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Kabel zur Bestimmung von Lecks Die Erfindung betrifft ein Kabel zur
Bestimmung von Lecks gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere ist die
Erfindung zur Bestimmung von Lecks vorgesehen, aus welchen Brdölprodukte oder ähnliche
Fluida von Rohrleitungen oder Behältern auslaufen.
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In der kanadischen PS 775 758 ist eine Leckbestimmungseinrichtung
mit einem Leiterpaar beschrieben, welche nahe bei einer Leitung und durch eine Isolierung
von dieser getrennt angeordnet sind, wobei die Isolierung durchfls einem Leck auströmendes,
in der Rohrleitung befindliches Fluid zerstört werden kann, während sie mit Sicherheit
für Wasser undurchlässig und undurchlinglich ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
dieser bekannten
Einrichtung ist ein erster Kupferdraht vorgesehen,
welcher mit Butyl-Kautschuk isoliert und spiralförmig mit einem blanken Kupferdraht
umwickelt ist. Die Butyl-Kautschukverbindung wird, wenn sie einem Ölprodukt, beispielsweise
Heizöl, ausgesetz-t wird, zerstört und durch einen Kurzschluß der zwei Kupferleiter
wird ein vorhandenes Leck angezeigt. Obwohl zur Bestimmung von Lecks Kabel dieser
Bauart hergestellt und verwendet worden sind, haben sie doch nicht ganz den Erwartungen
entsprochen.
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Vielmehr ist man bei Verwendung dieser Kabel zur Beckbestimmung auf
verschiedene Schwierigkeiten gestoßen. Wenn die Leiter während der Herstellung des
Kabels nicht sehr sorgfältig gespannt sind, kommt es nicht zu einem Kurzschluß zwischen
den zwei Leitern, wodurch ein vorhandenes Leck angezeigt würde, obwohl die Isolierung
zwischen den Leitern zerstört worden ist. Auch wurde das Kabel häufig schon bei
dem Wiedereinfüllen von Ausschüttungen beschädigt. Auch sollte die Stelle, an welcher
sich ein Leck befindet, durch Messen des Widerstandswerts des Leiterpaares bestimmt
werden können, da diese Leiter einen bekannten spezifischen Widerstand aufweisen.
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Aufgrund des niedrigen elektrischen spezifischen Widerstandes von
Kupferdraht und des verhältnismäBig hohen Widerstands eines,Kurzschlusses war eine
genaue Bestimmung eines Lecks an einer Rohrlèitung nicht immer möglich.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, an Kabel zu schaffen, mit welchem
das Auslaufen von Heizöl, anderen Erdölprodukten oder ähnlichen Fluida aus in der
Erde verlegten Rohrleitungen oder Behältern bestimmt werden kann. Damit ein Kabel
in zufriedenstellender Weise diesen Anforderungen entspricht, muß es sehr genau
kontrollierte Eigenschaften aufweisen und muß, wenn es entlang der zu schützenden
Rohrleitung vergraben ist, großen Demperaturschwankungen oder -unterschieden standhalten
und sich auch hier-bei als brauchbar erweisen.
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Damit eine Beckstelle mit Hilfe von genauen elektrischen Messungen
bestimmt werden kann, sollten die in dem Kabel verwendeten elektrischen Leiter überall
in dem Kabel einen möglichst gleichbleibenden, elektrischen spezifischen Widerstand
haben. Ferner muß, wie sich herausgestellt hat, damit ein Schwächerwerden bzw. ein
Ausfall der Isolierung zu einemxbestimmten Zeitpunkt und an einer bestimmten Stelle
d.h. an der Stelle eines-Lecks vorkommt, über dem gesamten elektrischen Kabel eine
gleichmäßige Spannung herrschen, damit sich die Drähte einander nähern bzw. einander
näherkommen, so daß, wenn die Isolierung infolge eines Lecks nicht mehr ausreicht
oder weich wird, die Drähte durch die Isolierung hindurch gezogen werden, damit
ein dauerhafter, elektrischer Kontakt zustande kommt, um dadurch das Kabel kurz
zu schließen und ein vorhandenes Leck anzuzeigen. Auch muß das Kabel so biegsam,
flexibel und elastisch sein, daß es ohne Schwierigkeit auf Rollen aufgewickelt werden
kann und in der Lage ist, sich der Form der Rohrleitungen oder der Behälter anzupassen,
welche mit den Leck-Bestimmungseinrichtungen auszustatten sind.
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Gemäß der Erfindung kann all diesen Anforderungen mit einem Kabel
zur Bestimmung von Lecks gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale
im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs genügt werden. Hierbei ist bei dem Kabel
zur Bestimmung von Lecks für die Leiter ein Paar verdrillter Metalldrähte verwendet,
wobei jeder Leiter von einer Isolierschicht aus einem Styrol-Butadien-Block copolymer
umschlossen ist und die Leiter schraubenlinienförmig zu einem fortlaufenden Kabel
verdrilltsind, welches die zwei unter Spannung gehaltenen Drähte aufweist, welche
durch die Isolierung, welche die zwei Drähte umgibt, voneinander getrennt sind.
Ein bevorzugtes Material für die Leiter ist ein verseilter bzw. litzenförmiger Draht
aus vergütetem rostfreiem Stahl. Vorzugsweise ist ferner
ein Parafinüberzug
aufgebracht, um eine Zerstörung durch die Sonnenbestrahlung zu verhindern, was aufgrund
des Ozongehalts wahrscheinlich ist.
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I4achfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform
anhand der Zeichnung erläutert, in welcher eine perspektivische Darstellung eines
Kabels zur Beckbestimmung gemäß der Erfindung dargestellt ist.
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Ein elektrisches Kabel zur Leckbestimmung gemäß der Erfindung weist
ein Paar Adern 10 und 11 auf, welche schraubenlinienförmig zu einem normalen "verdrillten
Paar" verdrillt sind.
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Die Ader 10 besteht aus einem Leiter 12 aus vergütetem nichtrostendem
Stahl, welcher von einem Dielektrium 13 umgeben ist, während die Ader 11 aus einem
vergütetem Leiter 14 besteht, welcher von einem Dielektrikum 15 umgeben ist. Die
Adern 10 und 11 sind miteinander verdrillt, wodurch dann das fertige Kabel geschaffen
ist. Auch hat sich herausgestellt, daß bestimmte Styrol-Butadien-Block-kopolymere
angegriffen bzw. zerstört werden, wenn sie Ozon ausgesetzt sind, welches durch Sonneneinstrahlung
erzeugt werden kann. Mit einem überzug aus Pamffinwachs bzw. Hartparsfin, welches
auf die Außenflächen der dielektrischen Schichten 13 und 15 aufgebracht ist, kann
eine Zerstörung dieser dielektrischen Schichten 13 und 15 durch die Einwirkung von
Ozon verhindert werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Kabels gemäß der Erfindung
ist ein Draht aus rostfreiem Stahl der Nr. 26 der amerikanischen Drahtnorm, Typ
302, 7 zu 1 zu 0,006 (ein Draht aus nichtrostendem Stahl # 26 AWG - 7 bY 1 bF-.006,
type 302), welcher vergütet ist und eine Bruchfestigkeit von etwa 10,9 bis 12,2
kg (24 bis 27 lbs.) und einen AuBendurchmesser von 0,045 cm + 0,0076 cm (0,018 +
0,003 inches>at,verwendet. Das Dielektrium für diesen Draht aus nichtrostendem
Stahl
ist synthetischer Kautschuk der Art Kraton 3204-2000, welcher
ein Styrol-Butadien-Kopolymer ist, welches von der Firma Shell Chemical Company,
Synthetic Rubber Division hergestellt wird und er ist in dem "Shell Chemical Research
Technical Note SCR 68-195 beschrieben. Kraton ist ein Warenzeichen der Fa. Shell
Chemical Company. Die Dicke dieser Isolierung liegt vorzugsweise zwischen 76,2 x
10 'cm und 25,4 x 10 3cm (30 mil und lOmil). Diese Styrol-Butadien-Block-opolymere
weisen insbesondere vorteilhafte Eigenschaften für Kabel gemäß der Erfindung auf;
sie können ohne weiteres durch normale Kunsharz-Xtrangpreßeinrichtungen strangegepreßt
werden, wie sie normalerweise für die Drahtbeschichtung mit Polyvinyl-Ohloril oder
anderen Kunstharzen verwendet werden. Sie können in Wasser oder kalter zuluft gehärtet
werden und sind weder klebend noch klebrig. Vorteilhafterweise werden diese Kopolymere
ohne weiteres durch Kohlenwasserstoffe und insbesondere durch Erdöl bzw. Erdölprodukteabgebaut
aut Wie oben bereits ausgeführt, besteht eine Schwierigkeit bei Styrol-Butadien-Blockkopolymerendarin,
daß sie dazu neigen, bei Sonnenlichteinstrahlung zu entpolymerisieren, und zwar
offensichtlich aufgrund der Einwirkung von Ozon.
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Durch Überziehen des Dielektrikums des Kabels mit Paraffinwachs bzw.
Hartwachs kann die Zerstörung des Kabels im Sonnen licht d.h. durch Sonneneinstrahlung
vermieden werden. Ein besonderer Vorteil bei der Verwendung von Styrol-Butadien-Block-Kopolymeren,
wie sie von der Fa. Shell Chemical Company unter dem Warenzeichen Kraton wrkauSt
werden, besteht darin, daß diese Kopolymere in Heizöl sowie anderen Erdölprodukten
sehr gut löslich sind.
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Aufgrund der Spannung an den schraubenlinienförmig verdrillten Aderpaaren
sind die Leiter bzw. Adern bestrebt, zueinander zu kommen, und wenn die Isolierung
schwächer
oder weich wird, werden die Adern ganz zueinander gezogen
und es ergibt sich ein Kurzschluß. Ein Lecken von Erdölprodukten in der Nähe des
Kabels kann dann in üblicherweise durch Messen des Widerstands bestimmt werden,
und es kann eine Anzeige eines Lecks erhalten werden, bevor das Kabel infolge der
Widerstandsänderung sollständig ausfällt bzw.
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zerstört ist. Der vorbeschriebene Draht aus rostfreiem Stahl hat einen
Widerstand von etwa 5,66 Ohm/m (1700~0ohm pro 1000 feet), so daß eine genaue Messung
bzw. Bestimmung der Kurzschlußstelle in dem Kabel möglich ist; durch solche Kurzschlüsse
wird eine Leckstelle an der entsprechenden Rohrleitung oder dem Behälter angezeigt.
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Ein weiterer Vorteil des Kabels gemäß der Erfindung besteht darin,
daß es mechanisch ausreichend widerstandsfähig ist, so daß es auch bei Verwendung
eines sogenannten Kabelpfluges über bestehenden Rohrleitungen verlegt werden kann.
Das Kabel gemäß der Erfindung ist unempfindlich genug, so daß es den normalen schlechten
Behandlungen eines nicht geschützten Drahtes widerstehen kann, auch wird das Kabel
gemäß der Erfindung nicht durch Feuchtigkeit oder sonst bei seiner Verwendung übliche
Umstände und Bedingungen nachteilig beeinflui. Auch Kälte beeinflußt das verlegte
Kabel nicht nachteilig, jedoch können extreme Temperaturen seine Handhabung erschweren.
Das Kabel wird auch bei Wärme unter 650C (1500F) nicht nachteilig beeinflußt, jedoch
bei höheren Temperaturen zerstört. Das Kabel ist bei 1200C (25top) untersucht worden,
ohne daß nach der Abkühlung nachteilige Folgen festgestellt wurden; jedoch kann
das Dielektrikum zerstört werden, wenn es lang hohen Temperaturen ausgesetzt ist,
was dann wiederum Fehler zur Folge hat.
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an Ferner sind elektrische Versuche einer bevorzugten Ausführungsform
des Kabels gemäß der Erfindung durchgeführt worden; und zwar hat das Kabel mit Erfolg
eine 4000 V-Funkenprobe durchgelassen, einen Wasserbehältertest gemäß den Bestimmungen
der
CSA-Standard C 22.2 No. 38, Paragraph 154 bis 158, eine Dielektrikum-Durchgangsprüfung
von 1000 V pro Beider, und eine Öl-Durchschlagsprüfung ausgehalten, welche bis zum
Ausfall in Heiz- oder Dieselöl maximal 20 Stunden möglich war. Bezeichnende, typische
Anzeigen, die in Heiz-oder Dieselöl erhalten wurden, ergaben einen Ausfall des Kabels
in drei Stunden.
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Diese Kabel werden üblicherweise mit einem Abschlußwiderstand an einem
Ende verwendet, wobei alle Anschlüsse in den Kabeln in einer Kunstharzbuchse mit
einem inerten Abdichtmittel abgedichtet sind. Natürlich können in Verbindung mit
dem Kabel keine Produkte auf Erdölbasis verwendet werden, da sonst falsch Leckanzeigen
an den entsprechenden Rohrleitungen oder dem Behälter erhalten würden. Wenn dasKabel
verlegt und installiert ist, sollte es natürlich mit einem Ohmmetergesprüft werden,
bevor es eingeschlossen oder zugefüllt wird, um sicherzustellen, daß es vor dem
Verschließen feSerfrei arbeitet. Wenn das Kabel bei neuen Pipelines verwendet wird,
sollte es an der Pipeline in regelmäßigen Abständen, beispielsweise alle 6 m (20
ft.) angezapft werden. Auch sollten Meßstellen oder -anechlüsse periodisch verwendet
werden, um ein Überprüfen zu vereinfachen; zwischen zwei Meßstellen sollte maximal
beispielsweise 16 km (10 miles) liegen.
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Das Kabel gemäß der Erfindung kann natürlich auch bei bereits bestehenden
Pipelines verwendet werden, indem es entweder parallel zu der Pipeline (mittels
eines sogenannten Kabelpfluges) verlegt wird oder Sonden aus Kabelabschnitten nahe
der Rohrleitung in gleichmäßigen Abständen installiert werden. Derartige Sonden
können auch rund um bestehende Heizöllagertanks verwendet werden, indem die Sonden
in Abständen von 1,8 bis 2,4 m (6 bis 8 ft) rings um den Tank herum eingesetzt werden
und an dem Boden oder Grundteil des
Lagertanks verlaufen.
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Selbstverständlich kann das Kabel gemäß der Erfindung auch bei Wehren
und Sperren vor oder in einem Hafen oder Fluß verwendet werden, um das Vorhandensein
von Ölspuren anzuzeigen, welche sonst ihren Weg in die Wasserläufe oder stehenden
Gewässer finden können. Das Kabel gemäß der Erfindung kann bei Wehren verwendet
werden, die an Ableitungskanälen von Trennkanalisationsanlagen angeordnet sind oder
es kann bei Absperrungen verwendet werden, die Schiffe in einem Hafen umgeben, um
das Vorhandensein eines Öllecks anzuzeigen und zu signalisieren, und um die Auswirkung
eines derartigen Lecks sowie den anschließenden Schaden in der Umgebung auf ein
Minimum herabzusetzen.
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Die Kabel gemäß der Erfindung können unmittelbar oder mittelbar an
ein Warngerät angeschlossen werden, welches automatisch eine Störung signalisiert
und anzeigt, wenn ein Leck auftritt, welches einen Kurzschluß in dem Kabel zur Folge
hat.
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- Patentansprüche -