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Vorrichtung für druckgasgeschützte Kabel
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für druckgasgeschützte Kabel, insbesondere auf eine
Vorrichtung zur Anzeige, Lagebestimmung und Bewertung des Ausmasses einer undichten Stelle in einem durch Druckgas geschützten Kabel und zur Zuführung der notwendigen Frischgasmenge, als Ersatz für das bei der undichten Stelle entweichende Gas. Mindestens ein Ende des Kabels wird hiebei mittels Vorrich- tungen zur normalen Aufrechterhaltung des konstanten Druckes im Kabel mit einem Gasbehälter verbun- den, an welchen ein druckempfindliches Organ angeschlossen ist, welches bei einer bestimmen Druckverminderung im Gasbehälter mindestens einen Impuls als Anzeige einer undichten Stelle im Kabel abzugeben in der Lage ist.
Es ist bekannt, Druckgas in Kabeln anzuwenden, um dauernd die Dichtheit der Hülle der Kabel zu kontrollieren und um gleichzeitig das Einbringen von Feuchtigkeit durch entstehende Undichtheiten zu verhüten. Es ist auch bei einem bestimmten Gaskontrollsystem bekannt, durch automatische Nachfüllung von Gas die infolge der Undichtheit auftretenden Gasverluste auszugleichen. In diesem Fall wird das Gas gewöhnlich aus einem Hochdruckbehälter entnommer., der nur eine sehr begrenzte Gasmenge enthält und deshalb in Abständen ausgewechselt werden muss. Das im folgenden noch näher beschriebene System ist derart beschaffen, dass die Abmessungen und die Lage einer Gasaustrittsstelle durch Ablesen von zwei Impulszählem bestimmt werden können, wobei jedem Kabelende ein Impulszähler zugeordnet ist.
In der Praxis hat es sich gezeigt, dass dieses System grosse Vorzüge gegenüber andern bekannten Gaskontrollsystemen aufweist. Es beruht jedoch auf der Voraussetzung, dass die Gaszufuhr von geschlossenen Behältern aus erfolgt, die von Hand aus ausgewechselt werden müssen, wenn ihr Gasvorrat aufgebraucht ist. Bei langen Einzelkabeln, wie z. B. Koaxialkabeln, bedeutet diese Voraussetzung keinen besonderen Nachteil, da hier die Gasverluste so gering sind, dass ein Gasbehälter gewöhnlichen Ausmasses für längere Zeit reicht. Anders liegen die Dinge allerdings, wenn grosse, verzweigte Netze, z. B. Stadtnetze, mit Gaskontrolle versehen werden sollen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass es unmöglich ist, ein solches Netz bei erträglichen Kosten von kleinen undichten Stellen freizuhalten und dass es deshalb notwendig ist, einen kleinen "normalen"Gasverlust in Kauf zu nehmen.
Bei grösseren Netzen ist dieser"normale"Gasverlust jedoch so gross, dass es, vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt aus betrachtet, undenkbar ist, Hochdruckgasbehälter als Gasquelle zu verwenden. Es wurde deshalb vorgeschlagen, letztere durch Kompressoren zu ersetzen. Bis jetzt war es jedoch nicht möglich, mit Hilfe von Kompressoren in den beschriebenen Gaskontrollsystemen eine genaue Messung der ausströmenden Gasmengen durchzuführen, was zur Lagebestimmung oder zur Beurteilung des Ausmasses einer Fehlerstelle sehr wertvoll ist. Dies ist jedoch mittels einer Vorrichtung gemäss der Erfindung möglich, die einen Gasbehälter aufweist, der mit einem Kabel verbunden ist und ein druckempfindliches Organ beeinflusst. Die Vorrichtung gemäss der Erfindung kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, dass die eine Gasquelle, z.
B. inenKompressor, aufweist, welcher den Gasbehälter über eine.. erste Ventilvorrichtung speist, welche in der Lai,e ist, durch das druckempfindliche Organ in Abhängigkeit von dem im Gasbehälter herrschenden Druck gesteuert zu werden, so dass die Ventilvorrichtung nur während eines Zeitraumes offen ist, in welchem der Gasdmck infolge der Zufuhr von frischem Gas aus der Gasquelle, im Gasbehälter von einem Minimaldruck zu einem Maximaldruck ansteigt, während welchem Zeitraum eine zweite Ventilvorrichtung, welche zwischen dem Gasbehälter und dem Ka-
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bei eingeschaltet ist und die normalerweise offen und durch das druckempfindliche Organ gesteuert ist, geschlossen ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform schematisch veranschaulicht. Fig. 1 zeigt als Beispiel die Ausbildung einer Vorrichtung für eine Anzahl von Kabeln und Fig. 2 zeigt ein Schaltdiagramm für eine Impulse aufnehmende Vorrichtung, welche ihre Impulse von einem druckempfindlichen Organ der Vorrichtung gemäss Fig. 1 empfängt.
Die Vorrichtung gemäss Fig. 1 ist für eine Anzahl, nämlich drei, Kabel bestimmt, doch ist bloss ein Kabel dargestellt und mit 1 bezeichnet. Jedes der Enden des Kabels 1 ist über eine Gasleitung 11 mit einem Rohrverteilungssystem 2 verbunden, das über einen Pufferbehälter 3 von einem Kompressor 4 gespeist wird. Zwischen einem Kabelende und dem Rohrverteilungssystem 2 sind folgende Einheiten in die Rohrleitung 11 eingeschaltet ;. Ein elektrisch gesteuertes Ventil 12, ein Druckregler 13 zur Aufrechterhaltung des konstanten Gasdruckes im Kabel 1, ein Reduzierventil 14, ein mit einem empfindlichen und die Ventile 12 und 12a steuernden Organ 16 ausgerüsteter Behälter 15 und das elektrisch gesteuerte Ventil 12a.
Die Ventile 12 und 12a können statt mittels elektrischen Stromes auch auf eine andere Weise betätigt werden. Sie können z. B. pneumatisch gesteuert sein, doch müssen sie auf jeden Fall in Abhängigkeit von der Einstellung des druckempfindlichen Organes, d.h. in Abhängigkeit von dem im Gasbehälter herrschenden Druck einstellbar sein. Sowohl zwischen dem Druckregler 13 und dem zugeordneten Kabelende als auch zwischen dem Druckregler 13 und dem Reduzierventil 14 sind Abschlusshähne vorgesehen.
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hängen von den örtlichen Umständen ab, wie z. B. von der Beschaffenheit der Kompressoren, vom normalen Gasverlust im angeschlossenen Kabel und vom Volumen des Gasbehälters 15.
Es ist jedoch notwendig, dass P2 um einen hinreichenden Betrag über 2 kg/cm liegt und dass Pj unter dem tiefsten Druck im Pufferbehälter 3 gelegen ist, der durch den Kompressor 4 bestimmt wird. Jedesmal, wenn der Druck im Gasbehälter 15 auf einen bestimmten Wert sinkt, soll das Ventil 12a öffnen und der Gasbehälter wieder gefüllt werden. Dabei soll der Schlussdruck immer derselbe, nämlich P, werden und dies macht es notwendig, dass PI kleiner als der Minimaldruck im Pufferbehälter 3 ist, da ein gewisser Widerstand in den Rohrleitungen zwischen Pufferbehälter 3 und Gasbehälter 15 vorhanden ist. Zwischen dem Pufferbehälter 3 und dem Gasbehälter 15 kann gegebenenfalls ein Reduzierventil zur Anwendung gelangen.
Bei dem Schaltdiagramm gemäss Fig. 2 sind vorgesehen : Das druckempfindliche Organ 16, zwei Relais R und R , ein Impulszähler Rg, eine Kontrolluhr, welche bei dem dargestellten Beispiel einen Synchronmotor 20 und zwei Exzenterscheiben 30,40 umfasst, zwei RelaisspUlenR'undR , die zu dem Ventil 12,12a gehören, ein Relais R4'ein Lichtsignal 51, ein zweites Signal 53 und ein Rückstellknopf 55.
Das druckempfindliche Organ 16 besitzt einen beweglichen Arm, dessen Stellung von dem Druck im Gasbehälter 15 abhängig ist. Die äusseren Lagen dieses Armes sind angedeutet durch P. bzw. P und entsprechen dem normalen Arbeitsdruck bzw. dem Signaldruck im Gasbehälter. Der besagte Arm ist mit dem
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über eine Leitung 34 den einen Pol 22 des Synchronmotors 20 mit einem Pol einer Wechselstromquelle, deren anderer Pol mit dem zweiten Pol 21 des Synchronmotors 20 verbunden ist. An die Leitung 34 ist ein festes Kontaktelement 33 angeschlossen, das mit einem beweglichen Kontaktelement 31, welches mit der Nockenscheibe 30 zusammenwirkt, einen Kontakt bildet. Das Kontaktelement 31 ist mit einem Pol einer Wechselstromquelle verbunden.
Der Schaltkontakt 63 und ein Kontaktelement 43 verbinden nach einem einstellbaren Zeitbestand über das Kontaktelement 41 die Wicklung des Relais R4 mit"+", von welcher ein Ende ständig an "-" gelegt ist.Der Schaltkontakt 64 verbindet sowohl ein Ende der Spule des Impulszählers Rg als auch ein Ende dines Auslasskreises U mit"+", während das zweite Ende der Spule des Impulszählers Rg und dasjenige des Auslasskreises U ständig mit" -" verbunden sind. Der Schaltkontakt 65 verbindet die Spule des Relais R, mit"+", während das zweite Ende dieser Spule an "-" gelegt ist.
Der Unterbrecherkontakt 66 trennt die Spule des Relais RI2 von" +", deren zweites Ende an "-" ange- schlossen ist. Das Relais R4hat drei Schaltkontakte 52, 54,56. Der Schaltkontakt 52 verbindet über einen
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Unterbrecherkontakt 57 die Spule des Relais mit"+", während ein Ende dieser Spule dauernd an"-" gelegt ist. Der Schaltkontakt 54 schaltet das akustische Signal 53 ein, der Schaltkontakt 56 schaltet das Lichtsignal 51 ein.
Die Funktion der beschriebenen Vorrichtung ist folgendes
Im Normalzustand sind das Kabel 1 und der Gasbehälter 15 mit Gas, z. B. Luft, gefüllt, und es fliesst demeritsprechendleineluft dem Kabel zu. Der Druckregler 13 und das Ventil 12a sind geschlossen. Das druckempfindliche Organ 16, welches im vorliegenden Fall aus einem Manometer besteht, das am Zeiger elektrische Kontakte besitzt, zeigt auf den Wert PI'Wenn nun im Kabel 1 ein Leck entsteht, so dass Luft entweicht, sinkt der Druck im Kabel ab und der Druckregler 13 wird geöffnet und lässt frisches Gas ins Kabel strömen. Dieses Ersatzgas wird natürlich aus dem Behälter 15 entnommen. Hiedurch sinkt der
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lais R, steuert und anderseits von diesem über den Unterbrecherkontakt 70 gehalten wird.
Wenn das Relais RI betätigt wird, gehen folgende Vorgänge vor sich :
1. Die Verbindung zwischen der Spule des Relais R2und dem Kontakt P1 des druckempfindlichen Or-
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Gang gehalten,
3. Der Impulszähler R3 wird betätigt und gleichzeitig ein Signal gespeist, indem dem Auslasskreis U eine Spannung für ein Registrierinstrument zugeführt wird,
4. Die Spule R des Ventils 12a wird erregt, aus welchem Grund dieses Ventil öffnet, während die Spule Rides Ventils 12 spannungslos wird, weshÅalb dieses Ventil sich schliesst. Natürlich können beide Ventile 12 und 12a so ausgebildet sein, dass sie in der Ruhelage energielos sind und nur erregt werden, wenn das Relais Rj in Tätigkeit ist. In einem solchen Fall muss das Ventil 12 in der Ruhelage geöffnet und das Ventil 12a in der Ruhelage geschlossen sein.
Wenn das Ventil 12a geöffnet ist, fliesst Luft von dem Pufferbehälter 3 zu dem Behälter 15 und der Druck in diesem Behälter steigt an. Der Zeiger des druckempfindlichen Organs 16 bewegt sich dann im Uhrzeigersinn von P2 zu PI'Wenn der Druck den Wert P1 erreicht hat, wird der Stromkreis durch das Relais R geschlossen, welches in Tätigkeit tritt und den Stromkreis des Relais RI unterbricht. Dadurch wird dieses Relais ausgeschaltet. Die Ventile 12 und 12a nehmen dann wieder ihre ursprüngliche Ruhestellung ein und der Impulszähler R zählt einen Impuls. Die Kontrolluhr 20 - 30 - 40 jedoch setzt ihren Lauf fort, bis sie zu ihrer Ausgangsstellung zurückkehrt.
Wenn jedoch die undichte Stelle so gross ist, dass der Zeiger des druckempfindlichen Organs 16 Zeit hat, noch einmal aufP zu sinken, bevor die Kontrolluhr ihre Ausgangsstellung erreicht hat, wird Alarm gegeben, indem der Kontakt 41,43 geschlossen und das Relais R4in Tätigkeit gesetzt wird. Die Ausnehmung 42 in der Nockenscheibe 40 hat eine solche Länge, dass sie der Zeit entspricht, die für eine normale Wiederauffüllung des Gasbehälters 15 notwendig ist. Wenn das Relais R4 betätigt wird. wird das Lichtsignal 51 über den Schaltkontakt 56 und das akustische Signal 53 über den Schaltkontakt 54 eingeschaltet. Die Ausschaltung dieser Signale erfolgt von Hand aus durch Druck auf den Knopf 55, worauf die Spule des Relais R4 stromlos und dieses ausgeschaltet wird.
Um die Lage einer undichten Stelle festzustellen, findet folgender Vorgang statt : Wenn ein Leck im Kabel zwischen zwei Stationen auftritt und der Gasdruck in dem zugeordneten Gasbehälter hinreichend abgesunken ist, ertönt Alarm in derjenigen Station, in welcher die Impulszähler Rs, einer für jedes Kabelende, und andere notwendige Einheiten untergebracht sind, Einer dieser Impulszähler registriert dann einen Impuls. Beide Impulszähler, die zu dem gleichen Kabel gehören, werden abgelesen und der Zeitpunkt notiert. Durch Drücken des Knopfes 55 hört der Alarm auf. Nach einer bestimmten Zeit wird ein neuer Alarm gegeben, was bedeutet, dass ein neuer Impuls von einem der Impulszähler registriert worden ist. Jedesmal wenn ein Impuls registriert und abgelesen worden ist, kann er in ein Zeit-Impulsdiagramm eingetragen werden, u. zw. in je eines für jeden Impulszähler.
Wenn der Gasstrom im Kabel stationär ist, was sich daran zeigt, dass die Stufen in den zwei Diagrammen eine konstante Länge aufweisen, ist es möglich, von den Diagrammen die Zahl der Impulse je Zeiteinheit abzulesen. Wenn man die Länge des Kabels und die zwei so erhaltenen Impulszahlen kennt, ist es möglich, die Lage der undichten Stelle zu bestimmen. Der hier kurz geschilderte Vorgang kann wesentlich dadurch vereinfacht werden, dass die anfallenden Impulse einem Registrierinstrument zugeleitet werden.