DE19859736C1

DE19859736C1 - Vorrichtung zur Überwachung flüssigkeitsführender Leitungen

Info

Publication number: DE19859736C1
Application number: DE1998159736
Authority: DE
Inventors: Eberhard Opitz
Original assignee: LINDNER ARMATUREN GmbH
Current assignee: LINDNER ARMATUREN GmbH
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2000-08-03
Anticipated expiration: 2018-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung flüssigkeitsführender Leitungen, die im Bereich der Meßstelle in einen Hauptstrom mit einer Strömungs-Schikane und in einen Nebenstrom mit einem auftriebsgesteuerten Schwebekörper als Meßelement aufgegliedert werden. Es wird die Aufgabe gelöst, unabhängig von der räumlichen Ausrichtung des Hauptstroms eine stets senkrechte Anordnung des Schwebekörpers im Nebenstrom zu erzielen. Dies wird erreicht, indem die, dem Hauptstrom zugeordnete Strömungs-Schikane (1) und der, dem Nebenstrom zugeordnete Schwebekörper (4) in jeweils separaten und miteinander verbindbaren Gehäusen (7; 8) angeordnet sind, wobei das Gehäuse (8) zur Aufnahme des Schwebekörpers (4) einen, in Einbaulage senkrecht verlaufenden, der Kontur des Schwebekörpers (4) angepaßten Kanal (9) aufweist, der oberhalb und unterhalb des Schwebekörpers (4) in zwei weitere Kanäle (10; 11) übergeht, wobei der, dem unteren Bereich des Schwebekörpers (4) zugeordnete Kanal (10) in einen Ringkanal (12) mündet, in den ebenfalls der in Strömungsrichtung vor der Strömungs-Schikane (1) ausgestaltete Anschlußquerschnitt (2) des Hauptstromgehäuses (7) mündet, und wobei der, dem oberen Bereich des Schwebekörpers (4) zugeordnete Kanal (11) mit dem Anschlußquerschnitt (3) des Hauptstromgehäuses (7) in Wirkverbindung steht, der in Strömungsrichtung nach der Strömungs-Schikane (1) des Hauptstromgehäuses (7) ausgestaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung flüssig keitsführender Leitungen, die im Bereich der Meßstelle in einen Hauptstrom und einen Nebenstrom derart aufgegliedert werden, daß der Hauptstrom einen wesentlich größeren Strömungsquerschnitt als der Nebenstrom aufweist und mit einer Strömungs-Schikane versehen ist, die den Hauptstrom zunächst verschließt und erst ab einer vor gegebenen Mindest-Strömungsmenge öffnet, wobei im Strömungsweg des Hauptstroms vor und hinter der Schikane die Anschlußquerschnitte für den Nebenstrom ausgestaltet sind, der als Meßelement einen auf triebsgesteuerten Schwebekörper mit einem Dauermagnet aufweist, dem ein magnetischer Impulsgeber zugeordnet ist.

Für das Erkennen von Defekten an flüssigkeitsführenden Leitungen ist es bekannt, diese Leitungen mit Meßfühlern auszurüsten, die verschiedene Strömungsparameter erfassen. Hierfür werden überwie gend mehrere, an verschiedenen Leitungsabschnitten angeordnete Meß fühler zu einer Vergleichsschaltung kombiniert. Somit können Defek te, die sich in untypischen Parametern darstellen, z. B. als unge wöhnlich lange Entnahmezeit oder zu großes Entnahmevolumen, früh zeitig detektiert werden. Nachfolgend erfolgt eine automatische Absperrung des defekten Leitungsabschnittes. Folgeschäden des Lei tungsschadens werden demzufolge weitgehend ausgeschlossen oder zu mindest vermindert.

Vorrichtungen zur Überwachung und Havarieunterbrechung von insbe sondere wasserführenden Versorgungsleitungen sind beispielsweise Gegenstand der Druckschriften DE 27 54 886 A1, DE 43 36 784 A1 und EP 731 313 A1. Diese technischen Lösungen sind grundsätzlich zum Erkennen von Leitungsdefekten geeignet. Bei lediglich geringen Leckagemengen ist die Funktionssicherheit allerdings fragwürdig. So wird z. B. bei Verwendung eines rotierenden Strömungsmessers gemäß DE 27 54 886 A1 das Flügelrad nicht ansprechen, sofern ein Leck mit zunächst noch geringem Flüssigkeitsaustritt vorhanden ist. Das Flügelrad reagiert erst bei stärkerem Flüssigkeitsaustritt mit ei ner Drehbewegung. Folglich wird erst bei einer relativ großen Ab weichung vom Sollparameter das Absperren der defekten Leitungsab schnitte realisiert.

Eine feinfühlige Meßwerterfassung, mit der bereits geringe Leckage mengen festgestellt werden können, wird durch eine zweistufige Wir kungsweise erreicht. Hierbei ist aus DE 44 18 396 A1 eine Überwa chungsvorrichtung für Wasserversorgungssysteme bekannt, die den zu überwachenden Leitungsstrang in einen Hauptstrom und einen Neben strom aufgliedert. Der Hauptstrom hat einen wesentlich größeren Strömungsquerschnitt als der Nebenstrom und weist eine Strömungs- Schikane auf. Die Schikane verschließt den Hauptstrom zunächst und öffnet erst ab einer vorgegebenen Mindest-Strömungsmenge. Im Strö mungsweg sind vor und hinter der Schikane die Anschlußquerschnitte für den Nebenstrom ausgestaltet, so daß Haupt- und Nebenstrom zu einander parallel verlaufen. Im Nebenstrom ist ein sensibel reagie render Strömungsmesser vorgesehen, mit dem bereits geringste Lecka gemengen festgestellt werden können.

Als Meßelement im Nebenstrom werden oftmals Strömungsmesser einge setzt, die auf dem Prinzip eines Schwebekörpers beruhen. Gegenstand von DE 28 49 825 A1 ist ein sog. Durchflußwächter, der in einem, vom Wasser durchströmbaren Gehäuse einen Strömungskolben aufweist. Der Strömungskolben ist schwimmend gelagert und gegen den Druck des strömenden Wassers durch eine Feder abgestützt. Der Strömungskolben ist mit einem Dauermagneten versehen, der mit einem magnetischen Impulsgeber in Wirkverbindung steht. In Abhängigkeit der Relativ stellung von Kolben und Impulsgeber ergibt sich eine Änderung der magnetischen Feldstärke. Derartige Änderungen, die sich in einer Änderung der Signale des magnetischen Impulsgebers zeigen, werden als Parameter der zu überwachenden Strömung ausgewertet und beim Auftreten untypischer Parameter als Ausgangspunkt für eine zwangs weise Absperrung der Leitung verwendet. Dieser Strömungswächter kann weitgehend lageunabhängig eingebaut werden. Nachteilig ist, daß diese Möglichkeit zwingend die Abstützung des Strömungskolbens mittels einer Gegenkraftfeder erfordert. Somit wird der Strömungs wächter wesentlich unempfindlicher. Die notwendige sensible Reak tion auf bereits geringe Leckagemengen ist folglich eingeschränkt.

Für eine besonders feinfühlige Messung ist es zweckmäßig, daß auf triebsgesteuerte Meßelemente ohne Gegendruckfeder eingesetzt wer den. Dies wird möglich durch Strömungswächter auf Schwerkraftbasis. Der Verzicht auf die Gegendruckfeder bedingt jedoch, daß der Schwe bekörper immer senkrecht stehen muß, um die Differenz der Schwer kraft zur Auftriebskraft in ein Meßergebnis umzuformen. Damit der Schwebekörper bereits auf eine geringe Auftriebskraft des strömen den Mediums, die den Parameter einer Strömungsbewegung darstellt, reagiert, sollte die Gesamtdichte des Schwebekörpers nur geringfü gig höher sein als die Dichte des Mediums, dessen Strömungsverhal ten überwacht werden soll. Diese Forderung ergibt kaum Probleme. Hingegen ist die notwendige senkrechte Anordnung des Schwebekörpers im Nebenstrom bei zahlreichen Anwendungsfällen nicht realisierbar, z. B. bei schräg oder horizontal angeordnetem Hauptstrom.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen auftriebsgesteuerten Strömungs wächter für Messungen im Nebenstrom zu schaffen, der unabhängig von der räumlichen Ausrichtung des zugeordneten Hauptstroms eine senk rechte Anordnung des Schwebekörpers im Nebenstrom ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem die, dem Hauptstrom zugeordnete Strömungs-Schikane und der, dem Nebenstrom zugeordnete Schwebekör per in jeweils separaten und miteinander verbindbaren Gehäusen an geordnet sind. Das Gehäuse zur Aufnahme des Schwebekörpers weist einen, in Einbaulage senkrecht verlaufenden, der Kontur des Schwe bekörpers angepaßten Kanal auf, der oberhalb und unterhalb des Schwebekörpers in zwei weitere Kanäle übergeht. Der Kanal, der dem unteren Bereich des Schwebekörpers zugeordnet ist, mündet in einen Ringkanal, in den ebenfalls der in Strömungsrichtung vor der Strö mungs-Schikane ausgestaltete Anschlußquerschnitt des Hauptstromge häuses mündet. Der dem oberen Bereich des Schwebekörpers zugeordne te Kanal steht hingegen mit dem Anschlußquerschnitt des Hauptstrom gehäuses in Wirkverbindung, der in Strömungsrichtung nach der Strö mungs-Schikane ausgestaltet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 7 beschrieben.

Der vorgeschlagene Strömungswächter ergibt wesentliche Vorteile, weil in jeder Einbaulage eine senkrechte Anordnung des Schwebekör pers im Nebenstrom erzielt wird. Dies wird durch den Ringkanal er reicht. Somit können Messungen im Nebenstrom durchgeführt werden, ohne Beachtung der räumlichen Ausrichtung des zugeordneten Haupt stroms. Die Funktionsfähigkeit ist in jeder Position gewährleistet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die aus zwei Gehäusen zusammenfügbare Vorrichtung in teilweise perspektivischer Ansicht

Fig. 2 die Ausgestaltung des Ringkanals in perspektivischer Ansicht

Die gezeigte Vorrichtung gliedert die zu überwachende Leitung im Bereich der Meßstelle in einen Hauptstrom und in einen Nebenstrom. Der Hauptstrom hat hierbei einen wesentlich größeren Strömungsquer schnitt als der Nebenstrom. Im Hauptstrom ist eine Strömungs-Schi kane angeordnet, z. B. ein federbelastetes Tellersitzventil 1. Die Strömungs-Schikane 1 verschließt zunächst den Hauptstrom und öffnet erst ab einer vorgegebenen Mindest-Strömungsmenge. Im Strömungsweg des Hauptstroms sind jeweils vor und hinter der Schikane 1 An schlußquerschnitte 2 und 3 für den Nebenstrom ausgestaltet. Im Ne benstrom ist ein auftriebsgesteuerter Schwebekörper 4 angeordnet, der als Meßelement für geringe Strömungsbewegungen genutzt wird. Die Einbaulage des Schwebekörpers 4 ist grundsätzlich senkrecht, um die Differenz zwischen Schwerkraft und Auftriebskraft in ein Meßer gebnis umformen zu können. Im Schwebekörper 4 ist ein Dauermagnet 5 integriert, dem ein magnetkraftabhängiger Sensor 6 zugeordnet ist.

Die dem Hauptstrom zugeordnete Strömungs-Schikane 1 ist in einem Gehäuse 7 angeordnet. Der dem Nebenstrom zugeordnete Schwebekörper 4 ist in einem weiteren Gehäuse 8 angeordnet. Die beiden Gehäuse 7 und 8 sind miteinander verbindbar. Das Gehäuse 8 zur Aufnahme des Schwebekörpers 4 weist einen Kanal 9 auf. Die Kontur des Kanals 9 ist der Kontur des Schwebekörpers 4 angepaßt, so daß der Schwebe körper 4 sowohl lagefixiert als auch bewegbar in diesem Kanal 9 an geordnet ist. In Einbaulage ist der Kanal 9 so anzuordnen, daß der Schwebekörper 4 eine senkrechte Ausrichtung hat. Vom Kanal 9 zwei gen oberhalb und unterhalb des Schwebekörpers 4 zwei weitere Kanäle 10 und 11 ab.

Der untere Kanal 10 mündet in einen Ringkanal 12. In diesen Ring kanal 12 mündet ebenfalls der Anschlußquerschnitt 2, der im Haupt strom vor der Strömungs-Schikane 1 abzweigt. Der Ringkanal 12 ist vorzugsweise im Gehäuse 8 mit Schwebekörper 4 ausgestaltet. Alter nativ kann der Ringkanal 12 aber auch im Gehäuse 7 mit Strömungs- Schikane 1 vorgesehen werden. Der obere Kanal 11 steht mit dem An schlußquerschnitt 3 des Hauptstroms in Wirkverbindung, der hinter der Strömungs-Schikane 1 angeordnet ist.

Die Verbindung der beiden Gehäuse 7 und 8 kann beispielsweise mit einer Schraube 13 erfolgen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat diese Schraube 13 ein abgeflachtes Gewinde, so daß ein freier Durchströmquerschnitt verbleibt. Alternativ kann die Schraube 13 auch als Hohlkörper ausgestaltet werden. In diesem Fall verbindet eine in der Schraube 13 axial verlaufende Durchgangsöffnung den, dem oberen Bereich des Schwebekörpers 4 zugeordneten Kanal 11 mit dem Anschlußquerschnitt 3 des Hauptstromgehäuses 7. Durch eine zen trale Anordnung der Schraube 13 ist es möglich, die beiden Gehäuse 7 und 8 um 360° zueinander zu verdrehen. Um in jeder Relativlage eine wasserdichte Verbindung zwischen den Gehäusen 7 und 8 zu ge währleisten, weisen beide Gehäuse 7 und 8 zueinander kongruente Planflächen mit zugeordneten Dichtringen auf. In Fig. 1 ist eine Ausgestaltung zu sehen, bei der am Gehäuse 7 lediglich eine Plan fläche 14 vorgesehen ist, während das Gehäuse 8 drei derartige Planflächen 15a, 15b und 15c aufweist. Weiterhin sind im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Dichtringe 16a und 16b vorgesehen.

Durch die im Gehäuse 7 angeordnete Strömungs-Schikane 1 wird in Ab hängigkeit der Federkraft der Hauptstrom zunächst gesperrt. Eine Strömungsbewegung ist jedoch über den Anschlußquerschnitt 2 mög lich. Das strömende Medium gelangt über den Anschlußquerschnitt 2 an einer je nach Einbaulage beliebigen Stelle in den Ringkanal 12. Vom Ringkanal 12 wird das Medium über den Kanal 10 zum unteren Ab schnitt des Schwebekörpers 4 geleitet. Der Schwebekörper 4 wird nunmehr durch das anströmende Medium angehoben. Nachfolgend strömt das Medium durch die Kanäle 9 und 11 in den Anschlußquerschnitt 3 und am abgeflachten Gewinde der Schraube 13 wieder zurück in den Hauptstrom. Somit kann eine ständige Anströmung des Schwebekörpers 4 senkrecht von unten nach oben gewährleistet werden. Durch den im Schwebekörper 4 integrierten Dauermagnet 5 kann die Bewegung des Schwebekörpers 4 vom magnetischen Impulsgeber 6 erfaßt und somit als Signal der erfolgten Strömungsbewegung verarbeitet werden.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1

Strömungs-Schikane

2

Anschlußquerschnitt für Nebenstrom

3

Anschlußquerschnitt für Nebenstrom

4

Schwebekörper

5

Dauermagnet

6

magnetischer Impulsgeber

7

Gehäuse mit Strömungs-Schikane

8

Gehäuse mit Schwebekörper

9

Kanal mit Schwebekörper

10

Kanal

11

Kanal

12

Ringkanal

13

Schraube

14

Planfläche am Gehäuse mit Strömungs-Schikane

15

a Planfläche am Gehäuse mit Schwebekörper

15

b Planfläche am Gehäuse mit Schwebekörper

15

c Planfläche am Gehäuse mit Schwebekörper

16

a Dichtring

16

b Dichtring

Claims

1. Vorrichtung zur Überwachung flüssigkeitsführender Leitungen, die im Bereich der Meßstelle in einen Hauptstrom und einen Neben strom derart aufgegliedert werden, daß der Hauptstrom einen we sentlich größeren Strömungsquerschnitt als der Nebenstrom auf weist und mit einer Strömungs-Schikane versehen ist, die den Hauptstrom zunächst verschließt und erst ab einer vorgegebenen Mindest-Strömungsmenge öffnet, wobei im Strömungsweg des Haupt stroms vor und hinter der Schikane die Anschlußquerschnitte für den Nebenstrom ausgestaltet sind, der als Meßelement einen auf triebsgesteuerten Schwebekörper mit einem Dauermagnet aufweist, dem ein magnetischer Impulsgeber zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die, dem Hauptstrom zugeordnete Strömungs-Schikane (1) und der, dem Nebenstrom zugeordnete Schwebekörper (4) in jeweils se paraten und miteinander verbindbaren Gehäusen (7; 8) angeordnet sind, wobei das Gehäuse (8) zur Aufnahme des Schwebekörpers (4) einen, in Einbaulage senkrecht verlaufenden, der Kontur des Schwebekörpers (4) angepaßten Kanal (9) aufweist, der oberhalb und unterhalb des Schwebekörpers (4) in zwei weitere Kanäle (10; 11) übergeht, wobei der, dem unteren Bereich des Schwebekörpers (4) zugeordnete Kanal (10) in einen Ringkanal (12) mündet, in den ebenfalls der in Strömungsrichtung vor der Strömungs-Schika ne (1) ausgestaltete Anschlußquerschnitt (2) des Hauptstromge häuses (7) mündet, und wobei der, dem oberen Bereich des Schwe bekörpers (4) zugeordnete Kanal (11) mit dem Anschlußquerschnitt (3) des Hauptstromgehäuses (7) in Wirkverbindung steht, der in Strömungsrichtung nach der Strömungs-Schikane (1) des Haupt stromgehäuses (7) ausgestaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) mit Strömungs-Schikane (1) und das Gehäuse (8) mit Schwebekörper (4) mittels einer Schraube (13) miteinan der verbindbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (13) ein abgeflachtes Gewinde aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (13) als Hohlkörper ausgestaltet ist, wobei eine axial verlaufende Durchgangsöffnung der Schraube (13) den, dem oberen Bereich des Schwebekörpers (4) zugeordneten Kanal (11) mit dem Anschlußquerschnitt (3) des Hauptstromgehäuses (7) verbindet, der in Strömungsrichtung nach der Strömungs-Schikane (1) des Hauptstromgehäuses (7) ausgestaltet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (12) im Gehäuse (8) mit Schwebekörper (4) aus gestaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (12) im Gehäuse (7) mit Strömungs-Schikane (1) ausgestaltet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) mit Strömungs-Schikane (1) und das Gehäuse (8) mit Schwebekörper (4) zueinander kongruente Planflächen (14; 15a; 15b; 15c) mit zugeordneten Dichtringen (16a; 16b) aufwei sen.