DE19951174A1 - Anordnung zur Durchflußbegrenzung - Google Patents

Abstract

Zur Durchflußbegrenzung ist vor eine Absperrvorrichtung eine die momentane Durchflußmenge erfassende Meßeinrichtung geschaltet, die mit einer Steuereinheit zusammenwirkt. Die Steuereinheit summiert einerseits die von der Meßeinrichtung erfaßte momentane Durchflußmenge zu einer absoluten Durchflußmenge und vergleicht diese mit wenigstens einem voreinstellbaren Wert und erfaßt andererseits den Zeitpunkt, zu dem die momentane Durchflußmenge Null ist. Ist die momentane Durchflußmenge Null, setzt die Steuereinheit die absolute Durchflußmenge ebenfalls auf Null. Erreicht die absolute Durchflußmenge einen an der Steuereinheit voreingestellten Wert, beaufschlagt die Steuereinheit die Absperrvorrichtung derart, daß diese die Zufuhr des Mediums zu der Einzeleinheit unterbricht.

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Anordnung zur Durchflußbegrenzung bei über eine Rohrleitungsversorgung mit einem fließfähigen Medium versorgten Einzel­ einheiten.

Bei an einer gemeinsamen Rohrleitung betriebenen Einzeleinheiten ist die Not­ wendigkeit gegeben, die Einzeleinheiten unabhängig von ihren jeweiligen Gege­ benheiten mit möglichst immer gleichen Bedingungen zu versorgen. Diese Ver­ sorgungsbedingungen sind von den Bedingungen in den Einzelheiten in der Regel völlig unabhängig. Als Beispiel für ein solches System können öffentliche Was­ serversorgungsnetze oder öffentliche Gasversorgungsnetze dienen, über die eine Vielzahl von Abnehmern als Einzeleinheiten versorgt werden. Entsprechende Ge­ gebenheiten liegen aber auch bei Wohnanlagen mit Wohneinheiten als Einzelein­ heiten, bei Wohneinheiten mit einzelnen Entnahmestellen als Einzeleinheiten oder bei industriellen Produktionsanlagen mit Produktionseinheiten als Einzeleinheiten vor.

Um die Einzeleinheiten von der gemeinsamen Rohrleitungsversorgung trennen zu können, ist üblicherweise eine manuell oder motorisch betätigbare Absperrvor­ richtung vorgesehen, mittels der der Zufluß zu den Einzeleinheiten unterbrochen werden kann.

Bei den vorstehend angesprochen Einzeleinheiten kommt es häufig zu Defekten, die dazu führen, daß das über die Rohrleitungsversorgung zugeführte Medium unkontrolliert austritt. Um das zu verhindern, wurden bereits Anordnungen be­ reitgestellt, die, bei schlagartiger Entnahme des Mediums durch die Einzeleinhei­ ten bei maximaler Durchflußmenge, die Zufuhr unterbrechen und/oder einen Alarm auslösen.

Weiterhin ist es bekannt, Detektoren vorzusehen, die die Anwesenheit des zuge­ führte Mediums in nicht zulässigen Bereichen erfassen und dann über eine Steu­ ereinheit die Zufuhr sperren und/oder Alarm auslösen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung bereitzustellen, die unabhängig vom Ort eines Defektes in der Einzeleinheiten ei­ nen unzulässigen Durchfluß erfaßt und darauf hin die Zufuhr des Mediums zu der Einzeleinheiten über eine Absperrvorrichtung unterbricht.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß vor die Absperrvorrichtung eine die mo­ mentane Durchflußmenge erfassende Meßeinrichtung geschaltet ist, die mit einer Steuereinheit zusammenwirkt. Die Steuereinheit kann dabei in einer ersten Aus­ bildungsform so ausgebildet sein, daß sie einerseits die von der Meßeinrichtung erfaßte momentane Durchflußmenge zu einer absoluten Durchflußmenge sum­ miert und mit wenigstens einem voreinstellbaren Wert vergleicht und andererseits den Zeitpunkt erfaßt, zu dem die momentane Durchflußmenge Null ist. Ist die momentane Durchflußmenge Null, setzt die Steuereinheit die absolute Durch­ flußmenge ebenfalls auf Null. Erreicht die absolute Durchflußmenge einen an der Steuereinheit voreingestellten Wert, beaufschlagt die Steuereinheit die Absperr­ vorrichtung derart, daß diese die Zufuhr des Mediums zu der Einzeleinheit unter­ bricht. Zur Rücksetzung der Absperrvorrichtung ist eine manuell betätigbare Ein­ richtung vorgesehen, bei deren Betätigung die Steuereinheit die Absperrvorrich­ tung so beaufschlagt, daß diese den Durchfluß wieder öffnet.

Die vorstehend beschriebene Anordnung erlaubt es die Einzeleinheit in Abhän­ gigkeit vom Überschreiten einer durch den Referenzwert definierten Durchfluß­ menge von der Rohrleitungsversorgung zu trennen. Vorteilhaft ist bei einer derar­ tigen Anordnung, daß über die zulässige Durchflußmenge der Schaden bei un­ kontrolliertem Austreten des über das Rohrleitungssystem transportierten Medi­ ums in Folge eines Defektes begrenzbar ist. Nachteilig ist dagegen, daß geringe Mengen die in Folge eines Defektes über längere Zeiträume austreten relativ spät als unzulässig erkannt werden, wenn über längere Zeiträume keine größeren Ent­ nahmen erfolgen.

In einer zweiten Ausbildungsform der Anordnung ist es vorgesehen, die Steuer­ einheit mit einem Zeitgeber auszustatten und so auszubilden, daß sie die Durch­ flußzeit in der die momentane Durchflußmenge nicht Null ist erfaßt und mit we­ nigstens einem voreinstellbaren Wert vergleicht. Ist die momentane Durchfluß­ menge Null, setzt die Steuereinheit die erfaßte Durchflußzeit ebenfalls auf Null. Erreicht die erfaßte Durchflußzeit einen an der Steuereinheit voreingestellten Wert, beaufschlagt die Steuereinheit die Absperrvorrichtung derart, daß diese die Zufuhr des Mediums zu der Einzeleinheit unterbricht.

Eine Anordnung nach der zweiten Ausbildungsform erlaubt es die Einzeleinheit in Abhängigkeit vom Überschreiten einer durch den Referenzwert definierten Durch­ flußzeit von der Rohrleitungsversorgung zu trennen. Vorteilhaft ist bei einer der­ artigen Anordnung, daß über die zulässige Durchflußzeit das unkontrollierte Aus­ treten geringer Mengen pro Zeiteinheit des über das Rohrleitungssystem trans­ portierten Mediums in Folge eines Defektes relativ früh erkannt wird. Nachteilig ist dagegen, daß große Mengen pro Zeiteinheit die in Folge eines Defektes aus­ treten relativ spät als unzulässig erkannt werden.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnungen kann es vorgesehen sein, die Ausbildungsmerkmale der Steuereinheit nach der ersten Ausbildungsform mit den Ausbildungsmerkmalen der Steuereinheit nach der zweiten Ausbildungsform zu kombinieren. Eine derartige eine Kombination ermöglicht es einerseits, über die zulässige Durchflußmenge den Schaden bei unkontrolliertem Austreten des über das Rohrleitungssystem transportierten Mediums in Folge eines Defektes zu begrenzen und über die zulässige Durchflußzeit das unkontrollierte Austreten ge­ ringer Mengen pro Zeiteinheit des über das Rohrleitungssystem transportierten Mediums in Folge eines Defektes relativ früh zu erkennen, wodurch sich die Fol­ gen eines entsprechenden Defektes besonders gering halten lassen.

Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Anordnungen ist es in vorteilhafter Weise möglich, das Medium in normalem Umfang ungehindert aus der Rohrleitungsver­ sorgung zu entnehmen und andererseits das normale Maß überschreitende und damit unzulässigen Entnahmen so rechtzeitig zu erkennen und zu unterbinden, daß Folgeschäden in Grenzen gehalten werden können.

Die vorstehend angesprochene Meßeinrichtung zur Erfassung der momentanen Durchflußmenge, die Steuereinheit und die Absperrvorrichtung können dabei so­ wohl rein mechanisch arbeitende Einheiten als auch elektrisch bzw. elektronisch arbeitende Einheiten seien.

Eine weitere vorteilhaft weitergebildete Ausführungsform sieht eine Steuereinheit vor, der eine Alarmeinheit zugeordnet ist, derart, daß die Steuereinheit beim Er­ reichen einer voreinstellbaren absoluten Durchflußmenge und/oder Durchflußzeit einen Alarm auslöst.

Ist der Steuereinheit eine Alarmeinheit zugeordnet ist es sinnvoll die Anordnung so weiterzubilden, daß eine den Alarm auslösende erste Durchflußmenge und/­ oder Durchflußzeit voreinstellbar ist und eine zweite Durchflußmenge und/oder Durchflußzeit, die zur Beaufschlagung der Absperrvorrichtung fuhrt, wobei die erste Durchflußmenge und/oder Durchflußzeit kleiner ist als die zweite Durch­ flußmenge und/oder Durchflußzeit. Auf diese Weise ist es möglich, den Alarm vor der Unterbrechung des Zuflusses durch die Absperreinheit auszulösen, um, bei beaufsichtigter, das normale Maß übersteigender Entnahme, durch kurzzeiti­ ges Schließen der Entnahmestelle die Steuereinheit zurückzusetzen, so daß auch das normale Maß überschreitende Entnahmen bei beaufsichtigter Entnahme des Mediums komfortabel möglich sind.

In Weiterbildung der vorstehenden Anordnung kann die Steuereinheit so ausge­ bildet sein, daß der Alarm in einem kurzzeitigen Schließen der Absperrvorrich­ tung besteht, wobei die Steuereinheit die dadurch verursachte Durchflußmenge Null ignoriert. Dadurch besteht bei wieder geöffneter Absperrvorrichtung die Möglichkeit, durch nochmaliges kurzzeitiges Schließen der Entnahmestelle die Steuereinheit zurückzusetzen. Durch die Alarmierung direkt an der Entnahme­ stelle wird der Komfort bei beaufsichtigter Entnahme von das normale Maß über­ schreitenden Mengen noch erhöht. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, daß keine weiteren Mittel zur Alarmierung notwendig sind. Der Einsatz einer derartigen Anordnung bietet sich zum Beispiel in Verbindung mit Beregnungseinrichtungen für Gartenbau und Landwirtschaft an, wo die Entnahmemengen sehr stark diffe­ rieren und häufig größere Wassermengen im beaufsichtigten Betrieb entnommen werden.

Für bestimmte Anwendungsformen, z. B. in industriellen Produktionsanlagen kann es sinnvoll sein, die Steuereinheit dahingehend weiterzubilden, daß eine Vielzahl von Durchflußmengen und Durchflußzeiten voreinstellbar sind, wobei zu jeweils einer Durchflußmenge eine Durchflußzeit gehört und die Steuereinheit die aktuell erfaßte absolute Durchflußmenge und die erfaßte Durchflußzeit mit den voreingestellten Werten vergleicht. Eine derartig weitergebildete Steuereinheit ist sinnvollerweise als elektronische Steuereinheit ausgebildet, wobei die Durch­ flußmengen und Durchflußzeiten als digitale Information in einem in der Steuer­ einheit enthaltenen digitalen Speicher abgelegt sind. Die Steuereinheit kann dabei ein handelsüblicher Mikroprozessor sein.

Bei Anordnungen die einen Mikroprozessor als Steuereinheit enthalten, kann es in vorteilhafter Weiterbildung vorgesehen sein, die Steuereinheit so auszubilden, daß sie durch entsprechende Eingabe vom Überwachungsmodus in einen Erfassungs­ modus versetzbar ist, in dem sie zwischen den erfaßten momentanen Durchfluß­ mengen Null liegenden absoluten Durchflußmengen und/oder Durchflußzeiten erfaßt und in ihrem Speicher ablegt. Erfolgt durch entsprechende Eingabe das wieder Zurückschalten in den Überwachungsmodus, erfolgt die Überwachung mit den im Erfassungsmodus gelernten Durchflußmengen und/oder Durchflußzeiten.

In Weiterbildung einer derartigen Anordnung kann es auch vorgesehen sein, daß auch die Zeiten, in denen die momentane Durchflußmenge Null ist erfaßt werden, so daß ein exaktes "Abbild" der Entnahmezyklen in der Steuereinheit vorliegt und jede Abweichung davon zum Abschalten und/oder Alarmieren verwendet wer­ den kann.

Ein Beispiel der erfindungsgemäßen Anordnung ist nachfolgend mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung in Form eines Blockschaltbildes,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung in Form eines Blockschaltbildes.

Eine Einzeleinheit 1, z. B. die Wasserverteilung eines Wohnhauses, ist über eine Rohrleitung 2 mit einer Rorleitungsversorgung 3, z. B. der öffentlichen Wasser­ versorgung, verbunden. In die Rohrleitung 2 ist in Durchflußrichtung gesehen ei­ ne Meßeinrichtung 4 und eine Absperreinrichtung 5 geschaltet. Die Meßeinrich­ tung 4 ist über ihren Ausgang 6 mit einem Meßeingang 7 und einem Rücksetzein­ gang 14 einer Steuereinheit 8 verbunden. Die Steuereinheit 8 verfügt über einen Stellausgang 9, der mit einem motorischen Antrieb 10 verbunden ist, welcher wiederum auf die Absperreinrichtung 5 wirkt. Darüber hinaus weist die Steuer­ einheit 8 eine Verbindung zu einer Eingabeeinheit 11 auf, die mit der Steuerein­ heit 8 vorzugsweise in baulicher Einheit ausgeführt ist. An der Steuereinheit 8 ist weiterhin ein Alarmausgang 12 vorgesehen, der mit einer Alarmeinheit 13 ver­ bunden ist.

Um die vorstehend beschriebene Anordnung zu initialisieren, wird an der Einga­ beeinheit ein Wert eingestellt, der der Steuereinheit für die Überwachungsfunkti­ on als Referenzwert dient. Die Meßeinrichtung 4 liefert an Ihrem Ausgang 6 eine der momentanen Durchflußmenge proportionale Meßgröße, die von der Steuer­ einheit 8 an ihrem Meßeingang 7 aufgenommen, zu einem Absolutwert summiert und mit dem Referenzwert verglichen wird. Zeitlich parallel erfaßt die Steuerein­ heit 8 über ihren Rücksetzeingang 14 den von der Meßeinrichtung 4 gelieferten momentanen Meßwert. Die Steuereinheit ist intern so ausgebildet, daß sie einer­ seits durch den Vergleich des Absolutwertes mit dem Referenzwert den Zeitpunkt erfaßt, zu dem der Absolutwert den Referenzwert übersteigt, und andererseits über die Meßgröße an ihrem Rücksetzeingang 14 den Zeitpunkt erfaßt, zu dem die Durchflußmenge durch die Rohrleitung 2 Null ist. Tritt der Fall ein, daß die Durchflußmenge durch die Rohrleitung 2 Null ist, bevor der Absolutwert den Re­ ferenzwert übersteigt, setzt die Steuereinheit den über den Meßeingang 7 auf­ summierten Absolutwert auf einen Anfangswert zurück. Übersteigt dagegen der Absolutwert den Referenzwert, bevor die Durchflußmenge durch die Rohrleitung 2 Null ist, beaufschlagt die Steuereinheit 8 einerseits über ihren Stellausgang 9 den motorischen Antrieb 10, der auf die Absperreinrichtung 5 derart einwirkt, daß diese die Einzeleinheit 1 von der Rohrleitungsversorgung 3 trennt und anderer­ seits über ihren Alarmausgang 12 die Alarmeinheit 13 derart, daß diese ein Alarmsignal abgibt.

Selbstverständlich kann vorgesehen sein, daß die Steuereinheit 8 über einen Ent­ sprechenden Ausgang mit einer Fernalarmeinrichtung 15 verbunden ist. Zur Er­ höhung der Sicherheit kann weiterhin ein Sensor 16 vorgesehen sein, der bei An­ wesenheit des über das Rohrleitungssystem transportierten Mediums in unzulässi­ gen Bereichen eine Ausgangsgröße erzeugt, die die Steuereinheit 8 veranlaßt die Absperreinrichtung 5 zu schließen. Zur Erhöhung des Komforts kann weiterhin eine Ferneingabeeinheit 18 vorgesehen sein, die es ermöglicht, den Referenzwert für die Steuereinheit bequem von einer beliebigen Stelle aus vorzugeben.

In einer alternativen Ausbildungsform kann, wie in Fig. 2 gezeigt, die Steuerein­ heit 8 so ausgebildet sein, daß sie ein rücksetzbares Zeiterfassungsglied 17 ent­ hält. Wie bereits oben ausgeführt, erhält die Steuereinheit 8 über ihren Rück­ setzeingang 14 den von der Meßeinrichtung 4 gelieferten momentanen Meßwert. Die Steuereinheit erfaßt über die Meßgröße an ihrem Rücksetzeingang 14 den Zeitpunkt, zu dem die Durchflußmenge durch die Rohrleitung 2 Null ist und setzt das Zeiterfassungsglied 17 auf einen Ausgangswert. Wird die Durchflußmenge ungleich Null, gibt die Steuereinheit 8 die Zeiterfassung durch das Zeiterfas­ sungsglied 17 frei und vergleicht den durch das Zeiterfassungsglied 17 erfaßten Zeitraum mit einem Referenzwert. Übersteigt der vom Zeiterfassungsglied 17 er­ faßte Zeitraum den Referenzwert, beaufschlagt die Steuereinheit 8 einerseits über ihren Stellausgang 9 den motorischen Antrieb 10, der auf die Absperreinrichtung 5 derart einwirkt, daß diese die Einzeleinheit 1 von der Rohrleitungsversorgung 3 trennt und andererseits über ihren Alarmausgang 12 die Alarmeinheit 13 derart, daß diese ein Alarmsignal abgibt.

Selbstverständlich lassen sich die Merkmale der Anordnungen nach Fig. 1 und Fig. 2 miteinander kombinieren, so daß sowohl eine mengenabhängige als auch ei­ ne zeitabhängige Überwachung des Durchflusses erfolgt.

Die in den vorstehenden Beispielen gezeigte Steuereinheit 8 ist vorzugsweise als elektronische Schaltung ausgeführt, dabei kann sowohl analoge als auch digitale Schaltungstechnik zur Anwendung kommen. Die zur Realisierung ihrer allgemein beschriebenen Funktionen notwendigen Schaltungen sind allgemein bekannt und bedürfen keiner besonderen Erläuterung.

Die Verbindungen zwischen der Steuereinheit 8 und den angeschalteten Geräten kann sowohl als Leitungsverbindung als auch als Funkstrecke ausgeführt sein.

Claims (8)

1. Anordnung zur Durchflußbegrenzung bei über eine Rohrleitungsversorgung mit einem fließfähigen Medium versorgten Einzeleinheiten, wobei eine die mo­ mentane Durchflußmenge erfassende Meßeinrichtung vor eine Absperrvorrich­ tung geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die momentane Durchflußmenge erfassende Meßeinrichtung (4) mit einer Steuereinheit (8) zu­ sammenwirkt, die so ausgebildet ist, daß sie einerseits die von der Meßeinrichtung (4) erfaßte momentane Durchflußmenge zu einer absoluten Durchflußmenge summiert und mit wenigstens einem voreinstellbaren Wert vergleicht und ande­ rerseits den Zeitpunkt erfaßt, zu dem die momentane Durchflußmenge wieder Null wird und die Steuereinheit (8), dann wenn die momentane Durchflußmenge wieder Null wird, bevor die absolute Durchflußmenge den voreinstellbaren Wert erreicht, die absolute Durchflußmenge auf einen Anfangswert setzt und dann wenn die absolute Durchflußmenge eine an der Steuereinheit (8) voreinstellbaren Wert erreicht und/oder überschreitet, die motorisch betätigbare Absperrvorrich­ tung (5) beaufschlagt, derart, daß diese die Zufuhr des Mediums zu der Einzelein­ heit (1) unterbricht.

2. Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Steuereinheit (8) vorgesehen ist, die einen Zeitgeber (17) aufweist, der die Zeit erfaßt in der die momentane Durchflußmenge nicht Null und diese erfaßte Zeit mit wenigstens einem voreinstellbaren Wert vergleicht und daß die Steuereinheit (8) dann wenn die momentane Durchflußmenge Null wird, die erfaßte Durchflußzeit auf einen Anfangswert setzt und dann wenn die er­ faßte Durchflußzeit einen an der Steuereinheit (8) voreinstellbaren Wert erreicht und/oder überschreitet, die motorisch betätigbare Absperrvorrichtung (5) beauf­ schlagt, derart, daß diese die Zufuhr des Mediums zu der Einzeleinheit (1) unter­ bricht.

3. Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuereinheit sowohl die Merkmale nach dem Kenn­ zeichen des Patentanspruches 1, als auch die Merkmale nach dem Kennzeichen des Patentanspruches 2 aufweist.

4. Anordnung nach Patentansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Steuereinheit (8) eine Alarmeinheit (13) zugeordnet ist, der­ art, daß die Steuereinheit (8) beim Erreichen und/oder Überschreiten einer vor­ einstellbaren absoluten Durchflußmenge und/oder Durchflußzeit die Alarmein­ heit (13) beaufschlagt, derart, daß diese ein optisches und/oder akustisches und/­ oder sensorisches Signal abgibt.

5. Anordnung nach Patentansprüchen 1 und/oder 2 und 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuereinheit (8) so ausgebildet ist, daß eine erste Durchflußmenge und/oder Durchflußzeit voreinstellbar ist und eine zweite Durchflußmenge und/oder Durchflußzeit, wobei die erste Durchflußmenge und/­ oder Durchflußzeit kleiner ist als die zweite Durchflußmenge und/oder Durch­ flußzeit und wobei beim Erreichen der erste Durchflußmenge und/oder Durch­ flußzeit die Steuereinheit (8) die Alarmeinrichtung (13) beaufschlagt und beim Er­ reichen der zweite Durchflußmenge und/oder Durchflußzeit die Absperrvorrich­ tung (5).

6. Anordnung nach Patentansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmeinheit (13) so ausgebildet ist, daß sie bei Beaufschlagung durch die Steuereinheit (8) die Absperrvorrichtung kurzzeitig schließt, wobei die Steuerein­ heit (8) die dadurch verursachte Durchflußmenge Null ignoriert.

7. Anordnung nach Patentansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Vielzahl von Durchflußmengen und Durchflußzeiten vor­ einstellbar sind, wobei zu jeweils einer Durchflußmenge eine Durchflußzeit zuge­ ordnet ist und die Steuereinheit (8) die aktuell erfaßte absolute Durchflußmenge und die erfaßte Durchflußzeit mit den voreingestellten Werten vergleicht.

8. Anordnung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (8) so ausgebildet ist, daß sie vom Überwachungsmodus in einen Er­ fassungsmodus versetzbar ist, in dem sie zwischen den erfaßten momentanen Durchflußmengen Null liegende absolute Durchflußmengen und/oder Durchfluß­ zeiten erfaßt und in ihrem Speicher ablegt und daß sie vom Erfassungsmodus in den Überwachungsmodus zurückversetzbar ist und im Überwachungsmodus die Überwachung mit den im Erfassungsmodus gelernten Durchflußmengen und/oder Durchflußzeiten durchführt.