Überwachbare Sperre

Beschreibung

[0001] Aus der DE-PS 26 53 056 ist eine überwachbare Sperre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer linienhaften Überwachungsstrecke bekannt, wobei ab einer definierten Verformung und/oder bei einer Zerstörung der Sperre ein Signal abgegeben wird. Bei dieser als Schutzvorrichtung für die Luftdurchtrittsbereiche von Räumen oder Gebäuden bezeichneten Sperre ist die Überwachungsstrecke als konzentrische Anordnung von elektrisch leitenden Rohren ausgebildet. Das äußere Rohr, das zu einem die Sperre bildenden Gitter gehört, ist dabei gegenüber dem inneren Rohr elektrisch isoliert. Die beiden Rohre sind über ein elektrisches Kabel mit einem Alarmgerät verbunden. Deshalb gibt es ein Signal, wenn bei einer Zerstörung der Sperre ein elektrischer Kontakt zwischen den beiden Rohren zustande kommt.

[0002] Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine überwachbare Sperre zu schaffen, bei der man nicht davon abhängig ist, daß die Sperre oder die Überwachungsstrecke über praktisch ihre gesamte Länge aus leitfähigem Material besteht.

[0003] Bei der erfindungsgemäßen Sperre, die insbesondere für den Objektschutz an Kernkraftwerken geeignet ist, wird die Überwachungsstrecke von einem Ultraschallstrahl gebildet, der in einem Hohlraum der unbeschädigten Sperre von einem Sender zu einem Empfünger verläuft und dessen Unterbrechung das Signal auslöst, wobei Sender und Empfänger als Tandem-Ultraschallkopf am einen Ende der Überwachungsstrecke und ein Reflektor am anderen Ende der Überwachungsstrecke angeordnet sind, mit dessen Hilfe der Ultraschallstrahl vom Sender zum Empfänger geführt wird.

[0004] Bei der Erfindung ist man von dem Material der Sperre vollständig unabhängig, denn das Signal wird dadurch veranlaßt, daß eine Verformung der Sperre den Ultraschallstrahl auslenkt oder sperrt. Es kann deshalb auch zum Beispiel bei der Verwendung von Kunststoff oder Beton für die Sperre und die Begrenzung des Ultraschallstrahls mit Sicherheit ausgelöst werden.

[0005] Die Erfindung ist nicht mit sogenannten Ultraschallschwankungen zu vergleichen, wie sie als Diebstahlalarm aus der US-PS 2 220 427 . bekannt sind oder in einer bestimmten Ausbildung der Gehäuse für Sender oder Empfänger in der DE-AS 12 69 922 beschrieben werden. Hier gibt es nämlich keine körperliche Sperre, deren Unversehrtheit überwacht werden könnte, sondern nur einen von einem Sender zu einem Empfänger führenden Strahlenweg, der durch ein dazwischen tretendes Objekt unterbrochen wird. Aufgrund der Unterbrechung wird ein Signal gegeben, das das unzulässige Eindringen von Personen anzeigen soll oder etwa eine Zählung ermöglicht. Wenn dabei auch nach der DE-AS 12 69 922 der Strahl durch Umlenkplatten um 90° umgelenkt wird, so liegen doch Sender und Empfänger auf gegenüberliegenden Seiten der Schranke.

[0006] Bei der Erfindung wird dagegen mit der Verwendung eines an sich bekannten Tandem-Ultraschallkopfes, der Sender und Empfänger umfaßt, der Vorteil erreicht, daß elektrische Anschlußleitungen nur zu einer Seite der oft mehrere Meter langen Sperren geführt werden müssen, während an der anderen Seite nur ein passiver Reflektor angebracht werden muß. Dennoch kann man damit nicht nur vollständige Zerstörungen der Sperre erfassen, die ähnlich dem Bekannten einen Eindringling in den Strahlenweg gelangen zu lassen, sondern auch Verformungen der Sperre, die bei einem Eindringversuch auftreten, bevor die Sperre überwunden ist, d.h. solange die den Hohlraum begrenzende Wand der Sperre dem Eindringversuch der Sperre noch standhält. Dabei kann der Ultraschallstrahl mit Hilfe des Reflektors auch so vom Sender zum Empfänger geführt werden, daß man größere Flächen durch eine in einem Winkel gegebenenfalls mehrfach abgeknickte Strahlenführung erfassen kann.

[0007] Die Überwachungsstrecke kann vorteilhaft durch ein Schallrohr verlaufen, das in die Sperre eingelassen ist. Dies empfiehlt sich besonders für Sperren aus Beton, weil dabei das gegebenenfalls mit Sender und Empfänger komplettierte Rohr als Bauelement vorgefertigt und dann eingegossen werden kann. Das Schallrohr kann mit Lochblenden zur Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit versehen werden. Damit wären unter Umständen höhere Anforderungen an die Fokussierung des Senders und Empfängers bzw. des Reflektors zu stellen.

[0008] Da bei der gennanten Sperre ein Reflektor verwendent wird, kann man vorteilhaft so vorgehen, daß das eine Ende des Schallrohres mit einer Reflektorplatte verschlossen ist, und daß die dem Rohrinneren abgekehrte Seite der Reflektorplatte als Zentrierkopf dient, mit dem das Schallrohr in der Sperre festgelegt ist. Bei dieser Bauweise der Erfindung ergibt schon eine geringfügige Seitenkraft, die auf das Schallrohr ausgeübt wird, ein starkes Moment, das die Reflektorplatte auslenkt und damit zu einer Unterbrechung des Ultraschallstrahls führt.

[0009] Zur mechanischen Kopplung des Schallrohres mit der Sperre kann man mehrere über die Länge des Schallrohres verteilte Stützen vorsehen, damit schon kleine Einwirkungen auf die Sperre mit geringen Verformungen mit Sicherheit erfaßt werden.

[0010] Die Erfindung kann vorteilhaft auch so verwirklicht werden, daß bei flächenhaften Sperren mit mehreren benachbarten Überwachungsstrecken diese in zeitlicher Folge wirksam gemacht werden. Hierdurch kann man eine Vereinfachung der Ultraschalleinrichtungen erreichen.

[0011] Die zeitliche Folge kann zur Vergrößerung der Sicherheit unregelmäßig getaktet werden, zum Beispiel mit Hilfe eines Zufallsgenerators. Im einfachsten Fall können die Überwachungsstrecken aber uch ständig in Betrieb sein.

[0012] Anhand der Zeichnung werden im folgenden mehrere Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigt die Fig. 1 in einer Seitenansicht mit einem Teilschnitt a re ein Objektschutz-Tor nach der Erfindung, wo in Fig. 2 ein Vertikalschnitt zu sehen ist. Die Fig. 3 zeigt einen Objektschutz-Zaun. In Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch einen.tab eines Rechens dargestellt. Die Fig. 5 zeigt einen zugehörigen Querschnitt, während in Fig. 6 und 7 Einzelheiten in größerem Maßstab zu sehen sind. In Fig. 8 ist eine gegenüber dem Rechen nach Fig. 4 etwas vereinfachte Ausführung Bezeichnet. Die Fig. 9 und 10 zeigen entsprechende Einzelheiten in größerem Maßstab.

[0013] Das Objektschutz-Tor nach Fig. 1 besteht aus einem Metallrahmen 1 mit vertikalen Gitterstäben 2. Jeder zweite der Gitterstäbe ist mit einer Überwachungsstrecke 3 versehen, wie die Fig. 2 deutlich zeigt. Die Überwachungsstrecken umfassen ein Schallrohr 4. das mit Abstützungen 3. in der Mitte des von den Stäben 2 bzw. dem Rahmen 1 gebildeten Hohlraums 6 festgelegt ist. Am unteren Ende des Schallrohres 4 ist ein Reflektor 7 angeordnet. Das obere Ende ist mit dem als Tandemkopf 8 zusammengefaßten Sender und Empfänger für einen Ultraschallstrahl 9 längs der Achse des zylindrischen Schallrohrs 4 versehen.

[0014] Der Objektschutz-Zaun 10 nach Fig. 3 besteht aus Beton. Er umfaßt eine Grundmauer 11 und Betonstreben 12. In diese sind die Überwachungsstrecken 3 eingegossen, wobei an der Oberseite ein Hohlraum 13 gebildet wird, der mit einem Deckel 14 für den Zugang zum Tandemkopf 8 lösbar verschlossen ist.

[0015] Der in Fig. 4 dargestellte Rechenstab 20 für Wasserläufe, zum Beispiel den Kühlwasserein-oder -auslaß, hat den Querschnitt eines länglichen Rechtecks, wie Fig. 3 zeigt. Er enthält im Bereich seiner Vorderseite 21 das Schallrohr 4 mit kreisförmigem Querschnitt, wie die Fig. 3 zeigt. Das Schallrohr 4 hat einen Durchmesser von ca. 23 x 2 mm und ist am unteren Ende, wie in Fig. 7 zu sehen ist, mit einer Reflektorplatte 22 Versehen. Diese erhebt sich mit einem Schaft 23 über einen konisch zugespitzten Zentrierkopf 24, der in eine Bohrung 23 der Bodenplatte 26 des Rechenstabes eingelassen ist. Der Zentrierkopf kann zum Beispiel mit einem Gewindezapfen 27 in ein Innengewinde 28 des Schallrohres 4 eingeschraubt sein.

[0016] Am oberen Ende des Schallrohres ist der Tandemkopf 8 in das Innengewinde 30 eingeschraubt. Er bildet den Sender und Empfänger für Ultraschallstrahlen mit Frequenzen im Bereich von 40 bis 80 kHz. Dort ist auch eine Schelle 31 angebracht, die um das Schallrohr 4 greift und mit einer Schraube 32 an einer Versteifungswand 33 im Inneren des Rechenstabes 20 befestigt ist.

[0017] Wie die Fig. 4 zeigt, sind zwischen dem Schallrohr 4 und mindestens der Vorderseite 21 des Rechenstabes 20 über die Länge verteilte Stützbleche 33 vorgesehen. Sie sorgen dafür, daß Verformungen, wie sie vor allem bei dem Versuch eines gewaltsamen Eindringens an dem Rechenstab 20 entstehen können, schon bei kleinen Auslenkungen auf das Schallrohr 4 übertragen werden. Dieses wird dann verformt, so daß der durch die gestrichelte Linie 9 angedeutete Strahlengang zwischen dem Sender des Ultraschallkopfes 8, der Reflektorplatte 22 und dem im Tandemkopf 8 ebenfalls enthaltenen Empfänger unterbrochen wird. Daraufhin wird ein Signal ausgelöst, das den Eindringversuch am Rechenstab 20 anzeigt.

[0018] Im Inneren des Schallrohres 4 ist zum Beispiel in der Mitte eine Lochblende 37 angebracht. Sie verkleinert den Durchtrittsquerschnitt auf zum Beispiel 100 mm². d.h. etwa 1/3 des Schallrohrquerschnitts und erhöht die Ansprechempfindlichkeit der Überwachungsstrecke durch die Unterdrückung von am Rand verlaufenden Störstrahlungen, die sich aus einer Streuung von Sender und Empfänger bzw. Reflektorplatte ergeben können. Solche Lochblenden können auch mehrfach über die Länge des Schallrohres 4 verteilt sein.

[0019] Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ist der Tandemkopf 8 in einer Halterung 40 befestigt, die dem oberen Ende des anhand der Fig. 4 beschriebenen Schallrohres 4 entspricht. Die Halterung ist mit einer Schraube 41 an der Zwischenwand 33 angebracht. Die Reflektorplatte wird hier von der ebenen Oberseite 43 eines Gewindestiftes 44 gebildet, der in eine mit der Bodenplatte 26 verschraubte Halterung 43 eingeschraubt ist. Auf ein besonderes Schallrohr ist hier verzichtet. Durch die aus den Fig. 7 und 10 ersichtliche erhöhte Anordnung der Reflektorplatte wird erreicht. daß Schwitzwasser von der reflektierenden Oberseite ablaufen kann, so daß die Reflektorwirkung nicht beeinträchtigt wird.

[0020] Der Schallkopf arbeitet bei den Beispielen nach dem Echolotprinzip. Damit sollen folgende

[0021] Veränderungen erfaßt werden:

- Verbiegen des Schallrohres 4 bzw. des Rechenstabes 20.

- Wassereinbruch im Rechenstab durch dessen Beschädigung.

- Drahtbruch oder Beschädigung der für den Ultraschallkopf erforderlichen elektrischen Leitungen.

[0022] Die Überwachung nach dem Echolotprinzip erfaßt zur Erkennung der vorgenannten Veränderungen vorzugsweise eine Änderung von Signallaufzeit und Amplitude der einzelnen Meßstellen.

[0023] Für die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Anordnungen mit mehreren benachbarten Überwachungsstrecken 3 können die Schallköpfe in den einzelnen Schallrohren gemeinsam mit einem Frequenzgenerator bei Veränderung der Puls-Pausen-Verhältnisse mittels Zufallsgenerator angesteuert werden. Als Variante ist auch eine wechselweise Gruppenansteuerung möglich. Hierbei werden die Schallköpfe 8 in Gruppen aufgeteilt und wechselweise in insbesonderen variablen Zeitabständen angesteuert.

Ansprüche

1. Überwachbare Sperre (1, 2), insbesondere für den Objektschutz an Kernkraftwerken, mit einer Überwachungsstrecke (3), wobei ab einer definierten Verformung und/oder bei einer Zerstörung der Sperre (1, 2) ein Signal abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsstrecke (3) von einem Ultraschallstrahl (9) gebildet wird, der in einem Hohlraum (6) der unbeschädigten Sperre (1, 2) von einem Sender (8) zu einem Empfänger (8) verläuft und dessen Unterbrechung das Signal auslöst, wobei Sender und Empfänger als Tandem-Ultraschallkopf (8) am einen Ende der Überwachungsstrecke (3) und ein Reflektor (7) am anderen Ende der Überwachungsstrecke (8) angeordnet sind, mit dessen Hilfe der Ultraschallstrahl (9) vom Sender (8) zum Empfänger (8) geführt wird.

2. Sperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsstrecke (3) durch ein Schallrohr (4) verläuft, das in die Sperre (1, 2) eingelassen ist.

3. Sperre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schallrohr (4) Lochblenden (37) enthält.

4. Sperre nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Schallrohres (4) mit einer Reflektorplatte (22) verschlossen ist, und daß die dem Rohrinneren abgekehrte Seite der Reflektorplatte (22) als Zentrierkopf (24) dient, mit dem das Schallrohr (4) in der Sperre festgelegt ist.

5. Sperre nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schallrohr (4) durch mehrere, über seine Länge verteilte Stützen (35) mit der Sperre verankert ist.

6. Sperre nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit mehreren benachbarten Überwachungsstrecken in einer flächenhaften Sperre, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsstrecken (3) in zeitlicher Folge wirsam gemacht werden.

7. Sperre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsstrecken (3) mit Hilfe eines Zufallgenerators angesteuert und/oder wirksam gemacht werden.

Claims

1. A controllable barrier (1, 2), in particular for the protection of objects at nuclear power stations, comprising a controlled section (3), where from a determined deformation and/or in the event of a destruction of the barrier (1, 2) a signal is transmitted, characterised in that the control section (3) is formed by an ultrasonic beam (9) which travels in a cavity (6) of the undamaged barrier (1, 2) from a transmitter (8) to a receiver (8) and whose interruption triggers a signal, where the transmitter and receiver are arranged as a tandem ultrasonic head (8) at the one end of the controlled section (3) and a reflector (7) is arranged at the other end of the controlled section (3), with whose aid the ultrasonic beam (9) is guided from the transmitter (8) to the receiver (8).

2. A barrier as claimed in Claim 1, characterised in that the controlled section (3) extends through a sound tube (4) which is inserted into the barrier (1,2).

3. A barrier as claimed in Claim 2, characterised in that the sound tube (4) includes diaphragms (37).

4. A barrier as claimed in Claim 2 or 3, characterised in that one end of the sound tube (4) is sealed by means of a reflector plate (22), and that the side of the reflector plate (22) which faces away from the inside of the tube serves as a centering head (24), by means of which the sound tube (4) is fixed in the barrier.

5. A barrier as claimed in Claim 2, 3 or 4, characterised in that the sound tube (4) is braced to the barrier by a plurality of supports (35) which are distributed over its length.

6. A barrier as claimed in one of Claims 1 to 5 comprising a plurality of adjacent controlled sections in a laminar barrier, characterised in that the controlled sections (3) are operated in aa time sequence.

7. A barrier as claimed in Claim 6, characterised in that the controlled sections (3) are controlled and/or operated with the aid of a random generator.

Revendications

1. Barrière (1, 2) pouvant être surveillée, en particulier pour la protection de site de centrales nucléaires, comprenant une étendue de surveillance (3), avec délivrance d'un signal à partir d'une déformation donnée et/ou à la destruction de la barrière (1, 2), caractérisée en ce que l'étendue de surveillance (3) est formée par un rayon ultrasonore (9) qui, dans la barrière (1,2) intacte, passe d'un émetteur (8) à un récepteur (8) dans une cavité (6) de la barrière et dont l'interruption déclenche le signal, l'émetteur et le récepteur étant disposés sous forme d'une tête ultrasonore tandem (8) à une extrémité de l'étendue de surveillance et un réflecteur (7), disposé à l'autre extrémité de l'étendue de surveillance (3), servant à diriger le rayon ultrasonore (9) de l'émetteur (8) vers le récepteur (8).

2. Barrière selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'étendue de surveillance (3) passe par un tube acoustique (4) qui est incorporé dans la barrière (1, 2).

3. Barrière selon la revendication 2, caractérisée en ce que le tube acoustique (4) contient des diaphragmes à orifice (37).

4. Barrière selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce qu'une des extrémités du tube acoustique (4) est fermée par une plaque formant réflecteur (22) et que le côté de cette plaque éloigné de l'intérieur du tube sert de tête de centrage (24), par laquellele tube acoustique (4) est fixé dans la barrière.

5. Barrière selon la revendication 2, 3 ou 4, caractérisée en ce que le tube acoustique (4) est ancré à la barrière par plusieurs appuis (35) répartis sur sa longueur.

6. Barrière selon une des revendications 1 à 5, comprenant plusieurs étendues de surveillance voisines dans une barrière en forme de surface, caractérisée en ce que les étendues de surveillance (3) sont rendues actives l'une après l'autre.

7. Barrière selon la revendication 6, caractérisée en ce que les étendues de surveillance (3) sont attaquées et/ou rendues actives à l'aide d'un générateur aléatoire.

Zeichnung