DE19542006A1 - Elektrische Überwachung von Kabeln u. dgl. auf Schäden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Überwachungsein­ richtung von Gegenständen, wie Kabeln, Seilen, Profilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die elektrische Überwachung von Gegenständen auf mechanische und/oder thermische und/oder Strahlungs-Einwirkung oder den Einfluß von flüssigen oder gasförmigen Medien, die die elektrische Leitfähigkeit verändern, ist eine übliche Maßnahme, um schlecht zugängliche oder unbewachte Gegenstände zu überprüfen. Dabei wird bei einer Fenstersicherung bspw. ein Schalter am Fenster angebracht, der auf öffnen überwacht wird. Ebenso ist es aus der EP-A-0259317 bekannt, elektrische Leiter, von der Umgebung isoliert, in Seile einzubringen, wobei die Unterbrechung der elektrischen Leitung zu Alarm­ signalen führt. Ferner war es üblich, gasgefüllte Leitungen zu verwenden und diese auf Gasdruckabfall zu untersuchen - dieses Verfahren war aber relativ ungünstig, da es einen großen Aufwand bei der Überwachung erfordert. Ferner wurde auch schon vorgeschlagen, zum Zwecke der Überwachung von Lichtwellenleitern auf Beschädigung elektrische Leiter einzusetzen und deren Leitfähigkeit zu überwachen (G 8621852.2).

Eine Überwachung von Temperaturschwankungen über die Leitfähigkeit war ebenfalls möglich, da diese bekanntlich eine Funktion der Temperatur ist.

Die bisher eingesetzten Überwachungen hatten also meist einen elektrisch leitenden Draht, Litze od. dgl., der nur einen definierten Zugriff auf einen bestimmten Bereich/Veränderung des zu überwachenden Gegenstandes erlaubte.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die elektrische Überwachung von Gegenständen zu verbessern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine gattungsgemäße Überwachung gelöst, wobei mindestens eine halbleitende Schicht auf den zu überwachenden Gegenstand zumindest teilweise aufgebracht ist, die an eine elektrische Überwachungsschaltung angeschlossen ist, die die Leitfähigkeit der Schicht auf Änderungen überwacht.

Dadurch, daß nun elektrisch halbleitende Schichten anstelle der bisher verwendeten Drähte, Litzen etc. verwendet werden, ist es möglich, zu überwachende Gegenstände vollständig durch eine "Überwachungsschicht" einzuhüllen, wodurch eine Umgehung einer elektrischen Überwachungsvorrichtung, wie es bei den bisherigen Überwachungen möglich war, nicht mehr möglich ist. Die Leitfähigkeit der halbleitenden Schicht wird ständig oder in vorherbestimmten Abständen durch eine Überwachungsschaltung überprüft, die auch einen Speicher mit Normwerten für die Bewertung der gemessenen Werte aufweisen kann.

Als halbleitfähiges Material können bspw. ruß- oder metallgefüllte Materialien, wie Polymere, die bspw. einfach aufextrudiert oder heißlaminiert werden können, oder aber auch leitfähige Textilien (Wovens und Non-Wovens, Fasern), durch Metallpartikel und/oder Fasern leitfähige Materialien mit einem bekannten Verfahren bspw. beschichtet, als Dispersion aufgebracht, auflackiert, gesprüht, getaucht, umwickelt, aufgelegt werden. So kann bspw. vorteilhaft die halbleitende Schicht halbleitender Kunststoff, Textil, Elastomer etc oder eine Kombination davon sein - sie kann aber auch aus einem halbleitenden Metall/Metallegierung sein.

Falls die Überwachung einseitig erfolgen soll, kann in den Gegenstand noch mindestens eine Kontrolleitung eingebracht werden, die die am der Überwachungsschaltung entgegengesetzten Ende erhaltenen Meßwerte zum Ausgangspunkt zurückleitet.

Es kann sinnvoll sein, daß die halbleitende(n) Schicht(en) unter einer Außenschicht aufgebracht ist. Häufig sind derartige Schichten korrosions- oder auch mechanisch anfällig, so daß ein Schutzmantel sie vor zufälligen Beschädigungen schützt.

Bei elastischen Schichten kann bspw. die Änderung der el. Leitfähigkeit durch mechanische Belastung (Druckbelastung, wie bspw. Betreten des Gegenstandes) gemessen werden und als Signalauslösung verwendet werden - es ist aber auch möglich, eine thermische Änderung der Umgebung der halbleitenden Schicht zu messen und so Aussagen über Wärmequellen im Bereich der halbleitenden Schicht zu erhalten.

Bei der Einwirkung von Strahlung, bspw. ionisierender Strahlung auf Materialien, bspw. halbleitende Kunststoffe werden diese zersetzt oder verändert (Änderung der Modifikation), wodurch ihre elektrische Leitfähigkeit meßbar variiert. Dabei ist es möglich, diesen Zerfall bzw. Änderung des Materials über die Messung der Leitfähigkeit ständig zu überwachen.

Der zu überwachende Gegenstand kann ein Kabel, ein Gehäuse, ein Seil sein. Eine Unterbrechung oder auch Dehnung dem zu überwachenden Gegenstände oder eine Veränderung der halbleitenden Schicht selbst, bspw. durch Strahlung oder Temperatur ruft sogleich ein geändertes elektrisches Signal hervor, das von der Überwachungsschaltung als Abweichung erkannt wird.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, nicht leitende Gegenstände zu überwachen, wie Kabel, Gehäuse, Rohre oder Seile. Dadurch, daß auch transparente halbleitende Materialien bekannt sind, können bspw. auch Mehrschichtscheiben (Sicherheitsglasscheiben) mit einer unsichtbaren halbleitenden Meldefolie versehen werden, die dann an vorherbestimmten Stellen mit der Überwachungsschaltung verbunden werden kann. Dadurch, daß die erfindungsgemäße halbleitenden Schicht nun leicht zugänglich ist, können problemlos die Überwachungsanschlüsse angebracht werden, ohne daß aufwendige Anschlüsse, wie sie bei den bekannten Kontrolldrähten notwendig waren, vorgesehen sein müssen.

Dadurch, daß nun einfach zugängliche, aber meist unter einer Schutzschicht, wie einem Kabelmantel oder einer Deckschicht eingeschlossene und dadurch sozusagen "latente" Anschlußmöglichkeiten durch die halbleitende Schicht vorgesehen sind, kann auch noch die aufwendige Vorinstallation mit Anschlüssen, die am Einsatzort vielleicht nicht an der richtigen Stelle vorliegen oder unnötig sind, vermieden werden.

Die Gegenstände, die die erfindungsgemäße Überwachung haben, können innerhalb oder außerhalb geschlossener Räume, bspw. auch im Freien/Erdreich/unter Wasser verlegt werden. (Selbstverständlich können auch Ausführungsformen für die Verlegung in Flüssigkeiten wie Wasser oder auch Meerwasser, aber auch organischen Materialien für die Anwendung in lösemittelhaltigen Räumen oder in organischen Flüssigkeiten, in der Medizin- und Biotechnik vorgesehen werden). Das Kabel kann auch als Freileitung oder im Gerätebau etc. gleichsinnig sein. Die halbleitenden Schichten ermöglichen als solche auch das Auftreten von Rissen, bspw. in hochbeanspruchtem Beton oder auch in Kraftwerksleitungen zuverlässig zu überwachen, wobei aufgrund des günstigen Preis/Leistungsverhältnisses der halbleitenden Schichten eine praktisch vollständige Überwachung der gesamten Oberflächen möglich ist. Es kann auch vorgesehen sein, mehrere Schichten über- oder nebeneinander vorzusehen, die unterschiedlich auf die zu messenden physikalischen Einflüsse reagieren - so ist es empfehlenswert, eine halbleitende Schicht mit sehr schlechter Ausdehnungsfähigkeit zur Überprüfung von Leitungen auf Risse vorzusehen, da diese schnell meßbare Beschädigungen aufweist - es kann aber auch eine halbleitende Schicht mit einer großen Änderung der Leitfähigkeit mit der Temperatur vorgesehen sein, falls feinere Temperaturschwankungen detektiert werden sollen.

Die Überwachungsschaltung selbst beruht auf den bekannten spezifischen Schaltkreisen, die entweder nachregelnd sind (mit oder ohne vorgegebene Grenzwerte) oder aber auf feste abgespeicherte Werte zurückgreifen können.

Es können übliche Differenzschaltungen eingesetzt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der begleitenden Zeich­ nung näher erläutert, auf die sie jedoch keineswegs be­ schränkt ist. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Überwachung für ein Lichtwellenleiterkabel im Längsschnitt

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Überwachung für eine mehrschichtige Platte oder Scheibe; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Überwachung mit einem netzförmigen Gegenstand, und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer überwachten Rohrleitung.

In Fig. 1 ist schematisch ein Ende eines Lichtwellenleiter- Kabels mit mehreren Lichtwellenleiter-Leitungen 8 - bspw. aus Glas oder einem geeigneten Polymeren im Längsschnitt mit Kabelmantel 14, bspw. aus Polyurethan und einem halbleitenden Zwischenmantel - hier aus einem rußgefüllten halbleitenden heißextrudierbarem Kunststoff 10 dargestellt. Ferner weist das Lichtwellenleiter-Kabel bei dieser Ausführungsform einen elektrisch leitfähigen Überwachungsleitung 11 auf, wobei die Überwachungsschaltung Ü einerseits mit der halbleitenden Schicht 10 und andererseits mit dem Überwachungsleitung 11 (communication wire) verbunden ist und die elektrische Leitfähigkeit des durch die halbleitende Schicht 10 und die Überwachungsleitung gebildeten Überwachungskreises überwacht. Die Überwachung kann in üblicher Weise - entweder ständig oder nach einem Zufallsmuster oder aber auch in regelmäßigen Abständen über Messung der Leitfähigkeit durchgeführt werden, wobei eine Änderung, die außerhalb eines vorgegebenen Intervalls liegt, zu einer Fehlermeldung führt. Die Funktionsweise derartiger Überwachungssteuerungen ist hinreichend bekannt und dem Fachmann geläufig - sie benötigt daher keiner besonderen Erläuterung. Erfindungsgemäß ist es sinnvoll, wenn die Überwachungsschaltung zunächst vor Ort ge­ eicht wird, wenn die Kennwerte erst nach dem Einbau aufgrund der Einbaugrößen, wie Kabellänge, Rohrlänge etc. festgelegt und abgespeichert werden müssen.

Selbstverständlich kann das Lichtwellenleiter-Kabel übliche weitere Bestandteile aufweisen, wie Zugentlastungsfasern, weitere Kabelmäntel etc. Diese Ausführungsform der Erfindung betrifft Gegenstände, die langgestreckt sind und nur von einer Seite her überwacht werden sollen - daher ist es notwendig, das am anderen Ende des zu überwachenden Gegenstandes aufzunehmende Signal der halbleitenden Schicht durch den elektrischen Leiter wieder zurückzuleiten.

In Fig. 2 ist schematisch ein weiterer mittels der erfindungs­ gemäßen Überwachung zu überwachender plattenförmiger Gegen­ stand, hier eine Verbundglasscheibe, dargestellt, wie sie bspw. als einbruchhemmende Scheibe mit einer Polycarbonat-Fo­ lie ausgebildet sein kann.

Die Außen- und Innenschichten des Verbundglases bestehen hier aus Silikatglas, während eine Innenschicht Polycarbonat ist und eine weitere Innenschicht eine halbleitende durchsichtige Folie ist, die in üblicher Weise bspw. mittels Klebern, wie sie im Verbundglasbau üblich sind, eingeklebt sein kann. Hier ist eine halbleitende Kunststoffschicht ausgebildet, die an Anschlüssen auf gegenüberliegenden Seiten der zu überwa­ chenden Verbundglasscheibe mit der Überwachungsschaltung ver­ bunden ist.

In Fig. 3 ist nun ein mit mehreren erfindungsgemäß mit Über­ wachungsschichten ausgestalteten Seilen ausgebildetes Netz dargestellt, das bspw. zum Absichern von Öffnungen und Durchgängen jeglicher Art eingesetzt werden kann. Die einzelnen Seile können alle oder nur einige mit der Überwa­ chungsschicht ausgerüstet sein, deren Leitfähigkeit durch Messen derselben überwacht wird. Selbstverständlich kann die halbleitende Schicht unter einem Seilüberzug aufgebracht sein - sie kann ihn aber auch selbst bilden. Wird ein oder mehrere Seile beschädigt, durchschnitten, stark gedehnt oder kompri­ miert oder größeren thermischen, Strahlungs- oder chemischen Belastungen ausgesetzt werden, ändert sich das physikalische Leitvermögen der halbleitenden Schicht und es kann ein Alarm ausgelöst werden. Durch ein derartiges Netz ist eine sichere Überwachung des dadurch versperrten Gegenstandes/Öffnung möglich.

In der in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist ein Rohr 20 dargestellt, das mit einem halbleitenden Überzug 10′′′, der hier aufgestrichen wurde, versehen ist. Über dem halbleitenden Überzug ist eine Deckschicht 8 vorgesehen, die das Rohr weiterhin schützt.

Dadurch, daß der halbleitende Überzug 10′′′ fest mit der Ober­ fläche des Rohrmaterials (hier bspw. eines nichtleitenden Kunststoffs oder Betons) verbunden ist und durch die Art der Aufbringung, wie Aufstreichen, möglichst in alle Unebenheiten eingedrungen ist, haftet der Überzug 10′′′ besonders stark an der Oberfläche und wird durch alle Änderungen der Rohrober­ fläche, wie Risse, verändert und damit seine elek­ trisch/physikalischen Eigenschaften. Somit kann das Auftreten gefährdender Risse, die die Haltbarkeit bspw. von Betonrohren beeinträchtigen, erkannt werden, ohne das Rohr bspw. aus­ zugraben. Derartige Risse sind besonders bei umlaufenden aggressiven Materialien, wie metallorganischen Verbindungen in chemischen Fabriken und sonstige gefährliche Flüssigkeiten und Gase, bspw. Chlor- und HCl-Gase, bspw. in großenteils unterirdisch erbauten Reaktoren oder auch in chemischen Anlagen mit hochaggressiven Materialien sehr problematisch und ihre sichere und frühe Erkennung dient erheblich der Sicherheit.

Obwohl die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert wurde, ist sie keineswegs auf diese beschränkt, sondern erstreckt sich auf die dem Fachmann geläufigen Ab­ wandlungen, wie sie unter den Schutzbereich der Ansprüche fallen.

Claims (8)

1. Elektrische Überwachungseinrichtung von Gegenständen, wie Kabeln, Leitungen, Seilen, Profilen, Oberflächen, Gehäusen auf Unversehrtheit, wobei auf dem zu überwachenden Gegenstand mindestens eine halbleitende Schicht (10) zumindest teilweise isoliert gegen den Untergrund oder Schutzbeschichtung (8) aufgebracht ist, die an eine elektrische Überwachungsschal­ tung (Ü) angeschlossen ist, die die Leitfähigkeit der Schicht auf Änderungen überwacht.

2. Elektrische Überwachung von Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitende(n) Schicht(en) (10) von einer oder mehreren Außenschichten (8), ggf. isolierend(en), bedeckt ist.

3. Elektrische Überwachungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der halbleitenden Schicht (8) ein halbleitender Kunststoff, Textil, Geflecht, halbleitendes Metall oder eine Pulverbeschichtung ist.

4. Elektrische Überwachung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zu überwachende Gegenstand ein Kabel mit Metalleitern und/oder Polymer/Glasfasern, ein Gehäuse, ein Seil, ein Rohr etc. ist.

5. Elektrische Überwachung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand ein Lichtwellenleiter oder elektrisches Kabel mit mindestens einem Kontrolleiter ist, wobei die mindestens eine halbleitende Schicht (10) eine halbleitende Kunststoffschicht als Zwischenmantel aufextrudiert oder eine Bewickelung oder Umlegung mit halbleitendem Material ist.

6. Elektrische Überwachung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand eine (Verbund)-Glasscheibe ist.

7. Elektrische Überwachung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand ein Behälter ist.

8. Elektrische Überwachung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand ein Rohr bzw. Rohrleitung ist.