EP0009628B1 - Anordnung zur Überwachung von Kunststoffrohrleitungen - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
- F17D3/00—Arrangements for supervising or controlling working operations
Definitions
- the invention relates to an arrangement for monitoring plastic pipelines with a pipe which is weaker than the pipeline to be monitored and a sealed chamber which is operatively connected to a signal transmitter and / or shut-off valve.
- a monitoring arrangement of the type mentioned at the outset is known for an expansion pipe section or temperature compensator (FR-A-1 259 8431), the corrugated pipe consisting of an inner and outer pipe section and the inner pipe section being thinner than the outer pipe section.
- the existing between the two pipe sections The axial movement of the expansion pipe piece when the length of the pipeline changes means that mechanical stresses constantly change, with the inner pipe section breaking first when overstressed and this is reported by the signaling device.
- Such a monitoring arrangement is not suitable for monitoring a plastic pipeline if excessive pressures and / or excessive temperatures occur therein.
- the invention is therefore based on the object of providing an arrangement for monitoring plastic pipelines, by means of which the pipeline system or a pipeline is protected against breakage at excessive pressures or pressure peaks and / or excessive temperature of the medium.
- the following system can temporarily or z. B. continue to be operated at reduced pressure and / or temperature until the burst piece of pipe is replaced again at a suitable time.
- the arrangement according to the invention for monitoring pipelines now enables the use of plastic pipes in application areas with pressures and / or high temperatures of the flow medium such as. B. in sanitary installations with hot and cold water operation, where for safety reasons this has so far been very difficult - e.g. B. Oversizing - was possible.
- Fig. 1 for monitoring plastic pipelines consists of a monitoring valve 1, which is installed in a pipe 2 to be monitored, a shut-off valve 3 and / or an optical or acoustic signal generator 4 which is operatively connected to the monitoring valve 1.
- the monitoring valve 1 is in place from a housing 5 in which a pipe section 6 with a lower strength than the pipe 2 against internal pressure is arranged coaxially to the latter.
- the housing 5 is formed in two parts with a joint 7 arranged perpendicular to the longitudinal axis of the pipe section 6 and is held together by screws arranged in flanges 8.
- Each half of the housing 1 has a bore 9, which corresponds to the inner diameter of the pipeline 2, a recess 10 for centering the pipe section 6 and a recess 11, which together with the pipe section 6 forms an annular chamber 12.
- the pipe section 6 has the same inner diameter, but in a partial length, which corresponds to the length of the chamber 12, has a smaller wall thickness than the pipeline 2.
- seals 13 in the recesses 10 and a seal 14 in a surface of the parting line 7, the chamber 12 is sealed off from the bore 9 or the inside diameter of the pipe section 6 and from the outside.
- the monitoring fitting 1 is connected to the pipeline 2 by means of a clamp connection 15, screw connections also being possible.
- shut-off valve 3 preferably a diaphragm valve
- This shut-off valve 3 consists of a housing 30, a membrane 31 and a cover 32 with a pressure chamber 33.
- the pressure chamber 33 is connected to the chamber 12 of the monitoring fitting 1 by means of a line 16.
- a manually operated three-way valve 17 is arranged in line 16 to shut off this line 16.
- the chamber 12 of the monitoring fitting 1 is connected by means of a line 18 to a pressure switch 19 which has an electrical switch 21 which can be actuated by a membrane 20.
- This switch 21 is operatively connected to the optical or acoustic signal generator 4 by means of lines.
- the pipe section 6 designed as a predetermined breaking point in the monitoring fitting 1 is advantageously made of the same material - a plastic - as the pipe 2 to be monitored and has a correspondingly lower strength against internal pressure due to the smaller wall thickness at the respective temperature of the flow medium.
- the pipe section 6 can burst at excessive temperature and / or pressure in the pipeline 2, as a result of which the flow medium enters the chamber 12 and from here through the lines 18 and 16 to the pressure switch 19 and the shut-off valve 3.
- the pressure build-up in the pressure switch 19 causes the membrane 20 to bend, as a result of which a switch contact of the switch 21 is closed. This triggers an acoustic or optical signal in the signal generator 4.
- shut-off valve 3 a pressure builds up in the pressure chamber 33 of the shut-off valve 3, as a result of which the membrane 31 closes the flow in the housing 30 and thus shuts off the pipeline 2 to be monitored.
- the control conditions of the shut-off valve 3 must be designed so that the shut-off valve 3 is closed at the same level of control and operating pressure.
- the shut-off valve 3 can be opened again by closing the line 16 by means of the three-way valve 17.
- the signal generator 4 remains in operation.
- the supply line to the monitoring valve 1 must be closed.
- the burst pipe section 6 can be replaced by a new one by loosening the screws in the flange 8.
- an electrically switchable shut-off valve can also be installed, which is actuated by closing the switch 21 in the pressure switch 19.
- the automatic shutoff of the pipeline 2 to be monitored can also be dispensed with entirely and only the signal transmitter 4 can be arranged.
- FIG. 2 shows an embodiment variant of the monitoring valve 1 with a shut-off valve 3 directly attached to it by means of a clamp connection 15.
- the three-way valve 17 is arranged directly in part of the housing 5 and is connected to the pressure chamber 33 of the shut-off valve 3 by means of the line 16.
- FIG. 3 shows a further embodiment variant of FIG. 1, the monitoring fitting 1 and the shut-off valve 3 forming a uniform fitting.
- the pipe section 6 is arranged in a common housing 50 as already described for FIG. 1, this having an external thread 60 with which it can be screwed into a flange part 51.
- the flange part 51 is fastened to the housing 50 with screws or a threaded connection. This likewise enables the burst pipe piece 6 to be easily removed.
- the three-way valve 17 is arranged in the cover 32, the line 16 being formed by bores or channels 52 arranged in the housing 50 and in the cover 32.
- a signal transmitter can also be connected in these two design variants.
- the embodiment variant of a monitoring and shut-off valve shown in FIG. 3 is distinguished by its compact and simple construction, whereby the installation in the pipeline to be monitored saves 2 connecting elements.
- FIG. 4 shows a further embodiment variant of the monitoring valve 1 shown in FIG. 1.
- the housing 5 is in this case T-shaped, the pipe section 6 being arranged with its longitudinal axis perpendicular to the longitudinal axis of the pipeline 2.
- the tube piece 6 forms the chamber 12 with the recess 11 of the housing part 55.
- the tube piece 6 projects beyond the end of the housing part 55 and is covered by a removable cover 56.
- a seal 57 ensures tightness against the outside.
- radial bores 61 are arranged which facilitate the pulling out of the burst pipe section 6.
- the housing 5 has a partition 58 which projects into the pipe section 6 and is arranged in its longitudinal axis and through which the flow medium is deflected into the pipe section 6.
- a vent hole 59 is arranged in the housing part 55 for venting the space located between the cover 56 and the housing part 55.
- this monitoring fitting 1 is also operatively connected to a shut-off valve 3 or to a signal transmitter 4 or to both.
- This monitoring fitting described in FIG. 4 offers the advantage that the burst pipe section 6 can be replaced without removing the entire fitting.
- combinations with a shut-off valve according to FIGS. 3 and 4 are also possible with this embodiment variant.
- Shut-off valve should advantageously immediately after a pressure or temperature generator, for. B. a boiler, can be arranged, which monitors the subsequent pipelines to the point of consumption - and automatically when the as »Predetermined breaking point « trained pipe section are blocked or a signal is triggered. If the pipes for a certain pressure and temperature and for a lifetime z. B. calculated from 50 years with a safety factor of 1.5, the pipe section can be designed without security. This ensures that the pipelines are protected against long-term overloads with simple means.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung von Kunststoffrohrleitungen mit einem gegenüber der zu überwachenden Rohrleitung schwächeren Rohr und einer dichten Kammer, welche mit einem Signalgeber und bzw. oder Absperrventil wirkverbunden ist.
- Bekannt ist eine Überwachungsanordnung der eingangs genannten Art bei einem Dehnungsrohrstück bzw. Temperaturkompensator (FR-A-1 259 8431, wobei das Wellrohr aus einem inneren und äußeren Rohrstück besteht und das innere Rohrstück dünner ist als das äußere Rohrstück. Die zwischen den beiden Rohrstükken vorhandene dichte Kammer ist mit einem Signalgeber oder anderen Apparat wirkverbunden. Durch die axialen Bewegungen des Dehnungsrohrstückes bei Längenänderungen der Rohrleitung treten laufend wechselnde mechanische Beanspruchungen auf, wobei bei Überbeanspruchung zuerst das innere Rohrstück bricht und dies durch die Signaleinrichtung gemeldet wird.
- Eine derartige Überwachungsanordnung ist nicht geeignet, eine Kunststoffrohrleitung zu überwachen, wenn in dieser überhöhte Drücke und bzw. oder überhöhte Temperaturen auftreten.
- Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Überwachung von Kunststoffrohrleitungen zu schaffen, mittels welcher das Rohrleitungssystem bzw. eine Rohrleitung vor Bruch bei überhöhten Drücken bzw. Druckspitzen und bzw. oder überhöhter Temperatur des Mediums geschützt wird.
- Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen.
- Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.
- Das in einer Kammer als Sollbruchstelle angeordnete Rohrstück ermöglicht in Verbindung mit dem eingebauten Absperrventil eine sofortige Absperrung der nachfolgenden gefährdeten Rohrleitungen und bzw. oder in Verbindung mit einem Signalgeber eine akustische oder optische Warnung.
- Trotz geborstetem Rohrstück kann die nachfolgende Anlage vorübergehend oder z. B. mit vermindertem Druck und bzw. oder Temperatur weiter betrieben werden bis zu einem geeigneten Zeitpunkt das geborstene Rohrstück wieder ersetzt wird.
- Die erfindungsgemäße Anordnung zur Überwachung von Rohrleitungen ermöglicht jetzt die Verwendung von Kunststoffrohren in Anwendungsbereichen mit Drücken und bzw. oder hohen Temperaturen des Durchflußmediums wie z. B. bei Sanitär-Installationen mit Warm-und Kaltwasser-Betrieb, wo dies aus Sicherheitsgründen bis jetzt nur mit großem Aufwand - z. B. Überdimensionierung - möglich war.
- Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen anhand von mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt
- Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Überwachungsarmatur und einem Absperrventil im Längsschnitt,
- Fig. 2 eine Ausführungsvariante der in Fig. 1 gezeigten Überwachungsarmatur mit dem Absperrventil im Längsschnitt,
- Fig. 3 eine weitere Ausführungsvariante von Fig. 2, und
- Fig. 4 eine weitere Ausführungsvariante der in Fig. 1 gezeigten Überwachungsarmatur im Längsschnitt.
- Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung zur Überwachung von Kunststoffrohrleitungen besteht aus einer Überwachungsarmatur 1, welche in einer zu überwachenden Rohrleitung 2 eingebaut ist, einem Absperrventil 3 und bzw. oder einem mit der Überwachungsarmatur 1 wirkverbundenen optischen oder akustischen Signalgeber 4. Die Überwachungsarmatur 1 hesteht aus einem Gehäuse 5 in welchem ein Rohrstück 6 mit einer gegenüber der Rohrleitung 2 geringeren Festigkeit gegen Innendruck koaxial zu dieser angeordnet ist. Das Gehäuse 5 ist zweiteilig mit einer zur Längsachse des Rohrstückes 6 senkrecht angeordneten Trennfuge 7 ausgebildet und wird durch in Flanschen 8 angeordnete Schrauben zusammengehalten. Jede Hälfte des Gehäuses 1 weist eine Bohrung 9, welche dem Innendurchmesser der Rohrleitung 2 entspricht, eine Ausdrehung 10 für die Zentrierung des Rohrstückes 6 und eine Ausdrehung 11 auf, welche zusammen mit dem Rohrstück 6 eine ringförmige Kammer 12 bildet. Das Rohrstück 6 weist den gleichen Innendurchmesser aber in einer Teillänge, welche der Länge der Kammer 12 entspricht, eine geringere Wandstärke als die Rohrleitung 2 auf. Durch Anordnung von Dichtungen 13 in den Ausdrehungen 10 und einer Dichtung 14 in einer Fläche der Trennfuge 7 ist die Kammer 12 gegenüber der Bohrung 9 bzw. dem Innendurchmesser des Rohrstückes 6 und gegen außen abgedichtet. Die Verbindung der Überwachungsarmatur 1 mit der Rohrleitung 2 erfolgt mittels einer Klemmverbindung 15, wobei auch Schraubenverbindungen möglich sind.
- Nachfolgend der Überwachungsarmatur 1 ist in der Rohrleitung 2 das Absperrventil 3, vorzugsweise ein Membranventil, eingebaut. Dieses Absperrventil 3 besteht aus einem Gehäuse 30, einer Membrane 31 und einem Deckel 32 mit einer Druckkammer 33. Die Druckkammer 33 ist mittels einer Leitung 16 mit der Kammer 12 der Überwachungsarmatur 1 verbunden. In der Leitung 16 ist ein handbetätigtes Dreiweg-Ventil 17 zur Absperrung dieser Leitung 16 angeordnet.
- Weiterhin ist die Kammer 12 der Überwachungsarmatur 1 mittels einer Leitung 18 mit einem Druckschalter 19 verbunden, welcher einen durch eine Membrane 20 betätigbaren elektrischen Schalter 21 aufweist. Dieser Schalter 21 ist mittels Leitungen mit dem optischen oder akustischen Signalgeber 4 wirkverbunden.
- Die Arbeitsweise der hier beschriebenen Anordnung ist wie folgt. Das als Sollbruchstelle ausgebildete Rohrstück 6 in der Überwachungsarmatur 1 ist vorteilhafterweise aus dem gleichen Material - ein Kunststoff - wie die zu überwachende Rohrleitung 2 hergestellt und weist durch die geringere Wandstärke bei der jeweiligen Temperatur des Durchflußmediums jeweils eine entsprechend niedrigere Festigkeit gegen Innendruck auf. Dadurch kann das Rohrstück 6 bei überhöhter Temperatur und bzw. oder überhöhtem Druck in der Rohrleitung 2 bersten, wodurch das Durchflußmedium in die Kammer 12 und von hier durch die Leitungen 18 und 16 zu dem Druckschalter 19 und dem Absperrventil 3 gelangt. Der Druckaufbau im Druckschalter 19 bewirkt ein Durchbiegen der Membrane 20, wodurch ein Schaltkontakt des Schalters 21 geschlossen wird. Dies löst im Signalgeber 4 ein akustisches oder optisches Signal aus. Gleichzeitig baut sich in der Druckkammer 33 des Absperrventils 3 ein Druck auf, wodurch die Membrane 31 den Durchfluß im Gehäuse 30 schließt und somit die zu überwachende Rohrleitung 2 absperrt. Die Steuerverhältnisse des Absperrventils 3 müssen dabei so ausgelegt sein, daß bei gleicher Höhe von Steuer- und Betriebsdruck das Absperrventil 3 geschlossen ist.
- Ist jedoch weiterhin eine Versorgung der Verbrauchsstellen mit dem Durchflußmedium vorübergehend erforderlich, kann durch Schließen der Leitung 16 mittels des Dreiweg-Ventils 17 das Absperrventil 3 wieder geöffnet werden. Der Signalgeber4 bleibt dabei weiter im Betrieb. Zum Auswechseln des geborstenen Rohrstückes 6 muß die Zuleitung zur Überwachungsarmatur 1 geschlossen werden. Nach Ausbau der Überwachungsarmatur 1 kann durch lösen der Schrauben in dem Flansch 8 das geborstene Rohrstück 6 durch ein Neues ersetzt werden. An Stelle des mittels dem Durchflußmedium betätigbaren Absperrventils 3 kann auch ein elektrisch schaltbares Absperrventil eingebaut werden, welches durch Schließen des Schalters 21 im Druckschalter 19 betätigt wird. Es kann auch ganz auf die automatische Absperrung der zu überwachenden Rohrleitung 2 verzichtet und nur der Signaigeber4 angeordnet werden.
- In der Fig. 2 ist eine Ausführungsvariante der Überwachungsarmatur 1 mit einem mittels einer Klemmverbindung 15 direkt daran befestigten Absperrventils 3 dargestellt. In einem Teil des Gehäuses 5 ist direkt das Dreiweg-Ventil 17 angeordnet, welches mittels der Leitung 16 mit der Druckkammer 33 des Absperrventils 3 verbunden ist.
- Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante von Fig. wobei die Überwachungsarmatur 1 und das Absperrventil 3 eine einheitliche Armatur bildet. In einem gemeinsamen Gehäuse 50 ist das Rohrstück 6 wie bereits zu Fig. 1 beschrieben angeordnet, wobei dieses ein Außengewinde 60 aufweist, mit welchem es in ein Flanschteil 51 einschraubbar ist. Der Flanschteil 51 ist mit Schrauben oder einer Gewindeverbindung am Gehäuse 50 befestigt. Dies ermöglicht ebenfalls einen leichten Ausbau des geborstenen Rohrstückes 6. Das Dreiweg-Ventil 17 ist im Deckel 32 angeordnet, wobei die Leitung 16 durch im Gehäuse 50 und im Deckel 32 angeordnete Bohrungen bzw. Kanäle 52 gebildet wird. Selbstverständlich kann auch bei diesen beiden Ausführungsvarianten ein Signalgeber angeschlossen werden. Besonders die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsvariante einer Überwachungs- und Absperr-Armatur zeichnet sich durch deren kompakte und einfache Bauweise aus, wobei dem Einbau in die zu überwachende Rohrleitung 2 Verbindungselemente eingespart werden.
- In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsvariänte der in Fig. 1 gezeigten Überwachungsarmatur 1 dargestellt. Das Gehäuse 5 ist hierbei T-förmig ausgebildet, wobei das Rohrstück 6 mit dessen Längsachse senkrecht zur Längsachse der Rohrleitung 2 angeordnet ist. Das Rohrstück 6 bildet wie bereits zu Fig. 1 beschrieben mit der Ausdrehung 11 des Gehäuseteiles 55 die Kammer 12. Das Rohrstück 6 ragt über das Ende des Gehäuseteils 55 hinaus und wird mittels eines abnehmbaren Deckels 56 abgedeckt. Eine Dichtung 57 gewährleistet Dichtheit gegen außen. An dem über dem Gehäuseteil 55 hinausragenden Ende des Rohrstückes 6 sind radiale Bohrungen 61 angeordnet, welche das Herausziehen des geborstenen Rohrstückes 6 erleichtern.
- Das Gehäuse 5 weist eine in das Rohrstück 6 hineinragende und in dessen Längsachse angeordnete Trennwand 58 auf, durch welche das Durchflußmedium in das Rohrstück 6 umgelenkt wird. Zur Entlüftung des zwischen dem Deckel 56 und dem Gehäuseteil 55 befindlichen Raumes ist im Gehäuseteil 55 eine Entlüftungsbohrung 59 angeordnet. Wie bereits zu Fig. 1 beschrieben, ist auch diese Überwachungsarmatur 1 mit einem Absperrventil 3 bzw. mit einem Signalgeber 4 oder mit beiden wirkverbunden. Diese zu Fig. 4 beschriebene Überwachungsarmatur bietet den Vorteil, daß das geborstene Rohrstück 6 ohne Ausbau der gesamten Armatur auswechselbar ist. Selbstverständlich sind Kombinationen mit einem Absperrventil entsprechend den Fig. 3 und 4 auch bei dieser Ausführungsvariante möglich.
- Die Überwachungsarmatur mit oder ohne dem nachfolgenden. Absperrventil sollte vorteilhafterweise unmittelbar nach einem Druck- bzw. Temperaturerzeuger, z. B. einem Boiler, angeordnet werden, wodurch die nachfolgenden Rohrleitungen bis zur Verbrauchsstelle überwacht -und automatisch bei Bruch des als »Sollbruchstelle« ausgebildeten Rohrstückes abgesperrt werden bzw. ein Signal ausgelöst wird. Wenn die Rohrleitungen für einen bestimmten Druck und Temperatur sowie für eine Lebensdauer z. B. von 50 Jahren mit einem Sicherheitsfaktor von 1,5 berechnet wurden, so kann das Rohrstück ohne Sicherheit ausgelegt werden. Dies gewährleistet einen Schutz der Rohrleitungen vor länger andauernden Überbelastungen mit einfachen Mitteln.
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