DE4408601C2 - Vorrichtung zum Prüfen der Höhenlage eines unzugänglich verlegten Rohres - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen der Höhenlage ei­ nes unzugänglich verlegten Rohres unter Verwendung eines Flüssigkeitsvorratsbehäl­ ters, einer Schlauchleitung, die mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter verbindbar ist und eines Druckaufnehmers.

Für im Boden verlegte Rohre wird üblicherweise ein Sollgefälle vorgeschrieben. Je nach Nutzungsart der Rohre sind die Anforderungen an die Einhaltung des Gefälles unter­ schiedlich. Dabei ist daran zu denken, daß beispielsweise bei Rohren, die in Deponien verlegt sind, es zu langsamen, aber für die Funktionstüchtigkeit des Rohres durchaus signifikanten Lageänderungen kommen kann; das gleiche gilt etwa für Rohre, die be­ stimmte Flüssigkeiten über bestimmte Strecken transportieren sollen. Es gibt auch das Problem, daß bestimmte empfindliche Lageänderungen im Boden zu bestimmen sind, zweckmäßig durch das Verlegen entsprechender Rohre, beispielsweise im Zusammen­ hang mit Straßentrassen im Bereich vor Verwerfungen oder Brücken, sowie bei der Un­ terdrückung z. B. von Flüssen.

Für das Prüfen der Höhenlage der unzugänglich verlegten Rohre schlägt die DE 28 10 687 C2 vor, einen Meßkopf über eine Schlauchleitung mit einem Flüssigkeitsvorratsbehäl­ ter zu verbinden. Der Meßkopf an der Spitze der Schlauchleitung wird dann in das zu prüfende Rohr hineingeführt und in diesem bewegt. Er mißt zugleich mittels eines Druck­ aufnehmers den hydrostatischen Druck, der durch die in der Schlauchleitung befindliche Flüssigkeit entsteht.

Diese Konzeption hat sich als außerordentlich erfolgreich erwiesen, setzt allerdings vor­ aus, daß die Meßsonde in dem zu prüfenden Rohr bewegt werden kann. Da diese Rohre gerade im Hinblick auf die von ihnen zu erfüllende Aufgabe jedoch üblicherweise mit Materie (Wasser, Kanalisationsflüssigkeit etc.) gefüllt sind, bedarf es zur Messung im allgemeinen zunächst einer Reinigung dieser Rohre. Darüber hinaus ist bedingt durch die Konstruktion mit der Schlauchleitung eine Rohrlänge von erfahrungsgemäß etwa 200 Meter nicht mehr zu überschreiten, da die Meßköpfe nicht zuverlässig in die Rohre hin­ eingeführt werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Prüfen der Höhenlage eines unzugänglich verlegten Rohres vorzuschlagen, die vielseitiger und einfacher zu verwen­ den ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, daß die mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter verbindbare Schlauchleitung einen bekannten Quer­ schnittsverlauf besitzt und gemeinsam mit dem zu prüfenden Rohr verlegt ist, daß eine Luftleitung ebenfalls gemeinsam mit dem zu prüfenden Rohr verlegt ist, daß der Druck­ aufnehmer als Differenzdruckaufnehmer mit vorbestimmten Punkten der Schlauchleitung und der Luftleitung verbindbar so geschaltet ist, daß er das hydrostatische Signal von in der Schlauchleitung befindlicher Flüssigkeit mißt und daß eine direkte oder indirekte Vo­ lumenmeßeinrichtung zur Messung der vom Flüssigkeitsvorratsbehälter in die Schlauchleitung abgegebenen Flüssigkeitsmenge vorgesehen ist und daß Schlauchlei­ tung und Luftleitung in einem Behälter enden, der nach außen luft- und wasserdicht ab­ geschlossen ist.

Mit einer derartigen Vorrichtung werden die entstehenden Probleme gleichzeitig gelöst: Es werden eine Schlauch- und eine Luftleitung parallel innerhalb oder außerhalb in Ver­ bindung mit dem zu prüfenden Rohr fest im Boden verlegt. Sie verbleiben dort und ste­ hen für die ja beabsichtigten zukünftigen Messungen zur Verfügung.

Ein Flüssigkeitsvorratsbehälter kann entweder stationär oder jeweils für eine Messung an die Schlauchleitung von außerhalb des Rohres angeschlossen werden. Aus dem Flüssig­ keitsvorratsbehälter wird dann Flüssigkeit in die Schlauchleitung abgegeben, zugleich mittels des Differenzdruckaufnehmer der hydrostatische Druck festgestellt.

Es kann also zeitabhängig jeweils der hydrostatische Druck zu einem bestimmten Zeit­ punkt festgehalten, beispielsweise elektronisch gespeichert werden. Während der Mes­ sung wird zunehmend Flüssigkeit in die Schlauchleitung gegeben, bis diese bis zum En­ de gefüllt ist, also das Rohr ganz von einer flüssigkeitsgefüllten Schlauchleitung begleitet ist.

Zugleich stellt die Volumenmeßeinrichtung ebenso zu vorgegebenen oder auch jedem Zeitpunkt fest, wieviel Flüssigkeitsvolumen bereits in die Schlauchleitung gegeben wor­ den ist. Auch diese Meßkurve kann beispielsweise elektronisch gespeichert werden.

Eine anschließende Auswertung der beiden Kurven ergibt einen hydrostatischen Druck in Abhängigkeit von der in die Schlauchleitung gegebenen Flüssigkeitsmenge (oder umge­ kehrt). Da der Schlauchquerschnitt bekannt ist, insbesondere durch Verwendung eines Schlauches mit konstantem Querschnitt, kann aus der Flüssigkeitsmenge auf die Länge der Schlauchleitung geschlossen werden, die bereits mit Flüssigkeit gefüllt ist.

Daraus ergibt sich eindeutig die am weitesten vom Flüssigkeitsvorratsbehälter entfernte Position des Wassers und aus dem dazugehörigen hydrostatischen Druck die Höhe. Bei­ de interessierenden Dimensionen sind mithin erfaßt und die Lage des Rohres im Boden auch über große Entfernungen hin bestimmbar.

Als Volumenmeßeinrichtung kann bevorzugt ein weiterer Druckaufnehmer verwendet werden. Dabei wird ausgenutzt, daß in dem Flüssigkeitsvorratsbehälter ebenfalls unter Druck die Flüssigkeit in die Schlauchleitung gegeben wird und aus den Abweichungen des im Flüssigkeitsvorratsbehälter befindlichen Druckes von einem vorgegebenen Nor­ malwert kann auf das noch erhaltene und damit auf das bereits abgegebene Flüssig­ keitsvolumen geschlossen werden.

Unzugänglich verlegte Rohre können nicht nur im eigentlichen Erdboden, sondern bei­ spielsweise auch in Beton, in Müll (Deponien), unter Wasser oder auch oberirdisch, etwa in Industrieanlagen in größeren Höhen (Deckenbereich) verlegt sein.

Rohre sind nicht nur solche mit kreisförmigem Querschnitt, sondern können auch anders ausgebildet sein. Das Rohrmaterial ist nicht beschränkt auf Metall oder Beton, sondern kann beliebig sein.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im ein­ zelnen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Ein zu prüfendes Rohr 10 sei im Boden einer Deponie oder anderen Ortes verlegt. Paral­ lel zum Rohr 10 (etwa in diesem oder außerhalb an diesem) sind eine Schlauchleitung 11 und eine Luftleitung 12 verlegt. Beide gemeinsam befinden sich in einem Schutzrohr 13, das etwa in dem zu prüfenden Rohr oder außen an diesem entlangläuft oder auch mit dem zu prüfenden Rohr 10 identisch sein kann.

Die Schlauchleitung 11 ist mit einem Flüssigkeitsvorratsbehälter 20 verbunden. Der Flüssigkeitsvorratsbehälter 20 ist wie angedeutet mit einer Flüssigkeit 21, etwa Was­ ser, weitgehend gefüllt. Der Flüssigkeitsvorratsbehälter 20 kann stationär zum ständi­ gen Verbleib an der Position im Bereich des zu prüfenden Rohres 10 verbleiben oder auch zu jeder Messung neu installiert werden. Zwischen dem Flüssigkeitsvorratsbehäl­ ter 20 und der Schlauchleitung 11 ist noch eine Drossel 22, ein Magnetventil 23 und ein Absperrhahn 24 vorgesehen, der letztere sperrt eine vorsorglich vorgesehene Zweigleitung im Normalfall ab.

Nach Öffnen des Magnetventils 23 kann Flüssigkeit 21 aus dem Flüssigkeitsvorratsbe­ hälter 20 in die Schlauchleitung 11 eintreten. Die Schlauchleitung 11 besitzt einen be­ kannten, insbesondere konstanten Querschnitt mit einem Durchmesser, der im Ver­ hältnis zum Flüssigkeitsvorratsbehälter 20 sehr klein ist. In die Schlauchleitung 11 ge­ langende Flüssigkeit füllt den Schlauch jeweils komplett bis zum Meniskus aus und strömt nicht teilweise im Gegenstrom zu der aufperlenden Luft.

Der Flüssigkeitsvorratsbehälter 20 steht unter einem Druck, der über eine Gas­ druckquelle 25, etwa eine Gasflache, aufgebaut wird. Die Gasdruckquelle 25 kann über einen Absperrhahn 26 angeschlossen werden.

Wird also das Magnetventil 23 geöffnet, kann definiert Flüssigkeit 21 aus einem Flüs­ sigkeitsvorratsbehälter 20 in die Schlauchleitung 11 gelangen und tut dies, bis sie die Schlauchleitung 11 vollständig ausfüllt. Sie gelangt dann in die Endbereiche der Schlauchleitung 11. Dort ist eine Endabschaltung 42 in einem Behälter 40 vorgesehen. Die Endabschaltung 42 weist eine elektrische Abfrage mittels eines Metallrohrstückes in der Schlauchleitung 11 auf, die das Auftreten von Flüssigkeit in diesem Endbereich der Schlauchleitung 11 feststellt. Tritt noch mehr Flüssigkeit in die Schlauchleitung 11 ein, so läuft diese aus dem Ende heraus und wird in dem Behälter 40 aufgefangen, um sie am unbeabsichtigten Eintreten in die Außenbereiche zu hindern.

Parallel zur Schlauchleitung 11 befindet sich die Luftleitung 12. Diese verläuft ebenfalls offen in den Behälter 40, am anderen Ende ist sie mittels eines Absperrhahnes 27 ab­ schließbar.

Die Luftleitung 12 und die Schlauchleitung 11 sind über einen Druckaufnehmer 30 in der Nähe des Flüssigkeitsvorratsbehälters 20 verbunden, der das hydrostatische Si­ gnal mißt, also die Höhe, die die Flüssigkeit in der Schlauchleitung 11 parallel zum prüfenden Rohr 10 erreicht hat.

Die Messungen können manuell genommen werden, bevorzugt werden sie zeitabhän­ gig in einer Meßelektronik 32 gespeichert und ausgewertet, die mit dem Druckaufneh­ mer 30 entsprechend verbunden ist.

Die Meßelektronik 32 erhält außerdem Daten von einer Volumenmeßeinrichtung 31. Diese Volumenmeßeinrichtung 31 ist mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter 20 verbunden und mißt die Menge der aus dem Flüssigkeitsvorratsbehälter 20 bereits ausgetretenen Flüssigkeit. Dieses tut sie in der Ausführungsform durch die Messung des Differenz­ druckes, der in der noch verbliebenen Flüssigkeit 21 herrscht.

Die Meßelektronik 32 erhält also zwei zeitabhängige Kurven, zum einen die Menge der ausgeströmten Flüssigkeit in die Schlauchleitung 21, aus der auf die Schlauchleitungs­ länge geschlossen werden kann, die bereits mit Flüssigkeit gefüllt ist. Zum zweiten erhält sie ebenso zeitabhängig die Höhe der Wassersäule in dem Wasserschlauch 11, die natürlich von dessen Höhenlage und -verlauf abhängt, welche zum Verlauf des zu prüfenden Rohres 10 korreliert.

Es wird also eine kontinuierliche Erfassung des hydrostatischen Druckes beim Füllen und/oder beim Entleeren der Schlauchleitung 11 möglich.

Alternativ kann auch eine diskontinuierliche Erfassung des hydrostatischen Druckes durch intervallmäßiges Füllen und/oder Entleeren der Schlauchleitung 11 erfolgen. Dies würde zu einer punktförmigen Messung führen, die unter Umständen Vorteile besitzen kann.

Bei diskontinuierlichen Verfahren wird in vorzugsweise dichten Abständen eine diskrete Messung vorgenommen. Vorteil ist, daß die Flüssigkeit nicht während der Messung strömt, also keine sich aufbauenden Fließwiderstände bei der Auswertung berücksich­ tigt werden müssen, die in den Menisken bekanntlich ihren Niederschlag finden.

Mit der Meßelektronik 32 kann darüber hinaus auch das Magnetventil 23 verbunden sein, wodurch die zeitabhängige Regelung als Koordinaten erleichtert werden. Ferner kann die Endabschaltung 42 ebenso mit der Meßelektronik 32 verbunden werden, um das Schließen des Magnetventils 23 über die Meßelektronik 32 zu bewirken.

Aus dem Behälter 40 ist darüber hinaus noch eine Überlaufleitung 41 durch das Schutzrohr 10 bis nach außen geführt, um das Verbleiben von Flüssigkeitsrückständen nach einer Messung zu verhindern. Die Überlaufleitung 41 sowie die Meßleitung 11 können durch Einblasen von Luft in die Luftleitung 12 gereinigt werden.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß mit der angegebenen Konstruktion auch eine Temperaturmeßeinrichtung (nicht dargestellt) für die Flüssigkeit und/oder die Luft an einem bestimmten Punkt oder auch an mehreren im Bereich des Schutzrohres 13 in­ nerhalb und außerhalb der Leitungen 11 und 12 bestimmt werden kann. Die Tempera­ turen können gerade in Deponien interessant werden und als Fehlereinfluß bei der Höhenmessung auf diese Weise berücksichtigt werden.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Prüfen der Höhenlage eines unzugänglich verlegten Rohres (10), mit einem Flüssigkeitsvorratsbehälter (20), einer Schlauchleitung (11), die mit dem Flüs­ sigkeitsvorratsbehälter (20) verbindbar ist, und mit einem Druckaufnehmer (30), dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter (20) verbindbare Schlauchleitung (11) ei­ nen bekannten Querschnittsverlauf besitzt und gemeinsam mit dem zu prüfenden Rohr (10) verlegt ist, daß eine Luftleitung (12) ebenfalls gemeinsam mit dem zu prü­ fenden Rohr verlegt ist, daß der Druckaufnehmer (30) als Differenzdruckaufnehmer mit der Schlauchleitung (11) und der Luftleitung (12) verbindbar so geschaltet ist, daß er das hydrostatische Signal von in der Schlauchleitung (11) befindlicher Flüssigkeit mißt, und daß eine direkte oder indirekte Volumenmeßeinrichtung (31) zur Messung der vom Flüssigkeitsvorratsbehälter (20) in die Schlauchleitung (11) abgegebenen Flüssigkeitsmenge vorgesehen ist und daß Schlauchleitung (11) und Luftleitung (12) in einem Behälter (40) enden, der nach außen luft- und wasserdicht abgeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßelektronik (32) mit dem Druckaufnehmer (30) und der Volumenmeßein­ richtung (31) verbunden ist und daß die Meßelektronik (32) aus den Meßdaten die La­ ge des unzugänglich verlegten Rohres (10) bestimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsvorratsbehälter (20) ein Druckbehälter ist, aus dem steuerbar mit­ tels Druck Flüssigkeit in die Schlauchleitung (11) abgegeben wird, und daß die Volu­ menmeßeinrichtung (31) ein Differenzdruckaufnehmer ist, der aus dem in dem Flüs­ sigkeitsvorratsbehälter (20) entstehenden Druckabweichungen auf die Menge des ab­ gebenden Wassers schließt.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchleitung (11) im Bereich ihres vom Flüssigkeitsvorratsbehälter (20) ab­ gewandten Endes mit einer ihren flüssigkeitsführenden Inhalt abfragenden Einrichtung zur Endabschaltung versehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überlaufleitung (41) vorgesehen ist, die aus dem dem Flüssigkeitsvorratsbe­ hälter (20) abgewandten Ende der Schlauchleitung (11) austretende Flüssigkeit au­ ßerhalb des Rohres (10) abführt.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturmeßeinrichtung vorgesehen ist, deren Meßdaten der Meßelek­ tronik (32) zugeführt werden.

7. Verfahren zum Prüfen der Lage eines unzugänglich verlegten Rohres mit folgenden Schritten:

• a) aus einem Flüssigkeitsvorratsbehälter (20) wird Wasser in eine am oder mit dem zu prüfenden Rohr verlegte Schlauchleitung gegeben,
• b) zeitabhängig wird der hydrostatische Druck der Flüssigkeit in der Schlauchleitung gemessen und aufgezeichnet,
• c) ebenfalls zeitabhängig und korrespondierend hierzu wird die Menge der aus dem Flüssigkeitsvorratsbehälter in die Schlauchleitung abgebenden Flüssigkeit gemessen und aufgezeichnet,
• d) aus der zeitabhängigen Messung von Flüssigkeitsmenge und hydrostatischen Druck wird die Höhe in Abhängigkeit von dem zurückgelegten Weg der Flüssig­ keit in der Schlauchleitung ermittelt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung diskontinuierlich zu diskreten Zeitpunkten durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen zusätzlich oder alternativ beim Rücklauf des Wassers in den Flüssigkeitsvorratsbehälter (20) durchgeführt werden.