| Dokumentenidentifikation |
DE10225722C1 11.12.2003 |
| Titel |
Prüfsensor |
| Anmelder |
Sensorentechnologie Gettorf GmbH, 24214 Gettorf, DE |
| Erfinder |
Hiss, Eckart, Dr., 24105 Kiel, DE; Michelsen, Stefan, Dipl.-Ing., 24214 Gettorf, DE |
| DE-Anmeldedatum |
11.06.2002 |
| DE-Aktenzeichen |
10225722 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
11.12.2003 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
11.12.2003 |
| IPC-Hauptklasse |
F17D 3/01
|
| IPC-Nebenklasse |
A62C 37/50
|
| Zusammenfassung |
Die Erfindung betrifft einen Sensor, der eine Flüssigkeitsströmung in einer Rohrleitung überwacht und dessen Funktion im eingebauten Zustand überprüfbar ist. Der Sensor wird in Leitungssystemen eingesetzt, die Löschmedien in Feuerlöschanlagen transportieren. Der Sensor besteht aus einem einen Messteil enthaltenden Messfühler und einem Sensorgehäuse, das eine Auswerteelektronik enthält. Die Prüfung des Sensors wird durch eine sekundäre Strömung ausgelöst.
|
| Beschreibung[de] |
|
Die Erfindung betrifft einen Sensor, der eine Flüssigkeitströmung in einer Rohrleitung
erfasst und dessen Funktion im eingebauten Zustand überprüfbar ist. Sensoren der
eingangs genannten Art werden vorzugsweise in Leitungssystemen eingesetzt, die
Löschmedien in Feuerlöschanlagen transportieren, wo Feuerdetektoren den
Löschvorgang lokal auslösen, was zu einer Wasserströmung in dem Leitungssystem
führt, und wo der so erzeugte Wasserstrom durch einen Strömungssensor erfasst,
ein Schaltsignal auslöst.
Für die Betriebssicherheit ist es unabdingbar, dass der Strömungssensor bei
Anforderung jederzeit anspricht. Es müssen daher Prüfmittel vorhanden sein, die den
Sensor auf seine korrekte Funktion überprüfen.
In der EP 0907833 B1 ist einer solche Prüfvorrichtung beschrieben, wo eine Pumpe
in einer parallel zur Löschwasserleitung verlaufenden zweiten Rohrleitung eingebaut
ist, und wo die zweite Rohrleitung und die Löschwasserleitung so miteinander
verbunden sind, dass bei Betrieb der Pumpe eine geschlossener Kreislauf vorliegt. In
diesem Kreislauf ist innerhalb der Löschwasserleitung ein Sensor zur Erfassung der
Strömung eingebaut.
Diese Technik ist konstruktiv aufwendig, benötigt ein Mindeseinbauvolumen und
muss während des Prüfvorganges mit einem hohen elektrischen Strom betrieben
werden, um insbesondere bei großen Rohrquerschnitten der Löschwasserleitung
eine den Sensor ansprechende Mindesströmung zu erzeugen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Strömungssensor zu entwerfen, dessen Funktion
im eingebauten Zustand überprüfbar ist und der die oben genannten Nachteile
vermeidet. Ein in dieser Weise ausgeführter Strömungssensor wird nachfolgend mit
Prüfsensor bezeichnet.
Die Lösung der Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 aufgezeigt. Der
Prüfsensor wird im in die Löschmediumleitung eingebauten Zustand durch einen die
Mediumströmung simulierenden Prüfvorgang betätigt, wobei die Mediumströmung
die in einem definierten Zeitintervall durch die Löschmediumleitung fließende
Mediummenge darstellt. Der Prüfsensor besteht aus einem den Messteil
enthaltenden Messfühler, der in das Löschwasser, allgemein in das Löschmedium,
eintaucht, wo mit dem Messfühler vorzugsweise eine an den Messfühler
angeschlossene Auswertelektronik, die innerhalb dieses Sensorgehäuses angebracht
ist, verbunden ist. Ändert sich die Mediumströmung, erzeugt die Auswertelektronik
an ihrem Ausgang ein elektrisches Signal. Diese so beschriebene Betätigung des
Prüfsensors wird primär durch den Messteil des Messfühlers ausgelöst, der in das
Messmedium eingetaucht ist.
Bei einem Prüfsensor, der vorzugsweise auf einem thermischen Prinzip beruht, wird
durch eine zusätzliche thermische Beeinflussung des Messteils auf Anforderung
durch ein von der Auswerteelektronik abgegebenen elektrisches Signal der von dem
Messteil des Prüfsensors erzeugte Wärmestrom in das Medium hinein verändert.
Durch elektrische Auswertung wird auf diese Weise das Vorhandensein des
Löschmediums in der Leitung identifiziert wie auch die Größe des Wärmeverlustes in
dem Messteil, der durch eine Mediumströmung, vorzugsweise einer
Mindestströmung in der Löschleitung auftreten würde, simuliert werden.
Bei einem Prüfsensor, der vorzugsweise ein in die Strömung eintauchendes
Schaufel- oder Propellerrad aufweist, wird der die Löschwasserströmung
simulierende Prüfvorgang dadurch ausgelöst, dass das Rad mit einem motorischen
Antrieb versehen ist, der es während des Prüfvorganges antreibt. Vorteilhafter Weise
wird bei diesem Vorschlag die Drehzahl des Schaufelrades erfasst und als Maß für
die Medienströmung verwendet.
Eine Weiterbildung, die die Sicherheit des Systems erhöht, besteht in einer
Kombination eines auf einem thermische Prinzip basierenden Messfühlers mit einem
Schaufel- oder Propellerrad in der Weise, dass das Rad auf Anforderung eine der
Mindesströmung des Löschwassers äquivalente Umströmung des Messfühlers
erzeugt und auf diese Weise in dem Messfühler ein elektrisches Signal hervorruft,
das einem gewünschten Strömungswert des Löschmediums äquivalent oder gleich
ist.
In den nachfolgend aufgeführten Anwendungsbeispielen wird die Erfindung näher
erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Löschwasserleitung 1 in die der Prüfsensor 2 eingebracht ist. Sein
Messfühler 3 taucht in das strömende Messmedium 6 ein. Das von dem
Messfühler 3 gelieferte Signal wird einer Auswerteelektronik 4 die innerhalb des
Prüfsensors eingebaut ist, zugeführt. Die Auswertelektronik 4 stellt an ihrem
Ausgang 5 ein elektrisches Signal zur Verfügung. Der Messfühler 3 wird von einer
Sekundärströmung 10 umströmt, die von einem Propellerrad 7; das in einem Tubus 8
eingebracht ist, erzeugt wird. Der Propeller wird durch das Teil 9 motorisch angetrieben.
Die sekundäre Strömung 10 verläuft senkrecht zur Mediumströmung 6 und ist
besonders dann wirksam, wenn diese sehr klein oder 0 ist. Durch Aktivierung des
motorischen Antriebs 9 kann daher bei nicht strömendem Löschmedium 6 die
Funktion des Prüfsensors 2 mit Hilfe der Sekundärströmung 10 in der Weise
überprüft werden, dass dem Prüfsensor 2 eine Mindestströmung des Löschmediums
vorgetäuscht wird. Bei unterschiedlichen Querschnitten der Löschleitung 1 wird durch
Verstellung der Propellergeschwindigkeit 7 entsprechend jedem gewünschten
Rohrquerschnitt eine Mindestströmung des Messmediums simuliert.
Fig. 2 zeigt eine Konstruktion, die derjenigen von Fig. 1 entspricht, jedoch ist der
Propeller 11, der auch als Schaufelrad oder bürstenförmig ausgebildet sein kann, in
direkter Umgebung des Messfühlers 3 angebracht, in der Weise, dass der
Propeller 11, der Messfühler 3 und ein Teil des Prüfsensors 4 konstruktiv eine
integrierte Einheit bilden. Auch bei dieser Konstruktion erzeugt der Propeller 11 eine
sekundäre Strömung, die die Strömung des Messmediums simuliert.
Bei Ausführung des Propellers in Bürstenform ergibt sich zudem der Vorteil, dass
während des Prüfvorganges, der den Propeller in Rotation versetzt, gleichzeitig eine
Reinigung des Messfühlers 3 erfolgt. Fig. 3 zeigt eine Konstruktion, die einen
Messfühler aufweist, der ein Schaufelrad 12 enthält. Dieses Schaufelrad wird von
dem Löschmedium 6 angetrieben. Das Schaufelrad ist in einem zum Löschmedium
hin offenen Tubus 3 angeordnet. Einzelne Teile des Schaufelrades 12 tauchen in das
Messmedium 6 ein. Ferner dargestellt ist ein Sensor 15, der hermetisch von
dem Löschmedium 6 getrennt innerhalb des Sensorgehäuses 4 angebracht ist. Durch Auswertung der einzelnen Impulse des Sensors 15 in der Auswerteelektronik
des Prüfsensors wird die Umdrehungsgeschwindigkeit des Schaufelrades 12
bestimmt. Fig. 4 zeigt den Prüfsensor 2 in der seitlichen Ansicht. Das
Schaufelrad 12 ist von einer Antriebseinheit 16 elektrisch angetrieben, wobei die elektrischen
Anschlüsse dieser Einheit der Auswerteelektronik 4 des Prüfsensors zugeführt sind.
Während des Prüfvorganges ist die Einheit 16 von der Auswerteelektronik 4
angesteuert und treibt das Propellerrad 12 an. Über die Stromaufnahme der
Antriebseinheit 16 wird einerseits eine Strömung des Löschmediums 6 dem
aufnehmenden Sensor 15 simuliert, wobei über die Auswertung der Stromaufnahme
gleichzeitig festgestellt werden kann, ob die Leichtgängigkeit des Schaufelrades 12
gewährleistet ist, oder ob Alterungs- und/oder Verschleißvorgänge die Funktion des
Schaufelrades beeinträchtigt haben.
Fig. 5 zeigt die Ansteuerung eines auf einem thermischen Prinzip beruhenden
Prüfsensors. Innerhalb des Messfühlers 3 sind Sensorelemente 17-20 eingebracht.
Alle Messelemente stehen über die metallische Wandung des Messfühlers mit dem
Löschmedium in wärmeleitenden Kontakt. Ein erstes Heizelement 17 ist mit einem
Temperaturmesselement 18 thermisch gekoppelt. Ein zweites Heizelement 20 ist mit
einem zweiten Temperaturmesselement 19 thermisch gekoppelt. Das erste
Heizelement 17 ist über einen ersten Schalter 21 mit der Auswerteelektronik 4
elektrisch verbunden. Das zweite Heizelement ist über einen Schalter 22 mit der
Auswertelektronik 4 elektrisch verbunden. Beide Schalter sind von einer
Steuerung 23, die an seinem Ausgang ein Auswertesignal 24 zur Verfügung stellt,
angesteuert.
Die Temperaturmesselemente 18, 19 sind direkt mit der Auswerteelektronik 4
elektrisch verbunden. Während das zweite Heizelement vermittels periodischer
Betätigung durch den zweiten Schalter 22 den Strömungszustand des Messmediums
erfasst, erzeugt das erste Heizelement einen Wärmestrom, der den
Strömungszustand des Löschmediums simuliert. Diese Simulation wird durch
Betätigung des ersten Schalters 21 ausgelöst, der über die Steuerung 23 mit der
Auswerteelektronik 4 verbunden ist.
|
| Anspruch[de] |
- 1. Prüfsensor zur Überwachung von in Rohrleitungssystemen fließenden Löschmedien,
mit einer Vorrichtung, die seine Funktionstüchtigkeit in einem Prüfvorgang
überwacht, bestehend aus einem einen Messteil enthaltenden Messfühler und einem
vorzugsweise angeschlossene Auswertelektronik enthaltendes Sensorgehäuse,
dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfsensor von einer Sekundärströmung
angesprochen ist, die von der zu erfassenden Mindestströmung des Löschmediums
abweicht, dieser jedoch im Hinblick auf das von dem Messteil abgegebenen
elektrischen Signal äquivalent oder gleich ist.
- 2. Prüfsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des
Prüfvorganges der Messteil des Prüfsensors durch elektrische Beeinflussung ein
elektrisches Signal abgibt, das einer Betätigung durch das Löschwasser äquivalent
ist.
- 3. Prüfsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfsensor ein in
die Strömung eintauchendes Propeller- oder Schaufelrad aufweist.
- 4. Prüfsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfsensor von
einer Sekundärströmung angeströmt ist, die senkrecht zur Strömungsrichtung des
Löschwasserstromes verläuft.
|
|
|