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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reaktivierung
von unterirdischen Entgasungssystemen durch eine Ableitung von Kondensat,
um Rohrverschlüsse
zu beseitigen und so die Gasströmung
wieder zu ermöglichen.
Sie ist insbesondere vorgesehen für von außen unzugänglichen Kunststoff-Entgasungsleitungen
von Deponien, unterhalb einer evtl. vorhandenen Oberflächen- oder Zwischendichtung.
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Bisher
mussten Rohrleitungen, die an lokalen Tiefpunkten durch Kondensat
verschlossen waren und somit eine Gasströmung be- oder sogar verhinderten,
ausgegraben und neu ausgerichtet bzw. abgeworfen und durch neue
Leitungen ersetzt werden.
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Als
weitere Möglichkeit
ist aus
DE 3544697 C1 ein
Verfahren bekannt, bei dem mit einer Vorrichtung komprimiertes Gas
als Druckstoß periodisch
in die Rohrleitung gepresst wird, um das Kondensat aus dem Tiefpunkt
heraus über
den lokalen Hochpunkt hinweg zu drücken. Dies eignet sich jedoch
nicht für Leitungen
großen
Durchmessers, wie im Anwendungsfall, da die Kapillarkräfte an der
Rohrwandung in Verbindung mit den Adhäsionskräften der Flüssigkeit nicht die volle Querschnittsfüllung der
Rohrleitung ermöglichen
können,
wenn das Ende der Kondensatmenge bis an den Tiefpunkt der Leitung
geschoben wurde, so dass das Druckgas durch das Kondensat hindurch,
am Tiefpunkt über
diese hinweg, strömt
und dieses wieder zurück
in den Tiefpunktbereich läuft.
Dies umso mehr, je weiter lokaler Tief- und Hochpunkt von einander
entfernt sind und je größer der
Höhenunterschied
ist.
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Zudem
muss ständig
die aufwendige Druckvorrichtung betrieben und die Entgasung periodisch unterbrochen
werden.
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Da
auf Deponien die Gas führenden
Leitungen sehr oft durch mehrere Meter mächtige Ablagerungen überdeckt
sind, ist ein sehr hoher Aufwand für deren Freilegung und Neuausrichtung
erforderlich. Zum Teil ist dies mit vertretbarem Aufwand überhaupt nicht
möglich,
so dass die alten Rohrleitungen abgeworfen wurden und neu verlegte
Leitungen zum Einsatz kamen. Je nach Leitungslänge ist dies ebenfalls sehr
aufwendig und kostenintensiv.
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Auf
Deponien, bei denen eine Zwischendichtung zwischen unterlagerndem
Alt- und überlagerndem
Deponieneukörper
errichtet wurde und Gasleitungen unter der Zwischendichtung verlegt
wurden, bestand bisher überhaupt
keine Möglichkeit,
Rohrverschlüsse
durch Rondensatansammlung zu beseitigen.
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Aus
der Erdöl-
und Erdgasgewinnung sind so genannte Perforierungskanonen (Perforating
guns) bekannt, mit denen Bohrungen bzw. Rohre zur Herstellung einer
Verbindung mit einem bestimmten geologischer Formation perforiert
werden können,
so dass Öl-
bzw. Gas in das Brunnenrohr eintreten kann (
DE 693 06 504 T2 ,
DE 38 81 946 T2 ).
Es handelt sich hierbei um einen anderen Anwendungsfall, der nicht
die Beseitigung von Rohrverschlüssen
durch Flüssigkeiten
betrifft und bei denen andere technische Mittel eingesetzt werden.
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Denkbar
sind zudem Lösungen,
bei denen in die Gasrohrleitung ein Schlauch bis an die Verschlussstelle
befördert
wird, und durch den periodisch das Kondensat abgesaugt wird. Diese
Lösung bedarf
des ständigen
Betriebes einer entsprechenden Absaugeinrichtung und ist physikalisch bedingt an
Höhenunterschiede
zwischen Verschlussstelle und Befahrungsöffnung (Gassammelstation) von < 10 m gebunden.
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Gemäß
DE 38 03 925 A1 werden
bereits beim Bau die Rohrleitungen mit auf- und absteigendem Gefälle verlegt
und an den lokalen Tiefpunkten Entwässerungsmöglichkeiten eingebaut, die
in den Deponiekörper
entwässern.
Dieses Verfahren ist jedoch nicht auf Anwendungsfälle übertragbar,
bei denen Gasleitungen ohne diese Einrichtungen bereits verlegt
und überschüttet wurden.
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Bei
dem Verfahren nach
DE
37 16 597 A1 wird ein federelastischer, lang gestreckter
schlauch- oder stabförmiger
Körper
in Rohrleitungen eingeführt,
um Messungen ausführen
zu können
und mit denen Proben entnommen werden können. Entsprechende Sensoren
müssen
im Sondenkopf eingebaut sein. Dieses Verfahren dient somit nicht
der planmäßigen Beseitigung
von z.B. Kondensatverschlüssen durch
Absaugung. Wie aus
1 dieser Schrift ersichtlich
ist, ist die gesamte Vorrichtung auf einem Fahrzeug montiert und
somit nicht für
den dauerhaften Betrieb geeignet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine geeignete Vorrichtung
zur Reaktivierung von durch Flüssigkeiten
verstopften unterirdischen Entgasungssystemen zu entwickeln, mit
denen Rohrverschlüsse
durch Kondensat in von außen
unzugänglichen
Gasrohren beseitigt werden können,
um so die Gasströmung
wieder zu ermöglichen.
Das Kondensat soll abgeleitet werden, ohne die Verstopfungsstellen
von außen öffnen zu
müssen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Verfahrensanspruches 1 und des Vorrichtungsanspruches
3 gelöst.
Ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen 2 und 4 bis 9 beschrieben.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
wird in die verstopfte Rohrleitung des Entgasungssystemes bis in
die mit Kondensat gefüllte
Verschlussstelle eine spezielle Schussvorrichtung geschoben. Diese
Vorrichtung ist geeignet, in der Nähe des Tiefpunktes des Rohrleitungsquerschnittes
eine Perforation durch mindestens eine Öffnung in der Rohrwandung herzustellen,
die das Abfliesen der Flüssigkeit
ermöglicht.
Nach der Perforierung wird die Vorrichtung wieder entnommen. Die
Perforation vom Inneren der Rohrleitung aus wird insbesondere mit
einer pyrotechnischen Stanzvorrichtung ausgeführt, die elektrisch von außerhalb
der Rohrleitung gezündet
wird.
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Die
verwendete Vorrichtung besteht aus einer am Ende eines Zündkabels
befindlichen pyrotechnischen Stanzvorrichtung, deren äußere Abmessungen
kleiner als die engste Stelle der zu passierenden Rohrleitung sind.
Die pyrotechnische Stanzvorrichtung selbst besteht aus einem Metallkörper, in dem sich
mindestens ein Geschosslauf in Richtung der Wandung der zu öffnenden
Rohrleitung befindet. Für
den Schuss kann entweder eine Patrone direkt in den Geschosslauf
eingeführt
werden oder es wird ein Projektil in den Geschosslauf eingeführt und
in einer separaten Kammer befinden sich ein Treibsatz mit Zünder. Die
Zündung
der Patrone oder des Treibsatzes mit Zünder erfolgt über ein
Zündkabel
von außen.
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In
einer Ausführungsform
besitzt die pyrotechnische Stanzvorrichtung mehrere Geschossläufe, deren
darin befindliche Projektile einzeln hintereinander oder gleichzeitig
abgeschossen werden können.
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Die
pyrotechnische Stanzvorrichtung kann über spezielle Abblasekanäle verfügen, die
ein Abströmen
der Verbrennungsgase in Rohrlängsrichtung bewirken.
Dadurch kann eine Beschädigung
der Rohrleitungen vermieden werden.
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Zur
Minimierung des Schiebewiderstandes können sich an der pyrotechnischen
Stanzvorrichtung Räder
befinden, welche ein einfacheres Einführen der Vorrichtung ermöglichen
und wodurch Beschädigungen
vermieden werden können.
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Wenn
der Schwerpunkt der pyrotechnischen Stanzvorrichtung in der unteren
Hälfte
liegt, kann eine selbstständige
Ausrichtung der Stanzvorrichtung in Schussposition bei weitestgehend
vertikaler Ausrichtung der Geschossläufe erfolgen.
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Hinter
der pyrotechnischen Stanzvorrichtung kann eine Kameraeinheit angeordnet
sein, die über eine
Steuerleitung an einem Monitor angeschlossen ist. Dadurch können eine
genaue Positionierung der Stanzvorrichtung und eine Kontrolle der
Gegebenheiten vor Ort erfolgen.
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Die
zu öffnenden
Gasrohrleitungen enden oft in Metallrohrleitungen geringeren Durchmessers, beispielsweise
DN 50, in einer Gassammelstation. Um die erfindungsgemäße Vorrichtung
auch durch solche Engstellen bis zur Gasrohrleitung, beispielsweise
mit DN 90–100,
einzuführen,
kann der Metallkörper
der pyrotechnischen Stanzvorrichtung schwenkbar angeordnet sein.
Dazu kann er in einer Gabel am Ende des Schubgestänges schwenkbar sein
und mittels eines Zugseiles in Schussstellung gebracht werden.
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Durch
die Erfindung wird der Aufwand, um in Gasrohren Verschlussstellen
durch Kondensat an lokalen Tiefpunkten zu beseitigen, deutlich gesenkt bzw.
die Beseitigung überhaupt
erst ermöglicht.
Damit wird auch dauerhaft gewährleistet,
dass das Gas wieder strömen
kann.
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Die
Erfindung kann überall
dort angewendet werden, wo Kondensat in die unmittelbare Umgebung
der Rohrleitung abgeleitet werden kann und das Eindringen von Gas
von außerhalb
nicht möglich ist
bzw. nicht stört
oder toleriert werden kann.
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Nachfolgend
wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 Darstellung
der Situation auf einer Deponie
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2 Rohrleitung
mit pyrotechnischer Stanzvorrichtung
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3 Pyrotechnische
Stanzvorrichtung mit getrennten Bohrungen für Zünder und Treibsatz einerseits
und Projektil andererseits
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4 Darstellung
einer pyrotechnischen Stanzvorrichtung mit Abblasekanälen
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5 pyrotechnische
Stanzvorrichtung mit schwenkbarer Schusseinheit in Transportposition
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6 pyrotechnische
Stanzvorrichtung mit schwenkbarer Schusseinheit in Schussposition
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1 stellt
die Situation auf einer Mülldeponie
mit Zwischendichtung 1 und durch Kondensat 5 verschlossener
Rohrleitung 4 dar.
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Die
Mülldeponie
ist mit einem unterirdischen Entgasungssystem versehen, welches
die entstehenden Deponiegase aufnehmen und der Gassammelstation 6 einer
Entsorgungs- bzw. Verwertungsanlage zuführen soll. Durch lokale Setzungen 2 im Abfall-Altkörper 9 infolge
der Auflast durch den Abfall-Neukörper 8 kann
es vorkommen, dass in den zur Ableitung von Gasen aus Gasbrunnen 3 dienenden Rohrleitungen 4 lokale
Tiefpunkte entstehen und diese durch Kondensat 5 verschlossen
werden, wodurch ein Durchlass der entstehenden Gase nicht mehr gewährleistet
wird. Aufgrund der großen
Mengen an überlagerndem
Deponiegut und eventuell vorhandener Oberflächen- bzw. Zwischendichtungen 1 besteht
die Aufgabe, ohne Freilegen der verstopften Rohrleitung 4 durch
diese von einer Befahrungsöffnung 7 aus
mit einer pyrotechnischen Stanzvorrichtung 10 an die Verschlussstellen
zu gelangen und dort durch Öffnen
der Rohrleitung 4 die stehenden Flüssigkeiten in den Abfall-Altkörper 9 abzuleiten.
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2 zeigt
eine beispielhafte Darstellung der Erfindung mit einer pyrotechnischen
Stanzvorrichtung 10 zur Perforierung der Rohrwandung der verstopften
Rohrleitung 4.
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Die
pyrotechnischen Stanzvorrichtung 10 besteht aus einem Metallkörper 11,
der in seiner äußeren Form
so gestaltet ist, dass er in die Rohrleitung 4 eingeführt und
auch durch Bögen
hindurch transportiert werden kann. Dieser Metallkörper 11 wird
in einem Anwendungsfall mit einem Schiebegestänge, wie es bei Rohrbefahrungskameras
verwendet wird, in die Rohrleitung 4 bis an die entsprechende
Verschlussstelle geschoben. Diese Position wurde zuvor mittels einer
Kamerabefahrung lokalisiert. In einem anderen Anwendungsfall wird
die pyrotechnische Stanzvorrichtung 10 vor der Kamera her
geschoben, so dass ein Arbeitsgang entfallen kann und zu dem die
richtige Positionierung visuell kontrolliert werden kann.
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Zur
Minimierung des Schiebewiderstandes wird der Metallkörper 11 mit
Rädern 14 ausgerüstet. Um
zu gewährleisten,
dass der Schuss bzw. die Schüsse
nach unten abgegeben werden, wird der Metallkörper 11 so gestaltet,
dass der Schwerpunkt so tief wie möglich liegt.
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In
den Metallkörper 11 werden
eine oder mehrere Bohrungen eingebracht, die die Patrone 16 aufnimmt.
Dieser Geschosslauf mit Patronenlager 12 wird am oberen
Ende durch einen Einschraubstutzen 13 verschlossen. Die
Gewindebohrung ist an einer Seite mit einer Nut versehen, durch
die das Zündkabel 17 nach
außen
geführt
werden kann. Um das Zündkabel
nicht durch den Einschraubstutzen 13 zu beschädigen, wird
unter den Einschraubstutzen eine geschlitzte Scheibe 16 und
in der Nut ein Schutzstreifen 18 eingelegt.
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In 3 ist
im Gegensatz zu 2 der Fall dargestellt, dass
das Projektil 19 im Geschosslauf einerseits und Treibsatz
und Zünder
senkrecht dazu in einer separaten Kammer 20 andererseits
angeordnet sind. Dies bietet den Vorteil, dass die Beschleunigungsstrecke
des Projektils 19 länger
ausgeführt werden
kann. In diesem Fall wird ein Pfropfen zur Fixierung 21 des
Projektils verwendet.
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In 3 ist
eine Pyrotechnische Stanzvorrichtung 10 mit 6 Geschossläufen dargestellt,
bei der je 3 spiegelbildlich zu einander angeordnet sind. Die Zündkabel
von der Vorderseite werden in einem Kabelkanal 22 zur Rückseite
der Stanzvorrichtung 10 geführt und so vor Beschädigungen
beim Transport geschützt.
Je nach gewünschter
Perforierung ist die Anordnung der Läufe für die Projektile 19 und
die Zündreihenfolge
zu variieren. Mit geringem Abstand zueinander angeordnete Läufe für die Projektile 19 und
gleichzeitige Zündung
der Treibsätze
erzeugen ein großes
Loch. Die Einzelzündung
der Treibsätze nacheinander
führt in
der Regel zu Einzellöchern,
da auch bei einer Laufanordnung mit geringem Abstand zueinander
durch den rückstoßbedingten
Lageversatz der pyrotechnischen Stanzvorrichtung 10 sich unterschiedliche
Schusspositionen ergeben.
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Bei
einem Fall der Anwendung wird vor dem Einführen der pyrotechnischen Stanzvorrichtung 10 in
die Rohrleitung die Flüssigkeit
an den lokalen Tiefpunkten abgepumpt. Dies ist beispielsweise möglich, indem
zusammen mit einer Befahrungskamera ein Schlauch in die Rohrleitung 4 eingezogen
wird und von außen
mittels Vakuumpumpen abgesaugt wird. In diesem Fall ist es möglich, die
in den 1 bzw. 2 dargestellten Stanzvorrichtungen 10 zum
Einsatz zu bringen.
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Um
den Aufwand für
die Perforierung der Rohrwandung insgesamt zu verringern, bietet
es sich an, das vorherige Absaugen der Flüssigkeit aus dem lokalen Rohrtiefpunktbereich
zu unterlassen. Dies ist auch dann erforderlich, wenn der Höhenunterschied zwischen
Befahrungsöffnung 7 und
lokalen Tiefpunkt ≥ 10
m beträgt.
In diesem Fall kann die pyrotechnische Stanzvorrichtung 10 je
Geschosslauf mit einem Abblasekanal 23 für die Verbrennungsgase
der Treibsätze
versehen werden.
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In 4 ist
eine pyrotechnische Stanzvorrichtung 10 mit Abblasekanälen 23 dargestellt.
Durch diesen Abblasekanal 23 wird gezielt ein Abströmen der
Verbrennungsgase in Rohrlängsrichtung
bewirkt, noch bevor das Projektil den Lauf verlässt und das Gas in Laufrichtung,
d. h. quer zur Rohrachse, aus dem Lauf ausströmen kann. Damit wird eine gleichmäßige, allseitig
wirkende Übertragung
des Druckes der Verbrennungsgase auf die Flüssigkeit vermieden und die
Strömung
gezielt in Rohrlängsachse
ausgerichtet. Dadurch wird ein Bersten der Rohrleitung 4 vermieden.
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Gasbrunnenleitungen
werden i. d. R. mit einem Innendurchmesser von 90 bis 100 mm ausgeführt. Die
Einführung
in die Gassammelstationen 6 erfolgt jedoch meist mit Rohrleitungen
geringeren Durchmessers, z. B. mit Stahlleitungen DN 50. Um auch
in diesem Fall die pyrotechnische Stanzvorrichtung 10 in
die Rohrleitung 4 einführen
zu können, ohne
die Leitung DN 90...100 öffnen
zu müssen
bzw. einen Rohrbefahrungsstutzen dieses Durchmessers anbringen zu
müssen,
sieht ein weiteres Ausführungsbeispiel
der pyrotechnischen Stanzvorrichtung 10 vor, die eigentliche
Schusseinheit, d.h. Metallkörper 11 inkl.
Lauf mit Patronenlager 12 bzw. Lauf mit Kammer für Treibsatz
und Zünder,
schwenkbar anzuordnen, so dass das Einführen der Stanzvorrichtung 10 in
die Gasleitung 4 durch die Rohrleitung mit dem geringeren
Durchmesser hindurch von den Gassammelstationen 6 aus möglich ist
und die eigentliche Schusseinheit an der zu perforierenden Stelle
in Arbeitsstellung gebracht werden kann.
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5 zeigt
die pyrotechnische Stanzvorrichtung 10 mit schwenkbarer
Schusseinheit in Transportposition und 6 in Schussposition.
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Um
die Schusseinheit von Transport- in Schussposition bringen zu können wird
die Schusseinheit in einer am Schubgestänge 24 angebrachten Gabel 25 im
Drehpunkt 26 schwenkbar gelagert und durch ziehen des in
einer Führungsnut 30 befindlichen
Zugseiles 28, das im Befestigungspunkt 29 am Metallkörper angebracht
ist, gegen einen Anschlag 27 geschenkt. Nach Ausführung des
Schusses bzw. der Schüsse
wird der Lauf in Rohrlängsrichtung
ausgerichtet und dadurch die Schusseinheit wieder in Transportstellung
gebracht, so dass sie wieder durch die Leitung mit geringem Durchmesser
hindurch zurückgezogen
werden kann.
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- 1
- Zwischendichtung
- 2
- lokale
Setzung
- 3
- Gasbrunnen
- 4
- Rohrleitung
- 5
- Kondensat
- 6
- Gassammelstation
- 7
- Befahrungsöffnung
- 8
- Abfall-Neukörper
- 9
- Abfall-Altkörper
- 10
- Pyrotechnische
Stanzvorrichtung
- 11
- Metallkörper
- 12
- Geschosslauf
mit Patronenlager
- 13
- Einschraubstutzen
- 14
- Rad
- 15
- Geschlitzte
Scheibe
- 16
- Patrone
- 17
- Zündkabel
- 18
- Schutzstreifen
- 19
- Projektil
- 20
- Kammer
für Treibsatz
und Zünder
- 21
- Pfropfen
zur Fixierung
- 22
- Kabelkanal
- 23
- Abblasekanäle
- 24
- Schubgestänge
- 25
- Gabel
- 26
- Drehpunkt
- 27
- Anschlag
- 28
- Zugseil
- 29
- Befestigungspunkt
- 30
- Führungsnut