine definierte Oberfläche zum Übertragen des Schalles bietet und andrerseits den Hohlzylinder 15 zentriert.

   Dieser Hohlzylinder 15 weist ein unteres Abschlussstück 27 auf, welches beispielsweise an das aus Metall bestehende Rohr angeschweisst oder mit diesem dicht verlötet ist und eine äussere Oberfläche aufweist, die so dimensioniert ist, dass sie gerade auf die vertiefte Kontaktfläche 21 passt und von dieser zentriert wird. Den oberen Abschluss des Hohlzylinders bildet ein mittels Schrauben gesicherter oder verschraubter Deckel 28, der vorzugsweise mit hermetisch dichtenden O-Ringen ausgerüstet ist. Im Raum 19, der durch diesen Hohlzylinder bestimmt ist, kann sich eine Messeinrichtung entsprechend den Fig. 1 oder 2 befinden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass zum Auswechseln der Messeinrichtung keine funktionellen Teile des Hydranten entfernt oder ausgewechselt werden müssen.

   Der Kontakt zur Schallübertragung zwischen dem Abschlussstück und der Wand 2 der Apparatur wird durch ein Andrücken ermöglicht, welches durch das gezielte Einschrauben des Deckels 28 bewerkstelligt werden kann. Der Deckel 28 kann, zwecks optischer bzw. opto-elektronischer Ablesung des Datalogger-Displays, mit einem Schauglas 28a und einer oder mehreren Dichtungen 28b ausgerüstet sein. Der Kontakt zwischen dem Sensor (nicht gezeigt) und dem unteren Abschlussstück 27 wird in diesem Ausführungsbeispiel mittels eines Magneten 23 oder einer Feder - entsprechend den Beispielen in Fig. 1 und 2 - intensiviert. Das Detail A zeigt eine bevorzugte Ausbildung einer in die Wand 2 eingearbeiteten, vertieften Kontaktfläche 21. In direktem Kontakt dazu steht das Abschlussstück 27, über welches der Hohlzylinder 15 auf die Kontaktfläche 21 angedrückt und zudem zentriert wird.

   Das Detail B zeigt einen Deckel 28 als oberen Abschluss des Hohlzylinders 15. Zum optischen bzw. opto-elektronischen Übertragen der Messdaten des Dataloggers z.B. auf ein Lesegerät umfasst der Deckel 28 vorzugsweise ein Schauglas 28a, welches über mindestens eine Dichtung 28b mit dem Deckel wirkverbunden ist. 



  Gegenüber dem Stand der Technik ergeben u.a. folgende Vorteile der erfindungsgemässen Armatur:
 - In einem Versorgungsnetz mit erfindungsgemässen Armaturen können fallweise Messeinrichtungen bzw. Leckortungs-Messgeräte eingebaut werden, die bei Bedarf aktiviert werden und permanent - für Aussenstehende unsichtbar und ohne unmittelbaren Einsatz von Personal - Schallmessungen durchführen.
 - Trotz eventuellem, zeitweiligem Ausbau der Schall-Sensoren sind die Armaturen voll funktionsfähig. 
 - Die eingebauten Schall-Sensoren beeinträchtigen den Betrieb der Armaturen nicht bzw. müssen vom Bedienungspersonal der Armaturen (z.B. Feuerwehr) nicht zwingend wahrgenommen werden. 



  - Ein Datalogger zeichnet zu bestimmten Zeiten (vorzugsweise nachts, da dann weniger Störungen auftreten) eine oder mehrere Messungen auf und speichert diese. Dadurch kann ein komplexes System von erdverlegten Leitungen permanent überwacht werden, obwohl die Messwerte lediglich sporadisch abgelesen werden.
 - Das Ablesen der Messdaten kann über ein Digital-Display am Schall-Sensor bzw. automatisch über eine optische, opto-elektronische oder elektronische Kopplung erfolgen, was zu objektiven Datensätzen führt.
 - Ein Schall-Sensor misst immer an der gleichen Stelle, wodurch eine Eichung oder eine Standardisierung wesentlich vereinfacht oder sogar hinfällig wird.
 - Mit einem Minimum an Personal und dessen Ausbildung wird ein Maximum an Sicherheit erreicht, sodass Lecks in Leitungssystemen frühzeitig erkannt und der Leitungsunterhalt programmiert werden können.

Claims (18)

1. Armatur zum Anschluss an ein erdverlegtes Leitungssystem für Medien, insbesondere Flüssigkeiten oder Gase, dadurch gekennzeichnet, dass die Armatur eine Kontaktfläche (21) zur Übertragung des Schalls umfasst, der durch ein allfälliges Leck im Leitungssystem erzeugt wird, und welche mit einer Messeinrichtung (20) zum Detektieren dieses Lecks permanent beaufschlagbar ist.

2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Raum (19) zur Aufnahme der Messeinrichtung (20) umfasst, der vorzugsweise ausserhalb des Strömungsbereiches der Medien angeordnet ist.

3. Armatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (19) in die Gehäusewand (2) der Armatur eingeformt ist und/oder mit der Gehäusewand (2) in direktem Kontakt steht.

4.

Armatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (19) in die Betätigungsvorrichtung, insbesondere Betätigungsspindel (8), der Armatur eingeformt ist.

5. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (20) einen Schall-Sensor (22) umfasst.

6. Armatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (20) ausserdem einen Datalogger (25) und eine Energieversorgung umfasst.

7. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit der Messeinrichtung (20) permanent beaufschlagt ist.

8. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (21) ausserhalb des Strömungsbereiches der Medien angeordnet ist.

9.

Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (21) im Innern der Armatur angeordnet ist.

10. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (21) in die Gehäusewand (2) der Armatur eingeformt ist und/oder mit der Gehäusewand (2) in direktem Kontakt steht.

11. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (21) an der Betätigungsvorrichtung, insbesondere der Betätigungsspindel (8), der Armatur angeordnet ist.

12. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zur Verstärkung des Kontaktes zwischen der Kontaktfläche (21) und der Messeinrichtung (20) aufweist, wobei diese Mittel einen Magneten (23) oder eine Feder umfassen.

13.

Armatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Vorrichtungen zum Schutz der Messeinrichtung (20) vor Störeinflüssen, insbesondere Feuchtigkeit, Schmutz, unwillkürlicher Betätigung bzw. mutwilliger Beschädigung, umfasst.

14. Armatur nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtungen hermetische Abschlüsse umfassen, wodurch die Messeinrichtung (20) dicht einschliessbar ist.

15. Armatur nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtungen eine Betätigungsspindel (8), ein in die Betätigungsspindel (8) bzw. in die Armatur einsetzbares Rohr (15, 16) oder einen Teil der Armaturenwand (2) umfassen.

16.

Armatur nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (19) als Hohlzylinder (15) ausgebildet ist und dass dieser Hohlzylinder (15) bzw. ein denselben verschliessender Deckel (28) ein Schauglas (28a) zur optischen bzw. opto-elektronischen Datenübertragung aufweist.

17. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Ober- oder als Unterflurhydrant ausgebildet ist.

18. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Schieber-Einbaugarnitur oder als Strassenkappe ausgebildet ist.