DE19914658A1 - Anordnung zur Messung von Undichtigkeiten in Abdichtungssystemen zur Leckagedetektion und Leckageortung elektrisch leitender Fluide sowie Verwendung einer solchen Anordnung - Google Patents
Anordnung zur Messung von Undichtigkeiten in Abdichtungssystemen zur Leckagedetektion und Leckageortung elektrisch leitender Fluide sowie Verwendung einer solchen AnordnungInfo
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Abstract
Die Erfindung beinhaltet eine Anordnung und Vorrichtung zur Leckagedetektion und Leckageortung von elektrisch zumindest gering leitenden und zumindest hochohmig geerdeten oder geeignet kontaktierten Fluiden durch elektrisch nicht leitende Abdichtungen. Als Basissensor dienst eine elektrisch isoliert, unter bzw. hinter der Abdichtung oder zwichen zwei Abdichtungsschichten angeordnete Widerstandsschicht mit näherungsweise konstantem Flächenwiderstand DOLLAR I1. Eine geeignete Widerstandsmessung der Widerstandsschicht gegen Erde ermöglicht eine Leckagedetektion. Die Position einer Leckage wird über die, durch den Ableitstrom der Leckage verursachte, elektrische Strömungsfeldverteilung in der Widerstandsschicht, vorzugsweise über die Verhältnisse der gemessenen Ströme an den auf gleichem elektrischen Potential liegenden mehrfachen Kontaktierungen gemessen. Mit dem selben Basissensorsystem kann vorzugsweise über eine Kapazitätsmessung der Widerstandsschicht gegen Erde der Feuchtegehalt des außerhalb der Abdichtung liegenden Materials gemessen werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein in Abdichtungssysteme
integrierbares, flächiges Sensorsystem zur Detektion von
Undichtigkeiten gegenüber elektrisch leitenden Fluiden,
insbesondere Wasser, und zur Positionsmessung
detektierter Undichtigkeitsstellen. Es kann z. B. in
Deponieabdichtungen, Flachdachabdichtungen, begrünten
Flachdächern, Bauwerksabdichtungen, Kellerabdichtungen,
Tanks, elektrischen Kabeln, Leitungen usw. eingesetzt
werden. Mit demselben Basissensorsystem kann über eine
andere elektrische Meßinformation die Feuchte des
außerhalb der Abdichtung liegenden Materials gemessen
werden. Diese Information kann z. B. bei begrünten
Flachdächern zur automatisierten Bewässerung genutzt
werden.
Aus der DE 196 38 734 ist eine Vorrichtung zur Detektion
und zur Ortung von Leckageflüssigkeiten an
Abdichtungssystemen bekannt, bei der die Änderung eines
spezifischen Widerstandes eines Flächengebildes gemessen
wird, der bei Benetzung mit einer elektrisch leitenden
Flüssigkeit im Bereich der Benetzung zunimmt und bei
Benetzung mit einer elektrisch nicht leitenden
Flüssigkeit im Bereich der Benetzung abnimmt. Das
Flächengebilde ist dabei mit einer Vielzahl von
Meßkontakten versehen, die an einer Meß- und
Auswerteeinrichtung angeschlossen sind, mit welcher eine
Änderung der örtlichen Widerstandsverteilung innerhalb
des Flächengebildes ermittelbar ist.
Es sind weitere Leckprüfsysteme bekannt, bei denen
mindestens zwei Sensorleitungen, die im störungsfreien
Fall elektrisch nicht miteinander verbunden sind, durch
den Eintritt der elektrisch leitenden Flüssigkeit
gebrückt werden und so ein Alarm ausgelöst wird. DE 42 39 495,
DE 37 31 072 und DE 34 22 394 beinhalteten
Vorrichtungen zur Aufdeckung von Schäden an
flächenhaften Abdichtungen wie auf Brücken, Wannen,
Deponiesohlen und Flachdächern bei denen Leitungsbänder
durch elektrisch leitenden Flüssigkunststoff und/oder
durch Kupferbänder aufgebracht werden und elektrische
Widerstände von Leitungsbändern oder zwischen
Leitungsbändern detektiert werden.
Die bekannten Vorrichtungen erfordern entweder
aufwendige Basissensorsysteme mit strukturierten,
zumeist matrixförmigen Leiterbahn- oder
Elektrodenanordnungen und sehr vielen Anschlüssen
und/oder aufwendige und genaue Meßelektronikschaltungen
zur Detektion der Leckagen, Beides führt zu einem hohen
Herstellungsaufwand und damit zu einem hohen
Verkaufspreis. Die Zuverlässigkeit der bekannten
Vorrichtungen ist bei sehr kleinen Leckagen gering. Die
einzelnen Leitungen sind jeweils zu überwachen, was
wiederum einen hohen Meßelektronikaufwand bedeutet.
Die Vorrichtung aus DE 196 38 734 erfordert hochgenaue
Messungen zur Erfassung der Leckageposition über die
örtliche Widerstandsverteilung.
Bei kleinen lokal begrenzten Widerstandsänderungen ist
eine außerordentlich hohe Auflösung der Messung an den
Meßkontakten erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist die Realisierung eines
zuverlässigen und kostengünstig realisierbaren
Sensorsystems für Abdichtungssysteme gegenüber
elektrisch leitenden Fluiden, insbesondere Wasser, mit
dem eine hochempfindliche und einfach Leckagedetektion
erfolgen kann, und im Falle der Detektion einer Leckage
eine genaue Lokalisierung der Leckage ermöglicht wird.
Mit demselben einfachen Sensorsystem kann zusätzlich der
Wassergehalt des außerhalb der Abdichtung liegenden
Materials gemessen werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die
Anordnung nach Patentanspruch 1. Weiterbildungen sind in
den Ansprüchen 2 bis 12 angegeben. Bevorzugte
Verwendungen sind in den Ansprüche 13 bis 22 angegeben.
Die erfindungsgemäßen Meßsysteme zur Detektion möglicher
Undichtigkeiten, zur Leckagedetektion und zur
Positionsbestimmung von Leckagen oder Undichtigkeiten
von Abdichtungen und zur Messung des Wassergehaltes des
außerhalb der Abdichtung liegenden Materials sowie die
Vorteile der Meßsysteme gegenüber dem Stand der Technik
sind nachstehend anhand schematischer Zeichnungen
erläutert. Sie stellen im einzelnen folgendes dar:
Fig. 1 und 2 zeigen jeweils eine schematische
Darstellung des erfindungsgemäßen
Sensorsystems zur Detektion möglicher
Undichtigkeiten, zur Leckagedetektion
und zur Positionsbestimmung von
Leckagen oder Undichtigkeiten;
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des
Basissensorsystems am Beispiel einer
Deponieabdichtung;
Fig. 4 zeigt ein weiters Ausführungsbeispiel
des Basissensorsystems am Beispiel eine
Flachdaches;
Fig. 5 zeigt eine Anwendung des
erfindungsgemäßen Verfahrens und der
Vorrichtung bei einem begrünten
Dachsystem;
Fig. 6 zeigt das Konzept des
Basissensorsystems mit einer
Leckagestelle;
in Fig. 7 ist ein elektrisches
Ersatzschaltbild eines
erfindungsgemäßen Basissensorsystems
dargestellt;
Fig. 8 zeigt einen Ansatz zur Modellierung des
Basissensorsystems;
Fig. 9 ist die Widerstandsschicht des
Basissensorsystems von einer
Schirmelektrode in Form eines
beliebigen elektrischen Leiters
umgeben;
Fig. 10 zeigt eine Realisierung des in der
Abdichtung integrierten Sensorsystems
als Mehrlagenverbundmaterial;
Fig. 11 zeigt die Form eines auf das
Basissensorsystem geschalteten
Testsignals;
Fig. 12 eine einfache Sensorelektronik;
Fig. 13 ist ein anderes
Sensorelektronikkonzept mit einem
aktiven Integrator zur Integration des
Basissensorstromes dargestellt;
Fig. 14 zeigt ein Elektronikkonzept mit einer
Halbbrückenschaltung zur Leckageortung.
In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße grundliegende
Basissensorkonzept dargestellt. Die als Basissensor
dienende, vorzugsweise mehrfach kontaktierte
Widerstandsschicht (1) ist elektrisch isoliert zwischen
zwei nichtleitenden Schichten (mit sehr hohen
Durchgangswiderständen), der Abdichtungsschicht (2) und
einer weiteren elektrisch nichtleitenden Schicht (3)
angeordnet. Die elektrisch nichtleitende Schicht (3)
kann z. B. eine weitere Abdichtungsschicht, eine
Trägerschicht, eine Wärmeisolierung, eine Folie o. ä.
sein. Die Widerstandsschicht hat vorteilhaft einen
näherungsweise konstanten Flächenwiderstand R.A = ϕl. Die
Leckagedetektion erfolgt über die Messung des
elektrischen Widerstandes zwischen der unter bzw. hinter
der Abdichtung (2) angeordneten Widerstandsschicht (1)
und Erde. Bei einer Leckage eines elektrisch leitenden
Fluides wie z. B. Wasser und einer galvanischen
Verbindung zwischen dem Fluid, und Erde wird ein
Widerstand kleiner als der minimale Isolationswiderstand
gemessen. Gegebenenfalls ist eine zusätzliche Erdung des
Fluides vorzusehen. Dieses kann zum Beispiel durch eine
elektrisch leitende Elektrode auf der
Abdichtungsschicht, über eine (geerdete) elektrisch
leitende Schicht auf der Außenseite der Abdichtung, eine
Abdichtungsschicht mit hohem elektrischen
Durchgangswiderstand und niedrigem elektrischen
Oberflächenwiderstand, eine Erdung des oberhalb der
Abdichtung liegenden Materials usw. erfolgen. Im Falle
einer Leckage wird eine Leckageortung über die
Stromverteilung in der mehrfach kontaktierten
Widerstandsschicht durchgeführt. Hierzu wird
vorzugsweise das Verhältnis der Ströme in den einzelnen,
auf demselben elektrischen Potential liegenden
Anschlußleitungen der mehrfach kontaktierten
Widerstandsschicht (1) bestimmt. Eine prinzipielle
Meßanordnung zur Lokalisierung von Leckagen ist in Fig.
2 dargestellt. Bei einfachen Geometrien wird die
Widerstandsschicht vorzugsweise in den Ecken
kontaktiert. Bei komplexere Geometrien und nicht
konstante Flächenwiderstände, wie sie z. B. bei der
Realisierung großer Abdichtungsflächen durch
überlappende, nebeneinander angeordnete
Widerstandsschichten auftreten können, werden
vorteilhaft zusätzliche Kontaktierungen eingesetzt. Zur
eindeutigen Positionsbestimmung der Leckage sind drei
Anschlüsse der Widerstandsschicht erforderlich, bei zwei
Anschlüssen ergäbe sich eine Linie der Positionen
möglicher Leckagestellen. Bei den bekannten
Vorrichtungen zur Leckagedetektion und -lokalisation mit
strukturierten, zumeist matrixförmigen Leiterbahn- oder
Elektrodenanordnungen sind dagegen in Abhängigkeit der
realisierbaren Auflösung eine sehr hohe Anzahl von
Anschlüssen erforderlich. Es kann dabei quasi digital
nur festgestellt werden, ob sich die Leckage zwischen
jeweils zwei Anschlüssen befindet. Bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren wird dagegen über die
Verhältnisse der Ströme in den Anschlüssen der
Widerstandsschicht eine lediglich durch die Homogenität
der Widerstandsschicht begrenzte, analoge Auflösung
erreicht. Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen Beispiele für die
erfindungsgemäße Basissensoranordnung in verschiedenen
Anwendungsbereichen. Fig. 3 zeigt das Beispiel einer
Deponieabdichtung, Fig. 4 bei einem Flachdach und Fig.
5 bei einem begrünten Flachdach. Weitere
Anwendungsbereiche des erfindungsgemäßen Verfahrens und
der Anordnung sind die Leckagedetektion und
Leckagelokalisation von Leitungen, Wasserrohren,
Abwasserrohren, Kabeln, Bauwerken, Gebäuden, Tunneln,
Brücken usw.
In Fig. 6 ist die Basissensoranordnung aus Fig. 1 mit
einer Leckagestelle (17) skizziert. Die Leckagedetektion
erfolgt entsprechend dem elektrischen Ersatzschaltbild
aus Fig. 7. Als Leckagewiderstand RL (7) wird der
elektrische Widerstand zwischen der Widerstandsschicht
(1) und Erde (4) bezeichnet. Mit der Modellierung der
Widerstandsschicht entsprechend Fig. 8 über spezifische
Flächenwiderstände (9) kann der resultierende Widerstand
der Sensorfläche RS (8) errechnet werden, für eine
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist diese
Berechnung jedoch im Allgemeinen nicht erforderlich. Bei
einer ordnungsgemäßen Abdichtung ist der
Leckagewiderstand RL (7) größer oder gleich einem minimal
zulässigen Isolationswiderstand, der gemessene
Widerstand (RL + RS) ist größer als der minimal zulässige
Isolationswiderstand. Im Falle einer Leckage tritt an
der Leckagestelle (17) ein Widerstand RL (7) kleiner als
der minimal zulässige Isolationswiderstand auf. Im
Vergleich zum Durchgangswiderstand der Abdichtung ist
der resultierende Widerstand der Widerstandsschicht RS
zumeist vernachlässigbar.
Zur Eliminierung von Randeffekten und parasitären
Ableitwiderständen kann die Widerstandsschicht (1)
teilweise von einer Schirmelektrode (10) in Form eines
beliebigen elektrischen Leiters umgeben sein. Die
Schirmelektrode (10) wird, wie in Fig. 9 dargestellt,
über einen Trennverstärker (11) auf gleiches
elektrisches Potential wie die Widerstandsschicht (1)
gelegt. Hierdurch wird erreicht, daß der Bereich
zwischen Schirmelektrode und Widerstandsschicht ein
Äquipotentialvolumen wird und über diesen Bereich kein
Strom fließt.
Erfindungsgemäß kann die Widerstandsschicht in der
Abdichtungsschicht integriert sein, z. B. als
Mehrlagenverbundschicht (Multilayercompound). Dieses ist
in Fig. 10 dargestellt. Zur Detektion fehlerhafter
Verbindungen zweier solcher Bahnen kann eine elektrische
Leitung, zum Beispiel ein Draht, isoliert in die
Verbindungsfläche (den Verbindungsbereich) eingebracht
und der Draht auf dasselbe elektrische Potential wie die
Widerstandsschicht (1) geschaltet werden. In einer
anderen Ausgestaltung kann die Anordnung aus Fig. 10
mit einer zusätzlichen, außenliegenden elektrisch
leitenden Schicht zur Kontaktierung des Wassers
beziehungsweise des Leckagefluides versehen sein.
Weitere, mehrschichtige Anordnungen mit abwechselnden
elektrisch leitenden und nichtleitenden Schichten sind
denkbar. So kann zum Beispiel im Falle einer Leckage
eine erste elektrisch leitende Schicht in der Abdichtung
die Kontaktierung des Wassers sicherstellen und über die
Widerstandsschicht (1) die Leckagedetektion und
Lokalisierung erfolgen. Eine zusätzliche Messung der
Kapazität zwischen den Schichten ermöglicht über die
Änderung dieses Kapazitätswertes bei geometrischen
Veränderungen eine Vorhersage der Gefahr von
Undichtigkeiten.
Zusätzlich zur Leckagedetektion über die
Widerstandsmessung kann die parasitäre Kapazität (12)
der Widerstandsschicht gegen Erde gemessen werden. Neben
der Geometrie ist dies Kapazität vom Wassergehalt des
Materials außerhalb der Abdichtung abhängig.
Gegebenenfalls kann auch eine zusätzliche Elektrode (zum
Beispiel in Form einer elektrischen Leitung) oder ein
zusätzliches Elektrodenpaar mit zwischen den Elektroden
als Dielektrikum wirkenden Material eingesetzt werden.
Wegen der hohen Dielektrizitätszahl von Wasser ist die
zu messende Kapazität zwischen der Widerstandsschicht
und Erde, der Widerstandsschicht und der zusätzlichen
Elektrode, oder zwischen den beiden zusätzlichen
Elektroden vom Wassergehalt (der Feuchte) des dazwischen
liegenden Materials abhängig. Die Information des
Wassergehaltes des Materials kann zum Beispiel als
redundante Information zur Dichtigkeit oder auch zur
automatisierten Bewässerung von begrünten Dächern
genutzt werden. Gegebenenfalls kann zusätzlich eine
Bewässerungsdurchflußmenge z. B. über eine
Durchflußzeitmessung genutzt werden. Anstelle einer
Sensorkapazität kann zur Feuchtbestimmung auch eine
Widerstandsmessung des umgebenden Materials (Erdreich)
oder eine Kombination aus Widerstands- und
Kapazitätsmessung erfolgen.
Die Fig. 11 bis 14 beinhalten grundlegende
Elektronikkonzepte des erfindungsgemäßen Sensorsystems.
Auf die als Basissensor dienende Widerstandsschicht (1)
wird jeweils ein Eingangssignal in Form eines
vorzugsweise bipolar getakteten Gleichspannung
geschaltet(siehe Fig. 11). Bei der Verwendung einer
reinen Gleichspannung könnten Polarisationseffekte und
Elektrolyse auftreten. Bei der Verwendung zum Beispiel
sinusförmiger Wechselspannungen würden parasitäre
kapazitive Effekte (zum Beispiel Verschiebungsströme)
und gegebenenfalls auch parasitäre induktive Effekte
(zum Beispiel transformatorische Störspannungen) die
Messung erschweren. Vorzugsweise wird die
Widerstandsmessung in den Zeitabschnitten mit konstanter
Spannung erfolgen, da dann die parasitäre
Sensorkapazität (12) nicht gleichzeitig mitgemessen
wird.
Die Schaltung in Fig. 12 zeigt eine einfache Messung
der parasitären Sensorkapazität (12) mit Hilfe eines
Relaxationsoszillators. Über die Schmitt-Trigger-
Schaltung (13) wird die in Fig. 11 dargestellte
getaktete Gleichspannung gegen Erde (4) auf die
Widerstandsschicht (1) geschaltet. Das Ersatzschaltbild
des Basissensors aus dem resultierenden
Flächenwiderstand (8) und der parasitären
Sensorkapazität (12) wirkt bei intakter Abdichtung und
damit vernachlässigbarem (unendlichem) Leckagewiderstand
(7) als passiver Integrator. Die Periodendauer der
Ausgangsspannung des Schmitt-Triggers (13) ist ein Maß
für die parasitäre Sensorkapazität (12). Die Schmitt-
Trigger-Schaltung (13) kann gegebenenfalls vorteilhaft
über einen einfachen Komparator (Spannungsvergleicher)
mit nachgeschalteten Schaltern auf eine positive und
negative Versorgungsgleichspannung realisiert werden.
Beim Auftreten einer Leckage wird die parasitäre
Sensorkapazität (12) durch den Leckagewiderstand (7)
quasi kurzgeschlossen. Die Periodendauer der
Ausgangsspannung des Schmitt-Triggers (13) geht gegen
unendlich. Hierdurch kann mit der selben Schaltung auch
eine Leckage detektiert werden.
Fig. 13 zeigt eine Schaltung zur Leckagedetektion mit
einem aktiven Integrator (15). Über den Schmitt-Trigger
(13) wird wiederum die in Fig. 11 dargestellte
getaktete Gleichspannung gegen Erde (4) auf die
Widerstandsschicht (1) geschaltet. Der gegebenenfalls
sehr kleine Leckstrom über den Leckagewiderstand wird
aufintegriert. Das Ausgangssignal des Integrators ist
wiederum auf eine Schmitt-Trigger-Schaltung (13)
geschaltet. Die Frequenz des Ausgangssignals der
Schmitt-Trigger-Schaltung (13) ist proportional zum
Leckstrom und damit auch (näherungsweise) umgekehrt
proportional zum Leckagewiderstand.
Ein Konzept zur Positionsbestimmung der Leckage wurde
bereits in Fig. 2 dargestellt. Über direkte
Strommessungen oder Messungen des zeitlichen
Stromintegrals in den einzelnen Kontaktierungen der
Widerstandsschicht (1) kann über eine Bestimmung der
Verhältnisse dieser Ströme in den Anschlußleitungen der
Widerstandsschicht (1) die Position der Leckage (17)
bestimmt werden. In Fig. 14 ist eine andere Möglichkeit
skizziert. Die Widerstandsschicht (1) mit dem
resultierenden Flächenwiderstand (8) zwischen jeweils
zwei Kontaktierungsstellen wird hier als Halbbrücke mit
einer vorzugsweise symmetrischen getakteten
Versorgungsgleichspannung geschaltet. Die
Brückenspannung wird jeweils mit einem geeigneten,
vorzugsweise mittelwertbildenden Meßverstärker (16)
zwischen Erde (4) und Elektronikmasse (15) gemessen. Aus
den Messungen mehrerer Brückenspannungen zwischen
jeweils zwei Kontaktierungsstellen der
Widerstandsschicht erfolgt die Positionsbestimmung der
Leckagestelle.
In Fig. 15 ist eine Deponiebasisabdichtung der
Deponieklasse 2 gezeigt. Dabei ist in der Fig. 15 links
der herkömmliche Aufbau gezeigt. Unterhalb der
Abfallschicht 26 ist eine Entwässerungsschicht 27
ausgebildet, die von einer Schutzlage 23 unterlegt ist.
Unter der Schutzlage 23 ist eine Kunststoffdichtungsbahn
2 angeordnet, unter der wiederum eine Schutzlage 23
angeordnet ist. Darunter ist eine mineralische Dichtung
29 vorgesehen, unter der die geologische Barriere 28
angeordnet ist.
In der rechten Hälfte der Fig. 3 ist der Aufbau bei
einer erfindungsgemäßen Verwendung gezeigt. Die
Positionen 26, 27, 23 und 2 sind identisch. Unter der
Kunststoffdichtungsbahn 2 ist die erfindungsgemäße
Sensoranordnung vorgesehen, auf die die Schutzlage 23
folgt. Darunter ist unmittelbar die geologische Barriere
28 vorgesehen. Die mineralische Dichtung 29 kann dabei
entfallen.
In Fig. 16 ist eine Deponieoberflächenabdichtung der
Deponieklasse 2 gezeigt. Dabei ist in Fig. 16 links der
herkömmliche Aufbau gezeigt, während in Fig. 16 rechts
der erfindungsgemäße Aufbau gezeigt ist.
Herkömmlich ist unter der Vegetationsschicht mit
Bepflanzung 22 eine Entwässerungsschicht 21, darunter
eine Schutzlage 23, dieser folgend eine
Kunstdichtungsbahn 2, darunter eine Schutzschicht 23,
darunter eine mineralische Dichtung 29, darunter eine
Ausgleichsschicht 25 und darunter der Abfall 26
angeordnet. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung und
Verwendung sind die Positionen 22, 21, 23 und 2
identisch. Allerdings ist zwischen der
Kunststoffdichtungsbahn 2 und der Schutzschicht 23 die
Anordnung der Sensorlage 1 vorgesehen. Erfindungsgemäß
kann die mineralische Dichtung 29 entfallen, so daß die
Ausgleichsschicht 25 unmittelbar unter der Schutzschicht
23 vorgesehen sein kann.
Claims (25)
1. Anordnung zur Leckagedetektion und Leckageortung von
elektrisch zumindest gering leitenden liquiden
Leckagefluiden an elektrisch nicht leitenden
Abdichtungssystemen, dadurch gekennzeichnet, daß das
Abdichtungssystem aus einer elektrisch isolierenden
Abdichtung (2) und einer durch diese gegenüber dem
Fluid abgedichteten elektrischen Widerstandsschicht
(1) besteht, die einen mindestens näherungsweise
konstanten Flächenwiderstand aufweist, daß das Fluid
zumindest hochohmig geerdet ist, daß an die
Widerstandsschicht (1) mehrfach elektrische
Anschlußleiter angeschlossen sind, die an eine
gemeinsame geerdete elektrische Spannungsquelle
angeschlossen sind, wobei in die Anschlußleiter
jeweils ein Strommeßgerät eingeschaltet ist, mittels
derer ein Leckagestrom meßbar ist sowie über das
Verhältnis der erfaßten Ströme in den einzelnen
Anschlußleitern eine Leckageortung erfaßbar ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
durch die Spannungsquelle eine konstante Spannung
mindestens abschnittsweise eingespeist ist.
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß sämtliche Anschlußleiter auf
gleichem elektrischen Potential liegen.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anschlußleiter am Rand der
Widerstandsschicht angeschlossen sind.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anschlußleiter an den Ecken
der rechteckigen Widerstandsschicht angeschlossen
sind.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht innerhalb
einer mehrlagigen Abdichtungs- und/oder
Isolationsschicht angeordnet ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß auf die Widerstandsschicht eine
getaktete, abschnittsweise konstante Gleichspannung
geschaltet ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht randseitig
von einer Schirmelektrode in Form eines beliebigen
elektrischen Leiters umgeben ist, auf welche die
gleiche, jedoch elektrisch unabhängige Spannung wie
auf die Anschlußleiter der Widerstandsschicht
geschaltet ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht als
elektrisch zumindest gering leitende Kunststoffschicht
ausgebildet ist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht als
Glasfaserschicht und/oder textile Faserschicht mit
Kunststoffvliesen oder ähnlichen Flächengebilden mit
elektrisch leitenden Bindemitteln, z. B. Graphit, Ruß
oder dergleichen elektrisch leitenden Stoffen,
ausgebildet ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Strommeßgeräte mit einer
zentralen Einheit von dieser schaltbar und/oder
ablesbar gekoppelt sind.
12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß auch die Spannungsquelle von der zentralen Einheit
schaltbar ist.
13. Verwendung einer Anordnung zur Leckagedetektion und
Leckageortung von elektrisch zumindest gering
leitenden und zumindest hochohmig geerdeten oder
geeignet kontaktierten Fluiden durch elektrisch nicht
leitende Abdichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leckagedetektion
über die Messung eines elektrischen Widerstandes,
zwischen einer elektrisch isoliert unter bzw. hinter
der Abdichtung (2) angeordneten Widerstandsschicht
(1), mit einem näherungsweise konstanten
Flächenwiderstand R.A = ϕl, und Erde (4) erfolgt, wobei
die Messung des Widerstandes gegen Erde vorzugsweise
über das Anlegen einer abschnittsweise konstanten
Spannung zwischen die vorzugsweise mehrfach
kontaktierte Widerstandsschicht (1) und Erde (4)
erfolgt und bei einem gemessenen Widerstand größer
oder gleich dem minimalen Isolationswiderstand keine
Leckage und bei einem gemessenen Widerstand kleiner
dem minimalen Isolationswiderstand eine Leckage
festgestellt wird, und/oder im Falle einer
Leckagedetektion eine Leckageortung über das
Verhältnis der Ströme in den einzelnen, vorzugsweise
auf dem selben elektrischen Potential liegenden
Anschlußleitungen der mehrfach kontaktierten
Widerstandsschicht (1) durchgeführt wird.
14. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen zwei elektrisch nicht leitenden
Abdichtungsschichten (2) mit jeweils einem sehr hohem
Durchgangswiderstand eine elektrisch leitende
Widerstandsschicht (1) mit einem näherungsweise
konstanten Flächenwiderstand R.A = ϕl angeordnet ist
oder die Widerstandsschicht innerhalb der
Abdichtungsschicht oder als Mehrlagenverbundschicht
(Multilayorcompound) angeordnet ist, und die
Widerstandsschicht vorzugsweise über mehrere
Anschlüsse kontaktiert ist und der Widerstand zwischen
der Widerstandsschicht und Erde bestimmt wird und bei
einem gemessenen Widerstand größer oder gleich dem
minimalen Isolationswiderstand keine Leckage und bei
einem gemessenen Widerstand kleiner dem minimalen
Isolationswiderstand eine Leckage festgestellt wird,
und/oder im Falle einer Leckagedetektion eine
Positionsbestimmung der Leckage über die elektrische
Strömungsfeldverteilung in der Widerstandsschicht bzw.
die gemessene Strom- oder Spannungsverteilung an den
Anschlüssen der Widerstandsschicht erfolgt.
15. Verwendung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anordnung bei einer
Deponieabdichtung eingesetzt wird.
16. Verwendung nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung als
Dichtigkeitssensor für Flachdächer eingesetzt wird.
17. Verwendung nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung als
Dichtigkeitssensor für Kabel und Leitungen eingesetzt
wird.
18. Verwendung nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung bei
Kellerabdichtungen oder Tanklagerabdichtungen
eingesetzt wird.
19. Verwendung nach einem der Ansprüche 13 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß auf die Widerstandsschicht
(1) bzw. auf deren mehrfachen
Kontaktierungsanschlüssen das selbe Testsignal gegen
Erde, vorzugsweise in Form einer getakteten,
abschnittsweise konstanten Gleichspannung, geschaltet
wird und ein sich im Falle einer Leckage oder einer
Undichtigkeit mit einem elektrisch zumindest gering
leitenden Fluid ergebende Ableitströme abschnittsweise
aufintegriert werden, wobei die Ableitströme im
Augenblick der Änderung des Testsignals nicht bei der
Ableitwiderstandsbestimmung berücksichtigt werden und
die Frequenz des Ausgangssignals der Sensorelektronik
näherungsweise proportional zum Leckstrom und
umgekehrt proportional zum Leckagewiderstand ist.
20. Verwendung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß über einen Schmitt-Trigger (13) eine getaktete
Gleichspannung zwischen Erde (4) und die
Widerstandsschicht (1) geschaltet wird und ein sich
ergebender Leckstrom über eine aktive
Integratorschaltung (15) aufintegriert wird und das
Ausgangssignal des Integrators auf den Schmitt-Trigger
(13) geschaltet wird und die Frequenz des
Ausgangssignals des Schmitt-Triggers zur
Leckagedetektion gemessen wird.
21. Verwendung nach einen der Ansprüche 13 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Leckagelokalisierung
die Widerstandsschicht (1) zwischen jeweils zwei
Kontaktierungsstellen als Halbbrückenanordnung (gemäß
Fig. 14) zu einer Brückenschaltung verschaltet wird,
die Brücke mit einer vorzugsweise getakteten
symmetrischen Versorgungsspannung (5) betrieben wird
und die Brückenspannung zwischen Erde (4) und
Elektronikmasse (15) gemessen wird, wobei über die
Messung mehrerer Brückenspannungen zwischen jeweils
zwei Kontaktierungsstellen der Widerstandsschicht (1)
eine eindeutige Positionsbestimmung der Leckagestelle
erfolgt.
22. Verwendung nach einem der Ansprüche 13 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß über eine Messung der
Kapazität desselben Basissensors, also der
Widerstandsschicht (1) gegen Erde (4), eine Bestimmung
des Wassergehaltes des Materials oberhalb (außerhalb)
der Abdichtung erfolgt, wobei dieses Meßergebnis zur
redundanten Dichtigkeitsmessung und/oder
automatisierten oder ggf. ferngesteuerten Bewässerung
genutzt wird.
23. Verwendung nach einem der Ansprüche 13 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Bestimmung der
Feuchte des Materials außerhalb der Abdichtung durch
eine zusätzliche Widerstandsmessung des Materials
und/oder eine Kapazitätsmessung des Materials erfolgt,
und dieses Meßergebnis zur redundanten
Dichtigkeitsmessung oder/und zur automatisierten oder
ggf. ferngesteuerten Bewässerung genutzt wird.
24. Verwendung nach einem der Ansprüche 13 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Ferndiagnose und eine
Fernwartung des Meßsystems erfolgt, wobei bei
begrünten Dächern die zum Pflanzenwachstum ggf.
erforderlichen Bewässerung ebenfalls ferngesteuert
erfolgt.
25. Verwendung nach einem der Ansprüche 13 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Detektion von Leckagen
in Verbindungsstellen einzelner Bahnen des
Abdichtungs- und Sensorsystems ein elektrischer Leiter
durch die Abdichtungsschicht elektrisch isoliert in
den Verbindungsbereich eingebracht wird und dieser
Leiter auf dasselbe elektrische Potential wie die
Widerstandsschicht geschaltet wird.
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|---|---|---|---|
| DE1999114658 DE19914658C2 (de) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | Anordnung zur Messung von Undichtigkeiten in Abdichtungssystemen zur Leckagedetektion und Leckageortung elektrisch leitender Fluide sowie Verwendung einer solchen Anordnung |
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| DE19914658C2 (de) | 2003-10-02 |
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