Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Überwachung und Steuerung des Löschens eines Brandherdes oder vergleichbarer Gefahrenquellen eines in einer Rohrleitung strömenden, entzündlichen Transportgutes, insbesondere eines Schüttguts, bei dem durch eine Sensorik auch potentielle Gefahrenquellen erkannt und durch ein Einbringen eines Löschmittels über in die Rohrleitung eingelassene Löschdüsen bekämpft werden.

Löschverfahren sind in vielfältigen Ausführungen bekannt . So offenbart die DE 10 2014 226 639 A1 eine Brandschutz-Einrichtung für eine Zentraleinheit einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage, bei der ein aus einem Gehäuse austretender Luftstrom auf seine Temperatur hin überwacht wird. Bei Überschreiten einer maximalen Temperatur wird das Gehäuse der Zentraleinheit mit einem Löschgas geflutet .

Aus der DE 10 2014 226 639 A1 ist weiter ein Ventil mit einem Gehäuse bekannt, in dem ein Drucksensor integriert ist . Dieses Ventil dient der Beaufschlagung einer Vielzahl von Sprinklerdüsen mit einem Löschmittel .

Derartige Löschverfahren sind für die Überwachung und Löschung eines entzündlichen Transportguts innerhalb einer Rohrleitung ungeeignet . Gleichwohl sind hierfür benötigte Vorrichtungen bekannt und bewährt . Dabei sind Sensoren in Strömungsrichtung des Transportgutes aufeinander abfolgend in die Rohrwandung eingelassen, die Glutnester, Funken, Brandherde oder dergleichen Gefahrenquellen erkennen können. Beispielsweise sind rein optische Sensoren in dem Gebrauchsmuster DE 20 2013 006 142 U1 offenbart, aber auch thermische oder aktive Sensoren sind bekannt, letztere beispielsweise in der WO 2019/024953 A1 erläutert .

Wie die Sensoren sind auch Löschdüsen in Strömungsrichtung des Transportgutes aufeinander abfolgend in die Rohrwandung eingelassen, die dem Einbringen eines Löschmittels zur Bekämpfung einer Gefahrenquelle dienen. Hierzu erfasst eine Steuerung sukzessive über die Sensorik eine Gefahrenquelle und wird jeweils eine in Transportrichtung nachfolgende Löschdüse dann mit dem Löschmittel für das Löschen bspw. eines Brandherdes beaufschlagt .

Eine Besonderheit derartiger Löschdüsen, bekannt beispielsweise aus dem Gebrauchsmuster DE 20 2016 003 551 U1, besteht darin, dass diese erst mit der Beaufschlagung des Löschmittels unter Druck öffnen. Erst dann tritt das Löschmittel in die Rohrleitung ein.

Die Pflege und Wartung derartige Feuerlöschvorrichtungen sind jedoch manuell vor Ort durchzuführen und damit aufwändig. Allerdings sind nur aufgrund dieser Maßnahmen Aussagen über den Zustand und die Funktionsfähigkeit des Gesamtsystems möglich.

Hier setzt die Erfindung an, um einem Anwender die Möglichkeit einer möglichst vollständigen, automatisierten Überwachung des Zustandes und der Funktionstüchtigkeit der Feuerlöschvorrichtung zu geben und insbesondere bei Fehlfunktionen die mögliche Fehlerursache schnell zu identifizieren. Gelöst wird diese technische Problematik bei dem eingangs erläuterten Löschverfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung für eine Überwachung und Steuerung des Löschens eines Brandherdes oder dergleichen eines in einer Rohrleitung strömenden entzündlichen Transportgutes bietet eine Vielzahl von Vorteilen.

Zwar nutzt die Vorrichtung auch eine zentrale Hauptsteuerung für das Erkennen und Löschen eines Brandherdes, jedoch werden von dieser Hauptsteuerung gern, der Erfindung eine Vielzahl weiterer Parameter berücksichtigt, die bislang keinen Eingang in den bekannten Stand der Technik gefunden haben.

So ist eine Vielzahl dezentraler Überwachungsvorrichtungen für die Überwachung jeweils der Funktion einer Ventileinheit mit wenigstens einem Ventil vorgesehen. Dies betrifft insbesondere die Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Ventils . Damit einher geht auch die Überwachung der Funktion der wenigstens einen, dem Ventil nachfolgend angeschlossenen, mit dem Löschmittel zu beaufschlagenden Löschdüse .

Die Vorrichtung erlaubt insbesondere eine Rückmeldung eines Fehlers bei einem Löschvorgang von der Überwachungsvorrichtung an die zentrale Hauptsteuerung. Durch die kann sodann die Fehlfunktion einer Ventileinheit beispielsweise durch die Steuerung einer in Transportrichtung des Transportgutes nachfolgenden weiteren Ventileinheit berücksichtigt werden.

Im Rahmen der Überwachung ist zunächst ein erster Drucksensor vor und ein zweiter Drucksensor nach dem Ventil für die Bestimmung des anstehenden Drucks vorgesehen. Diese Maßnahme erlaubt die Feststellung des öffnens des Ventils bei einem Löschvorgang, da mit öffnen des Ventils an dem ersten Drucksensor ein Druckabfall feststellbar ist . Die Größe des Druckabfalls lässt bereits in gewissem Umfang auf die Funktion des Ventils schließen dahingehend, ob das Ventil vollständig oder nur teilweise geöffnet ist .

Mit Hilfe des Differenzdruckes zwischen dem ersten und dem zweiten Drucksensor kann jedoch die Durchflussmenge noch genauer bestimmt werden. Insbesondere ist damit auch eine Aussage über die Funktionstüchtigkeit der wenigstens einen Löschdüse bspw. dahingehend möglich, ob diese öffnet und damit Löschmittel in die Rohrleitung eingebracht wird.

In vorteilhafter Weise wird der zweite Drucksensor auch für die Feststellung einer Leckage des Ventils herangezogen. Dies ist allerdings nur dann möglich, wenn, wie eingangs erläutert, die Löschdüse im Normalfall geschlossen ist, so dass bei einer Leckage sich in der Verbindung zwischen dem Ventil und der Löschdüse aufgrund der Leckage nur ein geringer Druck des Löschmittels auf baut, der einerseits nicht ausreicht, die Löschdüse zu öffnen, andererseits jedoch von dem zweiten Drucksensor detektiert werden kann.

Konstruktiv vorteilhaft können die beiden Drucksensoren und das Ventil eine bauliche Einheit bilden.

Für eine Optimierung des Löschvorgangs werden von der zentralen Hauptsteuerung die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des Löschmittels überwacht . Als Löschmittel wird vielfach Wasser mit Additiven verwendet . Eine gleichbleibende Konzentration dieser Additive ist für das Löschen eines Brandherdes, eines Glutnestes oder dergleichen zweckmäßig und kann von Sensoren überwacht werden, bspw. durch eine Leitwertbestimmung des Löschmittels . Weitere Sensoren dienen der Überwachung bspw. des Härtegrades oder des Ionengehalts .

In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung ist ein von der Hauptsteuerung über einen elektronischen Schalter geschaltetes Magnetventil der Ventileinheit vorgesehen und beträgt die Verzögerungszeit der Magnetspule weniger als 1 ms .

Das Schalten des Magnetventils der Ventileinheit erfolgt unter Umgehung der Überwachungsvorrichtung über einen elektronischen Schalter . Hierdurch wird ein sehr schnelles Schalten gewährleistet, so dass die Verzögerungszeit der Magnetspule weniger als 1 ms beträgt . Schnelle Reaktionen bei Transportgeschwindigkeiten von durchaus 30 m/s bei Rohrdurchmessern von 500 mm bei entsprechender axialer Beabstandung der Sensoren und Löschdüsen in Transportrichtung sind für ein wirksames Ablöschen bspw. eines Brandherdes zwingend geboten. Ein solch schnelles Schalten, auch bei vergleichsweise großer elektrischer Last, leisten beispielsweise MOS-FETs .

Diese Maßnahme erlaubt es ferner, die Magnetspule gegebenenfalls aus einer gesondert ausgebildeten Spannungsquelle zu speisen.

Die Verwendung elektrisch betätigter Magnetventile weist weitere Vorteile auf, da durch eine entsprechende elektrische Beschaltung Strom- und Spannungswerte an die Überwachungseinheit geliefert werden können. Ein solcher Abgriff der elektrischen Kennwerte kann in herkömmlicher Weise über Spannungsteiler und Shunt-Widerstände erfolgen. Liegen diese Messwerte für Strom- und Spannung außerhalb vorgegebener Normen, so kann solches auf eine Fehlfunktion des Magneten und/oder des Magnetventils hindeuten.

Insbesondere ist dann auch ermöglicht, die Funktionstüchtigkeit des Ventils und/oder der Löschdüse letztlich zu überwachen. Dies betrifft sowohl den mechanischen Verschleiß als auch Verkrustungen, die bei hohen Temperaturen durch Kalkablagerungen entstehen können, oder auch Verstopfungen, die durch das Eindringen von Material bei offener Löschdüse hervorgerufen werden können. Die Überwachung kann mit Hilfe einer Stromkennlinie erfolgen, die bspw. aus Erfahrungswerten aus Dauerversuchen generiert wurde . Werden bei jedem Schalten des Ventils die elektrischen Kenngrößen erfasst, können diese Ist-Werte von einem Mikroprozessor, μC, der Überwachungsvorrichtung mit den Soll-Werten der entsprechenden Kennlinie abgeglichen werden . Abweichungen der Werte voneinander deuten auf eine Fehlerquelle hin.

Um die Funktionstüchtigkeit des Ventils zu beurteilen, ist weiter die Anzahl seiner Schaltzyklen von Bedeutung, so dass deren Anzahl von dem Mikroprozessor der Überwachungsvorrichtung abgespeichert wird. Entsprechend einfach kann festgestellt werden, ob eine vorgegebene Lebensdauer des Ventils erreicht ist .

Eine weitere Maßnahme sieht vor, dass von einem Temperatursensor der Überwachungsvorrichtung die Temperatur der Umgebung und/oder des Ventils gemessen wird. Die Alternative wird von den vorgegebenen Baulichkeiten abhängig sein. Die Überwachung der Temperatur ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn eine Membran für das Ventil vorgesehen ist, die nur in einem vorgegebenen Temperaturbereich voll funktionsfähig ist . Für die Pflege und die Wartung der Ventileinheit und der Löschdüse ist es zweckmäßig, diese von einer zentralen Versorgung mit einem Löschmittel abtrennen zu können. Es ist deshalb vorteilhaft, in Durchflussrichtung des Löschmittels vor dem Ventil ein Absperrorgan anzuordnen, dessen Stellung von der Überwachungsvorrichtung erfasst wird. So kann sichergestellt werden, dass das Absperrorgan nach einer Wartung für einen ordnungsgemäßen Betrieb auch wieder geöffnet ist .

Auch wenn die Hauptsteuerung aufgrund der Rückmeldung einer Überwachungsvorrichtung einen Fehler anzeigt, ist es zweckmäßig, dass ein solcher auch unmittelbar durch eine dem Gehäuse der Überwachungsvorrichtung angeschlossene Ausgabevorrichtung für eine Fehleranalyse angezeigt oder ausgelesen werden kann. Eine einfach technische Umsetzung kann durch den Anschluss einer Mehrfarbenanzeige erfolgen. Das verhindert längeres Suchen bei einer Vielzahl von Überwachungsvorrichtungen einer längeren Rohrleitung.

Vorzugsweise ist bei einer derartigen Mehrfarbenanzeige daran gedacht, verschiedene Fehler auch verschiedenfarbig und/oder blinkend anzuzeigen. Hierzu kann beispielsweise eine Mehrfarben-LED verwendet werden, die in einen außerhalb des Gehäuses der Überwachungsvorrichtung endenden Lichtleiter einstrahlt .

Eine Alternative, gegebenenfalls zusätzlich, kann ein Interface vorgesehen sein, über das Daten ausgelesen werden können. In Verbindung mit einer geeigneten App auf einem Smartfon oder einem Tablet kann dann sogleich eine Handlungsanweisung vorgeschlagen werden. Ein solches Gehäuse wie auch seine elektrischen Anschlüsse der Überwachungsvorrichtung werden aufgrund der exponierten Anordnung explosionsgeschützt ausgeführt werden.

Die Vorrichtung nach der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Zeichnung das erfindungsgemäße Zusammenspiel der einzelnen Komponenten nach Art eines Schaltplans wiedergibt .

In Figur 1 ist ein Ausschnitt einer Rohrleitung 1 angedeutet, in der in Richtung des Pfeils 2 ein entzündliches Transportgut wie ein Schüttgut strömt . In die Rohrwandung 3 sind hier beispielhaft drei Sensoren 4-6 eingelassen. Durch die Sensoren 4-6 erkennt eine Hauptsteuerung 7 Funken, Glutnester, Brände oder ähnliche Gefahrenquellen in dem Transportgut .

Wird eine solche Gefahrenquelle erkannt, initiiert die Hauptsteuerung 7 einen Löschvorgang. Dabei werden von Löschdüsen 8, 9, die den Sensoren 4-6 in Strömungsrichtung gemäß Pfeil 2 nachfolgend in die Rohrwandung 3 eingelassen sind, ein Löschmittel 10 in die Rohrleitung 1 eingebracht .

Die Löschdüsen 8 , 9 haben eine Ventilfunktion und sind bei einem normalen Betrieb geschlossen. Erst mit einer Beaufschlagung mit dem unter Druck stehenden Löschmittel 10 schalten die Löschventile 8, 9 auf Durchgang, angedeutet durch die Schaltsymbole 11, 12.

Die Bekämpfung einer Gefahrenquelle innerhalb der Rohrleitung 1 muss schnell erfolgen. Lange Rohrleitungen 13 zwischen einem Reservoir 14 für das Löschmittel 10 und einer einen Löschdruck aufbauenden, von der Haupt Steuerung 7 geregelten Pumpe 15 sind deshalb zu vermeiden. Es ist deshalb unmittelbar vor den Löschdüsen 8, 9, in unmittelbarer räumlicher Nähe, eine Ventileinheit 16 angeordnet, die in Fig. 1 strichpunktiert dargestellt ist. Die die Ventileinheit 16 mit den nachfolgenden Löschdüsen 8, 9 verbindenden Rohrleitungen 17 , 18 können so entsprechend kurz gehalten sein.

Über die Gesamtlänge der Rohrleitung 1 finden sich eine Vielzahl derartiger Ventileinheiten mit nachfolgenden Löschdüsen, die von der Pumpe 15 gespeist werden, angedeutet durch den Doppelpfeil 21.

Jede Ventileinheit 16 verfügt über ein Ventil 22, das bei normalem Betrieb geschlossen ist . In einem Brandfall etc . wird von der Hauptsteuerung 7 das Ventil 22 elektromagnetisch hier mittels einer Magnetspule 23 geöffnet . Damit werden die Löschdüsen 8 , 9 mit dem Löschmittel 10 beaufschlagt . Das Einschalten der Magnetspule 23 durch die Hauptsteuerung 7 erfolgt über einen elektronischen Schalter 25 sehr schnell, so dass die Verzögerungszeit der Magnetspule 23 sehr gering ist, insbesondere weniger als 1 ms beträgt . Wie in der Figur 1 angedeutet, kann durch den Schalter 25 die Magnetspule 23 gegebenenfalls auch auf eine externe Spannungsquelle 26 geschaltet werden.

Der Funktionsfähigkeit des Ventils 22 und der Löschdüsen 8 , 9 kommt für eine Bekämpfung einer Gefahrenquelle ausschlaggebende Bedeutung zu. Eine in unmittelbarer Nähe der Ventileinheit 16 angeordnete Überwachungsvorrichtung 30 überwacht deren Funktionstüchtigkeit .

Dazu ist ein erster Drucksensor 31 in Durchflussrichtung gemäß Pfeil vor dem Ventil 22 und ein zweiter Drucksensor 32 in Durchflussrichtung hinter dem Ventil 22 vorgesehen. Kommt es an dem ersten Drucksensor 31 zu einem Druckabfall, ist das für die Überwachungsvorrichtung 30 ein Hinweis darauf, dass das Ventil 22 geöffnet wurde . Durch einen Vergleich des von dem ersten Drucksensor 31 gemessenen Druckabfalls mit einem vorgegebenen Sollwert kann bereits auf eine Fehlfunktion des Ventils 22 geschlossen werden, beispielsweise eine nicht vollständige Öffnung.

Die Bildung der Differenz der von dem ersten Drucksensor 31 und dem zweiten Drucksensor 32 gemessenen Werte erlaubt die Feststellung eines Durchflusses des Löschmittels 10 und gibt damit auch einen Hinweis darauf, ob die Löschdüsen 8 , 9 geöffnet haben.

Insbesondere erlaubt die Druckmessung mit dem zweiten Drucksensor 32 auch das Feststellen einer Leckage eines geschlossenen Ventils 22. Da die Löschdüsen 8 , 9 bei einem Normalbetrieb geschlossen sind, wird sich bei einer Leckage des Ventils 22 in den Leitungen 17 , 18 hin zu den Löschdüsen 8 , 9 ein Druck auf bauen und signalisiert dieser Druckaufbau der Überwachungsvorrichtung 30 eine solche Leckage des Ventils 22.

Weiter erfolgt durch eine lediglich angedeutete Beschaltung 33 die Überwachung der elektrischen Kenngrößen Strom und Spannung bei einer Erregung der Magnetspule 23. Abweichungen von vorgegebenen Kennlinien lassen Rückschlüsse auf einen Verschleiß des Ventils 22 bzw. auch auf einen Defekt der Magnetspule 23 zu. Auch lässt sich über diese Überwachung die Anzahl der Schaltzyklen des Ventils 22 feststellen, so dass beispielsweise mit Erreichen einer die Lebensdauer des Ventils vorgegebenen Zyklenzahl ein nötiger Austausch des Ventils angezeigt wird.

Für die Überwachung der Temperatur der Umgebung und/oder des Ventils 22 ist ein Temperatursensor 34 noch vorgesehen. So kann sichergestellt werden, dass die Ventileinheit 16 und insbesondere das Ventil 22 in einem korrekten

Temperatur fenster betrieben wird.

Vor dem Ventil 22 ist weiter ein Absperrorgan 35 vorgesehen. Ein geschlossenes Absperrorgan 35 erlaubt in einfacher Weise die Pflege und Wartung des Ventils 22 sowie der Löschdüsen 8, 9. Nach einer Pflege bzw. Wartung ist das Absperrorgan 35 wieder zu öffnen, um die Funktionstüchtigkeit der Feuerlöschanlage insgesamt sicherzustellen. Es wird deshalb auch die Stellung des Absperrorgans 35 von der Überwachungsvorrichtung 30 überwacht .

Stellt die Überwachungsvorrichtung 30 Mängel fest, werden diese von einer dem Gehäuse der Überwachungsvorrichtung 30 zugeordneten optischen Mehrfarbenanzeige 36 angezeigt, so dass die Identifikation einer fehlerbehafteten Ventileinheit 16 bei einer Vielzahl derartiger Einheiten leicht möglich ist und der aufgetretene Fehler durch eine zugeordnete Farbe schnell erkannt werden kann. Daneben wird, angedeutet durch den Pfeil 37, der Hauptsteuerung 7 ein Fehler angezeigt . Ein solcher Fehler kann dann nicht nur zentral von der Hauptsteuerung 7 angezeigt werden, sondern wird auch bei einem Löschvorgang ein solcher Ausfall Berücksichtigung finden, in dem in Transportrichtung gemäß Pfeil 2 nachfolgende Ventileinheiten von der Hauptsteuerung 7 angesprochen werden.

Damit die Hauptsteuerung 7 in optimaler Weise einen Löschvorgang durchführen kann, werden die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des Löschmittels 10 von einem Sensor 38 überwacht . Dies trägt dazu bei, dass die Hauptsteuerung 7 die Dauer des Löschvorgangs sowie die Menge des Löschmittels 10 weiter optimieren kann.