DE3904487C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines Leitungssystems für ein nichtkompressibles Fluid auf Leckstellen, bei dem während eines Testzeitraums, in dem kein Fluid aus dem Leitungssystem entnommen wird und das Leitungssystem durch ein Hauptventil an der Zuflußseite verschlossen ist, ein Testfluid in das Lei­ tungssystem eingelegt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Überprüfen eines Leitungs­ systems für ein nichtkompressibles Fluid mit einem Haupt­ ventil an der Zuflußseite des Leitungssystems und mit einer Steuervorrichtung zur Steuerung der Betätigung des Hauptventils.

Leitungssysteme für Fluide müssen auf Undichtigkeiten und Leckstellen hin überwacht werden. Dies gilt grund­ sätzlich für alle Leitungssysteme, unabhängig davon, ob sie zum Transport von Leitungswasser im Haus, Hei­ zungsflüssigkeit in Heizungs- oder Fernwärmesystemen oder Gasen oder Kraftstoff in Verteilernetzen eingesetzt werden.

Insbesondere die Überwachung von Leitungswassernetzen in Gebäuden hat in den letzten Jahren an Bedeutung zuge­ nommen. Am Beispiel einer Leitungswasserinstallation in einem Wohngebäude sei die Problemstellung erläutert.

Normalerweise liegt der Wasserverbrauch bei Entnahme von Wasser durch einen Verbraucher aus einem Wasserhahn etwa zwischen 50 und 1500 l/h. In Extremfällen, wie z. B. den Spülungskästen von WCs oder einer Waschmaschine auch bei 30 bis 2500 l/h. Leckstellen, die auf einen Rohrbruch oder das Platzen eines Zulaufschlauchs für eine Waschmaschine oder eine Geschirrspülmaschine zurück­ zuführen sind (Großleck), liegen typischerweise im Be­ reich von 500 bis 2500 l/h, im Einzelfall höher, und können deswegen vom normalen Verbrauch nicht unterschie­ den werden. Deswegen wird bei einem solchen Volumenstrom oberhalb eines vorbestimmten Wertes nach einer vorbe­ stimmten Entnahmezeit die Wasserzufuhr unterbrochen, unabhängig davon, ob ein Verbrauch oder ein Großleck vorliegt.

Davon zu unterscheiden sind Störfälle, die im folgenden als "Kleinleck" bezeichnet werden. Der Wasserverlust liegt hier etwa im Bereich von 1 bis 25 l/h und kann einerseits von tropfenden Wasserhähnen, nachlaufenden WC-Kästen und andererseits von undichten Rohrverbindungen, beginnenden Ermüdungserscheinungen in Rohren aufgrund von Korrosion, Haarrissen in Rohren und Behältern oder ähnlichen Schäden im Leitungsnetz verursacht werden. Während die erste Fallgruppe zwar nicht direkt gefähr­ lich ist, sondern nur die Kosten für Frisch- und Abwas­ ser erhöht und die Trinkwasser-Resourcen und damit die Umwelt belastet, können die Kleinlecks der zweiten Art große Schäden verursachen. Zwar scheint die ausströmende Menge von 1 bis 25 l/h sehr gering, über einen längeren Zeitraum kann aber eine starke Durchfeuchtung von Wänden oder anderen Gebäudeteilen erfolgen, die nicht mehr reparabel ist. Diese resultierenden Schäden werden oft zu spät bemerkt, weil die Befeuchtung im Innern einer Wand anfängt und erst sichtbar wird, wenn die gesamte Wand durchfeuchtet ist. Würde man andererseits ein sol­ ches Kleinleck früh genug bemerken, könnte man es recht­ zeitig reparieren.

Zum Überprüfen eines Zentralheizungssystems auf Undich­ tigkeiten ist aus WO 87/04 520 eine Anordnung von zwei Flügelrad-Durchflußmessern in der Hinfluß- und Rückfluß­ leitung des Systems bekannt. Beide Flügelradmesser ermit­ teln den gesamten durch das Heizungssystem fließenden Volumenstrom. Ohne Leck müssen die beiden gemessenen Volumenströme übereinstimmen. Bei Auftreten einer Diffe­ renz zwischen den beiden Volumenströmen wird ein Leck vermutet und der Kreislauf über ein Motorventil abge­ sperrt. Da die Volumenstrommesser aber für den Haupt­ strom, also für große Volumenströme vorgesehen sind, können sie kleine Leckmengen also, z. B. unter 25 l/h, nicht mit der genauen erforderlichen Genauigkeit erfas­ sen.

Aus WO 86/06 457 ist eine Einrichtung zum Überwachen von Druckleitungen auf Leckstellen bekannt, die hinter dem Hauptventil den Druck im Leitungssystem mißt und das Hauptventil absperrt, wenn entweder eine große Flüs­ sigkeitsmenge über einen längeren Zeitraum durch das Hauptventil strömt oder bei geschlossenem Hauptventil der Zeitraum, den Druck benötigt, um von einem er­ sten Druck auf einen zweiten Druck zu fallen, kürzer ist als ein erlaubter Zeitraum. Da der Druck auf der Zuflußseite des Hauptventils aber stark variiert, bei­ spielsweise auf Druckschwankungen des Wasserwerks, die in der Größenordnung von 1,2 bar liegen können oder aufgrund eines plötzlich auftretenden Verbrauchs in einem Nachbarleitungssystem, wo der Druck um etwa 0,6 bar abfallen und bei Beendigung dieses Verbrauchs um etwa 0,4 bar über den normalen Wasserwerkdruck anstei­ gen kann, und aufgrund des Druckabfalls über das Haupt­ ventil aufgrund des Verbrauchs im überwachten Leitungs­ system lassen sich mit der in WO 86/06 457 offenbarten Druckmessung nur unzureichende Ergebnisse erzielen.

Bei einer bekannten Einrichtung zur Überwachung von Anlagen auf Dichtheit (DE-OS 21 58 901) wird, wenn kein Fluid entnommen wird, zur Feststellung eines Lecks kom­ primierbares Fluid aus der Quelle, beispielsweise dem speisenden Netz, vor dem Hauptventil entnommen, durch einen Verdichter komprimiert und in das Leitungssystem hinter dem Hauptventil eingespeist. Nach Erreichen eines Prüfdrucks wird der Verdichter abgeschaltet. Es wird nun kontrolliert, ob der Druckverlust innerhalb einer vorbestimmten Zeit eine vorbestimmte Größe nicht über­ steigt. In einer anderen Ausführungsform wird überprüft, ob der Verdichter in einer vorbestimmten Laufzeit den notwendigen Prüfdruck aufbauen kann. Da das vom Verdichter geförderte Volumen immer von der Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang des Verdichters abhängig ist, läßt sich eine Aussage über die geförderte Menge praktisch nicht machen, wenn nicht zusätzlich die beiden Drücke überwacht werden. Mit der bekannten Einrichtung läßt sich daher nur feststellen, ob ein Leck vorhanden ist. Über die Größe lassen sich jedoch keine Aussagen machen. Darüber hinaus ist ein getrennter Antrieb für den Ver­ dichter notwendig, der auch zu unerwünschten Geräuschen führen kann. Nach Erfassung eines Lecks wird zwar das Hauptventil in der geschlossenen Stellung verriegelt, Fluid kann aber über den Verdichter trotzdem in das Leitungssystem vordringen und durch das Leck weiter ausströmen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit der auch Kleinlecks zuverlässig festgestellt werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ohne Zufluß von Test­ fluid von der Zuflußseite des Hauptventils ein vorbe­ stimmtes Testvolumen des Testfluids unter Druck in das Leistungssystem eingeleitet wird und daß die Zeit gemes­ sen wird, die das Testvolumen benötigt, um in das Lei­ tungssystem hineinzufließen.

Im Testbetrieb fließt genau so viel Flüssigkeit aus der Leckstelle heraus wie im Normalbetrieb auch. Da diese austretende Flüssigkeitsmenge unmittelbar nachge­ füllt wird, kann der Leckvolumenstrom exakt gemessen werden, wenn man davon ausgeht, daß er zeitlich keinen großen Schwankungen unterworfen ist. Er wird einfach dadurch ermittelt, daß das bekannte Testvolumen, also die nachgefüllte Menge, durch die gemessene Zeit divi­ diert wird. Darüber hinaus wird durch das Nachfüllen des Testfluids im zu überwachenden Leitungssystem ein konstanter Druck aufrechterhalten, wodurch bei be­ ginnendem Verbrauch sofort die ausreichende Menge von Fluid zur Verfügung steht.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist der Druck mit dem das Testfluid in das Leitungssystem eingeleitet wird, in der Größenordnung des Fluiddrucks auf der Zu­ flußseite des Hauptventils. Bei einer bekannten Einrich­ tung ist eine Druckerhöhung notwendig, die ein durch eine Materialschwäche von Leitungen bedingtes Leck weiter vergrößern kann. Es wird also zur Feststellung eines Lecks kein Überdruck aufgebracht, sondern es wird Test­ fluid unter normalem Druck in das Leitungssystem einge­ speist. Da der Normaldruck, d. h. der Zuflußdruck eines speisen Leitungsnetzes, beispielsweise eines städti­ schen Leitungswassernetzes, bei geöffnetem Hauptventil an das Leckstellen ansteht, kann durch das Nachfüllen des Testvolumens unter dem gleichen Druck praktisch das Austreten von Leckflüssigkeit unter Normalbedingungen nachgebildet werden. Dadurch, daß Überdruck vermieden wird, wird das zu überwachende Leitungssystem beim Über­ prüfen nicht stärker beansprucht als im Normalbetrieb.

Bevorzugterweise wird das Testfluid vor dem Testzeit­ raum aus dem Leitungssystem entnommen. Zum Testen wird also genau das gleiche Fluid verwendet, wie das, das üblicherweise durch das zu überwachende Leitungssystem verteilt wird. Man muß kein getrenntes Testfluid vorse­ hen, wodurch sich das Verfahren erheblich verbilligt.

Das gesamte verwendete Testfluid ist also auch bereits durch das Hauptventil und eine eventuelle vorgeschaltete Meßuhr geflossen, so daß sich beispielsweise bei der Abrechnung des Leitungswasserverbrauchs mit dem Wasser­ werk keine Schwierigkeiten ergeben. Auch müssen für das Testfluid keine zusätzlichen Filter oder ähnliche Einrichtungen vorgesehen sein. Da die Entnahme des Test­ fluids unmittelbar vor dem Testzeitraum erfolgt, ist es praktisch auch nicht möglich, daß sich aufgrund der zeitlichen Differenz zwischen Entnahme des Testfluids und dem Teilzeitraum irgendwelche Fehler einschleichen.

Mit Vorteil weist das Testvolumen eine Größe kleiner als 0,5 l auf. Auch das größte Testvolumen von 500 ccm ist immer noch relativ klein, es füllt nur einen Zylinder von ca. 8 cm Durchmesser und 10 cm Höhe. Dies verringert den Bauaufwand und reduziert den Platzbedarf für die Testanornung ganz erheblich. Je kleiner das Testvolumen ist, desto höher ist die zeitliche Auflösung.

Mit Verzug wird nach dem vollständigen Einleiten des Testfluids erneut weiteres Testfluid mit dem Testvolumen aus dem Leitungssystem entnommen und bereit gestellt, das wiederum in das Leitungssystem eingeleitet wird. Damit wird eine kontinuierliche Messung des Leckvolumen­ stroms möglich. Der zeitlicher Verlauf des Leckvolumen­ stroms läßt sich damit besser überwachen.

Vorteilhafterweise wird das Gesamtvolumen des eingelei­ teten Testfluids durch Addition der eingeleiteten Einzel­ volumina ermittelt. Damit erhält man nicht nur eine Aussage über den einzelnen Leckvolumenstrom. Vielmehr wird auch die Menge des insgesamt ausgeflossenen Fluids als zusätzliches Beurteilungskriterium ermittelt.

Auch ist von Vorteil, daß der Leckvolumenstrom fortlau­ fend ermittelt wird. Auf diese Art und Weise läßt sich eine Veränderung des Leckverhaltens des überwachten Leitungssystems schnell erkennen und rechtzeitig geei­ nete Schutz- bzw. Gegenmaßnahmen einleiten.

Bevorzugterweise wird ein Alarmsignal erzeugt, wenn das Gesamtvolumen einen vorbestimmten ersten Wert über­ steigt und/oder der Leckvolumenstrom zwischen einem ersten und einem zweiten Leckvolumenstromwert liegt.

Der Alarm kann in einem optischen oder akustischen Si­ gnal bestehen. Zur Auslösung des Alarms stehen also zwei Kriterien zur Verfügung, nämlich zum einen das durch die Leckstelle insgesamt entwichene Gesamtvolumen und zum anderen der aktuelle Leckvolumenstrom. Wenn der aktuelle Leckvolumenstrom unterhalb einer gewissen Gren­ ze, beispielsweise 1 h/l liegt, wird das System für dicht erklärt. Bei einem Leckvolumenstrom zwischen bei­ spielsweise 1 l/h und 3 l/h nimmt man ein kleines Leck an, das zwar überwacht werden muß, das jedoch noch keine großen Schäden anrichtet. Bei einem Leckvolumenstrom zwischen beispielsweise 3 l/h und 20 l/h handelt es sich um ein großes Kleinleck, das ernsthafte Schäden befürchten läßt. Ein kleines Kleinleck kann beispiels­ weise direkt angezeigt werden. Es kann aber auch erst dann angezeigt werden, wenn die durch das Kleinleck ausgetretene Menge einen vorbestimmten ersten Wert über­ schreitet.

Bevorzugterweise wird der Fluidzufluß zum Leitungssy­ stem vollständig unterbrochen, wenn das Gesamtvolumen einen vorbestimmten zweiten Wert übersteigt. Unabhängig von der Größe des Lecks kann aufgrund einer ausgeström­ ten Wassermenge eine ernsthafte Gefahr für das Bauwerk bestehen, so daß es besser ist, das Hauptventil voll­ ständig zu schließen, um weitere Schäden zu verhindern. Natürlich kann man das Abschalten auch noch zusätzlich von dem tatsächlichen Leckvolumenstrom abhängig machen.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Gesamt­ volumen auf den Wert Null zurückgesetzt, wenn sich der Leckvolumenstrom um ein vorbestimmtes Maß verringert. Es kann nämlich vorkommen, daß das Leck durch einen tropfenden Wasserhahn gebildet wird, der von einem Be­ nutzer nicht vollständig geschlossen worden ist. Wenn der Benutzer seinen Fehler bemerkt und den Wasserhahn schließt, verschwindet auch das Leck. In diesem Fall ist es sinnvoll, das vermeintlich aus einer schadhaften Stelle im Leitungssystem in die Wand geflossene Gesamt­ volumen zu korrigieren, um für den nächsten Testzeit­ raum wiedervon realistischen Vorgaben auszugehen.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Leitungssystem zur Einleitung eines Testfluids mit vorbestimmtem Testvolu­ men mit einer Kammer in Verbindung steht, deren Volumen zwischen einem vorbestimmten ersten, größeren Volumen­ wert und einem vorbestimmten zweiten, kleineren Volumen­ wert verändert ist und die nur mit dem Leitungssystem in Verbindung steht, und daß eine Zeitmeßeinrichtung vorgesehen ist, die die Zeit mißt, in der sich die Kammer vom ersten Volumenwert auf den zweiten Volumenwert ver­ kleinert.

Die Kammer dient also als Speicher für Testfluid, das aus dem Leitungssystem entnommen wird. Da die Kammer zwei Endzustände einnehmen kann, nämlich einmal mit größerem Volumen und einmal mit kleinerem Volumen, muß in der Zeit zwischen den beiden Zuständen genau die Volumendifferenz aus der Kammer in das Leitungssystem heraus oder aus dem Leitungssystem in die Kammern hinein­ geflossen sein. Da die Kammer nur mit dem Leitungssystem und nicht mit der Zuflußseite des Hauptventils in Ver­ bindung steht, muß alles was aus der Kammer heraus oder in die Kammer hineinfließt, auch durch das Leitungssy­ stem fließen. Da das Herausfließen aus der Kammer zum Testen nur bei geschlossenem Hauptventil und ohne Druck­ erhöhung im Leitungssystem erfolgt, füllt die Kammer in das Leitungssystem genau so viel Fluid nach, wie durch eine Leckstelle aus dem Leitungssystem entweicht. Die Zeitmeßeinrichtung mißt die Zeit, die das Testfluid benötigt, um in das Leitungssystem hineinzufließen, mit anderen Worten, sie mißt die Zeit, die ein bestimmtes Volumen benötigt, um durch die Leckstelle aus dem Lei­ tungssystem herauszufließen. Damit läßt sich eine Aus­ sage über den akutellen Leckvolumenstrom gewinnen, wenn man davon ausgeht, daß dieser Leckvolumenstrom keinen großen zeitlichen Veränderungen unterworfen ist.

Bevorzugterweise ist die Kammer an einer Seite durch eine bewegliche Wand abgeschlossen. Die Kammer ist nach allen Seiten mit Ausnahme der Öffnung zum Leitungssystem hin dicht, wobei durch die Wand die Volumenänderung bewirkt werden kann. Das Volumen ändert sich also linear mit der zurückgelegten Wegstrecke der Wand, wodurch eine einfache Auswertung möglich ist.

Vorzugsweise ist die Wand gegen die Kraft einer Feder in Richtung auf den kleineren Volumenwert beweglich. Für den Fall, daß auf beiden Seiten der Wand die glei­ chen Drücke herrschen, treibt die Feder die Wand so, daß die Kammer ihren größeren Volumenwert einnimmt. Die Feder unterstützt also eine Rückstellung.

Vorzugsweise ist die bewegliche Wand auf der der Kammer abgewandten Seite von einer über den Bewegungsweg kon­ stanten Kraft beaufschlagt. Unabhängig von der zurück­ gelegten Wegstrecke wirkt also auf die Wand und damit auf die Kammer immer der gleiche Druck, wenn man von der Gegenkraft der mit zurückgelegtem Weg immer stärker komprimierten Feder absieht. Da die Feder aber im Ver­ gleich zu der Kraft auf der der Kammer abgewandten Seite der Wand relativ schwach ist, kann die Veränderung der Gegenkraft der Feder in dieser Hinsicht vernachlässigt werden.

Mit dem besonderen Vorteil steht die der Kammer abgewandte Seite der Wand mit der Zuflußseite des Hauptventils in Verbindung. Somit wirkt auf die Kammer der Zufluß­ druck der speisenden Quelle, beispielsweise eines Lei­ tungswassernetzes des Wasserwerks, ohne daß auch fluß­ mäßig eine Verbindung zwischen der Quelle und dem über­ wachten Leitungssystem hergestellt ist, also Fluid unter Umgehung des Hauptventils in das Leitungssystem vordrin­ gen kann. Darüber hinaus ist keine Hilfsenergie erfor­ derlich, sondern es wird ein vorhandener Druck ausge­ nutzt. Der Druck im überwachten Leitungssystem kann höchstens so groß werden wie der Zuflußdruck von der Quelle, wodurch übermäßige Beanspruchungen des überwach­ ten Leitungssystems während der Überwachung vermieden werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Sensor vorgesehen, der an die Steuervorrichtung ein Signal sendet, wenn das Volumen der Kammer den kleineren Wert erreicht hat. Diese Endstellung wird beispielsweise für die Zeitmessung benötigt.

Weiterhin ist bevorzugt, daß die Steuervorrichtung auf­ grund dieses Signals das Hauptventil öffnet. Wenn näm­ lich das Kammervolumen seinen kleineren Wert eingenommen hat, muß ein Druckabfall im Leitungssystem vorgekommen sein. Dieser Druckabfall kann einen Verbrauch oder ein Leck zum Grund haben. Bei einem Verbrauch muß das Haupt­ ventil öffnen, damit der Verbraucher auch Fluid aus dem Leitungssystem entnehmen kann. Bei einem Leck muß die Lecküberwachung einsetzen.

Zur Überwachung eines Großlecks erzeugt vorteilhafter­ weise das Zeitglied eine vorbestimmte Zeit nach Öffnen des Hauptventils einen Befehls zum Schließen des Haupt­ ventils. Da das Lecküberwachungssystem zwischen einem Verbrauch und einem großen Leck nicht unterscheiden kann, wird durch diese Maßnahme sichergestellt, daß maximal eine bestimmte Fluidmenge aus dem Leitungssystem austreten kann. Der Benutzer, der mehr Fluid entnehmen will, kann dies beispielsweise der Steuervorrichtung vorher anzeigen oder er unterbricht seinen Verbrauch kurzfristig, um der Steuervorrichtung anzuzeigen, daß kein Großleck vorliegt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Steuervorrichtung einen Integrator auf, der die aus der Kammer des Leitungssystems eingespeisten Fluid­ volumina aufintegriert. Damit steht jederzeit ein Wert zur Verfügung, der die bis dahin ausgeflossene Leckmenge anzeigt.

Weiter ist von Vorteil, daß die Steuervorrichtung das Hauptventil in der geschlossenen Stellung verriegelt, wenn der Integrator einen Gesamtvolumenwert ermittelt hat, der über einen vorbestimmten Wert liegt und/oder der Volumenstrom einen vorbestimmten Wert übersteigt. Wenn nämlich der Volumenstrom einen vorbestimmten Wert übersteigt, besteht auch bei einem Kleinleck die Gefahr, daß große Schäden entstehen, wie eingangs ausgeführt. Ein anderes Beurteilungskriterium, das auch mit dem ersten Kriterium kombiniert werden kann, ist die Tat­ sache, daß insgesamt eine bestimmte Leckmenge ausgeflos­ sen ist. Diese Leckmenge kann den Gegebenheiten angepaßt werden. Bei Überschreiten dieser vorgegebenen Leckmenge sollte jedoch das Hauptventil geschlossen werden, um größere Schäden zu verhindern.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Überprüfen eines Leitungssystems für ein nichtkompressibles Fluid auf Leckstellen.

Ein Leitungssystem 8, beispielsweise für Leitungswasser in einem Wohnhaus, wird von einer Quelle 7, beispiels­ weise dem Leitungswassernetz eines Wasserwerks über ein Hauptventil 1 gespeist. Das Hauptventil 1 wird über eine Betätigungseinrichtung 5 ferngesteuert betätigt, wobei die Betätigungseinrichtung 5 von einer Steuervor­ richtung 6 angesteuert wird. Wenn das Hauptventil 1 geschlossen ist, kann kein Wasser von der Quelle 7 in das Leitungssystem 8 gelangen. Parallel zum Hauptventil 1 ist die eigentliche Lecküberwachungseinrichtung ange­ ordnet. Die besteht aus einem Zylinder 2, der durch eine bewegliche Wand 4 in einem Druckraum 11 und eine Kammer 12 unterteilt ist. Der Druckraum 11 steht mit der Zuflußseite des Hauptventils 1 in Verbindung. Die Kammer 12 steht mit der Abflußseite des Hauptventils 1, d. h. mit dem Leitungssystem 8, in Verbindung. Die Wand 4 dichtet die Kammer 12 gegenüber dem Druckraum 11 ab.

Die Wand 4 ist in dem Zylinder 2 beweglich gelagert, so daß das Volumen der Kammer 12 zwischen einem größeren Wert, bei dem die Wand 4 am linken Ende des Zylinders 2 zur Anlage kommt, und einem kleineren Wert, bei dem die Wand 4 am rechten Ende des Zylinders 2 zur Anlage kommt, veränderbar ist. Dabei wird die Wand 4 durch die Kraft einer Feder 10 in Richtung auf das linke Ende des Zylinders 2 gepaßt.

Es sei nun angenommen, daß das Hauptventil 1 geöffnet ist, ohne daß durch eine Zapfstelle 9 Wasser aus dem Leitungssystem entnommen wird. Somit fließt kein Wasser über das Hauptventil 1, so daß dort auch kein Druckab­ fall erzeugt wird. Der Druck P ₁ auf der Zuflußseite des Hauptventils, der gleich dem Druck der Quelle 7 ist, ist demnach gleich dem Druck P ₂ auf der Abflußseite des Hauptventils, d. h. gleich dem Druck im Leitungssy­ stem 8. Der Druck P ₁ herrscht auch im Druckraum 11, während der Druck P ₂ in der Kammer 12 herrscht. Auf die Wand 4 wirken also von beiden Seiten die gleichen Drücke. Da die Wand 4 aber auf der der Kammer 12 zuge­ wandten Seite zusätzlich durch die Kraft der Feder 10 beaufschlagt wird, wird die Wand 4 an das linke Ende des Zylinders 2 verschoben. Am rechten Ende des Zylin­ ders 2 ist ein Sensor 14 vorgesehen, der von einem in der Wand 4 angedeuteten Geber 13 aktiviert wird, wenn die Wand 4 in ihrer rechten Endlage ist, d. h. die Kammer 12 ihr kleinstes Volumen angenommen hat. Wenn die Wand 4 durch die Kraft der Feder 10 nach links geschoben wird, wird dies vom Sensor erfaßt und an die Steuervor­ richtung 6 gemeldet. In der Steuervorrichtung 6 arbeitet nun ein Zeitglied, um nach einer vorbestimmten Zeit der Ventilbetätigung 5 den Befehl zu geben, das Haupt­ ventil zu schließen. Wenn aus dem Leitungssystem 8 keine Flüssigkeit entnommen wird, bleibt der Druck dort kon­ stant, d. h. die Wand 4 bleibt in ihrer linken Endstel­ lung.

Wenn jedoch ein Kleinleck auftritt, sickert Flüssigkeit aus dem Leitungssystem 8 nach außen, wodurch der Druck P ₂ im Leitungssystem allmählich absinkt. Da die Wand 4 durch den im Druckraum 11 herrschenden Druck P ₁ von der Quelle beaufschlagt ist, wandert sie nach rechts, wodurch das in der Kammer 12 befindliche Testvolumen der Flüssigkeit in das Leitungssystem nachgefüllt wird. Nach einer bestimmten Zeit, die durch das Zeitglied 16 gemessen wird, erreicht die Wand 4 ihre rechte End­ lage, was durch den Sensor 14, der bespielsweise durch ein Reed-Relais gebildet sein kann, detektiert wird. Da das Testvolumen bekannt ist, läßt sich aus dem Test­ volumen und der Zeit, die das Testvolumen benötigt, um in das Leitungssystem 8 hineinzufließen, der Volumen­ strom, d. h. das Volumen pro Zeiteinheit, berechnen, der durch die Leckstelle im Leitungssystem 8 ausgetreten ist. Da das Testvolumen ohne erhöhten Druck in das Lei­ tungssystem 8 eingeleitet wird, entstehen im Leitungs­ system 8 auch keine höheren Druckbelastungen als dies der Fall wäre, wenn das Hauptventil 1 öffnen und den Druck von der Quelle 7 direkt in das Leitungssystem 8 durchlassen würde.

Wenn der Sensor 14 registriert hat, daß die Wand 4 in ihrer rechten Endstellung ist, gibt die Steuervorrich­ tung 6 einen Befehl an die Ventilbetätigung 5, das Haupt­ ventil 1 wieder zu öffnen. Die Wand 4 wird nun, wie oben beschrieben, wieder in ihre linke Endlage verschoben und der Testzyklus beginnt von Neuem.

Die Steuervorrichtung 6 weist einen Integrator 15 auf, der die Anzahl der Spiele der Wand 4 aufaddiert und so, da das Testvolumen bekannt ist, eine Aussage darüber bilden kann, wieviel Flüssigkeit insgesamt aus dem Leck entwichen ist.

Da das Testvolumen immer wieder von Neuem in das Lei­ tungssystem eingeleitet wird, ist eine kontinuierliche Aussage über den aktuellen Leckvolumenstrom möglich. Darüber hinaus lassen sich Aussagen über die bereits ausgeflossene Leckmenge machen, so daß anhand dieser beiden Leckverlustkriterien eine Anzeige zuverlässig betätigt und/oder eine Absperrung des Hauptventils 1 eingeleitet werden kann. Beispielsweise wird eine Anzeige betätigt, wenn der Leckvolumenstrom einen ersten vorbe­ stimmten Wert, z. B. 1 l/h, überschreitet. Wenn der Leck­ volumenstrom den vorbestimmten ersten Leckvolumenstrom­ wert, z. B. 60 l, überschreitet und das ausgetretene Leck­ volumen einen vorbestimmten ersten Leckvolumenwert über­ schreitet, kann ebenfalls eine Anzeige betätigt werden und der Integrator 15 wird wieder auf Null zurückgesetzt. Natürlich kann die Anzahl der Male, die der Integrator auf Null zurückgesetzt wird, begrenzt werden, um zu verhindern, daß eine zu große Leckflüssigkeitsmenge aus dem Leck entweicht. Beispielsweise kann dafür gesorgt werden, daß beim dritten Mal der Integrator 15 nicht auf Null zurückgesetzt sondern das Hauptventil 1 in geschlossener Stellung verriegelt wird.

Ist der Leckvolumenstrom größer als ein vorbestimmter zweiter Wert, z. B. 3 l/h, wird der Integrator bei Er­ reichen des vorbestimmten ersten Leckvolumenwerts nicht auf Null gesetzt, sondern lediglich eine Anzeige betä­ tigt. Die Integration, d. h. das Aufaddieren der einzelnen Testvolumina, wird fortgesetzt. Stellt der Integrator 5 fest, daß eine Leckflüssigkeitsmenge entwichen ist, die größer ist als ein vorbestimmter zweiter Testvolumen­ wert, z. B. 180 l, verriegelt die Steuervorrichtung 6 ebenfalls das Hauptventil 1 in geschlossener Stellung. Darüber hinaus kann das Hauptventil ebenfalls in ge­ schlossener Stellung verriegelt werden, wenn der Leck­ volumenstrom einen vorbestimmten zweiten Wert überschrei­ tet. Bevorzugterweise wird man jedoch das Schließkrite­ rium auch von dem bisher ausgetretenen Leckvolumen, d. h. der ausgetretenen Leckflüssigkeitsmenge abhängig machen.

Die einzelnen Werte für die Leckvolumenströme können, wie erwähnt, beispielsweise 1 l/h für den ersten Leck­ volumenstromwert und 3 l/h für den zweiten Leckvolumen­ stromwert sein. Unterhalb einem Leckvolumenstromwert von 1 l/h wird das Leitungssystem für dicht erklärt. Oberhalb von 3 l/h definiert man ein großes Kleinleck, bei dem lediglich eine bestimmte Flüssigkeitsmenge durch­ treten kann, bevor das Hauptventil 1 geschlossen wird.

Wenn ein Verbraucher aus der Zapfstelle 9 Wasser ent­ nehmen will, dreht er beispielsweise einen Wasserhahn 9 auf, wodurch der Druck P ₂ im Leitungssystem plötzlich absinkt. Die Wand 4 wird durch den Druck P ₁ sehr schnell an die rechte Endwand des Zylinders 1 geschoben, worauf­ hin das Hauptventil 1 öffnet. Das Wasser kann nun von der Quelle 7 in das Leitungssystem 8 fließen. Der glei­ che Ablauf tritt allerdings auch auf, wenn ein Großleck auftritt, beispielsweise ein Rohr bricht oder der Zulauf­ schlauch zu einer Wasch- oder Geschirrspülmaschine reißt. Um zu verhindern, daß in diesem Fall zu viel Wasser austritt, ist dafür gesorgt, daß das Zeitglied 16 eine vorbestimmte Zeit nach dem Druckabfall das Haupt­ ventil 1 wieder schließt. Diese Zeit ist beispielsweise ausreichend, um eine Badewanne zu füllen oder ausgiebig zu duschen, z. B. 15 Minuten. Natürlich gibt es auch Fälle, in denen der Verbraucher über einen längeren Zeitraum Wasser entnehmen will, z. B. um sein Auto zu waschen oder den Garten zu sprengen. In diesem Fall kann er dies der Steuervorrichtung 6 signalisieren, beispielsweise durch Betätigen eines Schalters, woraufhin die Vorrichtung die maximale Zapfzeit für den nächsten Verbrauch beispielsweise auf zwei Stunden festsetzt. Für alle weiteren, folgenden Verbrauchsaktionen gilt dann aber wieder die ursprüngliche Zeit von beispiels­ weise 15 Minuten. Eine andere Möglichkeit ist die, daß das Zeitglied 16 kurz vor Ablauf der vorbestimmten Zeit ein akustisches oder optisches Signal aussendet, worauf­ hin der Verbraucher seine Zapfstelle 9 kurzzeitig schließt. Der Druck P ₂ steigt daraufhin an, um die Wand 4 wieder nach links zu verschieben. In dem Augenblick, wo die Steuervorrichtung 6 feststellt, daß die Wand ihre rechte Endstellung verlassen hat, d. h. sich das Volumen der Kammer 12 wieder vergrößert hat, kann die maximale Zapfzeit erneut zu laufen beginnen. Ein solcher Druckanstieg ist nämlich bei einem Großleck äußerst unwahrscheinlich. Somit ist dafür gesorgt, daß auch der von Großlecks verursachte Schaden zuverlässig relativ klein gehalten werden kann.

Claims (17)

1. Verfahren zum Überprüfen eines Leitungssystems für ein nichtkompressibles Fluid auf Leckstellen, bei dem während eines Testzeitraums, in dem kein Fluid aus dem Leitungssystem entnommen und das Leitungs­ system durch ein Hauptventil an der Zuflußseite ver­ schlossen ist, ein Testfluid in das Leitungssystem eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ohne Zufluß von Testfluid von der Zuflußseite des Haupt­ ventils ein vorbestimmtes Testvolumen des Testfluids unter Druck in das Leitungssystem eingeleitet wird und daß die Zeit gemessen wird, die das Testvolumen benötigt, um in das Leitungssystem hineinzufließen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, mit dem das Testfluid in das Leitungs­ system eingeleitet wird, auf eine Höhe in der Größen­ ordnung des Fluiddrucks auf der Zuflußseite des Haupt­ ventils eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Testfluid vor dem Testzeitraum aus dem Leitungssystem entnommen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Testvolumen eine Größe kleiner als 0,5 l eingesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem vollständigen Einleiten des Testfluids erneut weiteres Testfluid mit dem Testvolumen aus dem Leitungssystem entnommen und bereitgestellt wird, das zum Überprüfen wiederum in das Leitungssystem eingeleitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leckvolumenstrom fortlaufend ermittelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn das Ge­ samtvolumen einen vorbestimmten ersten Wert über­ steigt und/oder der Leckvolumenstrom zwischen einem vorbestimmten ersten und vorbestimmten zweiten Leck­ volumenstromwert liegt.

8. Vorrichtung zum Überprüfen eines Leitungssystems für ein nichtkompressibles Fluid auf Leckstellen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit dem Hauptventil an der Zuflußseite des Leitungssystems und mit einer Steuervorrichtung zur Steuerung der Betätigung des Hauptventils, dadurch gekennzeichnet, daß das Lei­ tungssystem (8) zur Einleitung eines Testfluids mit vorbestimmtem Testvolumen mit einer Kammer (12) in Verbindung steht, deren Volumen zwischen einem vorbestimmten ersten, großen Volumenwert und einem vorbestimmten zweiten, kleineren Volumenwert verän­ derbar ist und die nur mit dem Leitungssystem (8) in Verbindung steht, und daß eine Zeitmeßeinrichtung (16) vorgesehen ist, die die Zeit mißt, in der sich die Kammer vom ersten Volumenwert auf den zweiten Volumenwert verkleinert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kammer (12) an einer Seite durch eine bewegliche Wand (4) abgeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wand (4) gegen die Kraft einer Feder (10) in Richtung auf den kleineren Volumenwert be­ weglich ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die bewegliche Wand (4) auf der der Kammer (12) abgewandten Seite von einer über den Bewegungsweg der Wand (4) konstanten Kraft beauf­ schlagt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die der Kammer (12) abgewandte Seite der Wand (4) mit der Zuflußseite des Hauptventils (1) druckmäßig in Verbindung steht.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Sensor (13, 14) vor­ gesehen ist, der an die Steuervorrichtung (6) ein Signal sendet, wenn das Volumen der Kammer (4) den zweiten, kleineren Wert erreicht hat.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuervorrichtung (6) aufgrund dieses Signals das Hauptventil (1) öffnet.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (16) eine vorbestimmte Zeit nach Öffnen des Hauptventils (1) einen Befehl zum Schließen des Hauptventils (1) gibt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (6) einen Integrator (15) aufweist, der die aus der Kammer (12) in das Leitungssystem (8) eingespei­ sten Fluid-Testvolumina aufintegriert.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuervorrichtung (6) das Hauptventil (1) in der geschlossenen Stellung verriegelt, wenn der Integrator (15) einen Gesamtvolumenwert ermit­ telt hat, der über einem vorbestimmten Wert liegt und/oder der Volumenstrom einen vorbestimmten Wert übersteigt.