DE19757581A1 - Armatur mit integrierbarer, permanenter Lecküberwachung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Armatur zum Anschluß an ein erdverlegtes Leitungssystem für Medien, insbesondere Flüs­ sigkeiten oder Gase, welche für den Einbau einer Meßein­ richtung zur permanenten Überwachung von Lecks im Leitungs­ system speziell ausgebildet ist bzw. eigens da für konzipier­ te Vorrichtungen aufweist.

Hydranten für die Unterflur- oder Überflurinstallation, aber auch Schieber mit Schieber-Einbaugarnituren und Straßen­ kappen, sind gattungsgemäße Armaturen und als solche seit vielen Jahren bekannt. Sie sind - neben Rohren und Formstü­ cken - Bestandteile von Trinkwassersystemen. Wasserverluste in solchen Trinkwassernetzen verursachen große Kosten durch den Wasserverlust einerseits und durch die notwendige Wie­ derinstandstellung des Systems und der vom Wasserschaden betroffenen Einrichtungen andrerseits.

Wasserverluste durch im Leitungssystem auftretende Lecks verursachen Schwingungen, welche als Schallwellen bzw. Strö­ mungsgeräusche vom Leitungssystem selbst und von der darin fließenden Flüssigkeit übertragen werden können. Selbst kleine Lecks, bei deren Auftreten der Schaden durch das aus­ fließende 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 wer­ den. Durch Schallmessungen können diese Lecks einerseits er­ faßt und andrerseits durch Messung an verschiedenen Stellen des Netzes geortet werden.

Z.B. aus DE 39 09 337 sind Verfahren bzw. Vorrichtungen be­ kannt, mit denen Lecks in Wasser- oder Gasleitungssystemen detektiert werden können. Dabei wird ein Meß- oder Spürge­ rät entlang einer erdverlegten Leitung bewegt und die stand­ ortabhängigen Meßwerte durch Kopplung der Bewegung mit ei­ nem Ortungssystem registriert. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die permanente Überwachung, insbesondere ei­ nes komplexen Leitungssystems, wegen dem benötigten Personal und den vielen einzusetzenden Vorrichtungen, sehr aufwendig und störanfällig wird. Darüber hinaus ist zu befürchten, daß die durch viele verschiedene Personen erfaßten Meß­ werte nur schwer miteinander verglichen werden können.

Eine weitere Vorrichtung zur Überprüfung von Wasserrohrnet­ zen ist aus DE 40 36 684 bekannt. Diese Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem tragbaren Sensor mit einem Tast­ stift, der in Kontakt mit dem zu untersuchenden Leitungsnetz zu bringen ist. Auch der Einsatz dieser Vorrichtung zur per­ manenten Überwachung eines komplexen Netzes ist sehr aufwen­ dig und eine vergleichbare und reproduzierbare Messung der einzelnen Meßwerte durch die wechselnd eingesetzten Mitar­ beiter 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 er­ faßten Meßwerte - unabhängig von der Zahl und vom Ausbil­ dungsstand des jeweils eingesetzten Personals - reproduzier­ bar und deshalb vergleichbar sind.

Gelöst wird die Aufgabe durch das Bereitstellen einer Arma­ tur gemäß dem Anspruch 1, welche zum Anschluß an ein erd­ verlegtes Leitungssystem für Medien, insbesondere Flüssig­ keiten oder Gase, geschaffen ist und eine Kontaktfläche zur Übertragung des Schalls umfaßt, welche mit einer Meßein­ richtung zum Detektieren von Lecks im Leitungssystem perma­ nent beaufschlagbar ist. Besondere Ausgestaltungen der er­ findungsgemäßen Armatur ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Anhand von Zeichnungen sollen beispielhaft und keinesfalls abschließend Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Arma­ tur beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Überflurhydranten mit eingebauter Meßeinrichtung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine Schieber-Einbaugar­ nitur 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, de­ ren 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 Betäti­ gungsspindel 8, welche, am oberen Teil des Gehäuses 1 eine Dichtung 9 durchstößt. Die Dichtung 9 liegt in einer Dich­ tungsbüchse 10. Das zylindrische obere Ende 11 der Betäti­ gungsspindel 8 weist zuoberst die Form eines 4-Kants 12 auf. Ein (nicht gezeigter) Schlüssel kann zum Bedienen der Betä­ tigungsspindel 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 zwi­ schen 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 zwi­ schen Kontaktfläche 21 und dem Sensor 22 auch über eine Fe­ der (nicht gezeigt) bewirkt werden, welche z. B. von oben auf den Datalogger 25 und/oder den Sensor 22 drückt und so die­ sen Kontakt intensiviert und sicherstellt.

Die vom einem allfälligen Leck ausgelösten Schallwellen wer­ den 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 Übergangs­ stück 18 über den Haftmagneten 23 auf den Sensor 22 übertra­ gen werden. Die Schallwellen werden im Sensor 22 in elektro­ nische 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 op­ tisch, aber auch eventuell über eine elektronische Verbin­ dung können die Meßwerte ausgelesen werden. Damit die Meß­ einrichtung 20 energetisch autonom und damit von einem elek­ trischen Netz unabhängig ist, wird vorteilhafterweise eine Batterie bzw. ein Akkumulator in die Meßeinrichtung integ­ riert. Zum Zweck des Lesens von Meßdaten kann die Betäti­ gungsspindel 8 durch eine andere (mit oder ohne Meßeinrich­ tung) - in einer routinemäßig durchführbaren Revisionsar­ beit - ersetzt bzw. mit jener ausgetauscht werden.

Dadurch, daß in diesem Ausführungsbeispiel die Meßeinrich­ tung 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 Beschä­ digung durch Dritte beeinträchtigt. Eine solcherart in eine Armatur eingebaute Meßeinrichtung zur permanenten Lecküber­ wachung eines Leitungssystems wird von Passanten gar nicht wahrgenommen, da sich der Hydrant äußerlich in nichts von einem gewöhnlichen Hydranten unterscheidet, so daß die Neu­ gierde von z. B. Vandalen nicht geweckt wird. Aber auch Feu­ erwehrleute, 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 Ar­ matur 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 Ventil­ spindel 14 verbindbar ist. Der Hohlzylinder 15, der hier die Meßeinrichtung aufnimmt, kann entsprechend demjenigen in Fig. 1 ausgeführt sein und ebenfalls einen Sensor 22 auf­ weisen, welcher über ein Verbindungskabel 24 mit einem Data­ logger 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 Betäti­ gungsspindel 8 standardmäßig ausgeführt ist. Für das Be­ reitstellen 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 bil­ det , der außerhalb des Strömungsbereiches der in dem Lei­ tungssystem 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 Ober­ fläche 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 Hydraten entfernt oder ausgewechselt werden müssen. Der Kontakt zur Schallübertragung zwischen dem Abschlußstück und der Wand 2 der Apparatur wird durch ein Andrücken ermög­ licht, 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 di­ rektem Kontakt dazu steht das Abschlußstück 27, über wel­ ches 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 Lese­ gerät 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 Vor­ teile der erfindungsgemäßen Armatur:

• - In einem Versorgungsnetz mit erfindungsgemäßen Armaturen können fallweise Meßeinrichtungen bzw. Leckortungs-Meß­ geräte 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 Be­ trieb der Armaturen nicht bzw. müssen vom Bedienungsper­ sonal 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 spora­ disch 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, wo­ durch 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, so daß Lecks in Lei­ tungssystemen frühzeitig erkannt und der Leitungsunterhalt programmiert werden können.

Claims (11)

1. Armatur zum Anschluß an ein erdverlegtes Leitungssys­ tem für Medien, insbesondere Flüssigkeiten oder Gase, da­ durch gekennzeichnet, daß die Armatur eine Kontaktfläche (21) zur Übertragung des Schalls umfaßt, der durch ein allfälliges Leck erzeugt wird und welche mit einer Meß­ einrichtung (20) zum Detektieren dieses Lecks im Leitungs­ system permanent beaufschlagbar ist.

2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Armatur einen Raum (19) zur Aufnahme dieser Meßein­ richtung (20) umfaßt, daß diese Kontaktfläche (21) bzw. dieser Raum (19) außerhalb des Strömungsbereiches dieser Medien anordenbar sind und daß diese Meßeinrichtung (20) einen Schall-Sensor (22), einen Datalogger (25) und eine Energieversorgung umfaßt.

3. Armatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kontaktfläche (21) bzw. dieser Raum (19) in die Gehäusewand (2) der Armatur eingeformt ist und/oder mit der Gehäusewand (2) in direktem Kontakt steht.

4. Armatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (21) bzw. der Raum (19) in die Betä­ tigungsspindel (8) der Armatur eingeformt ist.

5. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß diese Armatur Mittel zur Verstärkung des Kontaktes zwischen der Kontaktfläche (21) und der Meßein­ richtung (20) aufweist, wobei diese Mittel einen Magneten (23) bzw. eine Feder umfassen.

6. Armatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Armatur Vorrichtungen zum Schutz der Meßeinrichtung (20) vor Störeinflüssen, insbe­ sondere Feuchtigkeit, Schmutz, unwillkürlicher Betätigung bzw. mutwilliger Beschädigung, umfaßt.

7. Armatur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtungen hermetische Abschlüsse umfassen, wodurch die Meßeinrichtung (20) dicht einschließbar ist.

8. Armatur nach Anspruch 6 oder 7, 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) umfas­ sen.

9. Armatur nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, 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 Datenübertra­ gung aufweist.

10. Armatur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Armatur als Über- oder als Unterflurhydrant ausgebildet ist.

11. Armatur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Armatur als Schieber-Ein­ baugarnitur oder als Straßenkappe ausgebildet ist.