DE3012399C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitssperrvorrichtung für Leitungswassersysteme, mit dem Zweck, zu verhindern, daß Leitungswasser infolge Rohrbruchs oder in Vergessenheit ge­ ratener offener Wasserhähne über längere Zeit hinweg aus­ läuft und fühlbare Wasserverluste sowie Wasserschäden an Hausrat, Bauwerk und dgl. verursacht. Solche Leitungswasser­ schäden gehören zu den schlimmsten Schäden, die am Hausrat und an Wohnungen anfallen; sie führen oft zu sehr hohen Schadensbeträgen, insbesondere wenn sie Einfamilienhäuser und Wochenendhäuser betreffen, die mehrere Tage lang nicht bewohnt sind und nicht beobachtet werden.

Rohrbrüche entstehen meist durch Einfrieren des Leitungs­ wassers, seltener durch Material- und Konstruktionsfehler, manchmal jedoch durch mechanische Einwirkung, z. B. bei Bau­ arbeiten. Ein Rohrbruch hat zur Folge, daß das Leitungs­ wasser in einem gleichmäßigen Strom herausläuft. Dasselbe findet statt, wenn ein Verbraucher Wasser anzapft und dann vergißt, den Wasserhahn wieder zuzumachen - sicherlich die Ursache der meisen Leitungswasserschäden.

Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß der Wasserfluß sowohl bei Rohrbrüchen als auch bei vergessenen offenen Zapfstellen gleichmäßig verläuft. Nach einem älteren Vorschlag (Patent­ anmeldung P 28 05 908.7) ist ein Schaltventil und ein Sperr­ ventil bekannt, die in einem zwischen Hauptwasserzufuhrlei­ tung und Leitungswassersystem angeordneten Druckgehäuse ein­ gebaut sind. Von dem Druckabfall im Druckgehäuse betätigt, der auf jede Öffnung eines jeden Zapfventils des Leitungssystems erfolgt, wird vom Schaltventil ein auf eine vorbestimmte Zeitspanne eingestellter Kurzzeitmesser in Gang gesetzt, welcher nach Ablauf der eingestellten Zeitspanne und bei fortgesetzter gleichmäßiger Wasserströmung den Verschluß eines das ganze Leitungssystem absperrende Sperrventil aus­ löst. Bleibt die Wasserströmung innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne nicht gleich, d. h. eine weitere Zapfstelle wird geöffnet, schaltet die dadurch bedingte Druckänderung im Druckgehäuse den Kurzzeitmesser auf Null zurück. Damit läuft eine weitere gleiche Zeitspanne an. Wird umgekehrt ein Zapf­ ventil zugesperrt, wird die Wasserströmung langsamer und der Druck erhöht sich; der Kurzzeitmesser wird durch die Drucker­ höhung auf Null gestellt.

Diese mechanische Vorrichtung löst die ihr zugrundeliegende Aufgabe per­ fekt, ist aber in der Herstellung recht aufwendig. Das Sperr­ ventil und das Schaltventil müssen mit geringen Toleranzen hergestellt werden, damit auch geringe Druckänderungen (Lei­ tungswassersystem mit vielen Zapfstellen) registriert werden. Kalk- und Rostablagerungen sowie Schwemmstoffe können die Wirksamkeit der Sperrvorrichtung in Frage stellen; insbeson­ dere in einem Leitungswassernetz mit kalkhaltigem Wasser muß daher die Steuervorrichtung öfter überprüft werden.

Nach der DE-AS 23 10 932 ist ferner ein Uhrwerksantrieb für ein in Abhängigkeit von einer einstellbaren Zeitperiode betätig­ bares Ventil bekannt. Diese Vorrichtung ist geeignet zur Steue­ rung eines zeitlich begrenzten Durchflusses einer Flüssigkeit durch eine Rohrleitung und eignet sich insbesondere für den Betrieb von Rasen- und Gartensprengern. Da der Durchfluß durch die betreffende Rohrleitung bezüglich seiner Dauer bereits im vornherein fest vorgegeben ist und eine Steuerung des betreffenden Ventils abhängig vom Durch­ fluß selbst bzw. etwaigen Änderungen in der Stärke des Durchflusses nicht vorgesehen ist, bleibt die bekann­ te Vorrichtung auf der Verwendung an Wasserleitungen beschränkt, deren Durchfluß für eine bestimmte Dauer einzustellen ist, wie z. B. die vorhin genannten Gar­ tensprenganlagen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheits-Sperrvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einfacheren und nicht aufwendigen technischen Mitteln insbesondere hinsichtlich Wartungs­ aufwand und Funktionssicherheit zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht, daß die den Kurzzeitmesser betätigenden Änderungen der Was­ serströmungsgeschwindigkeit von zwei aus temperaturab­ hängigen Widerständen bestehenden Sensoren signalisiert werden, welche hintereinander in der Wasserleitung an­ geordnet und mit einer Meßbrücke verbunden sind, wobei der in Strömungsrichtung des Leitungswassers gesehen vordere Sensor mittels eines in ihm befindlichen Heiz­ elements eine Erwärmung erfährt, während die in der Meßbrücke bei Temperaturänderungen an den Sensoren entstehenden Meßstöße über ein der Meßbrücke nach­ geschaltetes Verstärkerrelais den Kurzzeitmesser in Gang setzen, welcher nach einer vorbestimmten Zeit­ spanne ein Magnetsperrventil betätigt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann sich der Kurzzeitmesser gleichzeitig mit der Betä­ tigung des Sperrventils in die Ausgangsstellung (Nullstellung) zurückversetzen (Anspruch 2); zum Zurückstellen des Kurzzeitmessers in die Aus­ gangstellung (Nullstellung) kann ein gesonderter Druckschalter vorgesehen sein (Anspruch 3).

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung sind die Sensoren gemäß der Lehre des Anspruchs 4 in einem an der Wasserleitung angeschlossenen Bypass angeordnet.

Damit eine etwaige Betätigung des Magnetsperr­ ventils auch optisch erkennbar ist, kann ent­ sprechend dem Vorschlag nach Anspruch 5 dem Magnetsperrventil einer Signalleuchte parallel­ geschaltet sein.

Anhand der Zeichnungen wird in der Folge ein Ausführungs­ beispiel der Erfindung dargestellt und erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Sicherheitssperrvorrichtung in einer Frontansicht, mit abgeschraubtem Deckel, das Wasserzwischenrohrstück und der Bypass teilweise im Schnitt,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des By­ passes Fig. 1 in einem Längsschnitt,

Fig. 3 den Längsschnitt X-X des Bypasses Fig. 2 und

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Steuerorgans mit Steuereinrich­ tungen, Signalleuchte und Einschalter.

Die in den Figuren aufgeführten Bezugszeichen be­ deuten:

•  1 das Gehäuse der Sicherheitssperrvorrichtung
   2 Wasserzwischenrohrstück der Sicherheits­ sperrvorrichtung
   3, 4 Rohrmuffen
   5 Hauptwasserleitung
   6 Bypass am Wasserzwischenrohr 2
   7, 8 Sensoren
  • 71, 81 Widerstandsteile der Sensoren 7, 8
    72, 73, 82, 83  Isolierteile der Sensoren
    74, 84 Isolierfolie der Widerstandsteile
    74, 85 Isolierstücke für die Einführung der Sensorleitungen 9, 10, 22, 23
•  9, 10 Sensorleitungen Sensoren-Steuerorgan 11
  11 Steuerorgan
  12 im Steuerorgan 11 befindliche Meßbrücke
  13, 14 Relaisleitungen Meßbrücke-Relais
  15 Verstärkerrelais
  16, 17 Anzeigeleitungen Relais-Kurzzeitmesser 18
  18 Kurzzeitmesser
  19 Spannungswandler
  20, 21 Starkstrompolen (Stromnetz)
  22 Leitung Spannungswandler 19 - Sensorleitungen 9 zugleich Antriebsleitung Kurzzeitmesser 18
  23 Leitung Spannungswandler 19 - Meßbrücke 12 - Sensorleitungen 10 zugleich Antriebsleitung Kurzzeitmesser 18
  24 Heizelement im Sensor 7
  25  zweites Relais
  26 Schwachstromleitung Relais 25 - Kurzzeit­ messer 18
  27 Starkstromleitung Relais 25 - Magnetsperr­ ventil 28
  28 Magnetsperrventil
  29  Signalleuchte
  30 Schalter Kurzzeitmesser

Das in einem Gehäuse 1 angeordnete Wasserzwischenrohr­ stück 2 ist über Rohrmuffen 3, 4 in eine Wasserleitung 5 eingeschaltet, zweckmäßigerweise gleich hinter dem Wasserzähler (nicht gezeichnet). Am Wasserzwischenrohr­ stück 2 ist ein Bypass 6 angeschweißt, durch welches ein Teil des Wasserstromes abgezweigt wird. In dem By­ pass 6 befinden sich zwei Sensoren 7, 8, welche mitten im Rohrquerschnitt befestigt sind und aus je einem mittleren Widerstandsteil 71, 81 und je zwei diesen flankierenden und an der Bypasswand anliegenden Iso­ lierteilen 72, 73, 82, 83 zusammengesetzt sind. Jeder Widerstandsteil 71, 81 besteht aus einem temperatur­ empfindlichen Halbleiter, einem sogenannten Thermistor, der in einer dünnen Isolierfolie 74, 78 eingehüllt sein kann. Die Notwendigkeit einer solchen Isolierfolie ist nur dann gegeben, wenn das Thermistormaterial wasser­ empfindlich ist. Die Isolierteile 72, 73, 82, 83 sind aus Kunststoff. Die Thermistoren 71, 81 können aus Kupfer­ oxydul- oder Siliciumlegierungen bestehen und auch Aluminium enthalten. Die Thermistorteile (Widerstands­ teile) 71, 81 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit auf Fig. 2 und 3 als Massivkörper dargestellt. Da Thermistormaterial nicht ganz billig ist, kann es zweck­ mäßig sein, die Thermistorkörper als Hohlkörper zu ge­ stalten, wobei der vordere Thermistorkörper 71 mit einer wärmeleitenden Füllmasse ausgefüllt sein muß (nicht ge­ zeichnet).

Jeder Sensor 7, 8 ist über Sensorleitungen 9, 10 mit ei­ nem Steuerorgan 11 verbunden, in welchem die Sensor­ leitungen 9, 10 an einer Meßbrücke 12 sowie über Relais­ leitungen 13, 14 an einem Relais 15 angeschlossen sind. Von dem Relais 15 führenden Anzeigeleitungen 16, 17 zu ei­ nem Kurzzeitmesser 18, wobei die Anzeigeleitung 17 außer­ dem mit dem Pluspol eines Spannungswandlers verbunden ist. Der Spannungswandler 19 wandelt Starkstrom 220 V aus dem Stromnetz 20, 21 in Schwachstrom 4 oder 6 V um. Vom Spannungswandler 19 führt eine Leitung 22 zu den Sensor­ leitungen 10 der Sensoren 7, 8. Die Sensorleitungen 9 stehen von der Meßbrücke 12 aus über die Leitung 23 mit dem Pluspol des Spannungswandler 18 in Verbindung. Die beiden Schwachstromleitungen 22, 23 führen weiter zu ei­ nem in dem in Strömungsrichtung gesehen vorderen Sensor 7 befindlichen Heizelement 24.

Die Starkstrompole 19, 20 sind mit einem zweiten Relais 25 verbunden, von welchem eine Schwachstromleitung 26 zum Kurzzeitmesser 18 führt. Das Relais 25 ist über eine Starkstromleitung 27 mit einem an das Wasserrohrstück 4 angeordneten Magnetsperrventil 28 verbunden; der zweite Pol 21 des Stromnetzes 20, 21 steht unmittelbar mit dem Magnetsperrventil 28 in Verbindung. Schließlich ist an der Starkstromleitung 20 eine Signalleuchte 29 ange­ ordnet, welche ebenfalls mit dem Minuspol des Relais 25 verbunden ist und dann aufleuchtet, wenn das Sperrmag­ netventil 28 eingeschaltet ist, d. h., wenn die Haus­ wasserleitung 4, 5 gesperrt ist. Durch Betätigung eines Schalters 30 wird der Kurzzeitmesser 18 wieder auf Null gestellt und das Magnetsperrventil 28 entsperrt.

Die im Ausführungsbeispiel beschriebene Sicherheits­ sperrvorrichtung wirkt wie folgt:

Wird im Leitungswassersystem ein Zapfventil geöffnet, strömt das Leitungswasser durch die Sicherheitssperr­ vorrichtung hindurch (Pfeil Fig. 1, 2 und 3). Ein Teil der Wasserströmung wird im Bypass 6 abgezweigt; das Wasser fließt an den Sensoren 7, 8 vorbei und kühlt den durch das Heizelement 24 erwärmten vorderen Sensor 7 ab. Dabei ändert sich der Widerstandsunterschied an den Sensoren 7, 8 ; die Meßbrücke 12 registriert den Unter­ schied an Widerstand und vermittelt über das erste Re­ lais 15 ein Signal an den Kurzzeitmesser 18, der sich daraufhin in Gang setzt. Bei gleichbleibender Strömungs­ geschwindigkeit betätigt der Kurzzeitmesser 18 nach ei­ ner vorbestimmten Laufzeit - je nach Anzahl und Art der Zapfstellen 10 bis 15 Minuten - über das zweite Re­ lais 25 das Magnetsperrventil 28; die Wasserzufuhr zum Leitungswassersystem hört auf, und die Signalleuchte 29 leuchtet. In der Folge wird angenommen, daß der Kurz­ zeitmesser 18 auf die in den meisten Fällen zweckmäßige Laufzeit 10 Minuten eingestellt ist.

Sollte nun irgendein Verbraucher Wasser zapfen wollen, muß er feststellen, daß die Wasserzufuhr unterbrochen ist. Er wird dann den Schalter 30 drücken und damit den Kurzzeitmesser 18 auf Null zurückstellen. Ist im Lei­ tungswassersystem ein offenes Zapfventil oder ein Rohr­ bruch, wird das Wasser wieder sekundenlang in das Lei­ tungswassersystem einströmen und die Ursache erkannt werden.

Wird aber innerhalb der vorgewählten Zeitspanne ein wei­ teres Zapfventil geöffnet, bedeutet dies eine stärkere Strömung; der vordere Sensor 7 wird zusätzlich abgekühlt, und der Widerstandsunterschied zwischen den beiden Sen­ soren 7, 8 größer. Die Meßbrücke 12 signalisiert über das erste Relais 15 den neuen Widerstandsunterschied an den Kurzzeitmesser 18; das neue Signal stellt den Kurzzeit­ messer auf Null zurück, und eine neue Laufzeit 10 Minu­ ten fängt an. Dasselbe geschieht, wenn bei mehreren gleich­ zeitig offenstehenden Zapfventilen eines geschlossen wird; die verlangsamte Wasserströmung führt dazu, daß der Sensor 7 sich wieder erwärmt, und daß die Meßbrücke 12 über das Relais 15 ein entsprechendes Signal an den Kurzzeitmesser abgibt.

Mithin gewährleistet die Sicherheitssperrvorrichtung, daß ein ungewolltes Ausströmen von Leitungswasser - sei es durch Unachtsamkeit oder durch Undichtigkeit, Rohrbruch o. dgl. zustande gekommen - nicht länger als 10 Sekunden andauern kann. Andererseits reagiert die Sicherheitssperrvorrichtung ausschießlich auf gleich­ mäßig strömendes Wasser und tritt nicht in Funktion, wenn abwechselnd mehrere Zapfventile betätigt werden, weil jede zusätzliche Öffnung oder auch Schließung von Zapfventilen jeweils einen neuen Widerstandsunter­ schied an den Sensoren 7, 8 und damit ein neues Start­ signal an den Kurzzeitmesser 18 bedeutet.

Das Bypass 6 ist nicht unbedingt erforderlich, um den Erfindungsgedanken zu verwirklichen. Die Sensoren 7, 8 können auch unmittelbar im Wasserzwischenrohr 2 ange­ ordnet sein. Das Bypass 6 dient lediglich einer ein­ facheren Reparatur, indem das Bypass mit Sensoren ab­ nehmbar gestaltet werden kann (nicht gezeichnet), so daß eine evtl. Reparatur ohne Absperrung der Haupt­ wasserleitung 4, 5 möglich ist.

Das Ausführungsbeispiel beruht auf der herkömmlichen Elektrotechnik. Die Erfindung kann jedoch auch mittels Elektronik (Mikroprozessoren) verwirklicht werden.

Claims (5)

1. Sicherheitssperrvorrichtung für Leitungswasser­ systeme, welche zwischen der Wasserzufuhrleitung und dem Leitungswassersystem eingeschaltet ist, bei der jede Änderung der Wasserströmung im Leitungswassersystem ein Schaltorgan betätigt, das die Ingangsetzung eines auf eine vorbestimmte Zeitspanne eingestellten Kurzzeitmessers veranlaßt, welcher nach Ablauf der vorbestimmten Zeitspanne und bei immer noch gleichbleibender Wasserströmung ein Sperrventil auslöst, das die weitere Wasser­ zufuhr zu dem Leitungswassersystem unterbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kurzzeitmesser (18) betätigenden Änderungen der Wasserströmungs­ geschwindigkeit von zwei aus temperaturabhängigen Widerständen bestehenden Sensoren (7, 8) signalisiert werden, welche hintereinander in der Wasserleitung (4, 5) angeordnet und mit einer Meßbrücke (12) ver­ bunden sind, wobei der in Strömungsrichtung des Leitungswassers gesehen vordere Sensor (7) mittels eines in ihm befindlichen Heizelements (24) eine Erwärmung erfährt, während die in der Meßbrücke (12) bei Temperaturänderungen an den Sensoren (7, 8) entstehenden Meßstöße über ein der Meßbrücke (12) nachgeschaltetes Verstärkerrelais (15) den Kurz­ zeitmesser (18) in Gang setzen, welcher nach einer vorbestimmten Zeitspanne ein Magnetsperrventil (28) betätigt.

2. Sicherheitssperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich der Kurzzeitmesser (18) gleichzeitig mit der Betätigung des Magnetsperrventils (28) in die Aus­ gangsstellung (Nullstellung) zurückversetzt.

3. Sicherheitssperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zum Zurückstellen des Kurzzeitmessers (18) in die Ausgangsstellung (Nullstellung) ein Druck­ schalter (30) vorgesehen ist.

4. Sicherungssperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sensoren (7, 8) in einem an der Wasserleitung (4, 5) angeschlossenen Bypass (6) angeordnet sind.

6. Sicherheitssperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Magnetsperrventil (28) eine Signal­ leuchte (29) parallelgeschaltet ist.