CH658114A5

CH658114A5 - Rohrleitung zum transport von umweltgefaehrdenden medien sowie verfahren zur herstellung der rohrleitung.

Info

Publication number: CH658114A5
Application number: CH571882A
Authority: CH
Inventors: Juergen Friessner; Peter Huber; Karl-Heinz Kley
Original assignee: Kabelmetal Electro Gmbh
Priority date: 1982-04-15
Filing date: 1982-09-29
Publication date: 1986-10-15
Also published as: DE3213821A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohrleitung zum Transport von umweltgefährdenden Medien, mit einem mediumführenden Innenrohr und einem das Innenrohr umgebenden Mantelrohr.

Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Rohrleitung.

Es sind überwachbare Leitungsrohre bekannt, die aus einem gewellten Innenrohr und einem dieses koaxial umgebenden gewellten Aussenrohr bestehen, wobei der zwischen den Rohren befindliche Ringspalt mit einem Überdruck beaufschlagt ist. Bei Auftreten eines Lecks entweder am Innenrohr oder am Aussenrohr fallt der Druck im Ringspalt ab, und ein Alarm wird ausgelöst. Der Vorteil dieses bekannten Leitungsrohres ist darin zu sehen, dass es in nahezu unendlichen Längen herstellbar und wie ein elektrisches Kabel auf Trommeln aufgewickelt, transportiert und nach dem Abwickeln verlegt werden kann. Nachteilig bei diesem System ist, dass eine Leckage zwar gemeldet, aber nicht ohne grössere Schwierigkeiten geortet werden kann. Darüberhinaus ist dieses System für grössere Nennweiten nicht mehr wirtschaftlich.

In letzter Zeit häufen sich Meldungen, dass umweltgefährdende Medien aus verlegten Rohrleitungen unbemerkt ins Erdreich eindringen und dort zu einer Verschmutzung des Trinkwassers führen.

Die Erfindung bezweckt darum eine Rohrleitung zu schaffen, die einen wirtschaftlichen und sicheren Transport von umweltgefährdenden Medien gewährleistet, insbesondere sollen grössere Leckagen sowohl am Innen- als auch am Aussenrohr schnell gemeldet und geortet werden können. Darüberhinaus soll die Schadenstelle bei einer verlegten Rohrleitung schnell auswechselbar sein.

Die erfindungsgemässe Rohrleitung entspricht den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1,

Ein Verfahren zur Herstellung der Rohrleitung ist im Anspruch 12 definiert.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Rohrleitung aus vorgefertigten Bauteilen aufgebaut ist, die, wenn auch die Abschottung des Ringspalts bereits werkseitig erfolgt, dort gleich druckgeprüft werden können und die es ermöglicht, einen Schadensfall schnell anzuzeigen und zu orten, bevor es zum Austritt des Mediums kommt. Fällt beispielsweise in einem Rohrleitungsabschnitt der Druck im Ringspalt zusammen, wird die Druckmeldevorrichtung aufgrund des Druckabfalls entsprechend ansprechen und ggf. ein Alarmsignal auslösen. Die Schadensstelle kann so in einfacher Weise unmittelbar ermittelt werden.

Vorteilhaft ist zudem, dass die Prüffähigkeit der Rohrleitung wesentlich vereinfacht ist. Die Verlagerung der Druckmeldevorrichtung nach aussen, z.B. bei erdverlegten Rohrsystemen sogar bis an die Erdoberfläche, lässt eine Fehlerer2

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kennung bei Begehung der Anlage durch das Wartungspersonal unmittelbar zu. Das gilt auch für von den amtlichen Aufsichtsbehörden vorzunehmende Abnahme- oder Kontrollprüfungen.

Zur Überwachung der erfindungsgemässen Rohrleitung kann der Druck im Ringspalt zweckmässig über dem im Medien führenden Innenrohr liegen. Für bestimmte Anwendungen, z.B. für den Flüssiggastransport kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn im Ringspalt gegenüber dem Druck im Innenrohr Unterdruck vorliegt.

Die nach aussen geführte Überwachungsleitung kann gleichzeitig Nachfüll- oder Speiseleitung sein, z.B für die Fälle, in denen nach einem Schadensfall das im Ringsraum befindliche Überwachungsmedium aufgefüllt werden muss. Die Überwachungsleitung kann deshalb Rohranschlussmöglichkeiten für eine Nachspeisung der geschotteten Rohrleitungsabschnitte aufweisen.

Vorteilhaft kann es zur gleichzeitigen automatischen Überwachung aller Rohrabschnitte sein, wenn die jedem geschotteten Rohrleitungsabschnitt zugeordneten Druckmeldevorrichtungen durch eine allen gemeinsame Meldeleitung verbunden sind. Diese Meldeleitung kann vorteilhaft mindestens eine Meldeader enthalten, die an Schaltkontakte der Druckmeldevorrichtung angeschlossen ist.

Im Schadensfall wird über die Schaltvorrichtung eine Verbindung z. B. zwischen zwei Adern oder aber zwischen einer Ader und der als Masse geschalteten Überwachungsleitung hergestellt, wodurch ein Alarm ausgelöst wird. Wenn, wie es in Patentanspruch 3 vorgesehen ist, mindestens eine Meldeader aus einem Widerstandsmetall besteht, lässt sich nach der sogenannten Widerstands-Differenzmethode der Schadensort leicht einmessen. Diese Widerstands-Differenzmethode lässt sich auch anwenden, wenn eine Ader aus Kupfer verwendet wird und vor jedem Bauteil ein Widerstand in die Ader eingebaut ist.

Die Überwachungsleitung kann z. B. aus einem dünnen Stahlrohr bestehen, an dessen nach aussen geführtes Ende z.B. eine Schaltvorrichtung in Form eines Differenzdruckschalters eingebaut, vorzugsweise eingeschweisst ist. Derartige Differenzdruckschalter sind auf dem Markt erhältlich und können beispielsweise im Abzweig eines T-Stückes eingebaut werden.

Zur Herstellung der im montierten Zustand in sich geschlossenen Rohrleitungsabschnitte ist jeder Rohrleitungsabschnitt z.B. über Stahlflansche abgeschottet, die sowohl am Innenrohr als auch am Mantelrohr endseitig verschweisst sind. Die Stahlflansche dienen dabei gleichzeitig dazu, das Innenrohr im Abstand zum Mantelrohr zu halten. Es kann jedoch vorteilhaft sein, bei einer grösseren Länge des Rohrleitungsabschnitts zusätzlich eine oder mehrere Ab-standshalterkufen oder Abstandshalterschalen vorzusehen. Zur Füllung bzw. Evakuierung des Ringspaltes und zum Einschluss der Verbindungsstellen in die Überwachung kann es vorteilhaft sein, wenn mindestens einer der Stahlflansche einen durchgehenden Rohrstutzen oder eine entsprechende Bohrung aufweist.

Es kann erforderlich sein, dass die Rohrleitung mit einem bestimmten Gefälle verlegt werden muss und Durchbiegungen des Innenrohres nicht zugelassen sind, da sich in diesen beispielsweise Wasser ansammeln kann, welches dann zu einer Korrosion des Innenrohres führt. Darum hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in jedem Rohrleitungsabschnitt das Innenrohr mittels der Flansche vorgespannt ist, so dass das Innenrohr bei einer Temperatur von etwa 50° bis 70 °C kräftefrei ist. Unterhalb dieser Temperatur herrscht eine Zugspannung im Innenrohr vor, die eine Durchbiegung des im Mantelrohr fest eingespannten Innenrohres vermeidet, wenn das Medium mit einer Temperatur von unter 50° bis

70 °C transportiert werden soll. Zum Vermeiden der Korrosion sowohl am Innenrohr als auch am Mantelrohr ist es vorteilhaft, den Ringspalt in jedem Rohrleitungsabschnitt und in jeder Verbindungsstelle mit einem inerten Gas, vorzugsweise Stickstoff, auszufüllen. Liegt im Ringspalt zwischen den Rohren Unterdruck vor, dann ist der Ringspalt zweckmässig evakuiert.

Auf eine gesonderte Fülleitung kann verzichtet werden, wenn das in die Überwachungsleitung eingesetzte Bauteil gleichzeitig als Füllventil für den Ringraum und als Sicherheitsventil gegen Rückströmungen aus dem Ringspalt dient. Dieses Bauteil könnte dann so aufgebaut sein, dass es aus einer seitlich geführten Ventilplatte besteht, die mittels Federkraft oder Schwerkraft einen in die Überwachungsleitung eingebauten als Ventilsitz ausgeformten Rohrstutzen unter normalen Betriebsbedingungen abdichtet. Fällt z. B. der Druck im Ringspalt ab, so wird der Ventilteller angehoben und das Gas kann aus der Überwachungsleitung in den Ringspalt strömen. In der Ventilplatte sind Schaltkontakte angebracht, durch die bei Abfallen des Druckes im Ringspalt infolge Bewegung der Ventilplatte die Meldeader mit einer weiteren Meldeader bzw. der Überwachungsleitung kurzgeschlossen wird. Um kleine Lecks von grossen Lecks unterscheiden zu können, könnte im Ventilteller mindestens ein Ventil angeordnet sein, welches bei einem geringen einstellbaren Differenzdruck anspricht und dabei einen wesentlich geringeren Durchflussquerschnitt freigibt, wobei das Ansprechen durch eine zusätzliche mit dem Ventil verbundene Meldeader angezeigt wird. Von diesen kleineren Ventilen können eine Vielzahl in der Ventilplatte angeordnet sein, wobei der bei Ventilbewegung freigegebene Durchflussquerschnitt von Ventil zu Ventil gestuft sein sollte, so dass man auf diese Weise feststellen kann, wie gross' das Leck ist. Aber auch jede andere über Membranen oder auch elektronisch gesteuerte Meldevorrichtung kann eine vorteilhafte Anwendung finden.

Beim Verfahren zur Herstellung der Rohrleitung wird für jeden Rohrleitungsabschnitt das Innenrohr in das Mantelrohr eingeführt, die Flansche werden zum Abschotten der Enden des Ringspaltes aufgesetzt und verschweisst und anschliessend wird der Ringspalt über die nach aussen geführte Überwachungsleitung evakuiert.

Diese Arbeiten können im Werk durchgeführt werden, so dass jede Baueinheit, d.h. jeder Rohrleitungsabschnitt bereits werksseitig auf Dichtigkeit geprüft werden kann. Wenn man eine Ausdehnung des Innenrohres für den Fall, dass in dem Innenrohr ein Medium mit erhöhter Temperatur transportiert werden soll, vermeiden will, so hat es sich als zweckmässig erwiesen, das Innenrohr auf ca 70 °C zu erwärmen und im erwärmten Zustand in das Mantelrohr einzuschweis-sen.

Mitunter kann es jedoch auch zweckmässig sein, zwar bereits werksseitig vorbereitete jedoch noch nicht an den Enden abgeschottete Rohrleitungsabschnitte zur Montagestelle zu transportieren und dort stirnseitig zu verschweissen, den Ringspalt zu evakuieren und gegebenenfalls das Überwachungsmedium einzufüllen. Durch diese Art der Kamme-rung auf der Baustelle können die Kammern bzw. Überwachungseinheiten variabel und beliebig gross gehalten werden. Dies kann wirtschaftliche Vorteile bringen, da der Anteil an Druckmeldevorrichtungen und stirnseitigen Abschottungen mit der Grösse der Kammern proportional abnimmt. Hinzu kommt, dass das Doppelrohrsystem besser der vorgegebenen Leitungstrasse, insbesondere bei grösseren Projekten ange-passt werden kann.

Bei der Verlegung einer Rohrleitung aus z.B. fabrikmäs-sig hergestellten einzelnen Rohrleitungsabschnitten mit abgeschotteten Enden geht man zweckmässigerweise so vor,

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dass die Innenrohre der Rohrleitungsabschnitte verschweisst werden und die Verbindungsstelle mit einer Muffe, vorzugsweise aus Metall, verschlossen wird. Anschliessend wird in den Ringspalt der verlegten Rohrleitung z. B. Stickstoff eingefüllt, bis der Überwachungsdruck erreicht ist. Bei der Überwachung mittels Unterdruck im Ringspalt, wird auf das Einfüllen eines Überwachungsmediums verzichtet, der Ringspalt wird vielmehr unter Unterdruck gehalten. Im übrigen ist es sinnvoll, die Verbindungsstelle zunächst zu trocknen und vor Abschluss der Verschweissung der Metallmuffe den Ringraum in der Verbindungsstelle mit Stickstoff zu füllen.

Damit auch die Verbindungsstelle überwachbar ist, wird der Rohrstutzen kurz vor dem Verschweissen der Metallmuffe geöffnet. Jede überwachbare Baueinheit besteht dann aus einem Rohrleitungsabschnitt sowie einer Verbindungsstelle.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Rohrleitung beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Rohrleitungsabschnitt,

Fig. 2 zeigt eine Verbindung zweier Rohrleitungsabschnitte.

In Fig. 1 ist ein werksseitig vorgefertigter Rohrleitungsabschnitt dargestellt, welcher aus einem Innenrohr 1 sowie aus einem Mantelrohr 2 besteht. Das Innenrohr 1 und das Mantelrohr 2 sind genormte handelsübliche Stahlrohre. Im Ringspalt 3 endet eine Überwachungsleitung 4, die nach aussen geführt ist und mit einer Druckmeldevorrichtung 5 bekannter Art abschliesst. Diese zeigt eine Druckänderung im Ringspalt 3 unmittelbar an oder gibt bei einer Druckänderung im Ringspalt 3 Alarm.

Der Ringspalt 3 ist an seinen Enden durch Flansche 7 und 8 gasdicht abgeschlossen, die sowohl mit dem Innenrohr 1 als auch mit dem Mantelrohr 2 verschweisst sind. Nach Fertigstellung dieser Baueinheit wird der Ringspalt 3 evakuiert und dabei die Restfeuchtigkeit aus dem Ringspalt 3 entfernt und so belassen oder anschliessend mit einem inerten Gas z.B. Stickstoff gefüllt. Hierzu kann ein Rohrstutzen 9 dienen, der nach dem Füllen mit Stickstoff abgeplattet und/oder verlötet wird, die Einspeisung des Überwachungsmediums kann aber auch über die Überwachungsleitung 4 erfolgen, die dann entsprechend mit Anschlussmöglichkeiten für Zuführungsleitungen, aber auch mit Anschlüssen für die vorherige Evakuierung ausgestattet sein muss. Wesentlich ist, dass das Innenrohr 1 aus dem Mantelrohr 2 herausragt. Die Enden sind zweckmässigerweise während des Transports des Rohrleitungsabschnitts vor Beschädigung geschützt.

Die Verbindung zweier Rohrleitungsabschnitte ist anhand der Fig. 2 näher beschrieben. Zunächst werden unter der Voraussetzung einer werksseitigen Schottung der Enden die Innenrohre 1, wie bei 10 gezeigt, miteinander verschweisst. Sodann werden zur automatischen Überwachung des Drucks im Ringspalt 3 die Überwachungsleitungen 4 mit einer Meldeleitung 6 und mit den Druckmeldevorrichtungen 5 verbunden. Das abgeplattete Ende des Rohrstutzens 9 wird nun abgetrennt und eine Metallmuffe 11 mit den Enden des Mantelrohres 2 der Rohrleitungsabschnitte verschweisst. Kurz vor Beendigung des Verschweissens der Metallmuffe 11 wird der Ringspalt 3 der Verbindungsstelle mit Stickstoff über den Rohrstutzen 9 oder die Überwachungsleitung 4 gespült und die Verschweissung vollendet.

Nachdem die Rohrleitung durch Zusammenschweissen von einzelnen Rohrleitungsabschnitten fertiggestellt ist, wird der Ringspalt 3 in allen Rohrleitungsabschnitten und mit diesen durchgehend verbundenen Verbindungsstellen z. B. mit Stickstoff gefüllt, wobei ein Druck erzeugt wird, der oberhalb des Drucks gelegen ist, mit dem das Medium im Innenrohr 1 transportiert wird. Es versteht sich von selbst,

dass sämtliche für die Verlegung der Rohrleitng erforderlichen Bauelemente wie T-Stücke, Rohrbögen usw. wie beschrieben ausgebildet sind, d.h. aus einem mediumführenden Innenrohr 1 und einem Mantelrohr 2 sowie einem drucküberwachten Ringspalt 3 bestehen. In manchen Anwendungsfallen kann es auch sinnvoll sein, das Innenrohr 1 zu beheizen.

Die Meldeleitung 6 kann Meldeadern enthalten, von denen eine aus Widerstandsmaterial hergestellt ist. Man kann aber auch einen einfachen isolierten Kupferdraht verwenden, und vor jeder Druckmeldevorrichtung 5 in die Meldeader einen Widerstand einlöten. Mindestens eine der Meldeadern ist mit entsprechenden Kontakten der Druckmeldevorrichtung 5 so verbunden, dass beim Ansprechen infolge einer Druckänderung im Ringspalt 3 ein Kurzschluss, z.B. zwischen zwei Meldeadern, hergestellt wird.

Im Falle einer Erdverlegung ist das Mantelrohr 2 auch im Bereich der Muffe 11 mit einem handelsüblichen Korrosionsschutz, z.B. auf Bitumenbasis, versehen. Darüber kann dann ein Kunststoffmantel als äusserer mechanischer Schutz angeordnet sein.

Die Überwachungsleitung 4, die z.B. bei einer Erdverlegung bis an die Erdoberfläche herangeführt ist, kann als flexibles Wellrohr ausgebildet sein, das seinerseits wieder mit einem Korrosionsschutz und einem Kunststoffaussenmantel versehen ist.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

658114 PATENTANSPRÜCHE

1. Rohrleitung zum Transport von umweltgefährdenden Medien, mit einem mediumführenden Innenrohr (1) und einem das Innenrohr umgebenden Mantelrohr (2), gekennzeichnet durch eine Vielzahl von untereinander verbundenen Rohrleitungsabschnitten die je aus dem glattwandigen Innenrohr (1), dem koaxial dazu angeordneten glattwandigen Mantelrohr (2) sowie einem zwischen den beiden Rohren gebildeten Ringspalt (3) bestehen, wobei der Ringspalt (3) jedes Rohrleitungsabschnitts an seinen beiden Enden abgeschottet ist und eine nach aussen führende Überwachungsleitung (4) aufweist, die in einer Druckmeldevorrichtung (5) endet.

2. Rohrleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Druckmeldevorrichtungen (5) durch eine gemeinsame Meldeleitung (6) verbunden sind.

3. Rohrleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Meldeleitung (6) mindestens eine Meldeader enthält, die an Schaltkontakte der Druckmeldevorrichtung (5) angeschlossen ist.

4. Rohrleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Meldeader aus einem Widerstandsmetall besteht.

5. Rohrleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Meldeader aus Kupfer besteht und dass unmittelbar vor jeder Druckmeldevorrichtung (5) ein Widerstand eingeschaltet ist.

6. Rohrleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (3) jedes Rohrleitungsabschnitts über Flansche (7, 8) aus Stahl abgeschottet ist, die sowohl am Innenrohr (1) als auch am Mantelrohr (2) endseitig ver-schweisst sind.

7. Rohrleitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Flansche (7, 8) einen durchgehenden Rohrstutzen (9) oder eine Bohrung aufweist.

8. Rohrleitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Rohrleitungsabschnitt das Innenrohr (1) mittels der Flansche (7,8) vorgespannt ist, so dass das Innenrohr (1) bei einer Temperatur von 50 °C bis 70 °C kräftefrei ist.

9. Rohrleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (3) in jedem Rohrleitungsabschnitt mit einem inerten Gas, vorzugsweise Stickstoff, gefüllt ist.

10. Rohrleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (3) in jedem Rohrleitungsabschnitt evakuiert ist.

11. Rohrleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmeldevorrichtung (5) gleichzeitig als Füllventil für den Ringspalt (3) und als Sicherheitsventil gegen Rückströmen aus dem Ringspalt (3) dient.

12. Verfahren zur Herstellung der Rohrleitung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Rohrleitungsabschnitt das Innenrohr (1) in das Mantelrohr (2) eingeführt und Flansche (7,8) zum Abschotten der Enden des Ringspalts (3) aufgesetzt und verschweisst werden, und dass schliesslich der Ringspalt (3) über die nach aussen geführte Überwachungsleitung (4) evakuiert wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufsetzen der Flansche (7, 8), das Verschweis-sen der selben, sowie die Evakuierung und eine Füllung des Ringspaltes (3) mit Stickstoff am Montageort erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (1) auf ca 70 °C erwärmt und im erwärmten Zustand mit den Flanschen (7,8) verschweisst wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Evakuieren und Füllen des Ringspalts (3) mit Stickstoff über einen durch einen Flansch (8) hindurchgeführten Rohrstutzen (9), der vorzugsweise aus Kupfer besteht, vollzogen wird, worauf der Rohrstutzen (9) endseitig druckdicht verschlossen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden des Ringspalts (3) werkseitig abgeschottet werden, dass zum Verlegen der Rohrleitung die Innenrohre (1) der Rohrleitungsabschnitte untereinander verschweisst werden, dass die Verbindungsstellen durch je eine Muffe (11) vorzugsweise aus Metall, druckdicht verschlossen werden und dass abschliessend der Ringspalt (3) der verlegten Leitungsabschnitte evakuiert und mit Stickstoff gefüllt wird.