DE3905054C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen
eines Leitungssystems für ein Fluid, das einen durch
ein Hauptventil verschließbaren Hauptzufluß aufweist,
auf Leckstellen, bei dem in einem Zeitraum, in dem kein
Fluid aus dem Leitungssystem entnommen wird, das Hauptventil
geschlossen, der Druck hinter dem Hauptventil
permanent gemessen und nach dem Absinken des Drucks
auf einen vorbestimmten ersten Wert Fluid nachgefüllt
wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung
zum Überwachen eines Leitungssystems für ein Fluid auf
Leckstellen mit einem Hauptventil, das das Leitungssystem
von einer Fluidquelle trennt, einem Druckmesser hinter
dem Hauptventil und einer Steuervorrichtung für das
Hauptventil.
Leitungssysteme für Fluide müssen auf Undichtigkeiten
und Leckstellen hin überwacht werden. Dies gilt grundsätzlich
für alle Leitungssysteme, unabhängig davon,
ob sie zum Transport von Leitungswasser im Haus, Heizungsflüssigkeit
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 zugenommen.
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 zurückzuführen
sind (Großleck), liegen typischerweise im Bereich
von 500 bis 2500 l/h, im Einzelfall höher, und
können deswegen vom normalen Verbrauch nicht unterschieden
werden. Deswegen wird bei einem solchen Volumenstrom
oberhalb eines vorbestimmten Werts nach einer maximalen
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 gefährlich
ist, sondern nur die Kosten für Frisch- und Abwasser
erhöht und die Trinkwasser-Resourcen und damit die
Umwelt belastet, können die Kleinlecks der zweiten Art
großen 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 solches
Kleinleck früh genug bemerken, könnte man das Leck
suchen und reparieren. Dazu muß zwar in der Regel auch
die Wand aufgestemmt werden, der Aufwand ist aber geringer,
als wenn die ganze Wand aufgrund der Durchfeuchtung
erneuert werden muß. Wo es zulässig ist, beispielsweise
in Fernheizungsanlagen, kann man versuchen, mit Hilfe
einer Abdichtmasse, die mit dem Heizungswasser eingeschwemmt
wird, die schadhafte Stelle im Leitungsnetz
wieder abzudichten.
Aus WO 86/06457 ist ein gattungsgemäßes Verfahren und
eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt. Ein Druckmesser
überwacht den Druck im Leitungssystem hinter dem Hauptventil.
Bei einem Druckabfall unter einen vorbestimmten
Wert wird das Hauptventil geöffnet, und Fluid kann in
das Leitungssystem einströmen. Eine vorbestimmte Zeit
nach Öffnen des Hauptventils wird dieses wieder geschlossen.
Wenn weiterhin Fluid abgezapft wird oder ein Großleck
vorliegt, registriert der Druckmesser in einem
vorbestimmten Zeitraum nach Schließen des Hauptventils
einen erneuten Druckabfall und öffnet das Hauptventil
erneut. Dies führt zu unangenehmen Druckstößen beim
Abzapfen durch Verbraucher. Tritt kein plötzlicher Druckabfall
auf, wird angenommen, daß kein Verbrauch mehr
vorliegt, und das Hauptventil bleibt geschlossen. Falls
ein Kleinleck vorliegt, sinkt der Druck im Leitungssystem
allmählich vom Versorgungsdruck auf einen vorbestimmten
Prüfdruck ab. Nach Schließen des Hauptventils wird deswegen
eine Prüfzeit gestartet, und es wird kontrolliert,
ob der Druck nach Ablauf der Prüfzeit noch oberhalb
des Prüfdrucks liegt oder nicht. Wenn der Druck nach
Ablauf der Prüfzeit noch oberhalb des Prüfdrucks liegt,
wird die Überprüfung abgebrochen und das Leitungssystem
für dicht erklärt. Im anderen Fall wird das Hauptventil
im geschlossenen Zustand verriegelt. Die Fluidquelle,
d. h beispielsweise das speisende Netz eines Wasserwerks,
kann jedoch starke Druckschwankungen von etwa 1,2 bar
erzeugen, die innerhalb von fünf bis zehn Minuten wieder
ausgeglichen werden. Ein anderes Problem wird durch
andere Verbraucher verursacht, die plötzlich in der
Nähe des überwachenden Leitungssystems sehr viel
Fluid abnehmen. Bei Einschalten eines solchen benachbarten
Verbrauchers kann der Druck an der Einspeisestelle
des zu überwachenden Leitungssystems um bis zu 0,6 bar
sinken, während er beim Abschalten kurzzeitig um 0,4 bar
ansteigen kann. Aus diesem Grund genügt die absolute
Druckmessung nicht, um genauere Informationen über das
entstandene Leck zu gewinnen. Auch hat jedes Leitungssystem
seine eigene Elastizität, die sich von der Elastizität
anderer Leitungssysteme stark unterscheiden kann,
so daß sich der Druckabfall aufgrund eines Lecks von
Leitungssystem zu Leitungssystem unterschiedlich darstellen
kann. Dies wird bei dem bekannten System nicht beachtet.
Darüber hinaus erlaubt das bekannte System lediglich
die Feststellung, daß ein Leck vorhanden ist, nicht
jedoch, welche Größe das Leck hat. Eine solche Information
ist aber für die zu ergreifende Maßnahme sehr wertvoll.
Darüber hinaus berücksichtigt das bekannt System
nicht, daß der Warmwasserstrahl eines Leitungssystems
eine andere Elastizität hat als der Kaltwasserteil.
Dies liegt zum einen daran, daß im Warmwasserteil ein
Warmwasserbehälter oder -bereiter vorhanden ist, dessen
Wände aufgrund der Größe in gewissen Grenzen nachgeben
können. Zum anderen wird im Warmwasserteil Luft aus
dem Wasser ausgeschieden, die während der Aufbereitung
des Wassers im Wasserwerk eingebracht wurde. Aus diesem
Grunde ergeben sich bei einem Leck verschiedene Meßwerte,
abhängig davon, in welchem Teil es sich befindet.
Aus AT-PS 356 010 ist ein Verfahren zur Bestimmung von
Undichtigkeiten in im Erdboden verlegten Wasserleitungen
bekannt. Bei diesem Verfahren werden zur Bestimmung
der Undichtigkeiten die zu untersuchenden Leitungen
vom übrigen Netz getrennt und über eine externe Wasserquelle
mit Wasserdruck versorgt. An einer anderen Stelle
der abgetrennten Leitungen wird Wasser entnommen. Die
Menge zufließenden und des entnommenen Wassers wird
gemessen und verglichen. Bei Auftreten einer Differenz,
die über einen längeren Zeitraum bestehen bleibt, wird
ein Leck vermutet.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen ein
Leitungssystem auf Leckstellen überwacht und die Größe
des Lecks festgestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, daß eine erste Zeit gemessen
wird, in der der Druck im Leitungssystem von Höchstdruck
unmittelbar nach dem Absperren der Fluidzufuhr
auf den vorbestimmten ersten Wert absinkt, daß beim
Nachfüllen eine zweite Zeit gemessen wird, in der der
Druck im Leitungssystem vom ersten Wert auf einen vorbestimmten
zweiten Wert ansteigt und daß aus der ersten
und der zweiten Zeit, aus dem ersten und dem zweiten
Druck und aus Leitungssystemkonstanten der Leckvolumenstrom
berechnet wird.
Damit wird nicht nur festgestellt, ob ein Leck vorhanden
ist, sondern es wird auch der Größenordnung nach ermittelt,
wie groß der Leckvolumenstrom ist. Dies wird dadurch
erreicht, daß nicht nur festgestellt wird, ob
die für einen Druckabfall benötigte Zeit innerhalb oder
außerhalb gewisser Grenzen liegt, sondern es werden
tatsächlich zwei Zeiten gemessen, nämlich die Zeit,
in der lediglich Fluid aus einem Leck ausfließt und
eine zweite Zeit, in der das Leitungssystem wieder aufgefüllt
wird. Aus der Überwachung des zeitlichen Verlaufs
des Drucks lassen sich dann sehr konkrete Rückschlüsse
auf das ausgeflossene Fluidvolumen und die Ausströmgeschwindigkeit
durch das Leck ziehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Fluid
durch einen verschließbaren Nachfüllpfad mit einem Volumenstrom
nachgefüllt, der wesentlich kleiner ist als
der Volumenstrom durch den Hauptzufluß während der Fluidentnahme.
Dadurch erreicht man einen relativ langsamen
Druckanstieg im zu überwachenden Leitungssystem, der
wesentlich flacher ist als der Druckanstieg, der erfolgen
würde, wenn das Hauptventil zum Nachfüllen voll
geöffnet wird. Die somit erreichte geringere zeitliche
Änderung des Druckanstiegs ermöglicht eine wesentlich
genauere zeitliche Auflösung, so daß dadurch der Volumenstrom
mit einer höheren Genauigkeit ermittelt werden
kann als dies bei einem steilen Druckanstieg der Fall
wäre. Der Nachfüllstrom ist vorteilhafterweise in der
gleichen Größenordnung wie der Leckvolumenstrom. Bei
einem mittleren Leckvolumenstrom ist daher die Zeit,
die der Druck benötigt, um auf den vorbestimmten ersten
Wert abzufallen, und die zweite Zeit, die der Druck
benötigt, um auf den vorbestimmten zweiten Wert anzusteigen,
in der gleichen Größenordnung. Dies erleichtert
die weitere Verarbeitung der ermittelten Zeitwerte und
verringert den durch Meßfehler bedingten Gesamtfehler.
Trotzdem wird sichergestellt, daß auch beim größtmöglichen
Leckvolumen, der bei einem Kleinleck zugelassen
ist, immer noch ein Nachfüllen möglich ist, da der
Nachfüll-Volumenstrom größer ist als der Kleinleck-Volumenstrom.
Bevorzugterweise ist der Nachfüll-Volumenstrom
etwa vier- bis achtmal so groß wie der größte Kleinleck-
Volumenstrom
Mit Vorteil wird der Leckvolumenstrom gemäß der folgenden
Formel berechnet
wobei der Leckvolumenstrom, P₁ der vorbestimmte erste,
untere Druck, P₂ der vorbestimmte zweite, obere Druck,
t₁ die erste Zeit, T₂ die zweite Zeit, K ein zusammengefaßter
Ausdruck für Leitungssystemkonstanten und n ein
Wert, der vom Verhältnis von P₂ zum Höchstdruck abhängt,
ist. Der Druck fällt von einem Höchstdruck, der etwas
kleiner ist als der Druck des speisenden Netzes, auf
den niedrigeren Druck, der z. B. 1,3 bar unter dem Höchstdruck
liegt. Die dafür notwendige Zeit t₁ wird gemessen.
Der Höchstdruck liegt geringfügig unter dem Druck der
Fluidquelle, da durch den Leckvolumenstrom im Nachfüllpfad
ein kleiner Druckabfall verursacht wird. Nach Erreichen
des unteren Drucks P₁ wird durch den Nachfüllpfad
nachgefüllt. Grundsätzlich könnte man den zeitlichen
Verlauf des Druckabfalls bzw. des Druckanstiegs überwachen
und nach Ermittlung der betreffenden Funktion
eine Aussage über den Leckvolumenstrom gewinnen. Einfacher
ist es zu messen, wie lange der Druck braucht,
um wieder seinen alten Wert zu erreichen. Da diese Zeit
aber zu stark von den Druckschwankungen im speisenden
Netz, d. h. der Fluidquelle, beeinflußt wird, wird lediglich
die zweite Zeit t₂ gemessen, die der Druck benötigt,
um auf den zweiten, höheren Druck P₂ zu gelangen. Dabei
nutzt man aus, daß der Druckanstieg zwischen P₁ und
P₂ in guter Näherung linear ist. Abhängig von dem Verhältnis
zwischen dem zweiten, oberen Druck P₂ und dem
Höchstdruck ist die Zeit, die der Druck nun theoretisch
noch benötigen würde, um wieder seinen alten Höchstdruck-
Wert zu erreichen. Dieser beträgt das n-fache
der zweiten Zeit t₂. Mit der angegebenen Formel läßt
sich der Volumenstrom relativ genau bestimmen.
Mit Vorteil ist der zweite Druck P₂ auf ungefähr 63%
des Höchstdrucks eingestellt und für n wird der Wert 5
eingesetzt. Bis zu dem angegebenen Wert kann man in
guter Näherung annehmen, daß der Druckanstieg quasi
linear verläuft.
Vorzugsweise wird die zweite Zeit nur gemessen, solange
die Druckänderung über der Zeit positiv ist. Damit werden
kurze Druckabfälle, die durch Fluidzapfungen in
Nachbar-Leitungssystemen verursacht werden, eliminiert.
Die Druckschwankungen werden somit ausgeglichen.
Bevorzugterweise wird die Nachfüllung des Fluids noch
über eine dritte Zeit fortgesetzt, die mindestens das
n-fache der zweiten Zeit beträgt. Die Auffüllung wird
also fortgesetzt, bis wieder der ursprüngliche Druckwert
erreicht ist bzw. der bei dem in speisenden Netz
herrschenden Druck der maximal mögliche Druck erreicht
ist. Damit stehen für wiederholte Messungen immer die
gleichen Druckgrößen zur Verfügung.
Vorteilhafterweise wird bei einem plötzlichen Absinken
des Drucks bei abgesperrtem Zulauf unter den ersten
Wert das Hauptventil geöffnet, wobei das Hauptventil
nach dem Öffnen so lange geöffnet bleibt, bis entweder
der Druck hinter dem Hauptventil auf einen Wert ansteigt,
der um eine vorbestimmte Differenz über einem z. B. in
Fig. 3 gezeigten Startdruck liegt, der eine vorbestimmte
Totzeit lang nach dem Öffnen des Hauptventils im Leitungssystem
geherrscht hat, oder eine maximale Zapfzeit
überschritten ist. Das plötzliche Absinken ist nämlich
ein Zeichen für einen Verbrauch bzw. für ein Großleck.
Wie eingangs ausgeführt, kann das Verfahren in diesem
Stadium nicht zwischen einem Verbrauch und einem Großleck
unterscheiden. In der überwiegenden Zahl der Fälle wird
es sich aber um einen Verbrauch handeln, so daß das
Hauptventil öffnet, um dem Verbraucher Fluid in ausreichendem
Maß zur Verfügung zu stellen. Durch das
Schließen nach der maximalen Zapfzeit ist es möglich,
den durch ein Großleck verursachten Schaden klein zu
halten. Das Hauptventil schließt am Ende eines Verbrauchs,
wobei als Kriterium dafür der Druckanstieg
über einen Schwellwert dient. Als Basiswert für diesen
Druckanstieg wird dabei der Druck, Startdruck genannt,
verwendet, der eine vorbestimmte Totzeit, beispielsweise
2 Sekunden, nach dem Öffnen des Hauptventils im Leitungssystem
geherrscht hat. Damit sollen Druckschwankungen, die
sich nach dem Öffnen des Hauptventils im Leitungssystem
zwangsläufig ergeben, eliminiert werden. Durch diesen
Druckanstieg wird zuverlässig erkannt, daß der Benutzer
die Entnahme von Fluid aus dem Leitungssystem eingestellt
hat. Wird jedoch festgestellt, daß die Entnahme von
Fluid zu lange dauert, besteht die Gefahr, daß ein Leck
vorliegt. Deswegen ist die maximale Zapfzeit begrenzt,
so daß selbst bei einem vorliegenden Großleck die Menge
des ausströmenden Fluids auf einen Maximalwert begrenzt
wird.
Mit Vorteil schließt das Hauptventil in vorbestimmten
Zeitabständen, die kleiner als die maximale Zapfzeit
sind, und der Nachfüllpfad wird geöffnet. Der Druck
wird während einer Druckabfallzeit nach dem Öffnen des
Nachfüllpfads daraufhin überprüft, ob er um eine vorbestimmte
zweite Differenz abfällt, und bei Abfall des
Drucks um die vorbestimmte zweite Differenz während
der Druckabfallzeit wird das Hauptventil geöffnet und
der Nachfüllpfad geschlossen, wobei der Druck unmittelbar
vor dem Schließen des Hauptventils als neuer Startdruck
aufbewahrt wird. Es kann nämlich durchaus vorkommen,
daß der Speisedruck während der Zapfzeit abfällt, so
daß selbst am Ende der Entnahme von Fluid durch den
Verbraucher kein Druckanstieg auf einen Wert möglich
ist, der im geforderten Maße über dem Startdruck liegt.
Als einziges Kriterium käme dann noch die maximale Zapfzeit
in Betracht, wobei am Ende der Zapfzeit des Hauptventil
und der Nachfüllpfad in geschlossener Stellung
verriegelt wird. Eine zweite Entnahme von Fluid, auch
eine gewollte, wäre dabei nicht möglich. Durch die bevorzugte
Ausgestaltung ist es nun möglich, den Speisedruck,
d. h. den Druck der Fluidquelle, quasi nachzuführen,
um immer ein Schließkriterium zur Verfügung zu haben,
das sich auch tatsächlich erfüllen läßt. Durch das
gleichzeitige Öffnen des Nachfüllpfades beim Schließen
des Hauptventils wird zwar einerseits ein Druckabfall
ermöglicht, der gemessen und zur Beurteilung dafür herangezogen
werden kann, ob der Verbraucher noch weiterhin
zapft oder nicht, andererseits werden die daraus beim
Verbraucher entstehenden Druckstöße sehr stark abgedämpft,
so daß er sie praktisch nicht mehr merkt.
Mit Vorteil öffnet das Hauptventil eine vorbestimmte
Wartezeit nach dem Schließen nach Ablauf der maximalen
Zapfzeit für eine vorbestimmte kurze Zeitspanne, der
Druck im Leitungssystem wird mit einem dritten Druckwert
verglichen, der um eine vorbestimmte dritte Differenz
über dem Druckwert unmittelbar vor dem Schließen des
Hauptventils liegt, wobei das Hauptventil wieder geöffnet
wird, wenn der Druck den dritten Druckwert überschritten
hat. Wenn der Verbrauch nämlich fortgesetzt
werden soll, schließt der Verbraucher kurz seine Zapfstelle,
um zu signalisieren, daß kein Großleck vorliegt.
Bei einem Großleck ist es beliebig unwahrscheinlich,
daß gerade zu einem bestimmten Zeitpunkt eine kurzzeitige
Druckerhöhung erfolgt, die das Hauptventil wieder zum
Öffnen bringt.
Auch ist es von Vorteil, daß der Leckvolumenstrom über
die Zeit aufintegriert und so die Leckmenge ermittelt
wird, wobei bei Erreichen einer ermittelten Leckmenge,
die größer ist als eine vorbestimmte erste Leckmenge ist,
eine Anzeige betätigt wird. Damit steht zur Beurteilung
eines möglicherweise im Leitungssystem vorhandenen Lecks
nicht nur der augenblickliche Leckvolumenstrom zur Verfügung,
sondern auch die ausgetretene Leckmenge. Wie
eingangs ausgeführt, kann auch bei einem kleinen Leckvolumenstrom,
der an und für sich keinen Anlaß zur Besorgnis
gibt, eine Gefährdung des Bauwerks auftreten,
wenn die insgesamt ausgetretene Fluidmenge zu groß ist.
Wenn eine bestimmte Leckmenge überschritten ist, kann
der Benutzer daraufhin alle Zapfstellen untersuchen,
ob möglicherweise dort eine Undichtigkeit vorliegt.
Oft hat der Benutzer nämlich lediglich vergessen, z. B.
einen Wasserhahn richtig zu schließen, so daß dieser
nachtropft. Bei Auslösung des Alarms kann er dann den
Hahn zudrehen, oder, wenn er keinen tropfenden Wasserhahn
findet, geeignete Mittel in das Leitungssystem spülen,
um kleine Lecks abzudichten.
Mit Vorteil wird der Integrator zurückgesetzt und integriert
die Leckmenge erneut, wenn der Leckvolumenstrom
unter einen vorbestimmten ersten Leckvolumenstromwert
abnimmt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn,
wie oben geschildert, der Benutzer lediglich vergessen
hat, einen Wasserhahn zuzudrehen. Nach Schließen des
Wasserhahns vermindert sich der Leckvolumenstrom. Ein
bis dahin von der Vorrichtung korrekt ermitteltes Leck
wurde dann "repariert". Die Messung beginnt dann vorteilhafterweise
von neuem, um festzustellen, ob weitere
Lecks vorhanden sind.
Bei einem Leckvolumenstrom, der größer als der erste
Leckvolumenstromwert ist, wird aber das Hauptventil
und der Nachfüllpfad in geschlossenem Zustand verriegelt,
wenn die Leckmenge einen vorbestimmten zweiten Leckmengenwert
übersteigt. In einem solchen Fall fließt
nicht nur ein kritischer Leckvolumenstrom unkontrolliert
aus dem Leck, es ist auch bereits eine große Menge an
Fluid aus dem Leck hinausgeflossen, so daß eine Gefährdung
für die Umgebung besteht. Um weitere Schäden zu
verhindern, wird durch Schließen des Hauptventils und
des Nachfüllpfades ein weiteres Vordringen von Fluid
in das Leitungssystem und von dort in die Umgebung verhindert.
Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird
die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Nachfüllpfad, durch
den Fluid nach einem Absinken des Drucks um oder auf
einen vorbestimmten ersten Wert nach dem Absperren der
Fluidzufuhr von der Fluidquelle in das Leitungssystem
strömen kann, eine Zeitmeßeinrichtung, die eine erste
Zeit mißt, die der Druck benötigt, um nach dem Absperren
der Fluidzufuhr um oder auf den ersten Wert abzufallen,
und die eine zweite Zeit mißt, die der Druck nach
Öffnen des Nachfüllpfads benötigt, um vom ersten Druck
auf einen vorbestimmten zweiten Druck anzusteigen, und
eine Auswerteeinrichtung vorgesehen sind, die aus dem
ersten und dem zweiten Druckwert, der ersten und der
zweiten Zeit und aus Leitungssystemkonstanten den Leckvolumenstrom
ermittelt. In der Vorrichtung sind also
die Elemente vorhanden, die zum ermitteln der für die
Rechnung benötigten Druckwerte und der Zeitwerte notwendig
sind.
Mit Vorteil weist der Nachfüllpfad ein parallel zum
Hauptventil geschaltetes Nebenventil auf. Das Nebenventil
überbrückt das Hauptventil und läßt einen Fluidvolumenstrom
durch, der nach den Erfordernissen des zu überwachenden
Leitungssystems dimensioniert ist.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform führt der
Nachfüllpfad durch das Hauptventil, das zum Nachfüllen
nur einen Teil des Ventilöffnungsquerschnitts freigibt.
Dadurch wird zwar die Steuerung des Hauptventils komplizierter,
es werden aber weniger Anschlußstellen und
kein zusätzliches Ventil benötigt.
Bevorzugterweise läßt der Nachfüllpfad nur einen Volumenstrom
durch, der in der Größenordnung des größten Kleinleck-
Volumenstroms ist. Damit ergibt sich eine relativ
gute zeitliche Auflösung, wodurch die Ermittlung des
Leckvolumenstroms erleichtert wird.
Mit Vorteil läßt der Nachfüllpfad maximal 50 l/h durch.
Dies ist das Doppelte der maximal erreichbaren Kleinleckmenge.
Selbst bei einem Kleinleck, das einen Leckvolumenstrom
der maximal für ein Kleinleck zulässigen Größenordnung
durchläßt, ist immer noch ein Nachfüllen möglich.
Andererseits liegen die Zeitkonstanten zum Auffüllen
des Leitungssystems und zum Absenken des Drucks
in der gleichen Größenordnung, so daß eine weitere Bearbeitung
relativ einfach zu bewerkstelligen ist.
Vorteilhafterweise wird ein Integrator eingesetzt, der
den Leckvolumenstrom über die Zeit integriert. Dieser
Integrator ist mit Vorzug in der Steuervorrichtung für
das Hauptventil enthalten, die über den Druckmesser
ohnehin die notwendigen Informationen zur Ermittlung
des Leckvolumenstroms erhält, um das Hauptventil zu
öffnen oder zu schließen, so daß praktisch keine zusätzlichen
Meßwertbehandlungen notwendig sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Alarmeinrichtung
vorgesehen, die in Abhängigkeit von dem Leckvolumenstrom
und/oder der entwichenen Leckmenge einen
Alarm auslöst und/oder das Hauptventil und den Nachfüllpfad
in geschlossenem Zustand verriegelt. Je nach Wunsch
kann bei der Dimensionierung der Steuervorrichtung Vorsorge
dafür getroffen sein, daß bestimmte Leckvolumenströme
nicht überschritten werden dürfen und/oder bestimmte
Leckmengen nicht austreten dürfen, ohne daß
ein Alarm ausgelöst und/oder die Fluidzufuhr zum zu
überwachenden Leitungssystem abgestellt wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung
beschrieben. Darin zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines zu überwachenden
Leitungssystems,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Druckverlaufs
im Leitungssystem bei einem Kleinleck und
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Druckverlaufs
beim Verbrauch.
Das Ausführungsbeispiel zeigt das Leitungswassersystem
in einem Wohngebäude, dem aus einer Quelle 15, beispielsweise
dem speisenden Netz eines Wasserwerks, Leitungswasser
zugeführt wird. Das Leitungswassersystem
ist an der Einleitungsstelle des Gebäudes durch ein
Hauptventil 4 verschlossen, das von einer Steuervorrichtung
1 über ein Betätigungselement 3 ferngesteuert
betätigbar ist. Hinter dem Hauptventil ist ein Druckmesser
2 angeordnet, der den hinter dem Hauptventil
herrschenden Leitungsdruck an die Steuervorrichtung
1 weitermeldet. Hinter dem Druckmesser 2 führt eine
Kaltwasserleitung 13 zu einem Kaltwasserhahn 10. Von
der Kaltwasserleitung 13 zweigt eine Warmwasserversorgungsleitung
ab, die über ein Rückschlagventil 11
in einen Warmwasserbehälter 7 führt, in dem eine Heizvorrichtung
14 angeordnet ist. Aus dem Warmwasserbehälter 7
führt eine Warmwasserleitung 12 zu einem Warmwasserhahn
9.
Zwischen Quelle 15 und Hauptventil 4 zweigt eine Leitung
für die Leitungswasserversorgung 30, 40 von zwei Nachbarhäusern
ab.
Parallel zum Hauptventil 4 ist ein Nachfüllpfad angeordnet,
der ein Nebenventil 6 aufweist, das über ein Betätigungselement
5 ebenfalls von der Steuervorrichtung 1
betätigt werden kann. Der Nachfüllpfad hat eine wesentlich
geringere Kapazität als der Pfad durch das Hauptventil
4. Während durch das Hauptventil 4 beispielsweise
bis zu 2500 l/h strömen können, können durch das Nebenventil
6 maximal 50 l/h strömen.
Die Steuervorrichtung 1 weist eine Zeitmeßeinrichtung
17 auf, die bei Über- bzw. Unterschreiten eines Drucks
im Leitungssystem in Tätigkeit gesetzt wird, und eine
Auswerteeinrichtung 18, die aus den durch den Druckmesser
2 ermittelten Druckwerten und den durch die Zeitmeßeinrichtung
17 ermittelten Zeitwerten den Volumenstrom
ermittelt, der ohne, daß Wasser aus den Zapfstellen 9,
10 entnommen wird, aus dem Leitungssystem entweicht.
In Fig. 2 ist der Druckverlauf im Leitungssystem hinter
dem Hauptventil 4 schematisch für den Fall dargestellt,
daß kein Wasser vom Verbraucher entnommen wird, sondern
lediglich Wasser aus einem Kleinleck ausfließt. Nach
Schließen des Hauptventils 4 und des Nebenventils 6,
also nach Absperren der gesamten Fluidzufuhr, sinkt,
wenn ein Leck im Leitungssystem vorhanden ist, der Druck
von einem Wert P h auf einen Wert P₁ und benötigt dafür
die Zeit t₁. Falls ein Leck vorhanden ist, ist der Druck
P h geringfügig geringer als der Speisedruck des Wasserwerks,
da aufgrund der durch das Leck hervorgerufenen
Strömung am Zuflußventil, d. h. am Hauptventil 4 bzw.
am Nebenventil 6, ein kleiner Druckabfall entsteht.
Nachdem der Druck auf den niedrigeren Wert P₁ abgesunken
ist, öffnet das Nebenventil, und der Druck steigt wieder
auf den ursprünglichen Wert P h an, wofür die Zeit t₃
benötigt wird. Da der Druckanstieg bzw. der Druckabfall
immer von der Differenz zwischen dem im Leitungssystem
herrschenden Druck und dem speisenden Druck des Wasserwerks
15 abhängig ist, ergibt sich die dargestellte
e-Funktion. Am Anfang eines jeden Abschnitts kann man
in guter Näherung davon ausgehen, daß die Druckänderung
linear ist, beispielsweise beim Anstieg zwischen P₁
und P₂ mit den zugehörigen Zeitpunkten t₁ und t₂.
Mit der Kenntnis der Leitungssystemkonstanten und dem
ermittelten Druckverlauf läßt sich über bekannte Beziehungen
das durch das Leck ausgeflossene Volumen und
der Volumenstrom berechnen. Es hat sich aber gezeigt,
daß man in guter Näherung auch mit der Betrachtung nur
des "linearen" Bereichs des Druckanstiegs eine zufriedenstellende
Aussage über den Volumenstrom machen kann.
Dieser Volumenstrom berechnet sich nach der Formel
Dabei ist t₂ die Zeit, zu der im System wieder der Druck
P₂ herrscht. Damit wird verhindert, daß aufgrund von
Druckschwankungen im speisenden Netz eine Bestimmung
des Werts t₃ erschwert oder gar unmöglich gemacht wird.
Auch wenn der Enddruck größer oder kleiner als P h,
so wird die Anstiegszeit t₂ im linearen Bereich davon
nur sehr geringfügig beeinflußt. Der Faktor n muß so
groß gewählt werden, daß n · t₂ mindestens dem Wert
t₃ entspricht, d. h. es muß sichergestellt sein, daß
der Druck im Leitungssystem nach Öffnen des Nebenventils
6 wieder seinen ursprünglichen Wert oder zumindest
den maximal möglichen Wert erreicht.
Wie sich aus Fig. 2 ergibt, sind die Zeiten t₂ und t₁
in der gleichen Größenordnung. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist t₁ etwa doppelt so groß wie t₂.
Der in Fig. 2 dargestellte Druckverlauf dient zur Ermittlung
von Kleinlecks. In Fig. 3 ist der Druckverlauf
dargestellt, anhand dessen ein Verbrauch oder ein Großleck
detektiert werden soll. Wenn der Verbraucher einen
der Wasserhähne 9, 10 aufdreht, sinkt der Druck im Leitungssystem
von einem Wert P h bis auf einen Wert P v,
der beispielsweise 1,5 bar unterhalb von P h liegt. Dies
wird über den Druckmesser 2 an die Steuervorrichtung 1
gemeldet, die über das Betätigungselement 3 das Hauptventil
4 öffnet. Der Druck steigt nun wieder an, wobei
beim Anstieg unvermeidliche Druckschwankungen zu beobachten
sind. Eine vorbestimmte Zeit t Pa nach dem Öffnen
des Hauptventils 4 wird deswegen ein Druck ermittelt,
der für die folgende Betrachtung "Startdruck" genannt
wird. Solange der Verbraucher Wasser aus den Wasserhähnen
9, 10 zapft, bleibt der Startdruck aufrechterhalten.
Wenn der Verbrauch endet, übersteigt der Druck im Leitungssystem
den Startdruck, weil das Wasserwerk 15 weiterhin
Wasser fördert, während kein Wasser entnommen
wird. Ein Kriterium zum Schließen des Hauptventils ist
erfüllt, wenn der Druck im Leitungssystem um 0,1 bar
über den Startdruck steigt. Ist dieser sogenannte Abschaltdruck
P a erreicht, sperrt die Steuervorrichtung
1 das Hauptventil 4 ab, und der Wasserzufluß wird gestoppt.
Kämen keine Störungen vor, wären die oben genannten
Bedingungen ausreichend, um zuverlässig beurteilen zu
können, ob ein Verbrauch vorliegt oder bereits beendet
ist. Aufgrund der Schwankungen im Zulaufdruck, die kurzfristig
oder längerfristig auftreten können, ist das
genannte Kriterium jedoch nicht ausreichend, um zuverlässig
die Beendigung eines Verbrauchs feststellen zu
können. Wenn beispielsweise der Versorgungsdruck der
Motorpumpe 8 während eines Verbrauchs fällt oder wenn
ein Nachbar-Leitungssystem 30, 40, das ebenfalls vom
Wasserwerk 15 Wasser entnimmt, Wasser benötigt, kann
der Abschaldruck im zu überwachenden Leitungssystem
nicht mehr erreicht werden, auch wenn der Verbrauch
zu Ende ist. Folglich kann die Steuervorrichtung nicht
mehr feststellen, wann ein Verbrauch zu Ende ist, so
daß das Hauptventil 4 geöffnet bleibt, auch wenn zwischen
einzelnen Verbrauchssituationen Pausen auftreten.
Deswegen betrachtet die Steuervorrichtung eine Kette
von getrennten Verbrauchssituationen als eine einzige
Verbrauchssituation, für die das Hauptventil 4 offenzuhalten
ist, so daß eine maximale Zapfzeit überschritten
wird. Diese maximale Zapfzeit ist so dimensioniert,
daß ein Verbraucher beispielsweise seine Badewanne füllen
oder ausgiebig duschen kann. Sie kann z. B. 15 Minuten
betragen. Wird die Zapfzeit überschritten, verriegelt
die Steuervorrichtung 1 das Hauptventil 4 und das Nebenventil
6 in geschlossener Stellung.
Um zu verhindern, daß die Steuervorrichtung 1 nach Ablauf
der maximalen Zapfzeit jede weitere Wasserentnahme
aus dem Leitungssystem verhindert, versucht die Steuervorrichtung
beispielsweise einmal in 40 Sekunden einen
Probeschluß am Hauptventil. Während das Hauptventil
geschlossen wird, wird das Nebenventil geöffnet. In
einer auf das Schließen folgenden Druckabfallzeit von
beispielsweise 2 Sekunden wird gemessen, ob der Druck
abfällt oder nicht. Wenn der Druck in dieser Druckabfallzeit
nicht um 0,2 bar abfällt, ist der Verbrauch
beendet, und deswegen wird das Nebenventil 6 ebenfalls
geschlossen. Die bisher durch die Zeitmeßeinrichtung
17 ermittelte Zapfzeit wird auf Null zurückgesetzt und
der zuletzt gemessene Druck wird als neuer Druck P h
gespeichert, um einen Leckmengentest durchführen zu
können.
Fällt der Druck während der Druckabfallzeit jedoch um
0,2 bar, war der Verbrauch noch nicht beendet. Deswegen
öffnet das Hauptventil 4 sehr schnell, und das Nebenventil
6 wird geschlossen. Der Druck, der unmittelbar vor
der Probeschließung im Leitungssystem geherrscht hat,
wird dann benutzt, um einen neuen Grenzwert, d. h. einen
neuen Startdruck, für das Ende des Verbrauchs zu bilden.
Das neue Kriterium für das Ende des Verbrauchs ist nämlich
dann gegeben, wenn der Druck im Leitungssystem
um 0,1 bar über dem zuletzt gemessenen Startdruck liegt.
Der Druck im Leitungssystem wird also immer wieder erneuert
bzw. dem Speisedruck nachgeführt, so daß jederzeit
eine zuverlässige Aussage über das Ende eines Verbrauchs
möglich ist. Dadurch, daß das Nebenventil geöffnet wird,
während das Hauptventil geschlossen ist, wird verhindert,
daß die durch die Schließung des Hauptventils 4 normalerweise
in den Leitungen 12, 13 entstehenden Druckstöße
sehr stark werden. Die Wassermenge, die durch das Nebenventil
6 nachgeführt wird, ist zwar nicht sehr groß,
sie dämpft die Druckstöße jedoch ganz erheblich, so
daß sie vom Verbraucher nicht mehr als unangenehm empfunden
werden.
Wenn der Druck während eines Verbrauchs steigt, weil
der Druck des Wasserwerks 15 steigt, oder weil der Verbrauch
in einem benachbarten Leitungssystem 30, 40,
das Wasser ebenfalls vom Wasserwerk 15 entnimmt, endet,
kann der Abschaltdruck P a auch überschritten werden,
ohne daß der Verbrauch im zu überwachenden Netz tatsächlich
geendet hat. Diese Situation kann auch durch
kurzzeitige Druckstöße bewirkt werden, die von Zeit
zu Zeit aus den verschiedenen Ursachen im Leitungsnetz
des Wasserwerks auftreten können. Deswegen ist die
Bedingung, anhand der die Steuervorrichtung das
Ende eines Verbrauchs erfaßt und das Hauptventil absperrt,
daß in einer Kontrollperiode von beispielsweise
10 Sekunden mindestens 70% der Druckmessungen über
dem Abschaltdruck P a gelegen haben. Dies reduziert die
Anzahl von Fehlschließungen, die durch Drucküberschwingungen
verursacht werden können. Wenn allerdings
die oben genannte Bedingung erfüllt ist, wird das Hauptventil
4 geschlossen und das Nebenventil geöffnet. Daraufhin
wird wieder in der Druckabfallzeit getestet,
ob der Druck im zu überwachenden Leitungssystem um
0,2 bar fällt. Ist das der Fall, war der Verbrauch noch
nicht beendet. Das Hauptventil wird geöffnet und das
Nebenventil 6 geschlossen. Der zuvor ermittelte Abschaltdruck
P a wird nun um einen vorbestimmten Wert, beispielsweise
0,2 bar, vergrößert, d. h. die Bedingung für das
Schließen des Hauptventils 4 ist, daß der Druck über
dem Druck P a+0,2 bar liegt. Da die Steuervorrichtung
mit der Drucküberwachung auf diese Art und Weise dem
speisenden Druck folgt, ist sichergestellt, daß jederzeit
zuverlässig das Ende eines Verbrauchs erfaßt und das
Hauptventil demzufolge geschlossen werden kann.
Wenn kein Verbrauch, sonder ein Großleck vorliegt,
schaltet die Steuervorrichtung 1 über die Ventilbetätigung
3 das Hauptventil 4 am Ende einer maximalen Zapfzeit
ab. Dadurch wird verhindert, daß auch bei einem
Großleck eine zu große Leckflüssigkeitsmenge aus dem
Leck austritt und einen größeren Schaden anrichtet.
Es können allerdings Situationen auftreten, in denen
der Verbraucher über einen längeren Zeitraum Wasser
benötigt, beispielsweise um das Auto zu waschen oder
den Garten zu bewässern. Um auch eine längere Wasserentnahme
zu ermöglichen, kann der Verbraucher entweder
einen Druckschalter betätigen, um der Steuervorrichtung
zu signalisieren, daß für die nächste Verbrauchsperiode
eine verlängerte maximale Zapfzeit von beispielsweise
2 Stunden gelten soll. Einfacher ist es jedoch, daß
die Steuervorrichtung am Ende der Zapfzeit das Hauptventil
für eine vorbestimmte Zeit, beispielsweise
5 Sekunden, schließt und danach wieder öffnet. Wenn
der Druck nun nach dem Öffnen innerhalb einer weiteren
vorbestimmten Zeit, beispielsweise 10 Sekunden, um
0,1 bar über den Druck kurz vor dem Schließen steigt,
ist dies ein Zeichen dafür, daß der Benutzer der Steuervorrichtung
1 signalisiert hat, daß kein Großleck vorliegt,
indem er nämlich den Wasserhahn 9, 10 zugedreht
hat. Die Zeitmeßeinrichtung 17 wird dann wieder auf
Null gestellt, so daß die maximale Zapfzeit erneut zu
laufen beginnt. Um also die maximale Zapfzeit zu verlängern,
muß der Benutzer lediglich dann, wenn er merkt,
daß der Druck bei der Entnahme von Wasser nachläßt,
den Wasserhahn 9, 10 kurzzeitig schließen, um der Steuervorrichtung
1 zu signalisieren, daß kein Großleck, sondern
ein Verbrauch vorliegt.
Gibt der Benutzer am Ende der maximalen Zapfzeit kein
Signal an die Steuervorrichtung 1 zurück, so nimmt die
Steuervorrichtung 1 an, daß ein Großleck vorliegt. Das
Hauptventil 4 und das Nebenventil 6 werden in einer
geschlossenen Stellung verriegelt, und ein Alarm wird
ausgelöst bzw. eine Anzeigevorrichtung betätigt. Nur
durch die Betätigung einer Reset-Anordnung an der Steuervorrichtung
1 kann die Wasserzufuhr wieder geöffnet
werden. Damit soll verhindert werden, daß ohne eine
Reparatur des Großlecks versehentlich das Wasser wieder
zu laufen beginnt.
Claims (19)
1. Verfahren zum Überwachen eines Leitungssystems für
ein Fluid, das einen durch ein Hauptventil verschließbaren
Hauptzufluß aufweist, auf Leckstellen, bei
dem in einem Zeitraum, in dem kein Fluid aus dem
Leitungssystem entnommen wird, das Hauptventil geschlossen,
der Druck hinter dem Hauptventil permanent
gemessen und nach dem Absinken des Drucks auf
einen vorbestimmten ersten Wert Fluid nachgefüllt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Zeit
gemessen wird, in der der Druck im Leitungssystem
vom Höchstdruck unmittelbar nach dem Absperren der
Fluidzufuhr auf den vorbestimmten ersten Wert absinkt,
daß beim Nachfüllen eine zweite Zeit gemessen wird,
in der der Druck im Leitungssystem vom ersten Wert
auf einen vorbestimmten zweiten Wert ansteigt, und
daß aus der ersten und der zweiten Zeit, aus dem
ersten und dem zweiten Druck und aus Leitungssystemkonstanten
der Leckvolumenstrom berechnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Fluid durch einen verschließbaren Nachfüllpfad
mit einem Volumenstrom nachgefüllt wird, der wesentlich
kleiner ist als der Volumenstrom durch den Hauptzufluß
während der Fluidentnahme.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Leckvolumenstrom () gemäß der folgenden
Formel berechnet wird
wobei P₁ der vorbestimmte erste, untere Druck, P₂
der vorbestimmte zweite, obere Druck, t₁ die erste
Zeit, t₂ die zweite Zeit, K ein zusammengefaßter
Ausdruck für Leitungssystemkonstanten und n ein Wert
der vom Verhältnis von P₂ zum Höchstdruck abhängt,
ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druck P₂ auf ungefähr 63% des Höchstdrucks
eingestellt und für n der Wert 5 eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweiten Zeit (t₂) nur gemessen
wird, solange die Druckänderung pro Zeitdifferenz
positiv ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nachfüllung des Fluids noch
über eine dritte Zeit fortgesetzt wird, die mindestens
das n-fache der zweiten Zeit beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß bei einem plötzlichen Absinken
des Drucks bei abgesperrtem Zulauf unter den ersten
Druck das Hauptventil geöffnet wird, wobei das Hauptventil
nach dem Öffnen so lange geöffnet bleibt,
bis entweder der Druck hinter dem Hauptventil auf
einen Wert ansteigt, der um eine vorbestimmte Differenz
über einem Startdruck liegt, der eine vorbestimmte
Totzeit nach dem Öffnen des Hauptventils im Leitungssystem
geherrscht hat, oder eine maximale Zapfzeit
überschritten ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß in vorbestimmten Zeitabständen, die kleiner als
die maximale Zapfzeit sind, das Hauptventil geschlossen
und der Nachfüllpfad geöffnet wird, der Druck
während einer Druckabfallzeit daraufhin überprüft
wird, ob er um eine vorbestimmte zweite Druckdifferenz
abfällt, und bei Abfall des Drucks um die vorbestimmte
zweite Differenz während der Druckabfallzeit das
Hauptventil geöffnet und der Nachfüllpfad geschlossen
wird, wobei der Druck unmittelbar vor dem Schließen
des Hauptventils als neuer Startdruck aufbewahrt
wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
daß eine vorbestimmte Wartezeit nach dem
Schließen des Hauptventils nach Ablauf der maximalen
Zapfzeit das Hauptventil für eine vorbestimmte kurze
Zeitspanne öffnet und der Druck im Leitungssystem
mit einem dritten Druckwert verglichen wird, der
um eine vorbestimmte dritte Differenz über dem Druckwert
unmittelbar vor dem Schließen des Hauptventils
liegt, wobei das Hauptventil wieder geöffnet wird,
wenn der Druck den dritten Druckwert überschritten
hat.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Leckvolumenstrom über die
Zeit aufintegriert und so die Leckmenge ermittelt
wird, wobei bei Erreichen einer ermittelten Leckmenge,
die größer als eine vorbestimmte erste Leckmenge
ist, eine Anzeige betätigt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Integrator zurückgesetzt wird und erneut
die Leckmenge aufintegriert, wenn der Leckvolumenstrom
unter einen vorbestimmten ersten Leckvolumenstromwert
abnimmt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 der 11, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem Leckvolumenstrom größer
als der erste Leckvolumenstromwert das Hauptventil
und der Nachfüllpfad in geschlossenem Zustand verriegelt
werden, wenn die Leckmenge eine vorbestimmte
zweite Leckmenge übersteigt.
13. Vorrichtung zum Überwachen eines Leitungssystems
für ein Fluid zur Durchführung des
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit
einem Hauptventil, das das Leitungssystem von einer
Fluidquelle trennt, einem Druckmesser hinter dem
Hauptventil und einer Steuervorrichtung für das
Hauptventil, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nachfüllpfad
(6), durch den Fluid nach einem Absinken des
Drucks um oder auf einen vorbestimmten ersten Wert
nach dem Absperren der Fluidzufuhr von der Fluidquelle
(15) in das Leitungssystem (12, 13) strömen
kann, eine Zeitmeßeinrichtung (17), die eine erste
Zeit mißt, die der Druck benötigt, um nach dem Absperren
der Fluidzufuhr um oder auf den ersten Wert
abzufallen, und die eine zweite Zeit mißt, die der
Druck nach Öffnen des Nachfüllpfads (6) benötigt,
um vom ersten Druck auf einen vorbestimmten zweiten
Druck anzusteigen, und eine Auswerteeinrichtung
(1) vorgesehen sind, die aus dem ersten und dem
zweiten Druckwert, der ersten und der zweiten Zeit
und aus Leitungssystemkonstanten den Leckvolumenstrom
ermittelt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Nachfüllpfad ein parallel zum Hauptventil
(4) geschaltetes Nebenventil aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Nachfüllpfad durch das Hauptventil
(4) führt, das zum Nachfüllen nur einen Teil des
Ventilöffnungsquerschnitts frei gibt.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß der Nachfüllpfad (6)
nur einen Volumenstrom durchläßt, der in der Größenordnung
des größten Kleinleck-Volumenstroms ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der Nachfüllpfad (6)
maximal 50 l/h durchläßt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17,
gekennzeichnet durch einen Integrator (16), der
den Leckvolumenstrom über die Zeit integriert.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Alarmeinrichtung vorgesehen ist, die
in Abhängigkeit von dem Leckvolumenstrom und/oder
der entwichenen Leckmenge einen Alarm auslöst
und/oder das Hauptventil (4) und den Nachfüllpfad
(6) in geschlossenem Zustand verriegelt.
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