DE19757581C2 - 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 Lei­ tungssystem speziell ausgebildet ist bzw. eigens da für kon­ zipierte Vorrichtungen aufweist.

Hydranten für die Unterflur- oder Überflurinstallation, aber auch Schieber mit Schieber-Einbaugarnituren und Stra­ ßenkappen, 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 kön­ nen. Selbst kleine Lecks, bei deren Auftreten der Schaden durch das ausfließende Wasser vernachlässigbar oder min­ destens noch sehr begrenzt ist, erzeugen solche Strömungs­ geräusche, welche - dank der Dichte des Wassers - um ein Vielfaches der Distanz, die sie im Medium Luft zurücklegen könnten - überragen werden. Durch Schallmessungen kön­ nen diese Lecks einerseits erfaßt und andrerseits durch Mes­ sung an verschiedenen Stellen des Netzes geortet werden.

Z. B. aus DE 39 09 337 C2 sind Verfahren bzw. Vorrichtun­ gen bekannt, mit denen Lecks in Wasser- oder Gasleitungs­ systemen 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 Ver­ fahren hat den Nachteil, daß die permanente Überwachung, insbesondere eines komplexen Leitungssystems, wegen dem benötigten Personal und den vielen einzusetzenden Vorrichtungen, sehr aufwendig und störanfällig wird. Dar­ über hinaus ist zu befürchten, daß die durch viele verschie­ dene Personen erfaßten Meßwerte nur schwer miteinander verglichen werden können.

Eine weitere Vorrichtung zur Überprüfung von Wasser­ rohrnetzen ist aus DE 40 36 684 C1 bekannt. Diese Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem tragbaren Sensor mit ei­ nem Taststift, der in Kontakt mit dem zu untersuchenden Leitungsnetz zu bringen ist. Auch der Einsatz dieser Vor­ richtung zur permanenten Überwachung eines komplexen Netzes ist sehr aufwendig und eine vergleichbare und repro­ duzierbare 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 Me­ dien, insbesondere Flüssigkeiten oder Gase, bereitzustellen, wodurch die erfaßten Meßwerte - unabhängig von der Zahl und vom Ausbildungsstand des jeweils eingesetzten Perso­ nals - reproduzierbar und deshalb vergleichbar sind.

Gelöst wird die Aufgabe durch das Bereitstellen einer Ar­ matur gemäß dem Anspruch 1, welche zum Anschluß an ein erdverlegtes Leitungssystem für Medien, insbesondere Flüs­ sigkeiten oder Gase, geschaffen ist und eine Kontaktfläche zur Übertragung des Schalls umfaßt, welche mit einer Meß­ einrichtung zum Detektieren von Lecks im Leitungssystem permanent beaufschlagbar ist. Besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Armatur ergeben sich aus den ab­ hängigen Ansprüchen.

Anhand von Zeichnungen sollen beispielhaft und keines­ falls abschließend Ausführungsformen der erfindungsgemä­ ßen Armatur beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Überflurhydran­ ten mit eingebauter Meßeinrichtung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine Schieber-Einbau­ garnitur 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 ih­ rem unteren Ende als Flansch 3 ausgebildet ist und auf ei­ nem Zwischenrohr 4 sitzt. Mit diesem Zwischenrohr 4 ist dieses Gehäuse 1 über eine Bride 5 verbunden. Das Zwi­ schenrohr 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 ange­ ordnete Betätigungsspindel 8, welche, am oberen Teil des Gehäuse 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 Ven­ tils des Hydranten (nicht gezeigt) auf diesen 4-Kant 12 auf­ gesetzt werden. An ihrem unteren Ende weist die Betäti­ gungsspindel 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 so­ wohl 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 abge­ schlossenen 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 Ausführungs­ beispiel 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 Haftmagne­ ten 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 intensi­ viert 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 Betäti­ gungsspindel 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 Mes­ sungen des Sensors 22 und gibt diese auf ein optisches Dis­ play (nicht gezeigt). Von diesem optischen Display, bei­ spielsweise durch ein Schauglas optisch, aber auch eventu­ ell über eine elektronische Verbindung können die Meß­ werte 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 Betätigungsspin­ del 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 Meßein­ richtung 20 in einem Raum 19 hermetisch abgeschlossen ist, wird deren Funktion weder durch natürliche Störeinflüsse, wie Feuchtigkeit, Schmutz, Rost etc. noch durch unwillkür­ liche Betätigung durch z. B. Feuerwehrleute oder mutwil­ lige Beschädigung durch Dritte beeinträchtigt. Eine solcher­ art in eine Armatur eingebaute Meßeinrichtung zur perma­ nenten Lecküberwachung eines Leitungssystems wird von Passanten gar nicht wahrgenommen, da sich der Hydrant äu­ ßerlich in nichts von einem gewöhnlichen Hydranten unter­ scheidet, so daß die Neugierde von z. B. Vandalen nicht ge­ weckt 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 be­ hindert und die Funktion der Armatur ist voll gewährleistet. Die erfindungsgemäße Armatur kann auch als Unterflurhy­ drant 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, zy­ linderförmigen Ende 11 axial geführt und weist auch an ih­ rem 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 Datalogger 25 verbunden ist. Der Datalogger 25 kann eben­ falls ein optisches Display (nicht gezeigt) aufweisen. Eine solche Meßeinheit funktioniert prinzipiell gleich wie dieje­ nige in Fig. 1 und ist vorzugsweise ebenfalls energetisch au­ tonom 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 Durch­ führung 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 Ar­ maturengehäuses 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 bie­ tet 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 äu­ ßere Oberfläche aufweist, die so dimensioniert ist, daß sie gerade auf die vertiefte Kontaktfläche 21 paßt und von die­ ser 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 Hohl­ zylinder bestimmt ist, kann sich eine Meßeinrichtung ent­ sprechend den Fig. 1 oder 2 befinden. Diese Ausführungs­ form hat den Vorteil, daß zum Auswechseln der Meßeinrich­ tung keine funktionellen Teile des Hydraten entfernt oder ausgewechselt werden müssen. Der Kontakt zur Schallüber­ tragung zwischen dem Abschlußstück und der Wand 2 der Apparatur wird durch ein Andrücken ermöglicht, welches durch das gezielte Einschrauben des Deckels 28 bewerkstel­ ligt werden kann. Der Deckel 28 kann, zwecks optischer bzw. opto-elektronischer Ablesung des Datalogger-Dis­ plays, 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 Ma­ gneten 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 ange­ drückt und zudem zentriert wird.

Das Detail B zeigt einen Deckel 28 als oberen Abschluß des Hohlzylinders 15. Zum optischen bzw. optoelektroni­ schen 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 Be­ darf aktiviert werden und permanent - für Außenste­ hende 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 Be­ dienungspersonal der Armaturen (z. B. Feuerwehr) nicht zwingend wahrgenommen werden.
• - Ein Datalogger zeichnet zu bestimmten Zeiten (vor­ zugsweise nachts, da dann weniger Störungen auftre­ ten) eine oder mehrere Messungen auf und speichert diese. Dadurch kann ein komplexes System von erd­ verlegten Leitungen permanent überwacht werden, ob­ wohl die Meßwerte lediglich sporadisch abgelesen werden.
• - Das Ablesen der Meßdaten kann über ein Digital- Display am Schall-Sensor bzw. automatisch über eine optische, optoelektronische oder elektronische Kopp­ lung erfolgen, was zu objektiven Datensätzen führt.
• - Ein Schall-Sensor mißt immer an der gleichen Stelle, wodurch eine Eichung oder eine Standardisie­ rung wesentlich vereinfacht oder sogar hinfällig wird.
• - Mit einem Minimum an Personal und dessen Ausbil­ dung wird ein Maximum an Sicherheit erreicht, so daß Lecks in Leitungssystemen frühzeitig erkannt und der Leitungsunterhalt programmiert werden können.

Claims (12)

1. Armatur zum Anschluss an ein erdverlegtes Leitungs­ system für Medien, insbesondere Flüssigkeiten oder Gase, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen verschliessbaren Raum (19) zur permanenten Aufnahme einer Messeinrichtung (20) zum Detektieren eines allfälligen Lecks im Leitungs­ system sowie eine Kontaktfläche (21) zur Übertragung des Schalls, der durch das allfällige Leck erzeugt wird, auf die Messeinrichtung (20) umfasst.

2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kontaktfläche (21) und dieser Raum (19) aus­ serhalb des Strömungsbereiches dieser Medien anordenbar sind und dass diese Messeinrichtung (20) einen Schall- Sensor (22), einen Datalogger (25) und eine Energiever­ sorgung umfasst.

3. Armatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass diese Kontaktfläche (21) und/oder 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 gekennzeich­ net, dass die Kontaktfläche (21) und/oder der Raum (19) in die Betätigungsspindel (8) der Armatur eingeformt ist.

5. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese Armatur Mittel zur Verstärkung des Kontaktes zwischen der Kontaktfläche (21) und der Messeinrichtung (20) aufweist, wobei diese Mittel einen Magneten (23) oder eine Feder umfassen.

6. Armatur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Armatur Vorrichtungen zum Schutz der Messeinrichtung (20) vor Störeinflüssen, ins­ besondere Feuchtigkeit, Schmutz, unwillkürlicher Betäti­ gung und mutwilliger Beschädigung, umfasst.

7. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtungen hermetische Abschlüsse umfassen, wodurch die Messeinrichtung (20) dicht einschliessbar ist.

8. Armatur nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, dass diese Vorrichtungen eine Betätigungsspindel (8), ein in die Betätigungsspindel (8) oder in die Arma­ tur einsetzbares Rohr (15, 16) oder einen Teil der Arma­ turenwand (2) umfassen.

9. Armatur nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (19) als Hohlzy­ linder (15) ausgebildet ist und dass dieser Hohlzylinder (15) oder ein denselben verschliessender Deckel (28) ein Schauglas (28a) zur optischen oder optoelektronischen Datenübertragung 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- Einbaugarnitur oder als Strassenkappe ausgebildet ist.

12. Armatur nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine in einem verschließbaren Raum (19) zur permanenten Aufnahme einer Meßeinrichtung (20) zum Detektieren eines allfälligen Lecks im Leitungssystem angeordnete Kontaktfläche (21) zur Übertragung des Schalls, der durch das allfällige Leck erzeugt wird, auf die Meßeinrichtung (20) umfaßt.