DE102012021415B3 - Method for preparation of pipes for measurement of environment-relevant parameters, involves attaching terminals of optical fiber cable in top-side tube portion on tube wall for transferring transmitted and received light signals - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rohren mit Lichtleiterkabel zur Messung von umgebungsrelevanten Größen, wobei das Rohr zumindest eine Rohrwand besitzt, das zumindest mit mindestens einem mit dem Rohr in Verbindung stehenden Lichtleiterkabel ausgebildet wird, wobei die im Lichtleiterkabel zu messenden Größen zumindest in einem Abschnitt des Lichtleiterkabels erfasst werden, wobei mindestens ein Anschluss des Lichtleiterkabels zu einer Lichtsendeeinheit zum Aussenden von Lichtsignalen und zu einer Detektionseinheit zum Erfassen der empfangenen Lichtsignale vorhanden ist.The invention relates to a method for producing tubes with optical fiber cable for measuring environmental variables, wherein the tube has at least one tube wall, which is formed at least with at least one associated with the tube optical fiber cable, wherein the dimensions to be measured in the optical fiber cable at least in one Section of the optical fiber cable are detected, wherein at least one connection of the optical fiber cable to a light emitting unit for emitting light signals and to a detection unit for detecting the received light signals is present.
Anwendung der ErfindungApplication of the invention
Die Erfindung ist auf den Gebieten anwendbar, auf denen Lichtleiterkabel in Kombination mit Rohren eingesetzt werden. Das geschieht z. B. zur Leckage-Überwachung von Pipelines und von geothermischen Sonden. Bei geothermischen Sonden ist die Anwendung von großem Interesse, da hier keine Begehbarkeit des Anwendungsfeldes gegeben ist. Der Betrieb geothermischer Sonden kann mit Hilfe eines Temperatur-Monitorings angepasst werden. Verbundmaterialsonden/Rohre sind für das Mess-Verfahren prädestiniert, da hier zumindest eine metallische Schicht eingelegt ist. Z. B. wie in
Diese Sonden haben gegenüber reinen PE-Sonden, die herkömmlich Standard in der Geothermie sind, Vorteile. Es ist davon auszugehen, dass die Sonden in Kombination mit dem Lichtleiterkabel zur Messung von umgebungsrelevanten Größen speziell an Orten zum Einsatz kommen können, an denen ein Monitoring an geothermischen Sonden angestrebt wird. Das ist bei Feldern von geothermischen Sonden ebenso wie bei geothermischen Wärmespeichern der Fall.These probes have advantages over pure PE probes, which are conventionally standard in geothermal energy. It can be assumed that the probes in combination with the fiber-optic cable can be used to measure environmental variables especially in locations where monitoring of geothermal probes is desired. This is the case for fields of geothermal probes as well as for geothermal heat storage.
Stand der TechnikState of the art
Das Verfahren für faseroptische Temperaturmessungen ist seit Anfang der 80ger Jahre bekannt. Das Verfahren basiert auf dem OTDR(engl. Optical Time Domain Reflectrometry)-Verfahren. Durch das daraus entwickelte DTS(engl. Distributed Temperature Sending)-Verfahren sind Temperaturmessungen entlang des gesamten Lichtleiterkabels mit hoher Genauigkeit und in kurzen Abständen möglich.The process for fiber optic temperature measurements has been known since the early 1980's. The method is based on the OTDR (Optical Time Domain Reflectrometry) method. The resulting DTS (Distributed Temperature Sending) method enables temperature measurements along the entire fiber optic cable with high accuracy and at short distances.
Das DTS-Verfahren für das Monitoring von Temperaturverteilungen und/oder Temperaturanomalien ist in der Druckschrift
Das Auffinden von Leckagen in gasführenden Rohren ist in der Druckschrift
Die angeführten Anwendungsmöglichkeiten bilden nur einen Teil ab. Dennoch wird auf den enormen Nutzen einer solchen Installation hingewiesen.The listed applications are only a part of. Nevertheless, the enormous benefits of such an installation are pointed out.
Derzeit werden entsprechende Lichtleiterkabel in Bohrungen entweder im Ringraum oder um die Verrohrung herum oder innerhalb eines Rohres angebracht. Die Fixierung des Kabels im Rohr bzw. in der Bohrlochwand (BL-Wand) kann auf verschiedene Arten vorgenommen werden. Dazu zählen das Fixieren des Kabels in regelmäßigen Abständen durch Kleben, Nieten und andere Haftanbindungen sowie Fixieren auf der gesamten Länge durch Kleben. Es ist ebenso möglich, das Lichtleiterkabel auf bestimmte Längen freihängend im Rohr oder im Ringraum anzubringen. Die Lichtwellenleiter werden im Wesentlichen schlaufenförmig mit vertikal verlaufenden Schlaufenästen in Hydraulikleitungen, in Hohlrohren oder in Schläuchen, aber auch in durch ein Horizontalbohrverfahren verlegten Rohren angeordnet. Die Kabel können dabei aus unterschiedlichen Lagen bestehen und neben einer Glasfaser auch Heizdrähte oder schützende Schichten beinhalten.Currently, corresponding fiber optic cables are mounted in bores either in the annulus or around the casing or within a pipe. The fixation of the cable in the pipe or in the borehole wall (BL wall) can be carried out in various ways. These include fixing the cable at regular intervals Gluing, riveting and other adhesive bonds as well as fixing on the entire length by gluing. It is also possible to attach the optical fiber cable to certain lengths freely suspended in the tube or in the annulus. The optical waveguides are arranged substantially loop-shaped with vertically extending loop branches in hydraulic lines, in hollow tubes or in hoses, but also in pipes laid by a horizontal drilling method. The cables can consist of different layers and include in addition to a glass fiber and heating wires or protective layers.
Es sind Ausführungen von Lichtleiterkabeln für verschiedene Zwecke in den Druckschriften
Ein anderes Sensorkabel für faseroptische Temperaturmessungen ist in der Druckschrift
Ein Verfahren zum Anbringen einer Sensoranordnung in einem röhrenförmigen Element ist in der Druckschrift
- – Füllen der Nut mit einem flüssigen Material,
- – Platzieren der Sensoranordnung in der mindestens einen Nut, um dadurch die Sensoranordnung in Kontakt mit dem flüssigen Material zu bringen,
- – Fixieren der Sensoranordnung in der mindestens einen Nut durch Verfestigen des flüssigen Materials und
- – Verformen des oberen Abschnitts der Nut, so dass die oberen Nutwände näher als die Breite des breitesten Teils des Querschnitts der Sensoranordnung aneinandergebracht werden.
- Filling the groove with a liquid material,
- Placing the sensor arrangement in the at least one groove, thereby bringing the sensor arrangement into contact with the liquid material,
- - Fixing the sensor assembly in the at least one groove by solidification of the liquid material and
- Deforming the upper portion of the groove such that the upper groove walls are brought closer together than the width of the widest part of the cross section of the sensor assembly.
In dem Verfahren wird eine Anordnung des Kabels in longitudinaler Richtung zum Rohr angegeben. Ein Umgang mit dem Lichtleiterkabel am Ende des Rohres wird nicht beschrieben.In the method, an arrangement of the cable in the longitudinal direction is indicated to the tube. A handling of the optical fiber cable at the end of the tube is not described.
Ein zusammengesetztes Rohrelement zum Aufwickeln in einer offenen Bohrkonfiguration zu einer Spule und zum Abwickeln zur Bereitstellung des zusammengesetzten Rohrelements ist in der Druckschrift
- – einer im Wesentlichen flüssigkeitsundurchlässigen Drucksperrschicht,
- – einer aus Fasern und aus einer Matrix zusammengesetzten Schicht, wobei die Schicht und die Drucksperrschicht zusammen eine Wand des Rohrelements bilden,
- – einem Energieleiter, der sich längsweise entlang des Rohrelements ausdehnt und in die Wand des Rohrelements eingebettet ist, und
- – einem Sensor, der in die Wand des Rohrelements eingebracht ist und zu einer Signalkommunikation durch den Energieleiter hindurch verbunden ist, so dass der Sensor auf eine Umweltbedingung des Rohrelements antwortet und kommuniziert mit dem Energieleiter über einen Signalaustausch.
- A substantially liquid impervious pressure barrier layer,
- A layer composed of fibers and of a matrix, wherein the layer and the pressure-barrier layer together form a wall of the tubular element,
- - An energy conductor, which extends longitudinally along the tubular element and is embedded in the wall of the tubular element, and
- A sensor which is inserted in the wall of the tubular element and is connected to a signal communication through the energy conductor, so that the sensor responds to an environmental condition of the tubular element and communicates with the energy conductor via a signal exchange.
Es wird darin ein Element beschrieben, welches sich am Ende des Rohres befindet. Damit wird eine Verbindung der endseitigen Kabel, welche aus dem Rohr herausragen, mit anderen Modulen realisierbar, aber innerhalb des Rohres können zwei Lichtleiterkabel nur zu einem dazwischen befindlichen Sensor führen.It is described therein an element which is located at the end of the tube. Thus, a connection of the end-side cables, which protrude from the tube, with other modules feasible, but within the tube, two optical fiber cables can only lead to a sensor located therebetween.
Ein Verfahren zur Herstellung eines gewickelten Isolierrohres, insbesondere für einen Hochspannungsisolator ist in der Druckschrift
- – auf einem Wickeldorn werden erste Lagen eines aufzuwickelnden Materials, insbesondere eines Bandes oder von Faden aus Glas oder synthetischem Material, bis zu einem bestimmten Durchmesser aufgewickelt und mit Harz getränkt, derart, dass eine Armierung entsteht,
- – nachfolgend wird diese Armierung zumindest soweit ausgehärtet, dass die entstandene Oberfläche mechanisch bearbeitbar ist,
- – in die Oberfläche werden zur Bildung wenigstens eines Kanals eine oder mehrere Nuten eingebracht, die sich vorzugsweise in Längsrichtung oder spiralförmig in der Oberfläche erstrecken,
- – anschließend werden weitere Lagen eines aufzuwickelnden Materials aufgewickelt, bis der Enddurchmesser des Isolierrohres erreicht ist.
- On a winding mandrel first layers of a material to be wound, in particular a strip or thread of glass or synthetic material, wound to a certain diameter and impregnated with resin, such that a reinforcement is formed,
- - Subsequently, this reinforcement is cured at least so far that the resulting surface is machinable,
- Into the surface, one or more grooves are introduced to form at least one channel, preferably extending longitudinally or spirally in the surface,
- - Then further layers of a material to be wound up are wound until the final diameter of the insulating tube is reached.
Auch hier ist nur eine Anordnung des Lichtleiterkabels in longitudinaler, axialer Richtung zum Rohr ausgebildet.Again, only one arrangement of the optical fiber cable in the longitudinal, axial direction is formed to the tube.
Bei der Anbringung des Lichtleiterkabels an das Rohr entsprechend der herkömmlichen Vorgehensweise besteht der Nachteil, dass das Kabel mitsamt seinen Zusätzen, wie Stromkabel und Schutzschichten ungeschützt in der Umgebung eines Rohres verlegt wird. Außerhalb des Rohres können chemische oder mechanische Einflüsse das Lichtleiterkabel beschädigen und seine Funktionalität beeinträchtigen. Wird das Lichtleiterkabel innerhalb des Rohres verlegt, so ist es den Medien innerhalb des Rohres ausgesetzt, welche ebenfalls chemisch aggressiv sein können. Hier kann zudem eventuell noch die freie Bewegung der Medien im Rohr durch das Kabel beeinträchtigt werden.When attaching the optical fiber cable to the pipe according to the conventional procedure, there is the disadvantage that the cable is laid unprotected in the vicinity of a pipe along with its accessories, such as power cables and protective layers. Outside the pipe, chemical or mechanical influences can damage the fiber optic cable and affect its functionality. If the fiber optic cable is routed within the tube, it is exposed to the media within the tube, which may also be chemically aggressive. In addition, the free movement of the media in the pipe through the cable may be impaired here.
Bei Anbringung des Lichtleiterkabels muss ein relativ hoher Aufwand betrieben werden, um das Lichtleiterkabel in konstantem Abstand und in paralleler Ausrichtung zum Rohr anzubringen. Gelingt das nicht, so kann das zu einer Beeinträchtigung der Messgenauigkeit mit dem Kabel führen. Neben der Parallelität ist auch der Abstand zum Rohr konstant zu halten. Speziell in schlecht zugänglichen Anwendungsorten, wie in Bohrlöchern, kann die gleichmäßige Anbringung des Kabels nur schwer realisiert und kontrolliert werden. Eine standardisierte Anbringung des Kabels ist damit nur erschwert möglich.When attaching the fiber optic cable, a relatively high effort must be made to attach the fiber optic cable at a constant distance and in parallel alignment with the tube. If this does not succeed, this can lead to an impairment of the measuring accuracy with the cable. In addition to the parallelism and the distance to the tube is to be kept constant. Especially in poorly accessible places of application, such as in boreholes, the uniform attachment of the cable is difficult to implement and control. A standardized attachment of the cable is therefore only possible with difficulty.
Bei der Installation der Kabel, speziell in Bohrlöchern, kann derzeit das Kabel meist erst nach der Zementation des Bohrloches für Messungen genutzt werden. Damit ist eine Überprüfung/Überwachung des Zementationsprozesses schwierig.When installing the cables, especially in boreholes, the cable can usually only be used for measurements after cementation of the borehole. This makes it difficult to check / monitor the cementation process.
Beim Einbau des Kabels besteht der Nachteil, dass das Lichtleiterkabel leicht durch Abriss, Quetschung oder Biegung beschädigt werden kann.When installing the cable there is the disadvantage that the fiber optic cable can be easily damaged by demolition, crushing or bending.
Da Lichtleiterkabel, die sich außerhalb eines Rohres oder innerhalb eines Rohres befinden, auch den jeweils vorliegenden Umweltbedingungen ausgesetzt sind, ist deren Lebensdauer entsprechend niedrig.Since fiber optic cables, which are located outside a pipe or within a pipe, are also exposed to the prevailing environmental conditions, their service life is correspondingly low.
Bei der Anbringung des Kabels am Rande eines Rohres (innen oder außen) ist die Aussagekraft der entsprechenden Messungen, die mit dem Kabel gemacht werden, hauptsächlich auf die eine Seite des Rohres beschränkt, auf der sich das Glasfaserkabel befindet.When attaching the cable to the edge of a pipe (inside or outside), the significance of the corresponding measurements made with the cable is mainly limited to one side of the pipe on which the fiber optic cable is located.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Rohren mit Lichtleiterkabel zur Messung von umgebungsrelevanten Größen anzugeben, das derart geeignet ausgebildet ist, dass zumindest ein Lichtleiterkabel einem Rohr ohne großen Aufwand angepasst und mit dem Rohr fest gehaltert verbunden wird.The invention has for its object to provide a method for producing tubes with optical fiber cable for measuring environmental relevant variables, which is designed so suitable that at least one optical fiber cable is adapted to a pipe easily and firmly connected to the tube is connected.
Außerdem sollen
- – das Lichtleiterkabel vor den chemischen und mechanischen Beanspruchungen im Rohr sowie um das Rohr herum geschützt werden,
- – der Aufwand für die Anbringung des Kabels beim Installieren des Rohres minimiert werden,
- – eine Beeinträchtigung des Fließverhaltens der Medien im Rohr durch das Kabel verhindert werden,
- – die Ausrichtung/die Anordnung des Lichtleiterkabels relativ zum Rohr angepasst/vereinheitlicht und standardisiert werden,
- – das Lichtleiterkabel bereits zum Beginn einer Zementation für Messungen nutzbar gemacht werden,
- – eine Beschädigung des Lichtleiterkabels vor Abriss, Quetschen und Knicken verhindert werden,
- – die Lebensdauer des Kabels an die des Rohres angepasst werden, was zu einer Erhöhung der Lebensdauer führt,
- – die Aussagekraft der Glasfaserkabelmessungen auf den gesamten Ringraum unabhängig von der Richtung, in der das Kabel am Rohr anliegt, ausgeweitet werden.
- - protecting the fiber optic cable from the chemical and mechanical stresses in the pipe and around the pipe,
- The effort for attaching the cable when installing the pipe is minimized,
- - a deterioration of the flow behavior of the media in the pipe are prevented by the cable,
- The orientation / arrangement of the optical fiber cable relative to the pipe is adjusted / unified and standardized,
- The optical fiber cable can already be used for measurements at the beginning of a cementation,
- - Damage to the optical fiber cable from being torn off, crushed or bent,
- - the life of the cable is adapted to that of the pipe, which leads to an increase in the life,
- - Extend the validity of the fiber optic cable measurements to the entire annulus, regardless of the direction in which the cable abuts the tube.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 8 gelöst. In dem Verfahren zur Herstellung von Rohren mit Lichtleiterkabel zur Messung von umgebungsrelevanten Größen besitzt das Rohr zumindest eine Rohrwand, die zumindest mit mindestens einem mit dem Rohr in Verbindung stehenden Lichtleiterkabel ausgebildet wird, wobei die im Lichtleiterkabel zu messenden Größen zumindest in einem Abschnitt des Lichtleiterkabels erfasst werden, wobei mindestens ein Anschluss des Lichtleiterkabels zu einer Lichtsendeeinheit zum Aussenden von Lichtsignalen und zu einer Detektionseinheit zum Erfassen der empfangenen Lichtsignale vorhanden ist,
mit folgenden Schritten,
die zur Integration des Lichtleiterkabels innerhalb des Rohrwandmaterials durchgeführt werden:
- – Schaffung einer Ausnehmung innerhalb der Rohrwand,
- – Einbringen des Lichtleiterkabels in die geschaffene Ausnehmung derart, dass das Lichtleiterkabel von der Rohrwand umschlossen wird, und
- – Anbringen mindestens eines Anschlusses des Lichtleiterkabels im anfangsseitigen Rohrbereich an der Rohrwand zur Übergabe von der Lichtsendeeinheit gesendeten Lichtsignalen in das Lichtleiterkabel und zur Übergabe der empfangenen Lichtsignale aus dem Lichtleiterkabel an die Detektionseinheit.
das Lichtleiterkabel in Form einer Schlaufe in eine in der Rohrwand als Schlaufe ausgebildete Ausnehmung eingebracht wird, wobei die Schlaufe in der Rohrwand zumindest im endseitigen Rohrbereich ausgebildet wird,
wobei
- – zwei axial gerichtete schachtartige Ausnehmungen in Form einer freigeschnittenen Längsnut von der Außenfläche der Rohrwand aus in die Rohrwand eingebracht werden, wobei die beiden Längsnuten im endseitigen Rohrbereich durch eine die beiden Enden der Längsnuten verbindenden freigeschnittenen Quernut miteinander zu einer freigeschnittenen Schlaufennut verbunden werden,
- – nachfolgend das Einfügen des Lichtleiterkabels in die freigeschnittene Schlaufennut erfolgt und
- – danach die Schlaufennut mittels eines Nutverschlusses abgedichtet verschlossen wird.
with the following steps,
which are performed to integrate the optical fiber cable within the pipe wall material:
- Creation of a recess within the pipe wall,
- - Introducing the optical fiber cable in the created recess such that the optical fiber cable is enclosed by the pipe wall, and
- - Attaching at least one terminal of the optical fiber cable in the start-side pipe area at the tube wall for the transmission of the light emitting unit sent light signals in the optical fiber cable and for transferring the received light signals from the optical fiber cable to the detection unit.
the optical fiber cable is introduced in the form of a loop into a recess formed as a loop in the pipe wall, the loop being formed in the pipe wall at least in the end-side pipe region,
in which
- Two axially directed shaft-like recesses in the form of a cut-free longitudinal groove are introduced from the outer surface of the pipe wall into the pipe wall, wherein the two longitudinal grooves in the end pipe region are connected together by a cut-away transverse groove connecting the two ends of the longitudinal grooves to form a cut-out loop groove,
- - Subsequently, the insertion of the optical fiber cable in the cut loop groove takes place and
- - After the Schlaufennut is sealed sealed by a slot closure.
Der restliche Hohlraum in der Ausnehmung kann mit einem Füllstoff verfüllt werden.The remaining cavity in the recess can be filled with a filler.
Anstelle einer Rohrwand können mehrere, insbesondere zwei sich berührende Rohrwandungen – eine äußere Rohrwandung und eine innere Rohrwandung – eingesetzt werden.Instead of a pipe wall, a plurality of, in particular two, contacting pipe walls-an outer pipe wall and an inner pipe wall-can be used.
Das Lichtleiterkabel kann in axialer Richtung zur Rohrachse zwischen die äußere Rohrwandung und die innere Rohrwandung in die aus zwei Teil-Ausnehmungen der beiden Rohrwandungen bestehenden Ausnehmung eingelegt werden, wobei wahlweise der restliche freie Hohlraum der Ausnehmung mit Füllstoff verfüllt wird.The optical fiber cable can be inserted in the axial direction of the tube axis between the outer tube wall and the inner tube wall in the recess consisting of two part-recesses of the two tube walls, wherein optionally the remaining free cavity of the recess is filled with filler.
Die innere Rohrwandung des Rohres kann mit einer Ausnehmung in Form einer zur Rohrachse gewölbten axial gerichteten Falte oder einer freigeschnittenen Nut zur Aufnahme des Lichtleiterkabels versehen werden und die äußere Rohrwandung kann auf die Außenfläche der inneren Rohrwandung flächenkontaktierend aufgebracht werden.The inner tube wall of the tube can be provided with a recess in the form of an arched to the tube axis axially directed fold or a cut groove for receiving the optical fiber cable and the outer tube wall can be applied surface contacting the outer surface of the inner tube wall.
Die äußere Rohrwandung kann des Weiteren mit einer Ausnehmung in Form einer von der Rohrachse weg gerichteten gewölbten Falte oder einer freigeschnittenen Nut zur Aufnahme des Lichtleiterkabels versehen werden und die innere Rohrwandung kann auf die Innenfläche der äußeren Rohrwandung flächenkontaktierend aufgebracht werden.The outer tube wall can further be provided with a recess in the form of a directed away from the tube axis arched fold or a cut groove for receiving the optical fiber cable and the inner tube wall can be applied surface contacting the inner surface of the outer tube wall.
Die Detektionseinheit kann an eine Auswerteeinheit und gegebenenfalls an eine der Auswerteeinheit nachgeordneten Anzeigeeinheit angeschlossen werden.The detection unit can be connected to an evaluation unit and, if appropriate, to a display unit arranged downstream of the evaluation unit.
Das mit dem Verfahren hergestellte Rohr mit Lichtleiterkabel zur Messung von umgebungsrelevanten Größen weist zumindest eine Rohrwand auf und ist mit mindestens einem Lichtleiterkabel ausgebildet, wobei das Lichtleiterkabel zumindest mit einem Anschluss für eine Lichtsignalsendeeinheit und eine Detektionseinheit zur Erfassung von Messgrößensignalen und eine Auswerteeinheit für die erfassten Messgrößensignale verbunden ist,
wobei in einer Ausnehmung innerhalb der Rohrwand des Rohres das Lichtleiterkabel zur Erfassung der vorgegebenen umgebungsrelevanten Größen geschützt angeordnet ist, so dass die Rohrwand im Kontaktbereich mit dem Lichtleiterkabel das Lichtleiterkabel zur Integration des Lichtleiterkabels innerhalb des Rohrwandmaterials umgibt,
wobei gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 8
das Lichtleiterkabel in Form einer Schlaufe in eine in der Rohrwand schlaufenförmig ausgebildete Ausnehmung eingebracht ist, wobei die Schlaufe im endseitigen Rohrbereich ausgebildet ist,
wobei
- – für das schlaufenförmige Lichtleiterkabel zwei axial gerichtete Ausnehmungen in Form jeweils einer Längsnut von der Außenfläche der Rohrwandung aus in die Rohrwandung voneinander beabstandet eingebracht sind, wobei die beiden Längsnuten im endseitigen Rohrbereich durch eine die beiden Enden der Längsnuten verbindenden Quernut zur Ausbildung einer Schlaufennut miteinander verbunden sind,
- – wobei das Lichtleiterkabel in die Schlaufennut eingefügt ist und
- – die Schlaufennut mittels eines Nutverschlusses abgedichtet und verschlossen ist.
wherein in a recess within the tube wall of the tube, the optical fiber cable is arranged protected for detecting the predetermined environment-relevant variables, so that the tube wall in the contact area with the optical fiber cable surrounding the optical fiber cable for integration of the optical fiber cable within the pipe wall material,
wherein according to the characterizing part of
the optical fiber cable is introduced in the form of a loop into a loop-shaped recess formed in the pipe wall, wherein the loop is formed in the end-side pipe region,
in which
- - For the loop-shaped optical fiber cable two axially directed recesses in the form of a respective longitudinal groove from the outer surface of the pipe wall in the pipe wall are spaced from each other, wherein the two longitudinal grooves in the end-side pipe region connected by a transverse groove connecting the two ends of the longitudinal grooves to form a loop groove are,
- - In which the optical fiber cable is inserted into the loop groove and
- - The loop groove is sealed and closed by means of a slot closure.
Die Rohrwand kann aus mindestens zwei Rohrwandungen bestehen, wobei die Außenfläche der inneren Rohrwandung die Innenfläche der äußeren Rohrwandung berührt.The tube wall may consist of at least two tube walls, wherein the outer surface of the inner tube wall contacts the inner surface of the outer tube wall.
Zwischen der inneren Rohrwandung und der äußeren Rohrwandung kann eine Ausnehmung vorhanden sein, die sich zusammensetzt aus einer zur Rohrachse gerichteten konkaven Wölbung in der inneren Rohrwandung und einer zur Rohrachse gerichteten konvexen Wölbung in der äußeren Rohrwandung.Between the inner tube wall and the outer tube wall, a recess may be present, which is composed of a directed to the tube axis concave curvature in the inner tube wall and directed to the tube axis convex curvature in the outer tube wall.
Zwischen der inneren Rohrwandung und der äußeren Rohrwandung kann eine Ausnehmung vorhanden sein, die eine zur Rohrachse gerichtete konkave Wölbung in der inneren Rohrwandung aufweist, wobei die Wölbung auf der wölbungsoffenen Seite von der Innenfläche der äußeren Rohrwandung begrenzt ist.Between the inner tube wall and the outer tube wall may be present a recess which has a tube axis directed concave curvature in the inner tube wall, wherein the curvature on the buckling open side is bounded by the inner surface of the outer tube wall.
Zwischen der inneren Rohrwandung und der äußeren Rohrwandung kann eine Ausnehmung vorhanden sein, die eine zur Rohrachse gerichtete konvexe Wölbung in der äußeren Rohrwandung aufweist, wobei die Wölbung auf der wölbungsoffenen Seite von der Außenfläche der inneren Rohrwandung begrenzt ist.Between the inner tube wall and the outer tube wall may be present a recess which has a tube axis directed convex curvature in the outer tube wall, wherein the curvature is limited on the vault open side of the outer surface of the inner tube wall.
Das Lichtleiterkabel ist im anfangsseitigen Rohrbereiches aus der Rohrwand oder äußeren Rohrwandung über den Anschluss herausgeführt und an eine Lichtsendeeinheit zur Einleitung von Lichtsignalen in das Lichtleiterkabel und an eine zur Erfassung von Messwerten vorgesehene Detektionseinheit mit angeschlossener Auswerteeinheit zur Verarbeitung der erfassten Messwerte der umgebungsrelevanten Größen angeschlossen und die Auswerteeinheit steht gegebenenfalls mit einer nachgeordneten Anzeigeeinheit in Verbindung.The optical fiber cable is led out of the pipe wall or outer pipe wall via the connection in the start-side pipe region and connected to a light-emitting unit for introducing light signals into the optical fiber cable and to a detection unit provided with an evaluation unit for processing the acquired measured values of the environment-relevant variables Evaluation unit is optionally in communication with a downstream display unit.
Die Lichtsendeeinheit und die Detektionseinheit können einen gemeinsamen Anschluss haben.The light-emitting unit and the detection unit may have a common terminal.
Die Rohrwand und die Rohrwandungen können aus Metall und/oder Verbundwerkstoffen je nach Bedarf und Einsatzgebiet bestehen.The pipe wall and the pipe walls may be made of metal and / or composite materials according to need and application.
Die Hohlräume der Ausnehmungen können zwischen dem Lichtleiterkabel und der umgebenden Rohrwand oder der/den umgebenden Rohrwandung/en mit Füllstoff verfüllt sein.The cavities of the recesses may be filled with filler between the optical fiber cable and the surrounding pipe wall or the surrounding pipe wall (s).
Im so hergestellten Rohr mit integriertem Lichtleiterkabel können gemäß dem Verfahren Rohr und Lichtleiterkabel schon bei der Herstellung des Rohres kombiniert werden. Dabei gehören zu dem Lichtleiterkabel, entsprechend den Anforderungen an das Lichtleiterkabel, bereits sämtliche Zusatzschichten, z. B. Schutzschichten gegen Überdehnung, Überhitzung usw. Es können auch Heizdrähte dazu eingebracht werden.In the tube thus produced with integrated optical fiber cable tube and fiber optic cable can already be combined in the production of the tube according to the method. This includes the fiber optic cable, according to the requirements of the fiber optic cable, already all additional layers, eg. B. protective layers against overstretching, overheating, etc. It can also be introduced heating wires to it.
Die Kombination geschieht, indem das Lichtleiterkabel in die Wand des Rohres eingelassen wird, so dass das Rohrmaterial sich um das Lichtleiterkabel herum befindet. Das Lichtleiterkabel hat damit weder Kontakt zum Außenraum um das Rohr herum noch zum hohlen Raum innerhalb des Rohres.The combination is done by inserting the fiber optic cable into the wall of the tube so that the tubing is around the fiber optic cable. The fiber optic cable thus has no contact either with the outside space around the tube or with the hollow space inside the tube.
Das in die Rohrwand integrierte Lichtleiterkabel ist nicht auf nur ein Lichtleiterkabel beschränkt, es können erfindungsgemäß auch mehrere Lichtleiterkabel je nach Bedarf innerhalb der Rohrwand eingebracht sein.The fiber optic cable integrated in the tube wall is not limited to just one fiber optic cable; according to the invention, it is also possible for a plurality of fiber optic cables to be introduced within the tube wall as required.
Weiterbildungen und besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.Further developments and special embodiments of the invention are specified in further subclaims.
Die Erfindung wird anhand von mehreren Ausführungsbeispielen mittels mehrerer Zeichnungen erläutert.The invention will be explained with reference to several embodiments by means of several drawings.
Es zeigen:Show it:
Im Folgenden werden die
In einer Ausnehmung
Das in
Erfindungsgemäß ist das Lichtleiterkabel
Bei Einsatz eines linear ausgebildeten Lichtleiterkabels
Für das schlaufenförmige Lichtleiterkabel
Die Rohrwand
Zwischen der inneren Rohrwandung
Zwischen der inneren Rohrwandung
Zwischen der inneren Rohrwandung
Das Lichtleiterkabel
Die homogene Rohrwand
Die verbleibenden Hohlräume der Ausnehmungen
In den
Folgende Integrationen des Lichtleiterkabels
- a) Anbringung in einer freigeschnittenen Ausnehmung
7 ,71 in Längsrichtung eines massiven Rohres2 . Hier bleibt der Rohrdurchmesser konstant, die Stabilität des Rohres2 ist jedoch herabgesetzt. Dazu ist in3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des Querschnitts durchdas das Lichtleiterkabel 3 enthaltende Rohr 2 mit einer dicken Rohrwand4 nach 2 gezeigt, wobei sichdas Lichtleiterkabel 3 gemäß 3 innerhalb einer axial gerichteten Längsausnehmung7 ,71 und einer dieLängsausnehmung 71 verschließenden axial gerichteten Nutverschluss13 befindet. - b) Anbringung im Zentrum der Rohrwand aus zwei Rohrwandungen
5 ,6 mit einer geringen Verkleinerung des inneren Rohrdurchmessers und einer geringen Vergrößerung des äußeren Rohrdurchmessers. Dazu ist in4 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des Querschnitts durchdas das Lichtleiterkabel 3 enthaltende Rohr mit zwei Rohrwandungen – einer inneren Rohrwandung6 und einer äußeren Rohrwandung5 – gezeigt,wobei das Lichtleiterkabel 3 etwa mittig zwischen den beidenRohrwandungen 5 ,6 angeordnet ist. - c) Anbringung am inneren Bereich der Rohrwandung
6 mit einer Wölbung des Rohres2 nach innen. Das führt zu einer Verkleinerung des inneren Rohrdurchmessers. Dazu ist in5 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des Querschnitts durchdas das Lichtleiterkabel 3 enthaltende Rohr 2 mit zwei Rohrwandungen 5 ,6 gezeigt,wobei das Lichtleiterkabel 3 zwischen den beidenRohrwandungen 5 ,6 und ander Außenfläche 12 der inneren Rohrwandung6 anliegend angeordnet ist. - d) Anbringung am äußeren Bereich der Rohrwandung
5 mit einer Wölbung des Rohres2 nach außen. Dies führt zu einer Vergrößerung des äußeren Rohrdurchmessers.Das Füllmaterial 8 in dem verbleibenden Hohlraum ist den Betriebsbedingungen des Rohres2 angepasst. Dazu ist in6 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des Querschnitts durchdas das Lichtleiterkabel 2 enthaltende Rohr 2 mit zwei Rohrwandungen 5 ,6 gezeigt,wobei das Lichtleiterkabel 3 zwischen den beidenRohrwandungen 5 ,6 und ander Innenfläche 11 der äußeren Rohrwandung5 anliegend angeordnet ist.
- a) attachment in a cut-
free recess 7 .71 in the longitudinal direction of amassive tube 2 , Here, the pipe diameter remains constant, the stability of thepipe 2 but is lowered. This is in3 a schematic representation of a section of the cross section through theoptical fiber cable 3 containingpipe 2 with athick tube wall 4 to2 shown, with thefiber optic cable 3 according to3 within an axially directedlongitudinal recess 7 .71 and one thelongitudinal recess 71 closing axially directedslot closure 13 located. - b) Attachment in the center of the pipe wall from two pipe walls
5 .6 with a small reduction in the inner tube diameter and a small increase in the outer diameter of the tube. This is in4 a schematic representation of a section of the cross section through theoptical fiber cable 3 containing pipe with two pipe walls - aninner pipe wall 6 and an outer tube wall5 - shown, with thefiber optic cable 3 approximately in the middle between the two pipe walls5 .6 is arranged. - c) attachment to the inner area of the
pipe wall 6 with a curvature of thepipe 2 inside. This leads to a reduction of the inner pipe diameter. This is in5 a schematic representation of a section of the cross section through theoptical fiber cable 3 containingpipe 2 with two pipe walls5 .6 shown, with thefiber optic cable 3 between the two pipe walls5 .6 and on theoutside surface 12 theinner pipe wall 6 is arranged adjacent. - d) attachment to the outer region of the pipe wall
5 with a curvature of thepipe 2 outward. This leads to an enlargement of the outer pipe diameter. The filling material8th in the remaining cavity is the operating conditions of thepipe 2 customized. This is in6 a schematic representation of a section of the cross section through theoptical fiber cable 2 containingpipe 2 with two pipe walls5 .6 shown, with thefiber optic cable 3 between the two pipe walls5 .6 and on theinside surface 11 the outer pipe wall5 is arranged adjacent.
Bei dem Verfahren zur Herstellung von Rohren
werden folgende Schritte
zur Integration des Lichtleiterkabels
- –
Schaffung einer Ausnehmung 7 ,71 ,72 ,73 innerhalb der Rohrwand4 bzw.Rohrwandungen 5 ,6 , - – Einbringen des Lichtleiterkabels
3 indie geschaffene Ausnehmung 7 ,71 ,72 ,73 ,wobei das Lichtleiterkabel 3 von der Rohrwand 4 ;5 ,6 umschlossen ist, - – Anbringen eines Anschlusses
16 und/oder17 desLichtleiterkabels 3 ander Rohrwand 4 oder je nach Rohrwandausbildung an der äußeren Rohrwandung5 zur Übergabe von gesendeten Lichtsignalen indas Lichtleiterkabel 3 und zur Übergabe der erfassten empfangenen Lichtsignale ausdem Lichtleiterkabel 3 .
be following steps
for the integration of the
- - Creating a
recess 7 .71 .72 .73 inside thepipe wall 4 or pipe walls5 .6 . - - Insertion of the
optical fiber cable 3 in the createdrecess 7 .71 .72 .73 where thefiber optic cable 3 from thepipe wall 4 ;5 .6 is enclosed - - Attaching a
connection 16 and or17 of theoptical fiber cable 3 on thepipe wall 4 or depending on the pipe wall formation on the outer pipe wall5 for the transmission of transmitted light signals in theoptical fiber cable 3 and for transferring the detected received light signals from theoptical fiber cable 3 ,
Erfindungsgemäß wird das Lichtleiterkabel
Es werden
- – zwei axial gerichtete Ausnehmungen
7 ,71 in Form einer freigeschnittenen Längsnut71 von der Außenfläche 22 der Rohrwand 4 aus indie Rohrwand 4 eingebracht, wobei die beiden Längsnuten71 im endseitigen Rohrbereich 14 durch eine die beiden Enden der Längsnuten71 verbindenden freigeschnittenen Quernut73 miteinander zu einer freigeschnittenen Schlaufennut72 verbunden werden, - – nachfolgend das Einfügen des Lichtleiterkabels
3 indie freigeschnittene Schlaufennut 72 durchgeführt und - – danach die
Schlaufennut 72 mittels eines Nutverschlusses13 abgedichtet und verschlossen.
- - Two axially directed
recesses 7 .71 in the form of a cutlongitudinal groove 71 from theoutside surface 22 thepipe wall 4 out into thepipe wall 4 introduced, wherein the twolongitudinal grooves 71 in theend pipe area 14 through one of the two ends of thelongitudinal grooves 71 Joiningcutaway cross groove 73 to each other acut loop groove 72 get connected, - - below the insertion of the
optical fiber cable 3 into the cut-outloop groove 72 performed and - - then the
loop groove 72 by means of aslot closure 13 sealed and closed.
Der restliche verbleibende Hohlraum in der Ausnehmung
Anstelle einer Rohrwand
Dabei kann das Lichtleiterkabel
Die innere Rohrwandung
Die äußere Rohrwandung
Das die Lichtleiterkabel
- –
Das Rohr 2 kann einemassive Rohrwand 4 haben, so dass die Stellefür das Lichtleiterkabel 3 mit einem länglichen linearen Freischnitt71 versehen wird. In diesem Fall wird oberhalb des Lichtleiterkabels3 dann ein Verschluss 13 aufgebracht.Das Rohr 2 kann an dieser linearen Ausnehmung an Stabilität verlieren. Insofern ist dieses Verfahren nur an besonders dicken Rohren4 anwendbar, beispielsweise bei Pipelines. - –
Das Rohr 4 kann ausmindestens zwei Rohrwandungen 5 ,6 bestehen. In diesem Fallekann das Kabel 3 bereits in der Herstellung des Rohres2 zwischen die zwei schichtartigen Rohrwandungen5 ,6 gelegt werden, wobei im Falle von geothermischen Sonden sich dieses Verfahren beispielsweise dort anbietet, wo auf Kupferrohren zum Schutz eine Kunststoffbeschichtung aufgebracht wird. Dortkann das Lichtleiterkabel 3 zwischen Kupfer und Kunststoff gelegt werden, wo es fixiert ist. Bei Rohren aus Verbundmaterial ist es sogar möglich,das Lichtleiterkabel 3 zwischen metallische Rohrwandungen zu legen.
- - The
pipe 2 can be amassive pipe wall 4 have, so the body for thefiber optic cable 3 with an elongatedlinear cutout 71 is provided. In this case, above thefiber optic cable 3 then alock 13 applied. Thepipe 2 can lose stability at this linear recess. In this respect, this procedure is only on particularlythick pipes 4 applicable, for example in pipelines. - - The
pipe 4 can consist of at least two pipe walls5 .6 consist. In this case, the cable can3 already in the production of thepipe 2 between the two layered tube walls5 .6 In the case of geothermal probes, this method, for example, offers where a plastic coating is applied to copper pipes for protection. There can be thefiber optic cable 3 be placed between copper and plastic, where it is fixed. In composite pipes it is even possible to use thefiber optic cable 3 to place between metallic pipe walls.
Der Vorteil des direkten Kontaktes des Lichtleiterkabels
Durch die Fixierung des Lichtleiterkabels
Außerdem ist eine Installation des Lichtleiterkabels
Herkömmlich ist ein loses Lichtleiterkabel beim Installationsprozess im Bohrloch
Da das Lichtleiterkabel
Da das Lichtleiterkabel
Die Kombination von Lichtleiterkabeln
Das Wesentliche der Erfindung ist die Einbringung der Lichtleiterkabel
Die Erfindung erleichtert die Einbindung von Glasfaserkabeln/Lichtleiterkabeln in Bohrlöchern
Durch die Erfindung kann darüber hinaus die Anbringung des Lichtleiterkabels
Außerdem vermeidet die Erfindung einen einrichtungsabhängigen Informationsgehalt aus Glasfaserkabeln, welcher aus der Anbringung des Lichtleiterkabels
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- VerbundmaterialrohrComposite pipe
- 22
- Rohrpipe
- 33
- LichtleiterkabelOptical fiber cable
- 44
- dicke Rohrwand/homogene Rohrwandthick tube wall / homogeneous tube wall
- 55
- äußere Rohrwandungouter pipe wall
- 66
- innere Rohrwandunginner pipe wall
- 77
- Ausnehmungrecess
- 7171
- freigeschnittene Längsnut/Schachtcut longitudinal groove / shaft
- 7272
- SchlaufennutSchlaufennut
- 7373
- Quernuttransverse groove
- 88th
- Füllstofffiller
- 99
- Erste gewölbte FalteFirst arched fold
- 1010
- Zweite gewölbte FalteSecond arched fold
- 1111
- Innenfläche der äußeren RohrwandungInner surface of the outer pipe wall
- 1212
- Außenfläche der inneren RohrwandungOuter surface of the inner tube wall
- 1313
- Nutverschlussslot closure
- 1414
- Endseitiger RohrbereichEnd-side pipe area
- 1515
- Bohrlochwell
- 1616
- Erster AnschlussFirst connection
- 161161
- Seitliche PositionLateral position
- 162162
- Position am anfangsseitigen RohrbereichPosition at the start-side pipe area
- 1717
- Zweiter AnschlussSecond connection
- 171171
- Seitliche PositionLateral position
- 172172
- Position am anfangsseitigen RohrbereichPosition at the start-side pipe area
- 1818
- LichtsendeeinheitLight-emitting unit
- 1919
- Detektionseinheitdetection unit
- 2020
- Auswerteeinheitevaluation
- 2121
- Anzeigeeinheitdisplay unit
- 2222
- Außenfläche der RohrwandOuter surface of the pipe wall
- 2323
- Rohrachsepipe axis
- 2424
- Konkave WölbungConcave curvature
- 2525
- Konvexe WölbungConvex curvature
- 2626
- Teil-AusnehmungPartial recess
- 2727
- Teil-AusnehmungPartial recess
- 2828
- anfangsseitiger Rohrbereichstart-side pipe area
- 3030
- erste PE-RT-Wandungfirst PE-RT wall
- 3131
- erste Schicht Haftvermittlerfirst coat of adhesion promoter
- 3232
- metallische Wandungmetallic wall
- 3333
- zweite Schicht Haftvermittlersecond layer of adhesion promoter
- 3434
- zweite PE-RT-Wandungsecond PE-RT wall
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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-
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