DE102005032132A1 - Device for the position-dependent detection of leakage in a concealed, inaccessible from the outside piping system - Google Patents

Device for the position-dependent detection of leakage in a concealed, inaccessible from the outside piping system Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur positionsabhängigen Detektion einer Leckage in einem verdeckten, von außen unzugänglichen Rohrleitungssystem (2), wobei an definierten Stellen des Rohrleitungssystems (2) Ultraschall-Durchflussmessstellen (3) vorgesehen sind, wobei zumindest eine externe Regel-/Auswerteeinheit (4) vorgesehen ist, die von außen mit den Durchflussmessstellen (3) verbindbar ist, wobei die Regel-/Auswerteeinheit (4) Information über den Durchfluss an den definierten Stellen des Rohrleitungssystems (2) zur Verfügung stellt und anhand eines Vergleiches der an unterschiedlichen definierten Stellen in dem Rohrleitungssystem (2) bestimmten Durchflussmesswerte die Leckage auf den Bereich zwischen zwei definierten Durchflussmessstellen (3) des Rohrleitungssystems (2) eingrenzt.The invention relates to a device for position-dependent detection of a leak in a concealed piping system (2) which is inaccessible from the outside, ultrasonic flow measuring points (3) being provided at defined points in the piping system (2), at least one external control / evaluation unit (4 ) is provided, which can be connected to the flow measuring points (3) from the outside, the control / evaluation unit (4) providing information about the flow at the defined points in the piping system (2) and by comparing the points at different defined points In the piping system (2), the measured flow values limit the leakage to the area between two defined flow measuring points (3) of the piping system (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur positionsabhängigen Detektion einer Leckage/eines Zuflusses in einem verdeckten, von außen unzugänglichen Rohrleitungssystem.The The invention relates to a device for position-dependent detection a leak / inflow in a hidden, inaccessible environment Piping system.

In der Trink- und Abwasserversorgung liegen die Rohrleitungssysteme oft tief vergraben im Erdreich. Tritt ein Störfall in Form eines Lecks oder einer Verstopfung auf, so ist es üblicherweise notwendig, das Rohrleitungssystem über lange Strecken auszugraben, um die Störstelle lokalisieren zu können.In the drinking and wastewater supply are the piping systems often buried deep in the ground. Occurs an accident in the form of a leak or constipation, it is usually necessary that Piping system over Dig long distances to locate the defect.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Störstelle in einem Rohrleitungssystem gezielt aufzufinden. Of the Invention is based on the object, an impurity in a piping system to locate specifically.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass an mehreren definierten Stellen des Rohrleitungssystems Ultraschall-Durchflussmessstellen vorgesehen sind, dass zumindest eine externe Regel-/Auswerteeinheit vorgesehen ist, die von außen mit den Durchflussmessstellen verbindbar ist, wobei die Regel-/Auswerteeinheit Information über den Durchfluss an den definierten Stellen des Rohrleitungssystems zur Verfügung stellt und anhand eines Vergleichs der an unterschiedlichen definierten Stellen in dem Rohrleitungssystem bestimmten Durchflussmesswerte die Leckage auf den Bereich zwischen zwei definierten Stellen des Rohrleitungssystem eingrenzt.The Task is solved by that at several defined points of the pipeline system ultrasonic flow measuring points are provided that at least one external control / evaluation is provided from the outside connectable to the flow measuring points, wherein the control / evaluation unit information about the flow at the defined points of the piping system to disposal represents and based on a comparison of the differently defined Make certain flow readings in the piping system the leakage on the area between two defined points of the Restricted piping system.

Erfindungsgemäß werden also in das Rohrleitungssystem in vorgegebenen Abständen vorgefertigte Ultraschall-Durchflussmessstellen montiert. Hierdurch lässt sich eine flächenüberdeckende Überwachung des Rohrleitungssystems erreichen. Tritt ein Störfall auf, wird das Rohrleitungssystem mit einer oder besser mit mehreren Regel-/Auswerteeinheiten überprüft. Die Regel-/Auswerteeinheiten sind bevorzugt als portable Messgeräte ausgebildet.According to the invention So prefabricated in the pipeline system at predetermined intervals Ultrasonic flow measuring points mounted. This is possible an area-overlapping surveillance reach the piping system. If an accident occurs, the piping system becomes checked with one or better with several control / evaluation units. The Control / evaluation are preferably designed as portable measuring devices.

Idealerweise wird die Überprüfung mit mindestens zwei Messgeräten erfolgen, die bevorzugt in direkter Funkverbindung miteinander stehen, so dass die von beiden Messgeräten bereitgestellten Messdaten direkt miteinander verglichen werden können. Alternativ können die von den Messstellen gelieferten Messdaten mittels eines Datenloggers aufgezeichnet werden und nach der Messerwerterfassung an den einzelnen vergrabenen Durchflussmessstellen off-line miteinander verglichen werden.Ideally will the review with at least two measuring devices take place, which are preferably in direct radio communication with each other, so that of both gauges provided measured data are compared directly can. alternative can the measured data supplied by the measuring points by means of a data logger be recorded and after the Messerwerterfassung to the individual buried flow measuring points compared with each other off-line become.

Um eine Leckage in einem Rohrleitungssystem feststellen zu können, sind prinzipiell zwei Vorgehensweisen möglich:

  • – Normalerweise sind die üblichen Verbraucher, die an das Rohrleitungssystem angeschlossen sind, nachts abgeschaltet, so dass zumindest näherungsweise davon ausgegangen werden kann, dass nur noch durch das Leck Medium aus dem Rohrleitungssystem austritt. Die Leckage kann dann mittels einer portablen Regel-/Auswerteeinheit aufgespürt werden, über die der Durchfluss in dem Rohrleitungssystem an verschiedenen Stellen bestimmt wird.
  • – Während des Normalbetriebs des Rohrleitungssystems, wenn also über die Verbraucher Medium aus dem Rohrleitungssystem entnommen wird, werden zumindest zwei aufeinanderfolgende Durchflussmessstellen gleichzeitig vermessen. Die Messdaten werden miteinander verglichen. Dies kann in Echtzeit sowohl über eine drahtlose als auch eine verdrahtete Verbindung zwischen den beiden an das Rohrleitungssystem angeschlossenen Regel-/Auswerteeinheiten geschehen; möglich ist aber auch der Einsatz eines Datenloggers, der die Daten aufzeichnet und eine spätere Auswertung bzw. einen Vergleich der Messdaten ermöglicht.
In principle, in order to detect a leakage in a pipeline system, two approaches are possible:
  • - Normally, the usual consumers that are connected to the piping system, switched off at night, so that at least approximately can be assumed that only leaks through the leak medium from the piping system. The leakage can then be detected by means of a portable control / evaluation unit, via which the flow in the pipeline system is determined at various locations.
  • During normal operation of the pipeline system, ie when medium is removed from the pipeline system via the consumers, at least two successive flow measuring points are measured simultaneously. The measured data are compared with each other. This can be done in real time both via a wireless and a wired connection between the two connected to the piping control / evaluation units; However, it is also possible to use a data logger, which records the data and enables later evaluation or comparison of the measured data.

Liegt eine Leckage in dem Rohrleitungssystem vor, so spiegelt sich dies in den an unterschiedlichen Stellen des Rohrleitungssystems gemessenen Durchflusswerten wieder. Der Durchfluss in einem verbundenen Rohrleitungssystem entspricht gemäß der Kirchhoff'schen Knotenregel der Summe aller an einem ausgewählten Punkt des Rohrleitungssystems abgehenden Durchflüsse zuzüglich des Verlusts an dem Leck. Ist die Summe der abgehenden Durchflüsse in dem Rohrleitungssystem bekannt, so kann der Verlust infolge eines Lecks örtlich eingegrenzt bestimmt werden.Lies leakage in the piping system, this is reflected in the flow rates measured at different points in the piping system again. The flow in a connected piping system corresponds according to the Kirchhoff node rule the sum of all at a selected one Point of the piping system outgoing flows plus the loss of the leak. Is the sum of the outgoing flows in the piping system As is known, the loss due to a leak can be localized be determined.

Ein Verschluss bzw. eine Verstopfung wird sich in dem Rohrleitungssystem so auswirken, dass die Rohrleitung bis zum Verschluss mit Medium angefüllt ist, während sie hinter dem Verschluss nur teilgefüllt oder leer ist. Die momentane Befüllung einer Rohrleitung lässt sich über Ultraschall-Messsignale auf einfache Art und Weise bestimmen, indem die Ultraschallsensoren bzw. ein Ultraschallsensor an einer Stelle angebracht ist, die bei einer teilgefüllten Rohrleitung unterbrochen bzw. mit einem anderen Medium, wie beispielsweise Luft, gefüllt ist. Bei einer Füllstandsmessung mittels Ultraschall-Messsignalen kann beispielsweise die durch das Medium übertragene Schallenergie gemessen werden. Liegt ein Vergleichswert bei einer gefüllten oder teilgefüllten Rohrleitung vor, so lässt sich über die Messung der übertragenen Schallenergie zwischen einem Sende- und einem Empfangs-Ultraschallsensor der jeweilige Zustand der Rohrleitung detektieren. Möglich ist darüber hinaus auch, eine Füllstandsbestimmung mittels einer Ultraschall-Dopplermessung mit nur einem Ultraschallsensor durchzuführen. Bei der Dopplermessung wird verfahrensbedingt die Reflexion an der Grenzschicht zwischen dem Ultraschallsensor und dem Medium gemessen. Ist eine exakte Aussage über den jeweiligen Füllstand in der Rohrleitung erforderlich, so ist dies über die bekannte Echomethode möglich.A plug or plug will affect the piping system so that the tubing is filled to medium with the plug, while behind the plug it is only partially filled or empty. The instantaneous filling of a pipeline can be determined in a simple manner by ultrasonic measuring signals by the ultrasonic sensors or an ultrasonic sensor is mounted at a location that is interrupted in a partially filled pipe or filled with another medium, such as air , In a level measurement by means of ultrasonic measurement signals, for example, the sound energy transmitted through the medium can be measured. If a comparison value is available for a filled or partially filled pipeline, the respective state of the pipeline can be detected by measuring the transmitted sound energy between a transmitting and a receiving ultrasonic sensor. It is also possible, a level determination by means of an ultrasonic Doppler measurement with only one Ul perform ultrasonic sensor. In the Doppler measurement, the reflection at the boundary layer between the ultrasonic sensor and the medium is measured by the method. If an exact statement about the respective fill level in the pipeline is required, this is possible via the known echo method.

Zusammenfassend lässt sich Folgendes sagen: Als vorteilhaft im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird es erachtet, wenn zumindest an einigen der Durchflussmessstellen jeweils ein Detektor zur Erkennung des Füllstandes in dem Rohrleitungssystem vorgesehen ist. Bei dem Detektor handelt es sich beispielsweise um einen Ultraschallsensor, der im oberen Bereich der Rohrleitung angeordnet ist. Bevorzugt werden die Ultraschall-Messsignale senkrecht zur Längsachse der Rohrleitung bzw. des Messrohres ausgesendet bzw. empfangen.In summary let yourself Say the following: As beneficial in the context of the present The invention is considered, if at least at some of the flow measuring points in each case a detector for detecting the level in the pipeline system is provided. The detector is, for example around an ultrasonic sensor, which is in the upper part of the pipeline is arranged. The ultrasonic measurement signals are preferred perpendicular to the longitudinal axis the pipe or the measuring tube sent or received.

Gemäß einer vorteilhaften und kostengünstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich bei den Ultraschall-Durchflussmessstellen um passive Ultraschall-Durchflussmessstellen, die jeweils über ein rohrförmiges Verbindungsteil einen Zugang zu der externen Regel-/Auswerte einheit aufweisen. Bevorzugt sind die Durchflussmessstellen mit Ultraschallsensoren ausgestattet, die mittels elektrischer Signale von der externen Regel-/Auswerteeinheit her angesteuert werden. Die Verbindungsleitungen werden bevorzugt über rohrförmige, in das Erdreich eingegrabene Verbindungsteile geführt. Bei den Verbindungsteilen handelt es sich beispielsweise um glasfaserverstärkte Kunststoffrohre oder um Rohre aus Beton, also um Rohre mit hoher Widerstandsfähigkeit.According to one advantageous and cost-effective Embodiment of the device according to the invention If the ultrasonic flow measuring points are passive Ultrasonic flow measuring points, each via a tubular connecting part have access to the external control / evaluation unit. Prefers the flow measuring points are equipped with ultrasonic sensors, by means of electrical signals from the external control / evaluation unit be driven forth. The connecting lines are preferably tubular, in led the ground buried connecting parts. At the connecting parts are, for example, glass fiber reinforced plastic pipes or Concrete pipes, ie pipes with high resistance.

Unter einer passiven Ultraschall-Durchflussmessstelle wird in diesem Fall eine Messstelle ohne Regel-/Auswerteelektronik und ohne eigene Energieversorgung verstanden. Allerdings sind in die Messstelle die passiven Ultraschallsensoren integriert, also insbesondere die piezoelektrischen Elemente, die über die elektrischen Messsignale von der Regel-/Auswerteeinheit her angesteuert werden, die Ultraschall-Messsignale erzeugen bzw. empfangen und ihre Durchfluss-Messdaten in Form von elektrischen Signalen über die Verbindungsleitungen zu der Regel-/Auswerteeinheit führen.Under a passive ultrasonic flowmeter will in this case a measuring point without control / evaluation electronics and without its own power supply Understood. However, the passive ultrasonic sensors are in the measuring point integrated, so in particular the piezoelectric elements, via the electrical measurement signals from the control / evaluation unit forth be generated and received the ultrasonic measurement signals and their flow measurement data in the form of electrical signals over the Lead connecting cables to the control / evaluation unit.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen die passiven Ultraschall-Durchflussmessstellen nur noch die Öffnungen zur Positionierung der Ultraschallsensoren auf; die Ultraschallsensoren sind also nicht mehr permanent in die verdeckte Durchflussmessstelle integriert, sondern sie werden bei Bedarf von außen über das rohrförmige Verbindungsteil in den Öffnungen eingebracht und dort positioniert. Die Positionierung muss so erfolgen, dass die Ultraschallsensoren die Öffnung dicht verschließen, so dass kein Medium aus der Rohrleitung austreten kann; ebenso muss dafür Sorge getragen werden, dass die Öffnungen bei Nicht-Montage der Ultraschallsensoren dicht verschlossen sind. Der durch das rohrförmige Verbindungsteil eingeführte Ultraschallsensor wird auf eine Ankoppelfläche mit einer definierten Kraft so angepresst, dass kein Spalt zwischen dem Ultraschallsensor und der Aufnahmeöffnung vorhanden ist. Bevorzugt wird übrigens auch eine Koppelflüssigkeit, z.B. Wasser verwendet. Die Anpressung mit einer definierten Kraft kann beispielsweise über entsprechend angeordnete Magnete realisiert werden.According to one alternative embodiment of the device according to the invention have the passive ultrasonic flowmeters only the openings for positioning the ultrasonic sensors; the ultrasonic sensors So they are not permanent in the hidden flowmeter integrated, but they are when needed from the outside via the tubular connecting part introduced in the openings and positioned there. The positioning must be done so that the ultrasonic sensors the opening close tightly, so that no medium can escape from the pipeline; as well must take care be worn that the openings are sealed when not mounting the ultrasonic sensors. The through the tubular Connecting part introduced Ultrasonic sensor is placed on a coupling surface with a defined force pressed so that no gap between the ultrasonic sensor and the receiving opening is available. By the way, preference is given also a coupling fluid, e.g. Water used. The contact pressure with a defined force can, for example, over correspondingly arranged magnets can be realized.

Die Verwendung von passiven Durchflussmessstellen stellt eine sehr kostengünstige Lösung dar, jedoch ist die Erfindung keineswegs auf den Einsatz von passiven Durchflussmessstellen beschränkt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass es sich bei den Ultraschall-Durchflussmessstellen um aktive Durchflussmessstellen handelt, die über elektrische Anschlussleitungen mit der Regel-/Auswerteeinheit verbindbar sind. Insbesondere ist vorgesehen, dass jeder Ultraschall-Durchflussmessstelle eine eigene Regel-/Auswerteeinheit und/oder eine eigene Energieversorgung (z.B. eine Batterie) zugeordnet sind/ist.The Using passive flowmeters is a very cost effective solution however, the invention is by no means passive Flow measuring points limited. An advantageous embodiment of the device according to the invention provides that it is the ultrasonic flow measuring points are active flow measuring points that are connected via electrical connection lines can be connected to the control / evaluation unit. In particular provided that each ultrasonic flow measuring point has its own control / evaluation unit and / or a separate power supply (e.g., a battery) is / are associated.

Im Zusammenhang mit der zuletzt genannten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass jede Regel-/Auswerteeinheit eine Schnittstelle zur kabellosen Datenübertragung der an einer Durchflussmessstelle ermittelten Durchflussmesswerte zu einer übergeordneten Kontrolleinheit oder zu einer anderen Regel-/Auswerteeinheit, die einer anderen Durchflussmessstelle zugeordnet ist, aufweist. Kabellose Datenübertragung umfasst dabei die Übertragung per Funk – und zwar sowohl optisch oder über Schall.in the Connection with the latter variant of the device according to the invention is proposed that each control / evaluation unit an interface for wireless data transmission the flow readings determined at a flow measuring point to a parent Control unit or to another control / evaluation unit, the associated with another flow measuring point has. Wireless Data transmission includes doing the transfer by radio - and though both optically or over Sound.

Bevorzugt wird die verdeckte bzw. vergrabene Durchflussmessstelle über die externe Auswerte-/Regeleinheit mit Energie versorgt. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Regel-/Auswerteeinheit einen Energiespeicher aufweist, der über eine induktive oder kapazitive Einkopplung mit Energie versorgbar ist. Um Energie einzusparen, steuert die Regel-/Auswerteeinheit die Durchflussmessstelle gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung intermittierend derart an, dass die Durchflussmessstelle bzw. gewisse Komponenten der Durchflussmessstelle nur während einer Messphase Energie benötigt bzw. benötigen, während sie während der Ruhephase keine Energie verbrauchen und auf Standby-Betrieb gehen. Bei den Komponenten mit hohem Energiebedarf, die nur während der Messphase aktiv sind, handelt es sich beispielsweise um einen Verstärker.Prefers the buried or buried flow measuring point is over the external evaluation / control unit powered. alternative but it is also possible the control / evaluation unit has an energy store, the over an inductive or capacitive coupling can be supplied with energy is. To save energy, the control / evaluation unit controls the flow measuring point according to a advantageous development of the device according to the invention intermittently such that the flow measuring point or certain components the flowmeter only during a measuring phase requires energy or need while she while the idle phase do not consume energy and standby walk. For the components with high energy requirements, which only during the Measuring phase are active, it is for example an amplifier.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:The The invention will be explained in more detail with reference to the following figures. It shows:

1: eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 a perspective view of a preferred embodiment of the device according to the invention,

2: einen vergrößerten Ausschnitt der in 1 gezeigten Ausführungsform, 2 : an enlarged section of the in 1 shown embodiment,

3: eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und 3 a second embodiment of the device according to the invention and

4: eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit integriertem Füllstandssensor. 4 : An embodiment of the device according to the invention with integrated level sensor.

1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. In 2 ist die Durchflussmessstelle 3 aus 1 vergrößert dargestellt. 1 shows a perspective view of a preferred embodiment of the device according to the invention 1 , In 2 is the flow measuring point 3 out 1 shown enlarged.

Das Rohrleitungssystem 2 mit den Ultraschall-Durchflussmessstellen 3 ist im Erdreich 9 vergraben. Die Ultraschall-Durchflussmessstellen 3 sind in vorgegebenen Abständen in das Rohrleitungssystem 2 integriert. Die Ultraschall-Durchflussmessstellen 3 weisen im gezeigten Fall in der Rohrwand 6 zwei Öffnungen 7 auf, über die die Ultraschall-Messsignale in den Innenraum des Messrohres 16 hinein- bzw. herausgeführt werden.The piping system 2 with the ultrasonic flow measuring points 3 is in the ground 9 buried. The ultrasonic flow measuring points 3 are at predetermined intervals in the piping system 2 integrated. The ultrasonic flow measuring points 3 point in the case shown in the pipe wall 6 two openings 7 on, via which the ultrasonic measuring signals enter the interior of the measuring tube 16 be brought in or out.

Bei der Ultraschall-Durchflussmessstelle 3 handelt es sich beispielsweise um eine passive Durchflussmessstelle 3, bei der die Ultraschallsensoren 8 zur Erzeugung und zum Empfang der Ultraschall-Messsignale in das Messrohr 16 integriert sind. Die Signalleitungen/Verbindungsleitungen 17 zwischen den Ultraschallsensoren 8 und der Regel-/Auswerteeinheit 4 werden in den beiden rohrförmigen Verbindungsteilen 5 geführt. Die Verbindungsteile 5 sind aus einem widerstandsfähigen Material gefertigt. Die Ultraschallsensoren 8 umfassen im wesentlichen piezoelektrische Elemente und entsprechende Ankoppelelemente zur optimierten Ein-/Auskopplung der Ultraschall-Messsignale in das bzw. aus dem Medium 19.At the ultrasonic flow measuring point 3 For example, it is a passive flowmeter 3 in which the ultrasonic sensors 8th for generating and receiving the ultrasonic measuring signals in the measuring tube 16 are integrated. The signal lines / connecting lines 17 between the ultrasonic sensors 8th and the control / evaluation unit 4 be in the two tubular connecting parts 5 guided. The connecting parts 5 are made of a durable material. The ultrasonic sensors 8th essentially include piezoelectric elements and corresponding coupling elements for optimized coupling / decoupling of the ultrasonic measurement signals in and out of the medium 19 ,

Die Anschlussstelle 18, über die der Kontakt zwischen der Regel-/Auswerte-Einheit 4 und der Ultraschall-Durchflussmessstelle 3 bei Bedarf herstellbar ist, ist so angeordnet, dass sie von außen problemlos zugänglich ist.The connection point 18 , via which the contact between the control / evaluation unit 4 and the ultrasonic flowmeter 3 If necessary, is arranged so that it is easily accessible from the outside.

Alternativ können die passiven Ultraschall-Durchflussmessstellen jedoch auch so ausgestaltet sein, dass die Öffnungen 7 nicht zur Aufnahme von Ultraschallsensoren 8, sondern lediglich zur Ein- oder Auskopplung der Ultraschall-Messsignale aus dem Messrohr 16 dienen. Dabei sind die rohrförmigen Verbindungsleitungen 5 als Wellenleiter ausgestaltet. Eine weitere alternative Ausgestaltung sieht vor, dass die Ultraschallsensoren 8 bei Bedarf durch die rohrförmigen Verbindungsteile 5 zu den Öffnungen 7 des Messrohres 16 geführt und dort z.B. mittels eines Magnetverschlusses positioniert werden. Nach Abschluss der Messung werden die Ultraschallsensoren 8 wieder von der Durchflussmessstelle 3 entfernt. Der Einsatz von passiven Ultraschall-Durchflussmessstellen 3 hat den Vorteil, dass sich hierdurch ein sehr kostengünstiges Leckage-Überwachungssystem in einem verdeckten bzw. vergrabenen Rohrleitungssystem 2 realisieren lässt.Alternatively, however, the passive ultrasonic flow measuring points may also be designed such that the openings 7 not for receiving ultrasonic sensors 8th but only for coupling or decoupling the ultrasonic measurement signals from the measuring tube 16 serve. Here are the tubular connecting lines 5 designed as a waveguide. A further alternative embodiment provides that the ultrasonic sensors 8th if necessary through the tubular connecting parts 5 to the openings 7 of the measuring tube 16 guided and positioned there, for example by means of a magnetic closure. Upon completion of the measurement, the ultrasonic sensors become 8th again from the flow measuring point 3 away. The use of passive ultrasonic flowmeters 3 has the advantage that this results in a very cost-effective leakage monitoring system in a concealed or buried piping system 2 can be realized.

Liegt eine Leckage in dem Rohrleitungssystem 2 vor, so spiegelt sich dies in den an den unterschiedlichen Messstellen 3 des Rohrleitungssystems 2 gemessenen Durchflusswerten wieder. Der Durchfluss in einem verbundenen Rohrleitungssystem 2 entspricht gemäß der Kirchhoff'schen Knotenregel der Summe aller an einem ausgewählten Punkt des Rohrleitungssystems 2 abgehenden Durchflüsse zuzüglich des Verlusts an dem Leck. ist die Summe der abgehenden Durchflüsse in dem Rohrleitungssystem 2 bekannt, so kann der Verlust infolge eines Lecks örtlich eingegrenzt bestimmt werden.If there is a leak in the piping system 2 This is reflected in the different measuring points 3 of the piping system 2 measured flow values again. The flow in a connected piping system 2 corresponds according to the Kirchhoff node rule the sum of all at a selected point of the piping system 2 outgoing flows plus the loss of the leak. is the sum of the outgoing flows in the piping system 2 As is known, the loss due to a leak can be determined localized.

Wie bereits an vorhergehender Stelle erwähnt, lassen sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 auch Verstopfungen in dem Rohrleitungssystem 2 gezielt erkennen. Ein Verschluss bzw. eine Verstopfung wird sich in dem Rohrleitungssystem 2 so auswirken, dass die Rohrleitung 2 bis zum Verschluss mit Medium 19 angefüllt ist, während sie hinter dem Verschluss nur teilgefüllt oder leer ist. Die momentane Befüllung einer Rohrleitung 2 lässt sich über Ultraschall-Messsignale auf einfache Art und Weise bestimmen, indem die Ultraschallsensoren 13 bzw. ein Ultraschallsensor 13 an einer Stelle angebracht ist, die bei einer teilgefüllten Rohrleitung 2 unterbrochen bzw. mit einem anderen Medium 19, wie beispielsweise Luft, gefüllt ist. Bei einer Füllstandsmessung mittels Ultraschall-Messsignalen kann beispielsweise die durch das Medium 19 übertragene Schallenergie gemessen werden. Liegt ein Vergleichswert bei einer gefüllten oder teilgefüllten Rohrleitung 2 vor, so lässt sich über die Messung der übertragenen Schallenergie zwischen einem Sende- und einem Empfangs-Ultraschallsensor 13 der jeweilige Zustand in der Rohrleitung 2 detektieren. Möglich ist darüber hinaus auch, eine Füllstandsbestimmung mittels einer Ultraschall-Dopplermessung mit nur einem Ultraschallsensor 13 durchzuführen. Bei der Dopplermessung wird verfahrensbedingt die Reflexion an der Grenzschicht zwischen dem Ultraschallsensor 13 und dem Medium 19 gemessen. Ist eine exakte Aussage über den jeweiligen Füllstand des Mediums 19 in der Rohrleitung 2 erforderlich, so ist dies über die bekannte Echomethode möglich. In 4 ist übrigens eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit integriertem Füllstandssensor gezeigt.As already mentioned above, can be with the device according to the invention 1 also blockages in the piping system 2 recognize specifically. A plug or blockage will build up in the piping system 2 so affect the pipe 2 until closure with medium 19 while it is only partially filled or empty behind the closure. The current filling of a pipeline 2 can be easily determined via ultrasonic measuring signals by the ultrasonic sensors 13 or an ultrasonic sensor 13 attached to a location that is in a partially filled pipe 2 interrupted or with another medium 19 , such as air, is filled. In a level measurement by means of ultrasonic measurement signals, for example, through the medium 19 transmitted sound energy to be measured. If there is a comparison value for a filled or partially filled pipeline 2 above, it is possible to measure the transmitted sound energy between a transmitting and a receiving ultrasonic sensor 13 the respective condition in the pipeline 2 detect. It is also possible, a level determination by means of an ultrasonic Doppler measurement with only one ultrasonic sensor 13 perform. In the case of Doppler measurement, the reflection at the boundary layer between the ultrasonic sensor is due to the process 13 and the medium 19 measured. Is an exact statement about the respective level of the medium 19 in the pipeline 2 required, so is this is possible via the known echo method. In 4 Incidentally, an embodiment of the device according to the invention with integrated level sensor is shown.

3 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Bei der Durchflussmessstelle 3 handelt es sich im gezeigten Fall bevorzugt um eine aktive Durchflussmessstelle 3 mit entsprechender Ultaschall-Sensorik. Die Verbindung zwischen der außerhalb des Erdreichs 9 angeordneten Regel-/Auswerteeinheit 4 und der vergrabenen bzw. verdeckten Ultraschall-Messstelle 3 erfolgt über Funk. Auf die rohrförmigen Verbindungsteile 5 kann bei dieser Ausgestaltung verzichtet werden. Die Kommunikation zwischen der Ultraschall-Durchflussmessstelle 3 und der Regel-/Auswerteeinheit 4 erfolgt über die außerhalb des Erdreichs 9 angeordnete erste Spule 15a, die beispielsweise der mobilen Regel-/Auswerteeinheit 4 zugeordnet ist, und über die im Erdreich 9 angeordnete Spule 15b, die der Durchflussmessstelle 3 zugeordnet ist. Kommunikation bedeutet hierbei sowohl Austausch von Messdaten und Messsignalen als auch die Versorgung mit Energie. 3 shows a second embodiment of the device according to the invention 1 , At the flow measuring point 3 In the case shown, this is preferably an active flow measuring point 3 with appropriate ultrasonic sensor technology. The connection between the outside of the ground 9 arranged control / evaluation unit 4 and the buried or hidden ultrasonic measuring point 3 via radio. On the tubular connecting parts 5 can be omitted in this embodiment. The communication between the ultrasonic flowmeter 3 and the control / evaluation unit 4 takes place beyond the ground 9 arranged first coil 15a , for example, the mobile control / evaluation unit 4 is assigned, and above in the ground 9 arranged coil 15b , the flowmeter 3 assigned. Communication here means the exchange of measured data and measurement signals as well as the supply of energy.

11
erfindungsgemäße Vorrichtunginventive device
22
Rohrleitungssystem/RohrleitungPiping / tubing
33
DurchflussmessstelleFlow measuring point
44
Regel-/AuswerteeinheitControl / evaluation unit
55
rohrförmige Verbindungsleitungtubular connecting pipe
66
Rohrwandpipe wall
77
Öffnungopening
88th
Ultraschallsensorultrasonic sensor
99
Boden/ErdreichFloor / ground
1010
Anschlussleitungconnecting cable
1111
Schnittstelleinterface
1212
Kontrolleinheitcontrol unit
1313
Detektor zur Füllstandsmessungdetector for level measurement
1414
Energiespeicherenergy storage
1515
Einkopplungcoupling
1616
Messrohrmeasuring tube
1717
Verbindungsleitung/SignalleitungConnecting cable / signal line
1818
Anschlussstellejunction
1919
Mediummedium

Claims (10)

Vorrichtung zur positionsabhängigen Detektion einer Leckage in einem verdeckten, von außen unzugänglichen Rohrleitungssystem (2), wobei an definierten Stellen des Rohrleitungssystems (2) Ultraschall-Durchflussmessstellen (3) vorgesehen sind, wobei zumindest eine externe Regel-/Auswerteeinheit (4) vorgesehen ist, die von außen mit den Durchflussmessstellen (3) verbindbar ist, wobei die Regel-/Auswerteeinheit (4) Information über den Durchfluss an den definierten Stellen des Rohrleitungssystems (2) zur Verfügung stellt und anhand eines Vergleichs der an unterschiedlichen definierten Stellen in dem Rohrleitungssystem (2) bestimmten Durchflussmesswerte die Leckage auf den Bereich zwischen zwei definierten Durchflussmessstellen (3) des Rohrleitungssystem (2) eingrenzt.Device for the position-dependent detection of a leak in a concealed, inaccessible from the outside piping system ( 2 ), whereby at defined points of the pipeline system ( 2 ) Ultrasonic flow measuring points ( 3 ) are provided, wherein at least one external control / evaluation unit ( 4 ), which from the outside with the flow measuring points ( 3 ) is connectable, wherein the control / evaluation unit ( 4 ) Information about the flow at the defined points of the pipeline system ( 2 ) and based on a comparison of the at different defined locations in the piping system ( 2 ) the leakage to the range between two defined flow measuring points ( 3 ) of the piping system ( 2 ) limited. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei den Ultraschall-Durchflussmessstellen (3) um passive Ultraschall-Durchflussmessstellen (3) handelt, die jeweils über ein rohrförmiges Verbindungsteil (5) einen Zugang zu der externen Regel-/Auswerteeinheit (4) aufweisen.Device according to claim 1, wherein the ultrasonic flow measuring points ( 3 ) to passive ultrasonic flow measuring points ( 3 ), each via a tubular connecting part ( 5 ) access to the external control / evaluation unit ( 4 ) exhibit. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die passiven Ultraschall-Durchflussmessstellen (3) Ultraschallsensoren (8) aufweisen, die jeweils über die Regel-/Auswerteeinheit (4) und über das rohrförmige Verbindungsteil (5) angesteuert werden.Device according to claim 1 or 2, wherein the passive ultrasonic flow measuring points ( 3 ) Ultrasonic sensors ( 8th ), each via the control / evaluation unit ( 4 ) and via the tubular connecting part ( 5 ). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die passiven Ultraschall-Durchflussmessstellen (2) Öffnungen (7) zur Positionierung der Ultraschallsensoren (8) aufweisen und wobei die Ultraschallsensoren (8) über die rohrförmigen Verbindungsteile (5) in den Öffnungen (7) positionierbar sind.Device according to claim 1 or 2, wherein the passive ultrasonic flow measuring points ( 2 ) Openings ( 7 ) for positioning the ultrasonic sensors ( 8th ) and wherein the ultrasonic sensors ( 8th ) via the tubular connecting parts ( 5 ) in the openings ( 7 ) are positionable. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei den Ultraschall-Durchflussmessstellen (2) um aktive Durchflussmessstellen (2) handelt, die über Anschlussleitungen (10) mit der Regel-/Auswerteeinheit (4) verbindbar sind.Device according to claim 1 or 2, wherein the ultrasonic flow measuring points ( 2 ) around active flow measuring points ( 2 ), which are connected via connecting cables ( 10 ) with the control / evaluation unit ( 4 ) are connectable. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Ultraschall-Durchflussmessstelle (2) eine eigene Regel-/Auswerteeinheit (4) zugeordnet ist.Device according to one or more of the preceding claims, wherein each ultrasonic flow measuring point ( 2 ) a separate control / evaluation unit ( 4 ) assigned. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei jede Regel-/Auswerteeinheit (4) eine Schnittstelle (11) zur kabellosen Datenübertragung der an einer Durchflussmessstelle (2) ermittelten Durchflussmesswerte zu einer übergeordneten Kontrolleinheit (12) oder zu einer anderen Regel-/Auswerteeinheit (4), die einer anderen Durchflussmessstelle (2) zugeordnet ist, aufweist.Apparatus according to claim 6, wherein each control / evaluation unit ( 4 ) an interface ( 11 ) for wireless data transmission at a flow measuring point ( 2 ) determined flow measurements to a higher-level control unit ( 12 ) or to another control / evaluation unit ( 4 ) to another flow measuring point ( 2 ) is assigned. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1–7, wobei zumindest an einigen der Durchflussmessstellen (2) jeweils ein Detektor (13) zur Erkennung des Füllstandes in dem Rohrleitungssystem (2) vorgesehen ist.Device according to at least one of claims 1-7, wherein at least at some of the flow measuring points ( 2 ) one detector each ( 13 ) for detecting the level in the pipeline system ( 2 ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Regel-/Auswerteeinheit (4) einen Energiespeicher (14) aufweist, der über eine induktive oder kapazitive Einkopplung (15) mit Energie versorgbar ist.Apparatus according to claim 6 or 7, wherein the control / evaluation unit ( 4 ) an energy store ( 14 ), which via an inductive or capacitive coupling ( 15 ) is supplied with energy. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 9, wobei die Regel-/Auswerteeinheit (4) die Durchflussmessstelle (2) intermittierend derart ansteuert, dass die Durchflussmessstelle (2) nur während einer Messphase mit Energie versorgt ist, während ihr während der Ruhephase keine Energie zur Verfügung steht.Apparatus according to claim 6, 7 or 9, wherein the control / evaluation unit ( 4 ) the flow meter Job ( 2 ) controls intermittently such that the flow measuring point ( 2 ) is energized only during a measurement phase, while it is during the resting phase, no energy available.
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