DE3334252A1

DE3334252A1 - Einrichtung zum anbringen eines schallempfaengers an einer anschlussstelle einer fluessigkeitsleitung

Info

Publication number: DE3334252A1
Application number: DE19833334252
Authority: DE
Inventors: Helmut V. Dr.-Ing. Fuchs; Klaus Dipl-Ing. 7000 Stuttgart Schmidt-Schykowski; Steven 7031 Weil Shaw
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1983-09-22
Filing date: 1983-09-22
Publication date: 1985-04-11
Also published as: DE3334252C2

Description

Einrichtung zum Anbringen eines Schallempfängers an einer Ansdhlußstelle einer Flüssigkeitsleitung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Anbringen eines Schallempfängers an einer Abzweigleitung mit einer oberirdisch zugänglichen Anschlußstelle einer im Erdboden verlegten Flüssigkeitsleitung1 wobei der Schallempfänger sich in einem Rohrstück befindet, das über Kupplungsmittel mit der Anschluß stelle verbindbar ist.
Schallempfänger werden an Flüssigkeitsleitungen hauptsächlich zur akustischen Ortung von Leckstellen verwendet. Beschrieben sind Anordnungen von Schallempfängern für ein Leckortungsverfahren nach der Korrelationsmethode z.B. in der DE-OS 30 45 660. Wenn die Schallempfänger dabei an bereits im Erdboden verlegten Leitungen, z.B. in Wasserleitungsnetzen, angebracht werden sollen, ist es zur Vermeidung von Erdaufgrabungen vorteilhaft, die Schallempfänger und etwa ebenfalls erforderliche Schallsender an oberirdisch zugänglichen Abzweigleitungen bzw. den dort vorhandenen Anschlußstellen, wie Hydranten, Entlüftungs- oder Entwässerungsstutzen, vorzusehen, wie das z.B. die Figur 6 der DE-OS 30 45 660 schematisch zeigt.
Die genannten Anschluß stellen befinden sich somit nicht direkt an der Hauptleitung, sondern sind mit dieser über die Abzweigleitung verbunden. Da der am Ende der Abzweigleitung eingebaute Schallempfänger in einem akustisch harten Gehäuse angeordnet ist, wirkt die mit Flüssigkeit gefüllte Abzweigleitung für aus der Hauptleitung eintretende Schallwellen wie ein Resonator. Die eintretenden Schallwellen werden an dem Schallempfänger registriert und an dessen Gehäuse reflektiert. Die rücklaufenden Schallwellen werden an dem plötzlichen Übergang zur Hauptleitung erneut reflektiert und dann nochmals vom Schallempfänger aufgenommen. Dieser Vorgang, der sich mehrfach wiederholen kann, erschwert oder verhindert die Aufzeichnung eines eindeutigen Schallsignales und damit eine genaue Ortung einer Leckstelle. Besonders störend ist dies bei der Anwendung des akustischen Korrelationsverfahrens nach der DE-OS 30 45 660, da dann neben dem ursprünglichen Maximum der Korrelationsfunktion aufgrund der Reflexionen weitere Maxima auftreten, die zu Mehrdeutigkeiten bei der Leckortung führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Anschlup eines Schallempfängers an eine Abzweigleitung einer Flüssigkeitsleitung so auszubilden, daß in der Zweigleitung keine das aufzunehmende Schallsignal störenden Reflexionen eintreten.
Die Lösung dieser Aufgabe geschieht erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale ds Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ergänzungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß es zur Erzielung einer ungestörten Schallaufnahme notwendig ist, daß die in die Abzweigleitung eintretenden Schallwellen den Schallempfänger ungedämpft erreichen können, aber weder von der Wand, noch von dem Ende des diesen umgebenden Rohrstückes reflektiert werden.
Zu diesem Zweck ist der Schallempfänger in einem Abstand vom äußeren Ende des Rohrstückes mittig angeordnet, der wesentlich größer ist, als der Innendurchmesser des Rohrstückes. Außerdem ist der zwischen dem Schallempfänger und dem äußeren Rohrstückende liegende Teil des Rohrstückes innen reflexionsfrei schallabsorbierend ausgebildet. Damit die Schallreflexion an dem Gehäuse des Schallempfängers die Messungen nicht störend becinflußt, muß der Gehäusedurchmesser viel kleiner (etwa 1/5) sein als der Innendurchmesser des Rohrstückes.
Für eine reflexionsfreie Schallabsorption ist der Endteil des Rohrstückes hinter dem Schallempfänger mit einer schallweichen Auskleidung oder mit schallweichen Einbauten versehen, deren Schallhärte zur Vermeidung von schallreflektierenden Übergangs stellen in Richtung auf das Rohrstückende stetig abnimmt.
In aus der DE-PS 22 15 083 an sich bekannten Weise bestehen die Auskleidung bzw. die Einbauten aus einer starren Unterlage mit luftgefüllten Vertiefungen, die von einem Überzug aus elastisch nachgiebigem Material abgedeckt sind, wobei die Anzahl und/oder die Breite der Vertiefungen in Richtung auf das Rohrstückende stetig zunehmen.
Eine besonders einfache Bauweise ergibt sich, wenn die schallweichen Einbauten in an sich ebenfalls bekannter Weise aus mehreren parallel zur Achse des Rohrstücks verlaufenden Stäben bestehen, von denen jeder mit einer Drahtwendel umwickelt ist, deren Windungsabstand in Richtung auf das Rohrstückende stetig zunimmt und die von einem Schlauch aus elastisch nachgiebigem Material umgeben ist.
Da für die akustische Leckortung in Flüssigkeitsleitungen auch die Schallgeschwindigkeit der Flüssigkeit in dem jeweiligen Rohrleitungsabschnitt bekannt sein muß, ist es zweckmäßig, an oder in dem nicht schallabsorbierend ausgebildeten Teil des Rohrstückes einen Schallsender anzuordnen, der von der Leitungsflüssigkeit beaufschlagt wird. Gegebenenfalls kann der Schallsender auch unabhängig von dem gleichzeitigen Verhandensein eines Schall- empfängers an dem entsprechend der Erfindung schallabsorbierend ausgebildeten Rohrstück angebracht sein, um störende Überlagerungen von Reflexionswellen über das Schall signal auszuschließen Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen: Figur 1 eine erfindungsgemäße Anordnung eines Schallempfängers und eines Schallsenders im Längsschnitt, Figur 2 einen Querschnitt längs der Linie A - B durch eine Anordnung nach der Figur 1, Figur 3 einen Querschnitt längs der Linie C T D.
Die Einrichtung zum Anbringen eines Schallempfängers an einer Flüssigkeitsleitung besteht gemäß der Figur 1 aus einem geraden Rohrstück 1, das-mittels einer Klauenkupplung 2 an einer Anschlußstelle eine Abzweigleitung eines Rohrleitungssystems, z.B. eines Wasserversorgungsnetzes befestigt werden kann.
Zur Abdichtung der Verbindung ist ein Gummiring 3 vorgesehen. Zum Anziehen der Klauenkupplung 2 sind an dem Rohrstück 1 seitlich Hebelarme 4 vorhanden, mit denen das Rohrstück gedreht werden kann. An seinem äußeren Ende ist das Rohrstück 1 durch einen Schraubdeckel 12 dichtend verschlossen, der ein Entlüftungsventil 5 trägt.
Der Innendurchmesser des Rohrstückes 1 soll dem der Anschlußstelle und der Abzweigleitung entsprechen, damit Schallreflexionen an den Übergangsstellen vermieden werden.
In großem Abstand von seinem äußeren Ende ist in dem Rohrstück 1 mittig ein Schallempfänger 7 angeordnet, dessen Gehäusedurchmesser wesentlich kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrstücks.
Der Schallempfänger 7 ist mit dem Deckel 12 über ein zentrales Rohr 13 verbunden, durch das die Meßleitungen nach außen geführt sind.
In dem Teil des Rohrstückes zwischen dem Schallempfänger 7 und dem Deckel 12 sind vier reflexionsfreie Schallabsorber 6 angeordnet. Sie bestehen aus je einem parallel zur Achse des Rohrstücks 1 verlaufenden, geraden Stab 9, auf den eine Drahtwendel 10 derart aufgewickelt ist, daß der Abstand ihrer Windungen in Richtung auf den Deckel 12 stetig zunimmt. Oberhalb der Drahtwendel 10 weist jeder Stab 9 eine Einschnürung 15 auf. Außen ist die Drahtwendel 10 von einem Schlauch 11 aus elastisch nachgiebigem Material umgeben. Die Enden des Schlauches 11 sind über Konusstücke gegenüber dem Stab 9 abgedichtet. Durch die Abstände zwischen den Drahtwindungen, die Einschnürung 15 und den Schlauch 11, werden miteinander verbundene Lufträume gebildet, die zum Rohrende hin stetig größer werden und dafür sorgen, daß die akustische Energie der in das Rohrstück eintretenden Schallwellen reflexionsfrei absorbiert wird.
Die Stäbe 9 der Schallabsorber 6 sind an ihrem dem Schallempfänger 7 zugewandten Ende nach außen umgebogen und in der Wand des Rohrstücks 1 befestigt. An dem anderen Ende der Stäbe 9 ist eine Befestigungseinrichtung vorgesehen, die aus vier die Wand des Rohrstückes 1 dicht durchsetzenden,radialen Hohlbolzen 14 besteht, in welche die Enden der Stäbe 9 seitlich eingesetzt sind. Durch die Hohlbolzen 14 und durch eine Bohrung in den Enden der Stäbe 9 kann Druckluft in die Schläuche 11 eingeführt werden, um den Luftdruck in den Schallabsorbern 6 an den jeweiligen Flüssigkeitsdruck anzupassen und so gleiche Wirksamkeit bei unterschiedlichen Leitungsdrücken zu erreichen.
An den Teil des Rohrstückes zwischen dem Schallempfänger 7 und der Klauenkupplung 2 ist ein Schallsender 8 so angebaut, daß die von ihm abgestrahlten Schallwellen reflexionsfrei in das Rohrleitungssystem gelangen. Mit der Wahl des elektrischen Anregungsspektrums kann ein an die jeweiligen akustischen Übertragungseigenschaften des Rohrleitungsabschnittes angepaßtes Schallsignal in die Flüssigkeit abgestrahlt und durch Korrelationsanalyse die charakteristische Schallgeschwindigkeit für den Rohrleitungsabschnitt ermittelt werden. Diese muß für akustische Leckortungen möglichst genau bekannt sein.

Claims

Patentansprüche 1. Einrichtung zum Anbringen eines Schallempfängers an einer Abzweigleitung mit einer oberirdisch zugänglichen Anschlußstelle einer im Erdboden verlegten Flüssigkeitsleitung, wobei der Schallempfänger sich in einem Rohrstück befindet, das über Kupplungsmittel mit der Anschluß stelle verbunden werden kann, dadurch gekennzeichnet daß a) der im Durchmesser kleine Schallempfänger (7) in einem axialen Abstand von dem geschlossenen Ende (12) des Rohrstückes (1) angeordnet ist, der wesentlich größer ist als der Innendurchmesser des Rohrstücks, b) der zwischen dem Rohrstückende (12) und dem Schallempfänger (7) befindliche Teil des Rohrstücks (1) innen reflexionsfrei schallabsorbierend ausgebildet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i q h n e t , d a ß der reflexionsfrei schallabsorbierende Teil des Rohrstücks (1) mit einer schallweichen Auskleidung oder mit schallweichen Einbauten versehen ist, deren Schallhärte in Richtung auf das Rohrstückende (1e) stetig abnimmt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet1 daß die Auskleidung bzw. die Einbauten in an sich bekannter Weise aus einer starren Unterlage mit luftgefüllten Vertiefungen bestehen, die von einem Überzug aus elastisch nachgiebigem Material abgedeckt sind, wobei die Anzahl und/oder die Breite der Vertiefungen in Richtung auf das Rohrstückende (1e) stetig zunimmt.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet'daß die Einbauten (6) in an sich bekannter Weise aus mehreren parallel zur Achse des Rohrstücks (1) verlaufenden Stäben (9) bestehen, von denen jeder mit einer Drahtwendel (10) umwickelt ist, deren Windungsabstand in Richtung auf das Rohrstückende (1e) stetig zunimmt und die von einem Schlauch (11) aus elastisch nachgiebigem Material umgeben ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Schallempfänger (7) am Ende eines den das Rohrstück (1) abschließenden Deckel (12) mittig durchsetzenden Rohres (13) befestigt ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß an oder in dem nicht schallabsorbierend ausgebildeten Teil des Rohrstücks (1) ein Schallsender (8) angebracht ist, der von der Leitungsflüssigkeit beaufschlagt wird.
7. Anwendung einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Durchführung des Leckortungsverfahrens