DE3904577C2 - Fehlerortungsvorrichtung an ummantelten Rohren - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fehlerortung
an ummantelten Rohren, beispielsweise an wärmegedämmten
Fernwärmerohren.
Fernwärmerohre sind erdverlegte Energietransportleitun
gen, deren Trägermedium warmes Wasser oder Dampf ist.
Diese Rohre sind je nach Technologie unterschiedlich
konstruiert. Sie bestehen grundsätzlich aus einem Me
diumrohr, das konzentrisch in einem Mantelrohr verläuft.
Zwischen dem energietransportierenden Mediumrohr und dem
Mantelrohr befindet sich eine Wärmedämmschicht, die
Energieverluste möglichst klein halten soll. Die Rohre
werden vorfabriziert und in Längenabschnitten von 6 oder
12 m an der Baustelle verschweigt. Dabei sollen Außen- und
Mediumrohr wasserdicht sein, damit die Dämmschicht
nicht durch austretendes oder eindringendes Wasser zer
stört wird.
Deshalb müssen die Schweißnähte der Rohre während des
Betriebes ständig auf Dichtigkeit überwacht werden. Bei
einem auftretenden Schaden soll dieser sofort erkannt
und der Schadensort feststellbar sein. Hierzu werden
Feuchteindikatoren oder Indikatordrähte in die Dämm
schicht des Fernwärmerohres eingebaut.
Die Indikatoren bestehen aus zwei Metallplatten, die
durch ein hygroskopisches Material voneinander isoliert
sind. An jeder Schweißnaht ist ein solcher Indikator im
Fernwärmerohr installiert. Diese Indikatoren sind pa
rallel auf eine durchgehende Doppeldrahtleitung aufge
schaltet, die ebenfalls in der Dämmschicht des Fernwär
merohres verlegt ist.
Bei einer Undichtigkeit wird die Dämmschicht durchfeuch
tet und das hygroskopische Isoliermaterial im Indikator
wird niederohmig. Mit einem Isolationsmeßgerät kann der
Fehler festgestellt werden. Mit einem speziellen Or
tungsgerät kann nach der Reflexionslaufzeitmethode auch
der Schadensort ermittelt werden.
Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß Probleme auftre
ten können, wenn die Indikatoren mit einer Einbaufeuchte
belastet sind. Dieses ist in der Praxis meist unver
meidbar, da die Verlegung der Rohre im Freien durchge
führt wird. Die Indikatoren ändern ihren Widerstand be
reits in Abhängigkeit von der Luftfeuchte. Sind mehrere
solcher vorbelasteter Indikatoren eingebaut, so kommt es
zu Fehlalarmen und Falschortung.
Durch die EP 0 045 888 ist eine Einrichtung zur Fest
stellung von Leckagen in Dampf enthaltenden Hohlkörpern,
insbesondere Rohren, bekannt. Die Einrichtung wird zur
Überwachung von Heißdampfleitungen eingesetzt. Der
Hohlkörper ist von einer Wärmeisolierung umgeben, die
einen Meßraum enthält. Im Meßraum befinden sich ein
Temperaturfühler und mindestens ein Dampfdetektor. Ein
Auswertegerät spricht an, wenn gleichzeitig die Anwe
senheit von Dampf und ein Temperaturabfall festgestellt
wird. Tritt Dampf, der sich in dem Hohlkörper oder Rohr
unter Überdruck befindet, durch ein Leck aus, so ent
spannt er sich, wodurch seine Temperatur abfällt. Durch
die Messung der beiden Effekte, nämlich Temperaturabfall
und Anwesenheit von Dampf werden Fehlmeldungen vermie
den. Die Dampfdetektoren bestehen im wesentlichen aus
zwei Elektroden und einem dazwischenliegenden Isolator.
Aus den Rohren entwichener Dampf gelangt in den Meßkanal
und in den Isolator des Dampfdetektors. Der in den Iso
lator eingetretene Dampf stellt eine leitende - wenn
auch nicht näher definierte - Verbindung zwischen den
Elektroden her. Da der Widerstand zwischen den Elek
troden bei Dampfeintritt nicht definiert ist, läßt sich
bei Verwendung mehrerer Dampfdetektoren der Ort der
Störung nur durch zusätzlichen Aufwand, hier durch die
Verwendung von Thermofühlern, lokalisieren. Damit be
schränkt sich jedoch die Einrichtung auf das Feststellen
und Lokalisieren von Gasen oder von Flüssigkeiten, deren
Temperatur von der Umgebungstemperatur abweicht. Des wei
teren wirkt sich der hohe technische Aufwand der Ein
richtung nachteilig aus. Bei einem Defekt eines Thermo
fühlers läßt sich ein eventueller Schaden an der Rohr
leitung weder sicher erfassen noch lokalisieren.
Aus der EP 0 009 651 ist ein Überwachungsgerät zum
Aufspüren von aus Behältern oder Rohrleitungen entwei
chenden Flüssigkeit bekannt. Ein durch eine Feder vor
gespanntes Zugelement, welches über zwei Stege und eine
Umlenkstelle geführt wird, verändert nach Kontakt mit
einer festzustellenden Flüssigkeit seine Länge und löst
damit mittelbar das Kurzschließen zweier elektrischer Lei
tungen aus. Nachteilig wirkt sich bei dieser Anordnung aus,
daß das Zugelement permanent unter Spannung steht. Dieser
Zustand führt sowohl beim Zugband als auch bei der für die
Spannung sorgenden Feder zu einer frühzeitigen Materialermü
dung und einem Ausfall des Überwachungsgerätes. Ein weiterer
Nachteil ist in der aufwendigen mechanischen Konstruktion
der Anordnung zu sehen. Das Zugband wird über Stege und eine
Umlenkstelle geführt, wobei die Reibung zwischen dem Zugband
und den Führungspunkten zu einer Herabsetzung der Zuverläs
sigkeit führt.
Aus der DE-AS 11 03 636 ist eine Sonde zur Anzeige von Un
dichtigkeiten in Ölbehältern oder dergleichen bekannt. Die
Sonde weist innerhalb eines Gehäuses angeordnete elektrische
Leitungen auf, welche über einen Kurzschlußschalter verbun
den werden können. Der Kurzschlußschalter besteht aus elek
trischen Kontaktelementen, von denen eins auf einem Detekti
onsmedium angeordnet ist, das, wenn es mit Öl in Kontakt
kommt, eine Volumenänderung erfährt. Die Volumenänderung
führt zu einer räumlichen Verschiebung des auf dem Detekti
onsmedium angeordneten Kontaktes, wodurch der elektrische
Kontakt und somit ein Detektionssignal erzeugt wird.
Bei derartigen Sonden besteht allerdings ein Nachteil dahin
gehend, als daß sie nur einmal verwendet werden können: Hat
sich das Detektionsmedium einmal infolge eines Kontaktes mit
dem zu detektierenden Fremdstoff ausgedehnt und wurde der
elektrische Kontakt einmal hergestellt, dann ist die Sonde
gegen eine neue auszutauschen.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung zur Erfassung und Lokalisierung von Fremdstoffen
innerhalb einer Rohrummantelung zu schaffen, die ein hohes
Maß an Funktionszuverlässigkeit aufweist und deren Schalt
vorgang reversibel ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspru
ches 1. Defekte an ummantelten Rohren lassen sich op
tisch nur selten feststellen, führen jedoch meist zum
Verlust der Isolations- bzw. Schutzwirkung des Mantels.
Die Erfindung stellt ein Erfassungs- und Lokalisierungs
system von Fremdstoffen innerhalb der Ummantelung und
damit von Rohrdefekten dar, deren besonderer Vorteil in
einer Anordnung besteht, welche bedingt durch ihren
Aufbau ein hohes Maß an Zuverlässigkeit in Verbindung
mit einer hohen Lebensdauer bietet. Ein Detektionsmedium oder Sensor kommt
nach Kontaktierung eines Fremdstoffes durch Veränderung
seines Volumens mit einem Druckelement in Eingriff. Eine
weitere Volumenänderung des Sensors bewirkt über die La
geänderung des Druckelementes das Betätigen eines mit
Leitungen elektrisch verbundenen Kurzschlußschalters.
Der einfache mechanische Aufbau der Vorrichtung zur Be
tätigung des Kurzschlußschalters bietet einen hohen Grad
an funktionaler Zuverlässigkeit. Der Sensor befindet sich
vor Kontaktierung des Fremdstoffes in einem entspannten Zu
stand, was zur Maximierung der Lebensdauer des Sensors und
damit zu einer weiteren Erhöhung der Zuverlässigkeit der
Vorrichtung führt. Kommt der Sensor nach Behebung des Rohr-
oder Ummantelungsdefektes nicht mehr mit dem Fremdstoff in
Berührung, dann geht die Volumenänderung des Sensors voll
ständig zurück und durch bereitgestellte Rückholvorrichtun
gen wird der Kurzschluß der Leitungen aufgehoben. Die Erfas
sungs- und Lokalisierungsvorrichtung ist auch nach der Behe
bung des Defektes funktionstüchtig.
Vorteile und zweckmäßige Weiterbildungen der Aufgabenlösung
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Vorteil ergibt sich daraus, daß der Sensor
unterschiedlich auf verschiedene Stoffe anspricht. Der
Sensor soll beispielsweise nur auf den aus dem Rohr aus
tretenden Stoff ansprechen, nicht aber auf eine von
außen in die Ummantelung eindringende oder eine sich
schon in der Ummantelung befindende Feuchtigkeit.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß die An
sprechschwelle zur Betätigung des Kurzschlußschalters in
Abhängigkeit der Konzentration des Fremdstoffes ein
stellbar ist. Wird im Rohr Wasser oder Wasserdampf
transportiert, so soll die Betätigung des Kurzschluß
schalters nicht schon durch das Erfassen kleiner Mengen
Wassers, entstanden beispielsweise durch in die Umman
telung eingedrungene Luftfeuchtigkeit und/oder daran
anschließende Kondenswasserbildung, in der Ummantelung
erfolgen.
Ein weiterer Vorteil ist in der Form und der Lage des
Druckelementes zu sehen. Durch seine spezielle Form und
Lage ist er leicht mit dem Sensor in Eingriff und zur
Betätigung des Kurzschlußschalters zu bringen.
Einen weiteren Vorteil stellt die Lagerung des Druck
elementes dar. Das Druckelement wird reibungsarm geführt
und kann nur eindimensionale Bewegungen ausführen. Da
durch wird eine zuverlässige Betätigung des Kurzschluß
schalters erreicht.
Das Federelement erweist sich als weitere vorteilhafte
Weiterbildung der Erfindung. Es erleichtert den Eingriff
des Sensors auf das Druckelement und das Öffnen des
Kurzschlußschalters nach dem Nichtmehrvorhandensein des
Fremdstoffes.
Das Vorhandensein von Eingangs- und Ausgangsanschlüssen
an der Schalteinheit ermöglicht das Zusammenschalten
vieler Schalteinheiten.
Die Auswertschaltung stellt eine vorteilhafte Weiter
bildung der Erfindung dar. Durch einfache Messung des
elektrischen Widerstandes der Leitungen ist das Erfas
sen, das Lokalisieren und das anschließende Anzeigen des
Fremdstoffes bzw. des Defektes an dem ummantelten Rohr
möglich.
Verwendung findet die Erfindung bei der Erfassung und
Lokalisierung von Feuchte in der Wärmedämmung von Fern
wärmerohren oder bei der Erfassung und Lokalisierung von
Chemikalien in der Ummantelung von Transportrohren.
Ein Ausführungs
beispiel der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeich
nung, deren einzige Figur den Schnitt durch eine Schalt
einheit zeigt, im folgenden erläutert.
Die Schalteinheit 11 enthält ein Druckelement 1, das von
einer Feder 2 gegen einen Sensor 3 gedrückt wird. Der
Sensor 3 dient in diesem Ausführungsbeispiel zur Erfas
sung von Feuchte in wärmegedämmten Fernwärmerohren und
besteht aus mehreren Schichten eines Indikatorpapieres.
Der Sensor 3 liegt an der Innenseite des Gehäuses 7 an.
Das Druckelement 1 wird von Stegen 4 geführt und ist
mechanisch mit einem Kurzschlußschalter gekoppelt. Der
Kurzschlußschalter ist elektrisch mit zwei durch das
Gehäuse 7 durchgehenden Leiterschienen 8 verbunden. Die
Enden der Leiterschienen 8 sind als Steckanschluß 9
ausgebildet, wodurch sich beliebig viele Schalteinheiten
zu einer rohrbegleitenden Indikatorleitung zusammen
schließen lassen.
Die Eigenschaft des Papieres ist derart, daß beim Ein
treffen von Feuchtigkeit die Papierschichten 3 aufquel
len. Das Druckelement 1 wird dadurch bewegt und schließt
den Kurzschlußschalter 6. Dadurch wird die Indikator
leitung an dieser Stelle geschlossen. Trocknet dagegen
das Papier wieder aus, so verschwindet die Quellung des
Papiers und der Kurzschluß durch den Kurzschlußschalter
6 wird aufgehoben.
Durch den permanenten Druck der Feder 2 ist der Sensor
mit dem Druckelement 1 schon vor dem Kontakt mit der
Feuchtigkeit im Eingriff. Es ist jedoch genauso möglich,
den Sensor 3 erst nach dem Kontakt mit der Feuchtigkeit
mit dem Druckelement 1 in Eingriff zu bringen. Durch
diesen verzögerten Eingriff wird eine einstellbare
Schaltschwelle geschaffen, die das Auslösen des Kurz
schlußschalters in Abhängigkeit von der Konzentration
der Feuchtigkeit- bzw. des zu erfassenden Fremdstoffes,
ermöglicht. Darüber hinaus erhöht sich die Lebensdauer
des Sensors 3.
Der Schalter ist in einem Gehäuse 7 eingebaut, das so
weit dicht ist, daß der Dämmwerkstoff des Fernwärmeroh
res nicht in die Schaltermechanik eindringen kann, Was
ser jedoch den Papierstapel 3 durch die Bohrung 5 im
Gehäuse erreicht.
Eine nicht dargestellte Auswerteschaltung stellt durch
Widerstandsmessung der Indikatorleitung das Eindringen
von Feuchtigkeit in das Gehäuse 7 fest. Aufgrund der
Kenntnis des Widerstandes pro Längeneinheit der Leitung
ist die Lage der Fehlerstelle bestimmbar. Ein automa
tisches Erfassen, Lokalisieren und Anzeigen der Feuch
tigkeit, bzw. des Defektes am Leitungssystem wird durch
die Auswerteschaltung ermöglicht.
Durch die Verwendung eines anderen Sensors 3 erhält man
einen auf andere Substanzen empfindlichen Schalter. Gum
mi hat beispielsweise die Eigenschaft, durch Einwirkung
bestimmter Lösungsmittel aufzuquellen. Eine Schalt
einheit 11 wäre unter Verwendung eines Sensors 3 aus
Gummi imstande, entsprechende Lösungsmittel aufzuspü
ren.
Die Erfindung findet neben dem allgemeinen Erfassen und
Lokalisieren von Substanzen besonders Verwendung bei der
Überwachung von Feuchte in der Wärmedämmung von Fern
wärmerohren, wie auch bei der Überwachung von Chemi
kalien in doppelwandigen Transportrohren.
Claims (11)
1. Vorrichtung zur Detektion von flüssigen oder gasförmi
gen Fremdstoffen innerhalb einer Rohrummantelung ei
nes Transportrohres, mit:
innerhalb eines Gehäuses (7) angeordneten elektrischen Leitungen (8);
einem Kurzschlußschalter (6), der derartig in dem Ge häuse (7) angeordnet ist, daß er einen Kurzschluß zwi schen den Leitungen (8) herstellen kann;
einem Detektionsmedium (3), das innerhalb des Gehäuses (7) derartig angeordnet ist, daß es mit dem zu detek tierenden Fremdstoff in Kontakt treten kann, und das bei Kontakt mit dem Fremdstoff eine Volumenänderung er fährt; dadurch gekennzeichnet, daß
das Detektionsmedium (3) eine reversible Volumenände rung durchführt und dabei ein Druckelement (1) räumlich verschiebt, oder mit ihm zunächst in Kontakt tritt und es dann räumlich verschiebt, wobei die Verschiebung des Druckelementes (1) zu der Herstellung des Kurzschlusses mittels des Kurzschlußschalters (6) führt; und daß
eine Rückholvorrichtung (2) vorgesehen ist, die das Druckelement (1) vom Kurzschlußschalter (6) löst wenn das Detektionsmedium (3) den Fremdstoff nicht mehr de tektiert.
innerhalb eines Gehäuses (7) angeordneten elektrischen Leitungen (8);
einem Kurzschlußschalter (6), der derartig in dem Ge häuse (7) angeordnet ist, daß er einen Kurzschluß zwi schen den Leitungen (8) herstellen kann;
einem Detektionsmedium (3), das innerhalb des Gehäuses (7) derartig angeordnet ist, daß es mit dem zu detek tierenden Fremdstoff in Kontakt treten kann, und das bei Kontakt mit dem Fremdstoff eine Volumenänderung er fährt; dadurch gekennzeichnet, daß
das Detektionsmedium (3) eine reversible Volumenände rung durchführt und dabei ein Druckelement (1) räumlich verschiebt, oder mit ihm zunächst in Kontakt tritt und es dann räumlich verschiebt, wobei die Verschiebung des Druckelementes (1) zu der Herstellung des Kurzschlusses mittels des Kurzschlußschalters (6) führt; und daß
eine Rückholvorrichtung (2) vorgesehen ist, die das Druckelement (1) vom Kurzschlußschalter (6) löst wenn das Detektionsmedium (3) den Fremdstoff nicht mehr de tektiert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Detektionsmedium (3) in Abhängigkeit von ver
schiedenen, zu detektierenden Fremdstoffen unterschied
liche Volumenänderungen erfährt.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rückholvorrichtung (2) eine
Einstellvorrichtung aufweist, mittels der einstellbar
ist, bei welcher Volumenänderung des Detektionsmediums
(3) der Kurzschluß auftritt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Druckelement (1) eine langge
streckte Form aufweist, wobei ein Ende des Druckelemen
tes (1) mit dem Detektionsmedium (3) in Kontakt tritt
und das andere Ende den Kurzschlußschalter (6) betä
tigt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Druckelement (1) in Längsrich
tung beweglich gelagert ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rückholvorrichtung (2) aus ei
nem Federelement (2) besteht, das das Druckelement (1)
in Kontakt mit dem Detektionsmedium (3) hält.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Federelement (2) eine das Druckelement (1) um
schließende Feder ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) Anschlüsse (9) auf
weist, die mit den kurzzuschließenden elektrischen Lei
tungen (8) verbunden sind.
9. Indikatorleitung bestehend aus einer Vielzahl von hintereinander angeordneten Vorrichtungen nach
einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vielzahl von Vorrichtungen derart elektrisch
miteinander verbunden sind, daß mittels einer Auswerte
schaltung der elektrische Widerstand der Leitungen (8,
10) meßbar ist, und somit die Vorrichtung bestimmbar
ist, bei der die Fremdstoffe detektiert worden sind.
10. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 8 zur Erfassung und Lokalisierung von Feuchte in
der Wärmedämmung von Fernwärmerohren.
11. Verwendung einer Vorrichtung nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 bis 8, zur Erfassung und Lokalisierung von
Chemikalien in der Ummantelung von Transportrohren.
Priority Applications (1)
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DE19893904577 DE3904577C2 (de) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | Fehlerortungsvorrichtung an ummantelten Rohren |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893904577 DE3904577C2 (de) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | Fehlerortungsvorrichtung an ummantelten Rohren |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3904577A1 DE3904577A1 (de) | 1990-08-16 |
DE3904577C2 true DE3904577C2 (de) | 1994-09-22 |
Family
ID=6374158
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19893904577 Expired - Fee Related DE3904577C2 (de) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | Fehlerortungsvorrichtung an ummantelten Rohren |
Country Status (1)
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DE (1) | DE3904577C2 (de) |
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