DE102009058330A1 - Device for detecting leaks - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (2) zur Detektion von Lecks in mit einem unter Überdruck stehenden Fluid (F) gefüllten Hohlkörper (1), die Vorrichtung (2) umfassend eine elastisch dehnbare Hülle (2.1) zum zumindest partiellen Einhüllen des Hohlkörpers (1) sowie mindestens einen im Bereich der elastisch dehnbaren Hülle (2.1) anordbaren Sensor (2.2), wobei die elastisch dehnbare Hülle (2.1) für das Fluid (F) undurchlässig oder den Durchlass des Fluids (F) hemmend ausgebildet ist.The invention relates to a device (2) for detecting leaks in a hollow body (1) filled with a fluid under pressure (F), the device (2) comprising an elastically stretchable sleeve (2.1) for at least partially enveloping the hollow body (1). and at least one sensor (2.2) which can be arranged in the region of the elastically stretchable casing (2.1), wherein the elastically stretchable casing (2.1) is impermeable to the fluid (F) or inhibiting the passage of the fluid (F).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion von Lecks in mit einem unter Überdruck stehenden Fluid gefüllten Hohlkörper.The invention relates to a device for detecting leaks in hollow bodies filled with a pressurized fluid.

Hohlkörper, beispielsweise Rohrleitungen oder Druckbehälter, die unter Druck stehende Fluide, das heißt Gase oder Flüssigkeiten, führen, können produktionsbedingt, durch gebrauchsbedingten Verschleiß oder Beschädigung durch äußere Einflüsse Undichtigkeiten oder Lecks aufweisen.Hollow bodies, for example pipelines or pressure vessels, which carry pressurized fluids, that is to say gases or liquids, may have leakages or leaks as a result of use due to use-related wear or damage due to external influences.

Eine zuverlässige Detektion solcher Lecks ist erwünscht, um einen Verlust des Fluids zu vermeiden oder gering zu halten, um eine Kontaminierung der Umgebung des Hohlkörpers mit dem Fluid zu vermeiden und gegebenenfalls einen Totalausfall von diesem Fluid abhängiger Systeme durch Bersten des durch das Leck geschwächten Hohlkörpers zu verhindern.Reliable detection of such leaks is desirable to avoid or minimize loss of the fluid to avoid contaminating the environment of the hollow body with the fluid and, if appropriate, total failure of fluid dependent systems by bursting of the hollow body weakened by the leak prevent.

Im Stand der Technik ist bekannt, die Menge eines einer Rohrleitung zufließenden Fluids mit der daraus abfließenden Menge zu vergleichen. Dies ermöglicht lediglich die Detektion eines Lecks zwischen den beiden gegebenenfalls sehr weit auseinander liegenden Messpunkten, nicht jedoch eine Bestimmung der Anzahl der Lecks oder deren Lokalisierung.It is known in the prior art to compare the amount of fluid flowing into a pipeline with the amount flowing out of it. This only allows the detection of a leak between the two measurement points, which may be very far apart, but not a determination of the number of leaks or their location.

Bei gasführenden Rohrleitungen ist bekannt, die Temperaturänderung des aus einem Leck austretenden Gases infolge seiner Ausdehnung in der Umgebung zu detektieren.In the case of gas-carrying pipelines, it is known to detect the temperature change of the gas emerging from a leak as a result of its expansion in the environment.

Weiterhin ist die akustische Detektion von Lecks durch Vergleich mit typischen Schallmustern bekannt.Furthermore, the acoustic detection of leaks is known by comparison with typical sound patterns.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Vorrichtung zur Detektion von Lecks in mit einem unter Überdruck stehenden Fluid gefüllten Hohlkörper anzugeben.The invention has for its object to provide a novel device for detecting leaks in filled with an overpressure fluid hollow body.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved by a device having the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Detektion von Lecks in mit einem unter Überdruck stehenden Fluid gefüllten Hohlkörper umfasst eine elastisch dehnbare Hülle zum zumindest partiellen Einhüllen des Hohlkörpers sowie mindestens einen im Bereich der elastisch dehnbaren Hülle anordbaren Sensor. Die elastisch dehnbare Hülle ist für das Fluid undurchlässig oder den Durchlass hemmend ausgebildet. Ein im Bereich der Hülle vorhandenes oder entstehendes Leck führt zu einem Austreten des Fluids in die Hülle und infolgedessen zu deren Dehnung. Dieses Ereignis kann durch den Sensor detektiert werden. Der Sensor kann innerhalb der Hülle angeordnet, mit der Hülle verbunden oder in die Hülle integriert sein. Die elastisch dehnbare Hülle ist vorzugsweise aus einem elastischen Kunststoff oder aus Gummi gebildet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders kostengünstig herstellbar.A device according to the invention for detecting leaks in a hollow body filled with a pressurized fluid comprises an elastically stretchable sleeve for at least partially enveloping the hollow body and at least one sensor which can be arranged in the region of the elastically stretchable sleeve. The elastically stretchable sheath is impermeable to the fluid or inhibiting the passage. A leak existing or arising in the region of the casing leads to a leakage of the fluid into the casing and, consequently, to its expansion. This event can be detected by the sensor. The sensor may be disposed within the shell, connected to the shell or integrated into the shell. The elastically stretchable sheath is preferably formed from a resilient plastic or rubber. The device according to the invention is particularly inexpensive to produce.

Sofern die Hülle für das Fluid undurchlässig ausgebildet ist, kann das austretende Fluid abhängig von einer Druckdifferenz zwischen dem Inneren des Hohlkörpers und der Umgebung und von einer Reißfestigkeit der Hülle zeitlich verzögert zumindest lokal zum Zerreißen der Hülle führen. Der Sensor kann sowohl zur Detektion der Dehnung oder des Eintritts des Fluids als auch des Zerreißens der Hülle ausgebildet sein.If the sheath is impermeable to the fluid, the exiting fluid may, depending on a pressure difference between the interior of the hollow body and the environment and a tear strength of the sheath delayed in time at least locally lead to rupture of the shell. The sensor can be designed both for detecting the expansion or the entry of the fluid and the rupture of the shell.

Ist die Hülle so ausgebildet, dass sie den Durchgang des Fluids lediglich hemmt, so kann die Dehnung der Hülle oder der Eintritt des Fluids detektiert und die Hülle nach einer Reparatur des Lecks weiterverwendet werden.If the envelope is designed to only inhibit the passage of the fluid, the expansion of the envelope or the entrance of the fluid can be detected and the envelope reused after repair of the leak.

Der Sensor ist vorzugsweise zur Detektion mindestens einer der Größen Druck, Temperatur, Dehnung, Feuchtigkeitsgehalt oder zur Detektion einer chemischen Substanz ausgebildet. Mittels eines Drucksensors kann durch austretendes Fluid, insbesondere Gas, eine Erhöhung des Drucks bei Eintritt in die Hülle oder ein spontaner Abfall des Drucks bei Zerreißen der Hülle detektiert werden. Mittels eines Temperatursensors kann das Fluid durch eine gegebenenfalls von einer Umgebungstemperatur abweichende Temperatur oder durch einen Temperaturabfall beim Entspannen eines gasförmigen Fluids beim Austritt aus dem Leck oder beim Zerreißen der Hülle detektiert werden.The sensor is preferably designed to detect at least one of the variables pressure, temperature, strain, moisture content or for the detection of a chemical substance. By means of a pressure sensor can be detected by escaping fluid, in particular gas, an increase in pressure upon entry into the shell or a spontaneous drop in pressure at rupture of the shell. By means of a temperature sensor, the fluid can be detected by an optionally deviating from an ambient temperature or by a temperature drop when relaxing a gaseous fluid upon exiting the leak or when tearing the envelope.

Der Sensor kann als ein elektrisch betriebener Sensor oder als ein faseroptischer Sensor ausgebildet sein. Faseroptische Sensoren umfassen Glasfasern, die auf veränderte Temperatur, Druck oder Zugkräfte reagieren. Dabei werden die Eigenschaften der Lichtleitung in der Glasfaser lokal verändert, insbesondere die Streuung, so dass der Ort der Veränderung detektiert werden kann, meist durch Ermittlung der Laufzeit zwischen dem Aussenden eines Lichtpulses in die Glasfaser und dem Empfang des rückgestreuten Lichtpulses.The sensor can be designed as an electrically operated sensor or as a fiber-optic sensor. Fiber optic sensors include glass fibers that react to changing temperature, pressure or tensile forces. The properties of the light pipe in the glass fiber are locally changed, in particular the scattering, so that the location of the change can be detected, usually by determining the duration between the emission of a light pulse in the glass fiber and the reception of the backscattered light pulse.

Der Sensor kann als ein lokaler Sensor oder als ein verteilter Sensor ausgebildet sein. Lokale Sensoren sind Sensoren, die zur Detektion von Signalen an genau einem Punkt geeignet sind. Verteilte Sensoren sind über einen größeren Bereich angeordnet und Eignen sich zur Lokalisierung detektierter Ereignisse innerhalb dieses Bereiches. Die meisten faseroptischen Sensoren sind verteilte Sensoren.The sensor may be configured as a local sensor or as a distributed sensor. Local sensors are sensors that are suitable for detecting signals at exactly one point. Distributed sensors are arranged over a larger area and are detected for localization Events within this area. Most fiber optic sensors are distributed sensors.

In einer weiteren Ausführungsform weist die elastisch dehnbare Hülle mindestens eine Sollbruchstelle zum Zerreißen bei einer vorgegebenen Solldehnung auf, beispielsweise durch lokal verringerte Materialstärke der Hülle. Auf diese Weise ist es möglich, ein Zerreißen der Hülle so zu steuern, dass der Sensor als aktiver oder passiver Signalgeber unmittelbar betroffen ist. Auf diese Weise werden sehr kostengünstige verteilte oder lokale Sensorsysteme realisiert.In a further embodiment, the elastically stretchable sheath has at least one predetermined breaking point for tearing at a predetermined desired elongation, for example by locally reduced material thickness of the sheath. In this way, it is possible to control a rupture of the shell so that the sensor is directly affected as an active or passive signal generator. In this way, very inexpensive distributed or local sensor systems are realized.

Der Hohlkörper kann vollständig oder partiell mit mindestens einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Detektion von Lecks versehen sein. Beispielsweise kann ein als Rohrleitung oder Druckbehälter ausgebildeter Hohlkörper Verbindungsstellen aufweisen, an der mindestens zwei Teile des Hohlkörpers miteinander verbunden sind, beispielsweise Verschraubungen, Löt- oder Schweißverbindungen einer Rohrleitung oder Pipeline für Wasser, Gase, Wasserdampf oder andere Fluide. Diese Verbindungsstellen sind besonders anfällig für Leckbildungen und können manschettenartig mit einer Vorrichtung zur Detektion von Lecks versehen sein.The hollow body can be completely or partially provided with at least one device according to the invention for the detection of leaks. For example, a trained as a pipe or pressure vessel hollow body having connection points at which at least two parts of the hollow body are connected to each other, such as fittings, soldering or welding a pipeline or pipeline for water, gases, water vapor or other fluids. These junctions are particularly susceptible to leakage and may be cuffed with a leak detection device.

Die Vorrichtung kann von einer weiteren elastisch dehnbaren und/oder reißbaren Hülle umgeben sein. Die Dehnbarkeit oder Reißbarkeit ermöglicht die Ausdehnung der innerhalb der weiteren Hülle angeordneten elastisch dehnbaren Hülle. Die weitere Hülle kann eine Funktionsschicht sein, die beispielsweise dem mechanischen Schutz und/oder dem Schutz gegen Einflüsse wie Witterung, Strahlung, zum Beispiel UV-Strahlung dient. Alternativ kann auch die elastisch dehnbare Hülle zur Erfüllung dieser Funktionen ausgebildet sein, so dass die Vorrichtung nahezu kostenneutral gegenüber einer reinen Funktionsschicht ist.The device may be surrounded by another elastically stretchable and / or rupturable shell. The extensibility or tearability allows the expansion of the elastically stretchable sheath disposed within the further sheath. The further shell may be a functional layer which serves for example for mechanical protection and / or protection against influences such as weathering, radiation, for example UV radiation. Alternatively, the elastically stretchable sheath can be designed to fulfill these functions, so that the device is almost cost-neutral with respect to a pure functional layer.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to a drawing.

Darin zeigt:It shows:

1 einen Hohlkörper zum Führen eines unter Überdruck stehenden Fluids mit einer Vorrichtung zur Detektion von Lecks im Hohlkörper. 1 a hollow body for guiding a fluid under pressure with a device for detecting leaks in the hollow body.

1 zeigt einen Hohlkörper 1 zum Führen eines unter Überdruck stehenden Fluids F mit einer Vorrichtung 2 zur Detektion von Lecks im Hohlkörper 1. Der Hohlkörper 1 ist als eine Rohrleitung ausgebildet und weist zwei Teile 1.1, 1.2 auf, die an einer Verbindungsstelle 1.3 miteinander verbunden sind, im gezeigten Beispiel durch Löten oder Schweißen. 1 shows a hollow body 1 for guiding a pressurized fluid F with a device 2 for the detection of leaks in the hollow body 1 , The hollow body 1 is designed as a pipeline and has two parts 1.1 . 1.2 on that at a junction 1.3 are connected together, in the example shown by soldering or welding.

Die Vorrichtung 2 ist im Bereich der Verbindungsstelle 1.3 angeordnet. Die Vorrichtung 2 umfasst eine elastisch dehnbare Hülle 2.1, die den Hohlkörper 1 im Bereich der Verbindungsstelle 1.3 umgibt. Im Bereich der elastisch dehnbaren Hülle 2.1, hier innerhalb der Hülle 2.1, ist ein Sensor 2.2 zur Detektion des Lecks angeordnet, von dem aus eine Signalleitung 2.3 wegführt, beispielsweise zu einer Überwachungseinheit (nicht gezeigt). Alternativ kann der Sensor 2.2 auch zur drahtlosen Signalübertragung ausgebildet sein.The device 2 is in the area of the junction 1.3 arranged. The device 2 includes an elastically stretchable sleeve 2.1 that the hollow body 1 in the area of the junction 1.3 surrounds. In the area of elastically stretchable casing 2.1 , here inside the case 2.1 , is a sensor 2.2 arranged to detect the leak, from which a signal line 2.3 leads away, for example, to a monitoring unit (not shown). Alternatively, the sensor 2.2 also be designed for wireless signal transmission.

Die Verbindungsstelle 1.3 weist in der gezeigten Figur ein Leck auf, durch das ein Teil des Fluids F in die elastisch dehnbare Hülle 2.1 austritt, so dass diese sich dehnt. Dieses Ereignis wird vom Sensor 2.2 detektiert und weitergeleitet.The connection point 1.3 has in the figure shown a leak, through which a part of the fluid F in the elastically stretchable sheath 2.1 exit, so that it stretches. This event is from the sensor 2.2 detected and forwarded.

Die elastisch dehnbare Hülle 2.1 kann für das Fluid F undurchlässig oder den Durchlass hemmend ausgebildet sein. Der Sensor 2.2 kann, wie gezeigt, innerhalb der Hülle 2.1 angeordnet, mit der Hülle 2.1 verbunden oder in die Hülle 2.1 integriert sein. Die elastisch dehnbare Hülle 2.1 ist vorzugsweise aus einem elastischen Kunststoff oder aus Gummi gebildet.The elastically stretchable shell 2.1 may be impermeable to the fluid F or inhibiting the passage formed. The sensor 2.2 can, as shown, within the shell 2.1 arranged, with the shell 2.1 connected or in the shell 2.1 be integrated. The elastically stretchable shell 2.1 is preferably formed of an elastic plastic or rubber.

Der Sensor 2.2 ist vorzugsweise zur Detektion mindestens einer der Größen Druck, Temperatur, Dehnung, Feuchtigkeitsgehalt oder zur Detektion einer chemischen Substanz ausgebildet.The sensor 2.2 is preferably designed for the detection of at least one of the variables pressure, temperature, strain, moisture content or for the detection of a chemical substance.

Der Sensor 2.2 kann als ein elektrisch betriebener Sensor oder als ein faseroptischer Sensor ausgebildet sein.The sensor 2.2 may be configured as an electrically powered sensor or as a fiber optic sensor.

Der Sensor 2.2 kann als ein lokaler Sensor oder als ein verteilter Sensor ausgebildet sein.The sensor 2.2 may be configured as a local sensor or as a distributed sensor.

Die elastisch dehnbare Hülle 2.1 kann eine oder mehrere Sollbruchstellen zum Zerreißen bei einer vorgegebenen Solldehnung aufweisen.The elastically stretchable shell 2.1 may have one or more predetermined breaking points for tearing at a predetermined desired elongation.

Der Hohlkörper 1 kann, wie gezeigt, partiell oder vollständig mit mindestens einer Vorrichtung 2 zur Detektion von Lecks versehen sein. Hohlkörper 1 im Sinne der Erfindung sind beispielsweise Rohrleitungen, Pipelines und Druckbehälter. Ist der Hohlkörper 1 partiell von mindestens einer solchen Vorrichtung 2 umgeben, so kann dies auch abseits von Verbindungsstellen 1.3 sein. Verbindungsstellen 1.3 können beispielsweise Verschraubungen, Löt- oder Schweißverbindungen einer Rohrleitung oder Pipeline für Wasser, Gase, Wasserdampf oder andere Fluide F sein.The hollow body 1 may, as shown, partially or completely with at least one device 2 be provided for the detection of leaks. hollow body 1 For the purposes of the invention, for example, pipelines, pipelines and pressure vessels. Is the hollow body 1 partially of at least one such device 2 Surrounded, this can also be away from junctions 1.3 be. joints 1.3 For example, fittings, soldering or welding connections of a pipeline or pipeline for water, gases, water vapor or other fluids F may be.

Die Vorrichtung 2 kann von einer weiteren elastisch dehnbaren und/oder reißbaren Hülle umgeben sein (nicht gezeigt). Die weitere Hülle kann eine Funktionsschicht sein, die beispielsweise dem mechanischen Schutz und/oder dem Schutz gegen Einflüsse wie Witterung, Strahlung, zum Beispiel UV-Strahlung, dient. Alternativ kann auch die elastisch dehnbare Hülle 2.1 zur Erfüllung dieser Funktionen ausgebildet sein.The device 2 may be surrounded by another elastically stretchable and / or rupturable shell (not shown). The further shell may be a functional layer which serves, for example, mechanical protection and / or protection against influences such as weathering, radiation, for example UV radiation. Alternatively, the elastically stretchable sleeve 2.1 be designed to fulfill these functions.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Hohlkörperhollow body
1.1, 1.21.1, 1.2
Teilpart
1.31.3
Verbindungsstellejunction
22
Vorrichtung zur Detektion eines LecksDevice for detecting a leak
2.12.1
elastisch dehnbare Hülleelastically stretchable cover
2.22.2
Sensorsensor
2.32.3
Signalleitungsignal line
FF
Fluidfluid

Claims (10)

Vorrichtung (2) zur Detektion von Lecks in mit einem unter Überdruck stehenden Fluid (F) gefüllten Hohlkörper (1), die Vorrichtung (2) umfassend eine elastisch dehnbare Hülle (2.1) zum zumindest partiellen Einhüllen des Hohlkörpers (1) sowie mindestens einen im Bereich der elastisch dehnbaren Hülle (2.1) anordbaren Sensor (2.2), wobei die elastisch dehnbare Hülle (2.1) für das Fluid (F) undurchlässig oder den Durchlass des Fluids (F) hemmend ausgebildet ist.Contraption ( 2 ) for detecting leaks in hollow bodies filled with a pressurized fluid (F) ( 1 ), the device ( 2 ) comprising an elastically stretchable sleeve ( 2.1 ) for at least partially enveloping the hollow body ( 1 ) and at least one in the region of the elastically stretchable casing ( 2.1 ) can be arranged sensor ( 2.2 ), wherein the elastically stretchable sleeve ( 2.1 ) is impermeable to the fluid (F) or inhibiting the passage of the fluid (F). Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2.2) als ein faseroptischer Sensor ausgebildet ist.Contraption ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the sensor ( 2.2 ) is formed as a fiber optic sensor. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2.2) als ein elektrisch betriebener Sensor ausgebildet ist.Contraption ( 2 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the sensor ( 2.2 ) is designed as an electrically operated sensor. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2.2) zur Detektion mindestens einer der Größen Druck, Temperatur, Dehnung, Feuchtigkeitsgehalt oder zur Detektion einer im Fluid (F) enthaltenen chemischen Substanz ausgebildet ist.Contraption ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 2.2 ) is designed for the detection of at least one of the variables pressure, temperature, strain, moisture content or for the detection of a chemical substance contained in the fluid (F). Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2.2) als ein lokaler Sensor oder als ein verteilter Sensor ausgebildet ist.Contraption ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 2.2 ) is designed as a local sensor or as a distributed sensor. Vorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch dehnbare Hülle (2.1) mindestens eine Sollbruchstelle zum Zerreißen bei einer vorgegebenen Solldehnung aufweist.Contraption ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the elastically stretchable sleeve ( 2.1 ) has at least one predetermined breaking point for tearing at a predetermined desired elongation. Hohlkörper (1) zum Führen eines unter Überdruck stehenden Fluids (F), wobei der Hohlkörper (1) zumindest partiell mit mindestens einer Vorrichtung (2) zur Detektion von Lecks nach einem der vorhergehenden Ansprüche umgeben ist.Hollow body ( 1 ) for guiding a pressurized fluid (F), wherein the hollow body ( 1 ) at least partially with at least one device ( 2 ) is surrounded for the detection of leaks according to one of the preceding claims. Hohlkörper (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) von einer weiteren elastisch dehnbaren und/oder reißbaren Hülle umgeben ist.Hollow body ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the device ( 2 ) is surrounded by another elastically stretchable and / or rupturable shell. Hohlkörper (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, ausgebildet als eine Rohrleitung oder als ein Druckbehälter.Hollow body ( 1 ) according to one of claims 7 or 8, designed as a pipeline or as a pressure vessel. Hohlkörper (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) im Bereich einer Verbindungsstelle (1.3) angeordnet ist, an der mindestens zwei Teile (1.1, 1.2) des Hohlkörpers (1) miteinander verbunden sind.Hollow body ( 1 ) according to claim 9, characterized in that the device ( 2 ) in the area of a junction ( 1.3 ) is arranged on the at least two parts ( 1.1 . 1.2 ) of the hollow body ( 1 ) are interconnected.
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