水损害保护设备、水处理设施和用于运行所述设备的方法与流程

本发明涉及一种用于自动封闭用于运输液态或气态介质、尤其是水的软管和/或管道的设备，所述设备包括：

封闭机构，

沿流动方向直接设置在封闭机构下游的涡轮或叶轮流量计，

电子控制装置，所述电子控制装置在运行中从所述涡轮或叶轮流量计接收信号，

伺服马达，通过所述伺服马达，能基于电子控制装置的信号在超过或低于可预定的界限值时关闭或打开封闭机构。

背景技术：

这种设备由wo2014/029699a1(参考文献[1])已知。

千年来，用于运输液态或气态介质(尤其是水)的软管和/或管道系统已经用于各种应用中，例如用于工业或农业，并且还用于家庭供水领域。家庭用水设备，尤其是水处理设备，被广泛用于家庭中，但也被应用于工业技术设备中。通常，期望或需要处理过的、尤其软化过的和/或过滤过的水。为此，通常使用水软化系统和/或水过滤器，尤其是在饮用水设备中。

在软管或管以及从这种水设备出发引导到相关建筑物的各个房间中或引导到阳台上或引导到花园中的所属的配件上，在不利的(尽管在实践中相对频繁出现的)情况下可能产生泄漏，所述泄漏除了导致水损失之外还可能导致显著的进一步损害。这种水损害应当避免或者至少最小化。

de102011055642a1、wo2006/069930a2和de102012211132a1(＝参考文献[2a-c])描述了用于识别泄漏和避免由于泄漏造成的损害的方法。在此，比较进水口中的和水设备的各个提取点附近的流量。如果存在不一致，则关闭入口中的关断设备或发出警报信号。随着提取部位的数量的增加，相应地需要许多流量计，这导致成本提高、用于设备的空间需求更高以及更容易发生故障和维修。

de19608527c2和ep0794381b1(＝参考文献[3a、b])公开了一种水损害保护设备，其中，如果设置在底部区域中的湿度传感器检测到湿度或者中央的体积流量测量仪记录到超过界限值的话，则在中央的输入管路中的封闭机构自动关闭。

de19508114c2和ep0731313b1(＝参考文献[4a、b])描述了一种用于运行水损害保护设备的方法，在该方法中，在超过最大允许的水提取的界限值之后，关断设备的水输入管路。然而，在短时间之后，如果确定现在又可靠地低于界限值，则应当—在一定程度上为了试验—将管路自动地又打开并且然后持久地保持打开。

具有涡轮或叶轮的流量计例如在de4403178c1中，但也已经在de385507或de83598(＝参考文献[5a-c])中进行了描述，在所述具有涡轮或叶轮的流量计中，为了测量小的流量集成了附加的可运动的机械构件(例如阀瓣、阀盘等)。

在开头引用的参考文献[1]中示出了具有多个单元的泄漏保护设备，所述多个单元通过网络相互通信。为了识别小泄漏，暂时关断泄漏保护设备并且借助于压力传感器探测在泄漏时的压力下降。同样为了检测较小的流动提出，借助旁路和旁路中的较敏感的第二流量计检测小的流动。动态阻力，例如阀瓣或止回阀，应当引起在小流速下的流动通过旁路中的流量计被探测，而在主管路中由第一流量计检测大的流速。此外，在小流速时，流动能够借助旁路绕过止回阀并直接碰到涡轮叶片。

这种已知的泄漏保护设备的缺点是其结构复杂并且由此需要耗费的设计。需要各种压力传感器、止回阀和附加的流量计。此外，在该装置的运行中在暂时关断的情况下完全中断供水。

技术实现要素：

与此相对，本发明的目的是，以技术上尽可能简单且成本低廉的方式改造开头限定类型的用于自动封闭用于运输液态或气态介质的软管和/或管道的设备，使得借此可靠地识别小的和大的泄漏并且由此可以有效地防止较大的水损害。

根据本发明，该目的通过具有开头限定的特征的封闭设备来实现，其特征在于，电子控制装置和封闭机构设计成，使得在所述设备的如下运行阶段中，为了检查小泄漏，所述封闭机构仅部分地、不完全地关闭，在所述运行阶段中没有通过所述涡轮或叶轮流量计在所述电子控制装置中记录流量。

在现有技术中，在基于来自电子控制装置的相应信号通过流量计记录流量时，在超过预定的界限值时，封闭机构总是完全关闭并且在其低于界限值时总是完全打开。

相反，利用根据本发明的设备，通过在其中没有记录流量的运行阶段中仅部分地、从不完全地关闭封闭机构以用于检查小泄漏，确保不发生设备的不期望的完全关断，从而保持了对随后的安装设备的基本供给，但是尽管如此，通过可能的小泄漏引起的流体损失仍被最小化。

具有大的管道的较大的系统需要涡轮或叶轮来测量流量，这些涡轮或叶轮具有高的起动阻力。本发明能够实现，通过提高涡轮或叶轮的入流速度，在无需附加的机械耗费(例如单独的控制元件，例如阀瓣、节流板、阀盘)或附加的通道或旁路的情况下，借助必要时第二流量计和在主通道中的止回阀来改进这种涡轮或叶轮的起动值。为了改进流量计的起动值，仅使用水损害保护设备的已经存在的构件(带有伺服马达的封闭机构和电子控制装置)。因此，该结构特别简单且成本低廉。通过涡轮或叶轮流量计的更好的起动值，也可以识别到小的泄漏(蠕动量)。

与完全关闭封闭部件以借助压力下降来识别小的泄漏(如现有技术那样)相反，始终确保以介质在随后的安装设备中的基本供应。

为了检查是否存在小泄漏，当没有记录流量时，封闭机构可以总是部分关闭。同样可以仅暂时地、例如在确定的间隔之后对于确定的时间部分地关闭封闭机构。例如可以每24小时将封闭机构部分关闭15秒。通常，每天短时间的检查就足够了，因为当水在较长的时间上不受控制地流出时，在小泄漏时水损失或水损害才变得重要。开始对小泄漏进行检查的前提条件例如可以是，在至少1小时之前的时间段中没有识别出流量。必要时，检查的开始相应地推移。此外，可以手动触发针对小泄漏的检查的开始，例如通过设备上的输入键盘或通过手机。

如果流量计在封闭机构部分关闭时检测到流量或确定数量的脉冲，则当在封闭机构接着完全打开确定的时间段、例如一分钟内没有测量到流量或没有检测到其他脉冲时，就假设存在小的泄漏。

当(在封闭机构完全打开的情况下)体积流量和/或相关的提取时间和/或提取的总体积超过界限值时，检测到较大的泄漏。

此外，流量计和封闭机构不必一定设置在一个共同的壳体中。例如流量计可以设置在中央的水软化系统中，而封闭机构则单独地在水软化系统上游安装在中央的输入管路中。

根据本发明的封闭设备的一类特别优选的实施形式的特征在于，电子控制装置和封闭设备设计成，使得封闭设备在运行阶段(在该运行阶段中没有由涡轮流量计或叶轮流量计在电子控制装置中记录流量)中仅暂时地部分关闭。

在该类实施方式的优选改进方案中，电子控制装置和封闭机构可设计成，使得在运行阶段(在该运行阶段中没有由涡轮流量计或叶轮流量计在电子控制装置中记录流量)中，封闭机构以预定的时间间隔和/或对于预定的部分封闭时间部分关闭，优选每5小时至50小时部分关闭5秒至1分钟，尤其是每24小时部分关闭15秒。

本发明的如下的实施形式也是优选的，即，电子控制装置和封闭机构设计成，使得在检查开始之前至少1小时长的时间段中没有通过涡轮或叶轮流量计在电子控制装置中记录流量时，才触发对小泄漏的自动检查。

另一类有利的实施方式的特征在于，电子控制装置和封闭机构设计成，使得能够手动触发对小泄漏的检查。

这类实施方式的有利的改进方案的特征在于，能够通过设备上的输入键盘或通过移动电话触发对小泄漏的检查。

在另一类实施方式中，封闭机构包括具有球体的球阀。因此，能够简单地并且无级地调节所期望的流量。

这类实施方式的有利的改进方案的特征在于，在电子控制装置中存储有特征曲线，所述特征曲线描述所述涡轮或叶轮流量计的起动值与球体在所述球阀中的位置的关系。所述特征曲线表征设备特征地取决于球阀、涡轮或叶轮流量计及它们彼此的位置。所述特征曲线示出流量计的起动值与球体位置的关系。

替代地或补充地，在其他的改进方案中，球体可以具有在1°至30°之间、尤其在10°至20°之间的开口角度。在实践中，测量在此显示出特别低的起动值，即非常小的泄漏可以被识别出。

本发明的另外的有利的实施方式的特征在于，在与电子控制装置连接的存储单元中存储设备的消耗历史，并且根据该消耗历史确定封闭机构保持部分关闭的运行阶段。

在根据经验没有或仅极少水被汲取的时间，例如在夜晚或在度假时间，可以节流最大可能的流量，以便降低涡轮或叶轮流量计的起动值，并改进检测泄漏的灵敏度，尤其是在蠕动量的情况下。

在通常(也以较大的量)汲取水的时间，例如在早上和傍晚，封闭机构保持完全打开。在这种情况下，封闭机构的“常规的”起动值就足够了。

作为替代方案，比如在怀疑由于不密封性而存在小泄漏时也可以手动地输入具有部分关闭的封闭机构的阶段。

本发明的一类实施例也是优选的，其中，电子控制装置和封闭机构被构造成，使得当所述封闭机构部分关闭时在所述涡轮或叶轮流量计记录到在所述封闭机构完全打开时不再被检测到的流量时，探测到小泄漏。

如果在封闭机构完全打开之后在一定的时间段内、例如一分钟内没有测量到流量或者没有检测到另外的脉冲，则存在小泄漏。仅有非常少的介质流动。在封闭机构完全打开时，涡轮的小的入流速度减小到这样的程度，直到其起动阻力最终不再能被克服。这种小的流量典型地存在于小泄漏的情况下，例如有缺陷的密封装置、滴水的水龙头或类似情况。

如果在封闭机构完全打开后也检测到流量，则首先假设在进行常规的水提取，并且封闭机构保持打开。为了避免(较大的)泄漏，在该正常运行中，当体积流量和/或相关的提取时间和/或提取的总体积超过界限值时，封闭机构被关闭。

在该类实施方式的改进方案中，有利的可以是，电子控制装置和封闭机构设计成，使得在探测到小泄漏时发出警报和/或完全关闭封闭机构。

如果存在小泄漏，则可以发送警报和/或关闭封闭机构。发送警报(不关闭封闭机构)在小泄漏时可以是足够的，因为水损失或水损害尤其是可在较短的时间段内被概览并且确保对随后的安装设备的水供应。

在实践中本发明的如下实施方式也证明有效，其中，电子控制装置和封闭机构设计成，使得所述封闭机构暂时完全关闭并且随后重新部分或完全打开，其中检查，紧接在重新打开所述封闭机构之后，所述涡轮或叶轮流量计是否短时地向所述电子控制装置提供脉冲，并且当脉冲的数量超过预定的界限值时将封闭机构关断。

在小的泄漏时，在封闭机构下游的压力缓慢下降。紧接着在封闭机构重新打开之后，短时地流动少量的水直至压力平衡，并且涡轮或叶轮流量计在该阶段期间给电子控制装置提供脉冲。

脉冲的数量取决于关闭持续时间和泄漏量大小。

在预计没有水提取的阶段(消耗曲线)中，封闭机构暂时被完全关闭。该时间间隔保持较短并且以规则的间隔重复，以便在需要时确保给随后的安装设备供应介质。由于流量计记录压力下降后的脉冲，因此不需要单独的压力传感器。

当在封闭机构重新打开之后，涡轮或叶轮流量计持续向电子控制装置提供脉冲时，封闭机构不会关断。在这种情况下，不存在(小的)泄漏，并且首先假设是常规的水提取。随后，检查存储在电子控制装置中的关闭标准(例如，最大体积流量或最大的相关的取出时间)。

在本发明的范围中也包括一种水处理设施、尤其是生活用水设备，所述水处理设施具有根据本发明的上述类型的用于自动封闭软管或管道的设备。

本发明的其它优点由说明书和附图得出。同样，上述的和另外的特征根据本发明分别单独地或以任意组合使用。所示出的和所描述的实施方式不应理解为穷举，而是更确切地说具有对于描述本发明的示例性特征。

附图说明

本发明在附图中示出并且根据实施例进一步阐述。图中：

图1a示出了根据本发明的用于封闭用于运输液态或气态介质、尤其是水的软管和/或管道的设备的示意性侧视图，所述设备用于识别小泄漏和避免水损伤；

图1b示出根据图1a的设备的球体和涡轮的示意性俯视图；

图2示出了根据本发明的封闭设备的运行流程图，该封闭设备具有部分关闭的封闭机构；

图3示出了根据本发明的封闭设备的运行流程图，该封闭设备具有完全关闭的封闭机构；

图4示出流量计的起动值与球阀的球体的开口角度的关系的图表；

图5a示出在泄漏期间在完全关闭的封闭机构之后的压力下降关于时间的图表；和

图5b示出在锁闭机构重新打开之后的由流量计记录的脉冲的数量与关闭持续时间的关系的图表。

具体实施方式

本发明总体上涉及在用于传输液态或气态介质、尤其是流体、如水的软管和/或管道系统中的泄漏保护设备。本发明特别应用在生活用水安装领域。本发明涉及一种用于防止或至少最小化由泄漏事件引起的水损害的新型的运行方式和这种水设备的相应设计。

出发点是用于自动封闭用于运输液态或气态介质、尤其是水的软管和/或管道(在图1a和1b中仅通过流体入口2和流体出口3简化地示出)的封闭设备1，所述封闭设备包括：

封闭机构4，

沿流动方向直接设置在封闭机构4下游的涡轮或叶轮流量计(在图1a和1b中仅通过示意性示出的涡轮5简化是示出)，

电子控制装置9，所述电子控制装置在运行中从所述涡轮或叶轮流量计5接收信号，

伺服马达6，通过所述伺服马达，能基于电子控制装置9的信号在超过或低于可预定的界限值时关闭或打开所述封闭机构4。

按照本发明的设备相对于传统的根据现有技术的设备特征在于，所述电子控制装置9和所述封闭机构4设计成，使得在所述设备1的如下运行阶段中，为了检查小泄漏，所述封闭机构仅部分地、不完全地关闭，在所述运行阶段中在所述电子控制装置中没有记录通过所述涡轮或叶轮流量计5的流量。

此外，在图1a中示意性地示出了凸轮开关7、霍尔传感器8以及用于电子控制装置9的电源10。

图1b示出根据图1a的设备1的球体4和涡轮5的示意俯视图。球体4具有通孔11以及开口角度12(在此为15°)。由此，打开了流体入口2和流体出口3之间的贯通间隙13。

图2示出了根据本发明的封闭设备1的运行流程图，其中封闭设备4部分关闭。

图3是根据本发明的封闭设备1的运行流程图，其中封闭机构4完全关闭。

图4示出流量计的起动值与球阀的球体的开口角度的关系的图表。

由图4的图表可知，在球体的开口角度为90°(球阀完全打开)时，起动值约为12l/h。也就是说，不检测例如在系统中的不密封性较小时的较小的流量。在球体的开口角度减小时，介质流过的间隙减小。由此提高了紧接在后面的涡轮的入流速度。该起动值相应地减小。在开口角度约为15°时，起动值仅仍为约4l/h。水损害保护设备于是也识别出较小的泄漏。在进一步减小球体的开口角度时，最终很少的水流过开口到达涡轮，使得不再能够克服其起动阻力。

起动值并且因此流量计的灵敏度可以通过球体的开口角度改变并且因此适配于相应的情况。如果例如平均灵敏度足够，例如在8l/h的起动值时，那么球体可以打开直到大约25°的开口角度。由此，与在灵敏度优化的大约15°的开口角度相比，消耗器要求更多的介质。

图5a的图表图示出在泄漏期间在完全关闭的封闭机构之后的根据时间的压力下降。

压力下降的速度取决于初步压力和不密封性的大小。在所述的实施例中，初压力为5巴，并且存在大约1升/小时的不密封性。由于泄漏，在关闭的封闭机构之后的压力在30分钟内下降到大约3.2巴。最后，在1小时后，压力下降到约1.2巴。

最后，图5b示出在封闭机构重新打开之后由流量计记录的脉冲数量关于关闭持续时间的图表。

直到10分钟的关闭持续时间，没有脉冲被记录。在关闭持续时间升高时，紧接在封闭机构重新打开之后由流量计记录脉冲，这表明(小的)泄漏。脉冲数在30分钟的关闭持续时间时约为300，在一个小时的关闭持续时间之后在所列举的示例中记录超过900个脉冲。

附图标记列表

1封闭设备

2软管和/或管道的流体入口

3软管和/或管道的流体流出口

4封闭机构(在此是球阀的球体)

5涡轮或叶轮流量计(在此为涡轮)

6用于封闭机构的伺服马达

7凸轮开关

8霍尔传感器

9电子控制装置

10控制装置的电源

11穿过球体的通孔

12球体的开口角度(在此为15°)

13流体入口和流体出口之间的贯通间隙

参考文献列表：

为评价专利性考虑的文献：

[1]wo2014/029699a1

[2a-c]de102011055642a1,wo2006/069930a2,de102012211132a1

[3a、b]de19608527c2,ep0794381b1

[4a、b]de19508114c2,ep0731313b1

[5a-c]de4403178c1,de385507,de83598。