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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druck- und Unterdruckprüfung von Rohrleitungssystemen auf Dichtigkeit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Stand der Technik
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An Rohrleitungssystemen kommt es häufig zu Leckagen, z.B. folgender Art:
- (1) Leckagen durch Korrosion,
- (2) undichte Stellen an Muffen, z.B. durch unkorrekte Verschraubungen oder fehlerhafte Teile,
- (3) Haarrisse in den Rohrleitungswänden,
- (4) Beschädigungen durch mechanische Einwirkungen.
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Wasserleitungssysteme der Haustechnik werden z.B. gemäß ZVSHK- und BHKS-Merkblatt 5.001 (2004) nach der Anlagenentwässerung mithilfe von Druckluft bei (z.B. 3 bar) oder von Formiergasen oder auch entsprechend DIN 1988-2 mithilfe von Trinkwasser (bei z.B. 15 bar) auf Dichtigkeit geprüft. Fällt dieser Druck nach seiner Erzeugung wieder ist die Undichtigkeit des Leitungssystems nachgewiesen. Die Dichtigkeitsprüfungen werden auch mit Unterdruck durchgeführt.
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Zur Reinigung von Abwasserleitungen werden außerdem Kanal-TV-Kameras eingesetzt, mit deren Hilfe optisch sichtbare Lecks aufgespürt werden können.
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Nachteile des Stands der Technik
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Die Methode der Leitungsprüfung mithilfe von Überdruck oder Unterdruck hat erhebliche Nachteile. Dies liegt daran, dass die Dichtigkeitsprüfung nicht das zutreffende Ergebnis liefert, wenn ein vorhandenes Leck durch Partikel oder Schmutzstoffe verstopft ist und das Rohrleitungssystem daher als dicht erscheint. Solche Verschmutzungen lassen sich häufig auch durch einen vorübergehend erzeugten Überdruck oder Unterdruck nicht beseitigen.
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Bei der Prüfung des Rohrleitungssystem wird dann deren Dichtigkeit festgestellt, obwohl in Wahrheit ein Leck vorliegt, das nur vorübergehend verstopft ist. Die Durchführung der Prüfung ist dann mit zutreffendem Ergebnis nicht möglich – der Leckageprüfer muss seine Prüfgeräte nach seinem erfolglosen Versuch wieder einpacken und unverrichteter Dinge nach Hause fahren. Wann das Vorhandensein eines Lecks erfolgreich nachgewiesen werden kann, ist dabei ungewiss.
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Ein weiterer Nachteil des Stands der Technik ist, dass sich bisher wegen der Möglichkeit verstopfter Leckagen die Gebrauchsfähigkeit von älteren Rohrsystemen nicht objektiv klären lässt. Es kann derzeit bei der Beurteilung der Dichtigkeit eines Rohrleitungssystems nur auf dessen augenscheinlichen Eindruck abgestellt werden. Daher kann man bisher nicht feststellen, ob ein Rohrleitungssystems in der nächsten Zukunft zuverlässig dicht sein wird.
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Zwar gibt es Verfahren zur Beseitigung von Ablagerungen in Wasserleitungen durch Druckimkpulse. Auch bei diesem Verfahren handelt es sich letztendlich um Druck, der, wie geschildert, häufig zur Folge hat, dass die Partikel lediglich noch stärker in die Leckstelle hineingepresst werden, so dass das Leck weiterhin verborgen bleibt.
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Die zur Reinigung von Abwasserleitungen benutzten Kanal-TV-Kameras helfen in den meisten Fällen auch nicht weiter, da viele Lecks – vor allem kleinere – optisch nicht zu erkennen sind.
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Aufgabe
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Die Erfindung hat daher die Aufgabe, sicherzustellen, dass die Leckagen während der Druck- oder Unterdruckprüfung nicht durch Partikel verstopft werden.
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Lösung
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Diese Aufgabe wird durch die hier vorgestellte Erfindung erfüllt.
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Nachstehend wird die Erfindung nebst ihren einzelnen Ausgestaltungen und Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen erläutert.
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Die Durchführung von diesem Verfahren zur Druck- und Unterdruckprüfung von Rohrleitungssystemen auf Dichtigkeit ist mit der in den Figuren und Ausführungsbeispielen bezeichneten technischen Ausrüstung möglich.
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Die Erfindung wird zum leichteren technischen Verständnis auch bei der Beschreibung der Ansprüche unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mittels der Bezugszeichen beschrieben.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung wird als „innerer Druck“ der im Rohrleitungssystem (1) herrschende Druck bezeichnet, das heißt der Druck des Fluids (Flüssigkeit oder Gas) das sich im Rohrleitungssystem (1) befindet.
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Als „äußerer Druck“ wird der Druck bezeichnet, der in dem das Rohrleitungssystem (1) umgebenden Fluid herrscht.
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Anspruch 1 – Vibration bei abweichendem Rohrinnendruck
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Anspruch 1 betrifft nach seinem Oberbegriff Dichtigkeitsprüfungen an einem Rohrleitungssystem (1), die durch Messung eines vom äußeren Druck abweichenden inneren Drucks erfolgen, indem überprüft wird, ob der – in der Regel künstlich erzeugte – innere Druck konstant bleibt oder sich verändert, wobei eine Druckveränderung auf ein Leck hinweist.
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Der innere Druck kann insofern gegenüber dem äußeren Druck sowohl ein Überdruck als auch ein Unterdruck sein. Der umgebende äußere Druck muss dabei nicht notwendig der atmosphärische Druck sein, vielmehr kommt auch in Frage, dass eine Rohrleitung eine Druckluftkammer oder eine Unterdruckkammer durchläuft.
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Nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 wird die Gefahr des Misslingens der Dichtigkeitsprüfung wegen vorübergehender Verstopfung von Leckagen des Leitungsrohrsystems dadurch verringert, dass durch mindestens einen Vibrator (24) Schwingungen auf mindestens eine Stelle des Rohrleitungssystems (1) übertragen werden. Auf diese Weise wird vermieden, dass die Dichtigkeitsprüfung daran scheitert, dass ein verstopftes Leck unentdeckt bleibt. Stattdessen werden Partikel, die eine Leckage verstopfen, durch die Vibration aus dem Leitungsleck herausbewegt. Die Dichtigkeitskontrolle wird dann nicht mehr durch verstopfende Partikel behindert.
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Der Vibrator (24) kann dabei sowohl vor der Herstellung des Druckunterschieds als auch während des bestehenden Druckunterschieds eingesetzt werden.
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Unter einem Rohrleitungssystem (1) wird hier verstanden
- a) ein einzelnes Leitungsrohr
- b) ein Abschnitt eines Leitungsrohrs,
- c) mehrere oder eine Vielzahl miteinander verbundener Leitungsrohre,
- d) mehrere oder eine Vielzahl miteinander verbundener Leitungsrohre einschließlich pneumatisch oder hydraulisch daran angeschlossener Geräte,
wobei es sich bei dem Rohrleitungssystem (1) für die Dichtigkeitsprüfung um ein geschlossenes System handeln muss in der Weise, das abgesehen von eventuellen Leckagen pneumatisch bzw. hydraulisch sein muss, so dass eventuelle Entlüftungsöffnungen, Auslasshähne und ähnliche Öffnungen geschlossen werden müssen.
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Die Befestigung des Vibrators (24) am Rohrleitungssystems (1) kann z.B. erfolgen mithilfe von
- – Rohrschellen,
- – Schraubklemmen,
- – Gummibändern,
- – Klebeverschlüssen
oder ähnlichen Befestigungsmitteln.
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Ausgestaltung nach Anspruch 2 – Überdruck
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Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 handelt es sich bei dem vom äußeren Druck abweichenden Rohrinnendruck um einen gegenüber dem äußeren Druck erhöhten Rohrinnendruck.
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Der Überdruck kann z.B. mithilfe eines Kompressors (22) erzeugt werden.
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Das Vorgehen mithilfe von Vibration bei im Rohrleitungssystem (1) herrschenden Überdruck kann besonders wirksam sein, wenn Partikel von außen das Leck verstopfen, aber zu groß sind, um durch einen Unterdruck im Leitungsrohr durch das Leck ins Innere des Rohrleitungssystems (1) gesaugt zu werden.
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Die Druckmessung erfolgt durch ein Überdruck-Manometer für das Rohrleitungssystem (15). Ein externes externes Überdruck-Messgerät (28) kann über einen Fluid-Anschluss am Prüfsystem für externes Überdruck-Messgerät (10) angeschlossen werden.
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Ausgestaltung nach Anspruch 3 – Unterdruck
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Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 handelt es sich bei dem vom äußeren Druck abweichenden Rohrinnendruck um einen gegenüber dem äußeren Druck verringerten Rohrinnendruck.
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Hierbei können mithilfe von durch Unterdruckerzeuger herbeigeführtem Unterdruck die Partikel, die z.B. infolge eines früheren Druckes im Leitungssystem von innen her in das Leck gepresst wurden, durch den Unterdruck in das Innere der Rohrleitungen (1) zurückgesaugt werden.
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Dabei kommen als Unterdruckerzeuger z.B. in Frage:
- (1) Venturidüse
- (2) Vakuumpumpe – z.B. elektrisch
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Die Dichtigkeitsprüfung mithilfe von Vibration bei im Rohrleitungssystem (1) herrschendem Unterdruck kann besonders wirksam sein, wenn Partikel von innen das Leck verstopfen, aber zu groß sind, um durch einen Überdruck im Leitungsrohr nach außen durch das Leck gedrückt zu werden.
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Die Druckmessung erfolgt durch ein Unterdruck-Manometer für das Rohrleitungssystem (14). Zusätzlich kann ein externes Unterdruck-Messgerät (27) über einen Fluid-Anschluss am Prüfsystem für externes Unterdruck-Messgerät (9) angeschlossen werden.
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Ausgestaltung nach Anspruch 4 – Druckveränderung
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Nach Anspruch 4 wird während der Vibration mindestens eine Druckveränderung vorgenommen. Denn auch die Verringerung oder Verstärkung des Druckes während der Vibration kann helfen, Partikel aus den Leckagen zu lösen.
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Ausgestaltung nach Anspruch 5 – Rückschlagventil
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Anspruch 5 sieht zwischen dem Leitungssystem und dem Gerät, das den Druckunterschied herbeiführt, ein Rückschlagventil (25) vor zur Vermeidung unbeabsichtigter Aufhebung des erzeugten Druckunterschieds durch Entweichen des Fluids aus der zum Prüfsystem (3) führenden Fluid-Leitung (6).
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Dies hat den Vorteil, dass der Kompressor (22) nicht ständig zur Aufrechterhaltung des Druckunterschiedes in Betrieb sein muss bzw. am Rohrleitungssystem (1) angeschlossen sein muss. Vor allem ist dies z.B. erforderlich, wenn der Kompressor (22) nach Herstellung des Unterdrucks mit einer Venturi-Düse (7) im Rohrleitungssystem (1) anderweitig zur Erzeugung der Vibration verwendet werden soll – z.B. durch Abziehen des vom Kompressor (22) kommenden Schlauchs von der Venturi-Düse (7) zwecks direktem Anschluss an das Rohrleitungssystem (1) zur Vibration, vgl. unten.
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Ausgestaltung nach Anspruch 6 – Venturidüse
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Nach Anspruch 6 wird der Unterdruck mithilfe einer Venturi-Düse (7) erzeugt. Da die Venturi-Düse (7) zur Erzeugung des Unterdrucks Druckluft benötigt, kann allerdings die Erzeugung von Unterdruck im Rohrleitungssystem (1) und der Einsatz des Vibrators zumindest dann nicht gleichzeitig erfolgen, wenn nur ein Kompressor (22) zur Verfügung steht und Vibrator (24) und Venturi-Düse (7) mit unterschiedlichem Pressluftdruck betrieben werden müssen. Hier hilft entweder ein zweiter Kompressor (22) oder eine elektrische Vakuumpumpe 7, vgl. unten.
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Ausgestaltung nach Anspruch 7 – Elektrische Unterdruckpumpe
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Nach Anspruch 7 wird der Unterdruck durch eine elektrische Vakuumpumpe 7 erzeugt. Im Gegensatz zu der Variante mit der Venturi-Düse (7) hat das den Vorteil, dass Unterdruck und Vibration auch dann gleichzeitig betrieben werden können, wenn nur ein Kompressor (22) zur Verfügung steht.
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Ausgestaltung nach Anspruch 8 – Vibrator mit elastischem Band
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Nach Anspruch 8 kann der Vibrator (24) mithilfe eines elastischen Bandes am Rohrleitungssystem (1) befestigt werden.
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Unter Band wird im Rahmen dieser Patentanmeldung sowohl ein flaches Band als auch eines mit rundem oder anderem Querschnitt verstanden.
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Es kommt z.B. ein sogenannter O-Ring in Betracht, der vom Leckageprüfer um das Rohr gelegt wird und an den beiden überstehenden Befestigungslaschen des Vibrators eingehakt werden kann. Für verschiedene Rohrstärken und Vibratorgrößen kann der Leckageprüfer verschieden große O-Ringe mitführen.
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Dies hat folgende Vorteile:
- – Die Befestigung des Vibrators (24) am Rohrleitungssystem (1) ist mit einem elastischen Band sehr handlich und zeitsparend.
- – Bei der Befestigung des Vibrators (24) am Rohrleitungssystem (1) kann dessen Gewicht durch Einstellung der Spannung des elastischen Bandes bzw. durch Wahl der passenden Größe des O-Rings auf zeitsparende Weise berücksichtig werden.
- – Durch eine nur lockere Befestigung des Vibrators (24) mit einem elastischen Band – bzw. bei Befestigung des Vibrators (24) bei geringer Spannung des elastischen Bandes – kann erreicht werden, dass der Vibrator (24) selbst sich im Rhythmus der Vibration jeweils kurzzeitig vom Rohr löst und durch das elastische Band sogleich wieder zum Rohr zurückgezogen wird, so dass sich durch den rhythmisch gegen das Rohrleitungssystem (1) schlagenden Vibrator (24) besondere Vibrationsfrequenzen erzeugen lassen. Dadurch können auch kleine Vibratoren (24) besonders effektiv arbeiten.
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Ausgestaltung nach Anspruch 9 – Druckverlaufsaufzeichnung
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Nach Anspruch 8 werden die während der Dichtigkeitsprüfung im Rohrleitungssystem (1) auftretenden Druckveränderungen mithilfe eines Messgerätes ermittelt und aufgezeichnet.
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Als externes Überdruck-Messgerät (28) und als externes Unterdruck-Messgerät (27) kann jeweils ein Gerät verwendet werden, das den Druck nicht nur misst, sondern gleichzeitig die Messdaten speichert bzw. graphisch festhält oder ausdruckt.
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Ausgestaltung nach Anspruch 10 – Anordnung zur Dichtigkeitsprüfung
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Anspruch 10 betrifft eine Anordnung, mit der eine Dichtigkeitsprüfung nach Anspruch 1 an einem Rohrleitungssystem (1) basierend auf einer Untersuchung der Beständigkeit des im Inneren des Rohrleitungssystems (1) herrschenden inneren Drucks bei einem davon abweichenden das Rohrleitungssystem (1) umgebenden äußeren Druck durchgeführt werden kann.
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Die Anordnung weist dabei auf:
- a) ein Gerät zur Herbeiführung einer Druckveränderung ((7), (8), (22)), anschließbar am Rohrleitungssystem (1) über einen Fluid-Anschluss des Rohrleitungssystems (2),
- b) ein Manometer ((14), (15), (16)) zur Messung des im Rohrleitungssystem (1) bestehenden Drucks, anschließbar z.B. am Rohrleitungssystem (1) oder an einer zum Rohrleitungssystem (1) führenden Leitung,
- c) einen Vibrator (24), zu befestigen am Rohrleitungssystem (1).
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Mithilfe dieser Anordnung kann die Möglichkeit des Misslingens der Dichtigkeitsprüfung infolge einer Verstopfung von Leckagen des Leitungsrohrsystems dadurch verringert werden, dass durch Betätigung des auf das Rohrleitungssystem (1) einwirkenden Vibrators (24) Schwingungen auf das Rohrleitungssystem (1) übertragen werden, durch die verstopfende Partikel aus den Leckagen des Rohrleitungssystems (1) entfernt werden können.
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Als Gerät zur Herbeiführung einer Druckveränderung ((7), (8), (22)) kommt dabei z.B. in Frage: eine Venturi-Düse (7), eine elektrische Vakuumpumpe (8), ein Kompressor (22).
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Als Manometer ((14), (15), (16)) ist hier z.B. ein Unterdruck-Manometer, ein Überdruckmanometer oder auch ein Manometer denkbar, mit dem man sowohl Überdruck als auch Unterdruck messen kann.
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Für weitere Details wird auf die entsprechende Beschreibung der Verfahrensansprüche verwiesen.
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Weitere Vorteile der Erfindung
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Prävention gegen überraschend auftretende Undichtigkeit
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Ein weiterer Vorteil durch dieses Verfahren zur Druck- und Unterdruckprüfung von Rohrleitungssystemen auf Dichtigkeit liegt darin, dass es nicht nur zur Überprüfung der Dichtigkeit genutzt werden kann, sondern auch zur Prävention überraschender Leckagen einsetzbar ist. Denn nach Durchführung der Dichtigkeitsprüfung werden die bisher verborgenen Lecks als solche entlarvt und können beseitigt werden. Danach kann mit hoher Wahrscheinlichkeit vorausgesagt werden, dass es in nächster Zeit nicht zu Leckagen aufgrund von sich aus Lecks lösenden Partikeln und damit zu Schäden durch austretende Substrate oder zu Betriebsunterbrechungen kommen wird.
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Dieser Vorteil kommt vor allem älteren Rohrleitungssystemen (1) zugute, deren Gebrauchsfähigkeit sich bisher nicht objektiv klären ließ. Es konnte bislang nur auf den augenscheinlichen Eindruck abgestellt werden, was für den Fachmann und auch für den Messtechniker ungenügend ist.
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Verwendungsbeispiele
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Die vorliegende Erfindung kann hinsichtlich sämtlicher Schutzansprüche für alle Leitungstypen verwendet werden, insbesondere für:
- a) Stahlrohre
- b) Kupferrohre
- c) Kunststoffrohre
- d) Mehrschicht-Verbundrohre
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Einsetzbar ist die Erfindung auch für Leitungssysteme in größeren haustechnischen Komplexen wie z.B. in Krankenhäusern, Fabrikanlagen usw.
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Was die transportierten Substrate angeht, ist die Erfindung insbesondere auch für folgende Leitungsarten einsetzbar:
- a) Frischwasserleitungen
- b) Abwasserleitungen einschließlich Rohrleitungen (1) in Kläranlagen
- c) Gasleitungen
- d) Heizungsrohre, insbesondere auch für Fußbodenheizungen
- e) Absorberrohre und Rohre für die Weiterleitung des Wärmetransportmediums (flüssig oder gasförmig) für thermische Solaranlagen
- f) Rohrleitungen für Getränke und deren Komponenten in Getränkefabriken
- g) Leitungen für Bier und dessen Komponenten in Brauereien
- h) Ölleitungen, Benzinleitungen, Leitungen für Kerosin und andere Treibstoffe
- i) Rohrleitungen für chemische Flüssigkeiten und Gase in Chemiefabriken
- j) Teile von öffentlichen Wasserleitungsystemen und Abwasserkanälen mithilfe von Seitenkanalverdichtern
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Ausführungsbeispiele
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Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 – Einfache Unterdruckprüfung mit elektrischer Vakuum-Pumpe
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die elektrische Vakuumpumpe (8) über eine Fluid-Leitung (6) direkt am Fluid-Anschluss des Rohrleitungssystems (2) angeschlossen. Der am Kompressor-Drucklufttank (23) ebenfalls über eine Fluid-Leitung (6) angeschlossene Vibrator (24) wird zur Übertragung der Vibration direkt am Rohrleitungssystem (1) befestigt.
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Hierbei wird die elektrische Vakuumpumpe (8) ausschließlich zur Erzeugung eines Überdrucks im Rohrleitungssystem (1) verwendet, während der Kompressor (22) lediglich zur Erzeugung der Vibration dient. Die Erzeugung des Unterdrucks durch die elektrische Vakuumpumpe (8) kann daher auch dann, wenn nur ein Kompressor (22) zur Verfügung steht, gleichzeitig mit der Erzeugung der Vibration durch den Kompressor (22) stattfinden. Natürlich können beide Funktionen auch getrennt zu beliebigen verschiedenen Zeiten ausgeübt werden.
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Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 – Einfache Unterdruckprüfung mit Venturi-Düse
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Im Ausführungsbeispiel nach 2 ist die Venturi-Düse (7) am Fluid-Anschluss des Rohrleitungssystems (2) anzuschließen. Eine Fluid-Leitung (6) verbindet den Kompressor-Drucklufttank (23) entweder mit der Venturi-Düse (7) oder mit dem Vibrator (24), so dass bei Vorhandensein lediglich eines Kompressors (22) immer nur ein Vorgang stattfinden kann, entweder das Erzeugen des Unterdrucks oder die Vibration. Beide Vorgänge gleichzeitig auszuführen wäre zum Beispiel möglich bei zusätzlichem Einbau eines Rückschlagventils (25), wie es im Ausführungsbeispiel nach und 5 für Unterdruck und Überdruck und im Ausführungsbeispiel nach 3 für Überdruck vorgesehen ist.
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Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 – Einfache Überdruckprüfung mit Kompressor
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Auf einfache Weise kann man eine Überdruckprüfung mit Vibration nach dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel durchführen.
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Hierzu wird zur Erhöhung des Luftdrucks im Rohrleitungssystem (1) an den Fluid-Anschluss des Rohrleitungssystems (2) mithilfe einer Fluid-Leitung (6) der Kompressor-Drucklufttank (23) angeschlossen. Durch Einschalten des Kompressors (22) und Erzeugung des gewünschten Drucks im Kompressor-Drucklufttank (23) kann dann der entsprechende Überdruck im Rohrleitungssystem (1) erzielt werden.
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Alternativ ergibt die Ausrüstung nach 3 die Möglichkeit, mithilfe einer Fluid-Leitung (6) anstelle des Rohrleitungssystems (1) einen Vibrator (24) an den Kompressor-Drucklufttank (23) des Kompressors (22) anzuschließen. Hierzu wurde der Anschluss des Rohrleitungssystems (1) und des Vibrators (24) an den Kompressor-Drucklufttank (23) als der alternativ verbindbare Fluid-Anschluss (29) in 5 dargestellt. Der Kompressor-Drucklufttank (23) kann daher abwechselnd dazu benutzt werden, ein Vakuum im Rohrleitungssystem (1) herzustellen oder den Vibrator (24) auf das Rohrleitungssystem (1) einwirken zu lassen. Zu diesem Zweck ist der Vibrator an einem Rohrstück des Rohrleitungssystems (1) zu befestigen, damit sich seine Schwingungen auf das Rohrleitungssystem (1) übertragen.
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Um dabei die Vibration während des im Rohrleitungssystem (1) bestehenden Überdrucks anwenden zu können, ist das Rückschlagventil (25) vorgesehen, das nach der Erhöhung des Drucks im Rohrleitungssystem (1) gewährleistet, dass der alternativ verbindbare Fluid-Anschluss (29) vom Fluid-Anschluss des Rohrleitungssystems (2) abgezogen werden und an den Vibrator (24) angeschlossen werden kann, ohne dass der Druck aus dem Rohrleitungssystem (1) entweicht. Dadurch kann die Vibration dann bei dem zuvor erzeugten Überdruck im Rohrleitungssystem (1) angewandt werden.
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Um zu vermeiden, dass zur wiederholten Umschaltung zwischen der Herstellung von Überdruck im Rohrleitungssystem (1) und der Vibration der am Kompressor-Drucklufttank (23) angeschlossene alternativ verbindbare Fluid-Anschluss (29) mehrfach zwischen dem Vibrator (24) und dem Rohrleitungssystem (1) umgesteckt werden muss, kann der alternativ verbindbare Fluid-Anschluss (29) durch ein 3/2-Wege-Ventil ersetzt verwenden, das heißt durch ein Ventil mit 3 Anschlüssen und 2 möglichen Schaltstellungen, durch das diese Umschaltung mit einem Griff vorgenommen werden kann.
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Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 – Schaltplan Überdruck und Unterdruck kombiniert
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Das Ausführungsbeispiel nach 4 und 5 bietet – unterstützt durch das Prüfsystem (3) – unter Einsatz eines Vibrators (24) – der in diesem Beispiel als Druckluft- Vibrator vorgesehen ist (z.B. Kugelvibrator, Rollenvibrator, Kolbenvibrator) – drei Möglichkeiten zur Dichtigkeitsprüfung eines Rohrleitungssystems (1), nämlich
- (1) die Vibrations-Prüfung mit Überdruck nach 5,
- (2) die Vibrations-Prüfung mit Unterdruck nach 5,
- (3) die Vibrations-Prüfung unter Verwendung beider Druckvarianten nach 5.
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Um zwischen der Vibrations-Prüfung mit Überdruck und der Vibrations-Prüfung mit Unterdruck zu wechseln, kann nach 5 der alternativ verbindbare Fluid-Anschluss (29) das Rohrleitungssystem (1) wahlweise auf zweierlei Art mit dem Prüfsystem (3) verbinden, nämlich entweder mit dem Überdruck-Anschluss am Prüfsystem für das Rohrleitungssystem (12) oder mit dem Unterdruck-Anschluss am Prüfsystem für das Rohrleitungssystem (11).
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Teilbeispiel: Vibrations-Prüfung mit Überdruck nach Fig. 5
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Um das Dichtigkeits-Prüfverfahren mittels Vibration gemäß 4 und 5 im Zusammenhang mit Überdruck gemäß 4 und 5 durchzuführen, müssen die dort für die Unterdruckprüfung aufgeführten technischen Geräte vorhanden sein und in der dargestellten Weise miteinander verbunden werden:
Das Prüfsystem (3), das durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, fasst die wesentlichen für die Steuerung der Dichtigkeitsprüfung erforderlichen Geräte und Anschlüsse zusammen, wie 4 und 5 zeigen.
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Die Steuerungselemente des Vibrators (24) sind an der linken Seite des Prüfsystems (3) dargestellt. Ganz links oben befindet sich der Fluid-Anschluss am Prüfsystem für den Kompressor-Drucklufttank (4), der mit dem extern untergebrachten Kompressor-Drucklufttank (23) des Kompressors (22) durch eine Fluid-Leitung (6) verbunden wird. Rechts neben dem Fluid-Anschluss am Prüfsystem für den Kompressor-Drucklufttank (4) befindet sich der Druckluft-Anschluss für den Vibrator (5). Zwischen diesen beiden Anschlüssen befindet sich eine Fluid-Leitung (6), an dem entlang verschiedene Geräte vom linken Anschluss aus in Richtung des rechten Anschlusses wie folgt installiert werden:
Vom Fluid-Anschluss am Prüfsystem für den Kompressor-Drucklufttank (4) aus führt innerhalb des Prüfsystems (3) eine Fluid-Leitung (6) zunächst zum Druckregler für den Vibrator (17), mit dem man den Arbeitsdruck für die druckluftbetriebenen Vibratoren (24) (z.B. Kugel-, Rollen- oder Kolbenvibratoren) und somit deren Vibrationsfrequenz einstellen kann. Von hier aus wird die Druckluftleitung weiter zum Ein-Aus-Schalter für den Vibrator (19) geführt, mit dem die Vibratoren (24) eingeschaltet und ausgeschaltet werden können. Von diesem Schalter aus führt man die Fluid-Leitung (6) weiter zum Manometer für den Vibrator-Arbeitsdruck (13), der der Überprüfung des für den Vibrator eingestellten und für die Vibrationsfrequenz relevanten Drucks dient. Von hier aus wird die Fluid-Leitung (6) weiter zum Druckluft-Anschluss für den Vibrator (5) verlegt, an dem die Vibratoren (24) anzuschließen sind. Diese werden an den Leitungen des zu prüfenden Rohrleitungssystems (1) befestigt, z.B. mit Rohrschellen, Schraubklemmen oder Gummibändern, damit sie nach ihrem Einschalten ihre Vibration auf diese Leitungen übertragen können.
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Zur Überprüfung des Druckes im Kompressor-Drucklufttank (23) vom Prüfsystem (3) aus wird an der Fluid-Leitung (6) zwischen dem Fluid-Anschluss am Prüfsystem für den Kompressor-Drucklufttank (4) und dem Druckregler für den Vibrator (17) ein Manometer für den Kompressortank (16) angeschlossen.
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Zur Ausführung der Druckprüfung unter Verwendung von Überdruck werden im Prüfsystem (3) folgende weitere Geräte installiert und durch eine Druckluftleitung miteinander verbunden:
Von der Fluid-Leitung (6) zwischen dem Fluid-Anschluss am Prüfsystem für den Kompressor-Drucklufttank (4) und dem Druckregler für den Vibrator (17) wird eine Druckluftleitung abgezweigt, an der ein Vordruckregler für das Rohrleitungssystem (18) angeschlossen wird, mit dessen Hilfe man für den weiteren Verlauf dieser Leitung den für das Rohrleitungssystem (1) höchstens erforderlichen Druck einstellen kann. Dies dient auch zur Vermeidung der versehentlichen Einstellung eines zu hohen Drucks bei der Druckprüfung des Rohrleitungssystems (1) durch den dahinter anzuschließenden Regler für Überdruck im Rohrleitungssystem (21).
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Als nächstes Gerät wird anschließend an den Regler für Überdruck im Rohrleitungssystem (21) über ein weiteres Stück Fluid-Leitung (6) ein Überdruck-Manometer für das Rohrleitungssystem (15) angeschlossen, mit dessen Hilfe der Luftdruck im Rohrleitungssystem (1) abgelesen werden kann. Zwischen diesem Überdruck-Manometer für das Rohrleitungssystem (15) und dem Überdruck-Anschluss am Prüfsystem für das Rohrleitungssystem (12) wird ein Rückschlagventil (25) eingebaut, das dafür sorgt, dass der im Rohrleitungssystem (1) befindliche Überdruck nicht ungewollt entweicht.
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Mit dem Überdruck-Anschluss am Prüfsystem für das Rohrleitungssystem (12) hat der alternativ verbindbare Fluid-Anschluss (29) das Rohrleitungssystem (1) über eine Fluid-Leitung (6) zu verbinden, wobei ein zwischengeschalteter Filter (26) verhindert, dass die im Rohrleitungssystem (1) befindlichen Schmutzstoffe – insbesondere die durch die Vibratoren (24) gelösten Partikel – beim Ablassen des Überdrucks aus dem Rohrleitungssystem (1) die Prüfgeräte verschmutzen. Außerdem können mithilfe des Filters (26) die aus dem Rohrleitungssystem (1) kommenden Partikel für eine eventuelle spätere Begutachtung gewonnen werden.
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Nachdem nun für die Durchführung des Dichtigkeits-Prüfverfahrens mittels Vibration und Überdruck alle Geräte wie in 5 dargestellt miteinander und mit dem Rohrleitungssystem (1) verbunden sind mit der Besonderheit, dass der alternativ verbindbare Fluid-Anschluss (29) am Unterdruck-Anschluss am Prüfsystem für das Rohrleitungssystem (11) angeschlossen ist, kann nach Einschalten des Kompressors (22) die Luft im Kompressor-Drucklufttank (23) komprimiert werden, der Vordruck durch den Vordruckregler für das Rohrleitungssystem (18) herabgeregelt werden und durch den Regler für Überdruck im Rohrleitungssystem (21) der dort jeweils gewünschte Druck eingestellt werden. Dieser Regler für Überdruck im Rohrleitungssystem (21) verfügt zu diesem Zweck über drei Schaltmöglichkeiten:
- a) Überdruck Verstärken
- b) Stopp
- c) Überdruck Verringern
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Zusätzlich können mit dem Ein-Aus-Schalter für den Vibrator (19) die Vibratoren (24) vor, während oder nach der beschriebenen Erzeugung des Überdrucks betätigt werden, um Partikel aus Leckagen im Rohrleitungssystem (1) zu lösen. Hierzu können durch Veränderung des Vibrator-Arbeitsdrucks durch den Druckregler für den Vibrator (17) die Vibratoren (24) mit unterschiedlichem Luftdruck und damit auch mit verschiedenen Vibrationsfrequenzen betätigt werden.
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Dabei ist es auch möglich, den Überdruck im Rohrleitungssystem (1) mehrfach herzustellen und wieder abzulassen, oder den Überdruck vor der Vibration herzustellen und erst nach der Beendigung der Vibration den Überdruck wieder abzulassen. Man kann die Vibratoren (24) auch jeweils vor, während oder nach dem Druckaufbau mit verschiedenen Vibrationsfrequenzen betätigen, was hilfreich sein kann, da man nicht immer genau voraussagen kann, welche Vibrationsfrequenz für die Größe und das Material der Rohre des Rohrleitungssystems (1) am geeignetsten ist – die günstigste Frequenz hängt außerdem auch von Art und Größe der die Leckagen verstopfenden Partikel ab.
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Teilbeispiel: Vibrations-Prüfung mit Unterdruck nach Fig. 5
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Für die Anwendung der Vibration gemäß 4 und 5 im Zusammenhang mit Unterdruck sind weitere Geräte im Prüfsystem (3) zu installieren. Die zur Unterdruckerzeugung mittels Druckluft zu betreibende Venturi-Düse (7), die neben dem Prüfsystem (3) in einem gesonderten Bereich untergebracht ist, erhält den zur Erzeugung des Unterdrucks erforderlichen Überdruck aus dem Kompressor-Drucklufttank (23). Die Venturi-Düse (7) wird daher über eine Fluid-Leitung (6) am Fluid-Anschluss am Prüfsystem für den Kompressor-Drucklufttank (4) angeschlossen. Ihr Unterdruck-Anschluss wird über eine Fluid-Leitung (6) mit dem Regler für Unterdruck im Rohrleitungssystem (20) verbunden, von wo aus der alternativ verbindbare Fluid-Anschluss (29) unter Umweg über einen Filter (26) und über eine Fluid-Leitung (6) zum Unterdruck-Anschluss am Prüfsystem für das Rohrleitungssystem (11) führt. Hierbei stellt der Filter (26) sicher, dass die im Rohrleitungssystem (1) befindlichen Schmutzstoffe – insbesondere die durch die Vibratoren (24) gelösten Partikel – bei der Erzeugung des Unterdrucks aus dem Rohrleitungssystem (1) die Prüfgeräte nicht verschmutzen und außerdem für eine eventuelle späteren Begutachtung der Partikel aufgefangen werden. Das Rückschlagventil (25) sorgt außerdem dafür, dass der im Rohrleitungssystem (1) erzeugte Unterdruck nicht ungewollt verloren geht.
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Dieser Regler für Unterdruck im Rohrleitungssystem (20) verfügt zum Zweck der Unterdruckregelung über drei Schaltmöglichkeiten:
- a) Vakuum verstärken = Druck verringern
- b) Stopp
- c) Vakuum abschwächen = Druck erhöhen
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Zur Durchführung des Vibrations-Prüfverfahrens mit Unterdruck nach 5 werden sämtliche Geräte wie in 5 dargestellt miteinander und mit dem Rohrleitungssystem (1) verbunden, mit der Besonderheit, dass der alternativ verbindbare Fluid-Anschluss (29) am Überdruck-Anschluss am Prüfsystem für das Rohrleitungssystem (12) anzuschließen ist. Der weitere vom Filter (26) kommende Schlauchanschluss wird mit dem Fluid-Anschluss des Rohrleitungssystems (2) verbunden. Der Kompressor-Drucklufttank (23) wird über eine Fluid-Leitung (6) mit dem Fluid-Anschluss am Prüfsystem für den Kompressor-Drucklufttank (4) zu verbinden. Alle übrigen Anschlüsse werden gemäß 5 vorgenommen.
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Wechselnde Verwendung beider Druckverfahren nach Fig. 5
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Die beiden folgenden Ausführungsbeispiele nach 5 für das Verfahren zur Prüfung der Dichtigkeit von Rohrleitungssystemen (1) bieten einen Wechsel zwischen der Vibrations-Prüfung mit Überdruck und der Vibrationsprüfung mit Unterdruck. Dabei kann einerseits der alternativ verbindbare Fluid-Anschluss (29), aber an dessen Stelle auch ein Wegeventil für diesen Wechsel verwendet werden.
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Alternativ verbindbarer Pneumatik-Anschluss
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Um zwischen der Vibrations-Prüfung mit Überdruck und der Vibrations-Prüfung mit Unterdruck zu wechseln, kann – wie oben festgestellt – nach 5 der alternativ verbindbare Fluid-Anschluss (29) das Rohrleitungssystem (1) wahlweise auf zweierlei Art mit dem Prüfsystem (3) verbinden, nämlich entweder mit dem Überdruck-Anschluss am Prüfsystem für das Rohrleitungssystem (12) oder mit dem Unterdruck-Anschluss am Prüfsystem für das Rohrleitungssystem (11).
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3/2-Wegeventil statt Alternativanschluss
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Um beim Ausführungsbeispiel nach 5 zu vermeiden, dass zur wiederholten Umschaltung zwischen der Erzeugung von Überdruck und der Erzeugung von Unterdruck im Rohrleitungssystem (1) der vom Rohrleitungssystem (1) kommender alternativ verbindbare Fluid-Anschluss (29) mehrfach zwischen dem Unterdruck-Anschluss am Prüfsystem für das Rohrleitungssystem (11) und dem Überdruck-Anschluss am Prüfsystem für das Rohrleitungssystem (12) umgesteckt werden muss, kann man statt dem alternativ verbindbaren Druckluftanschluss (29) ein Wegeventil – z.B. ein 3/2-Wegeventil mit drei Anschlüssen und zwei möglichen Schaltstellungen – verwenden, durch das diese Umschaltung mit einem Griff vorgenommen werden kann.
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Dabei kann man zur Umschaltung zwischen der Dichtigkeitsprüfung mit Überdruck und der Dichtigkeitsprüfung mit Unterdruck ein Wegeventil einbauen, das man einerseits so einstellen kann, dass das Rohrleitungssystem (1) für die Überdruckprüfung mit dem Überdruck-Anschluss am Prüfsystem für das Rohrleitungssystem (12) verbunden und vom Unterdruck-Anschluss am Prüfsystem für das Rohrleitungssystem (11) getrennt wird, das man aber auch so einstellen kann, dass das Rohrleitungssystem (1) für die Unterdruckprüfung mit dem Unterdruck-Anschluss am Prüfsystem für das Rohrleitungssystem (11) verbunden und vom Überdruck-Anschluss am Prüfsystem für das Rohrleitungssystem (12) getrennt wird.
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Ausführungsbeispiele: Verschiedene Druckluftvibratoren
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Bei der Anwendung des Verfahrens sind verschiedene Druckluftvibratoren bevorzugt für verschieden große bzw. verschieden schwere Rohrtypen einzusetzen, z.B.:
- (1) Kugelvibrator für kleinere bzw. leichtere Rohrtypen
- (2) Rollenvibrator für etwas größere bzw. schwerere Rohrtypen
- (3) Kolbenvibrator für sehr große bzw. sehr schwere Rohrtypen
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Ausführungsbeispiel: Venturi-Düse
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Zur Erzeugung des Unterdrucks kann man auch eine Venturi-Düse (7) einsetzen. Sie wird mithilfe eines Kompressor (22) durch Druckluft betrieben. Das Strömen der Druckluft durch die Düse erzeugt an dem am Rohrleitungssystem (1) angeschlossenen Anschluss der Venturi-Düse (7) den für das Rohrleitungssystem (1) gewünschten Unterdruck. Der Vorteil der Venturi-Düse (7) liegt in ihrem günstigen Preis.
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Filter zwischen Rohrleitung und Kompressor bzw. Venturidüse
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein Filter, der zwischen Rohrleitung und Kompressor bzw. Venturidüse angebracht wird.
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Bei der Pressluft-Dichtigkeitsprüfung wird mithilfe eines Filters (26), den man zwischen dem Rohrleitungssystem (1) und dem Kompressor-Drucklufttank (23) anbringt, verhindert, dass die im Rohrleitungssystem (1) befindlichen Schmutzstoffe – insbesondere die durch die Vibratoren (24) gelösten Partikel – beim Ablassen des Überdrucks aus dem Rohrleitungssystem (1) die Prüfgeräte verschmutzen.
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Im Unterdruckverfahren fängt der Filter (26) die Schmutzsstoffe und Partikel während der Erzeugung des Unterdrucks ab.
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Das Sammeln der Partikel und Schmutzstoffe im Filter (26) ermöglicht deren Untersuchung, z.B. zum Aufspüren der Ursachen der Verschmutzung.
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Ausführungsbeispiel: Seitenkanalverdichter
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Ein Seitenkanalverdichter, der über wesentlich mehr Kraft verfügt als die bisher beschriebenen Überdruck- oder Vakuumerzeuger, kann zur Erzeugung von Überdruck und Unterdruck im Rohrleitungssystem (1) größerer Dimensionen eingesetzt werden, für stabilere Rohre mit großen Durchmessern, wie sie in großen Industrieanlagen vorkommen.
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Auch der Einsatz in Teilabschnitten eines öffentlichen Wasser- oder Abwassersystems ist dadurch möglich.
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Ausführungsbeispiel: Messgerät für Außendruck
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Für den Fall, dass der das Rohrleitungssystem (1) umgebende Druck nicht identisch mit dem atmosphärischen Druck ist, besteht für alle hier aufgeführten Ausgestaltungen und Ausführungsbeispiele die Möglichkeit, eine weiteres Überdruck- oder Unterdruckmessgerät hinzuzufügen zur Ermittlung und Aufzeichnung des das Rohrleitungssystem (1) umgebenden äußeren Drucks.
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Ausführungsbeispiel: Differenzmessgerät
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Denkbar ist auch der Anschluss eines Differenzdruck-Messgeräts an das Rohrleitungssystem (1) und den dieses umgebenden Raum, durch das sogleich die Differenz zwischen dem das Rohrleitungssystem (1) umgebenden äußeren Druck und dem inneren Druck im Rohrleitungssystem (1) ermittelt wird.
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Abbildungsverzeichnis
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1 – Einfache Unterdruckprüfung mit elektrischer Vakuum-Pumpe
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2 – Einfache Unterdruckprüfung mit Venturi-Düse
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3 – Einfache Überdruckprüfung mit Kompressor
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4 – Steuerpult Überdruck und Unterdruck kombiniert
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5 – Schaltplan Überdruck und Unterdruck kombiniert
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Bezugszeichenliste
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– Rohrleitungssystem und Anschlüsse –
- 1
- Rohrleitungssystem
- 2
- Fluid-Anschluss des Rohrleitungssystems
– Instrumente und Anschlüsse auf dem Steuerpult – - 3
- Prüfsystem
- 4
- Fluid-Anschluss am Prüfsystem für den Kompressor-Drucklufttank
- 5
- Druckluft-Anschluss für den Vibrator
- 6
- Fluid-Leitung
- 7
- Venturi-Düse
- 8
- elektrische Vakuumpumpe
- 9
- Fluid-Anschluss am Prüfsystem für externes Unterdruck-Messgerät
- 10
- Fluid-Anschluss am Prüfsystem für externes Überdruck-Messgerät)
- 11
- Unterdruck-Anschluss am Prüfsystem für das Rohrleitungssystem
- 12
- Überdruck-Anschluss am Prüfsystem für das Rohrleitungssystem
- 13
- Manometer für den Vibrator-Arbeitsdruck
- 14
- Unterdruck-Manometer für das Rohrleitungssystem
- 15
- Überdruck-Manometer für das Rohrleitungssystem
- 16
- Manometer für den Kompressortank
- 17
- Druckregler für den Vibrator
- 18
- Vordruckregler für das Rohrleitungssystem
- 19
- Ein-Aus-Schalter für den Vibrator – einstellbar:
a) Aus
b) Ein
- 20
- Regler für Unterdruck im Rohrleitungssystem – einstellbar:
a) Überdruck Verstärken
b) Stopp
c) Überdruck Verringern
- 21
- Regler für Überdruck im Rohrleitungssystem – einstellbar:
a) Vakuum verstärken = Druck verringern
b) Stopp
c) Vakuum abschwächen = Druck erhöhen
– Instrumente und Anschlüsse außerhalb des Steuerpults – - 22
- Kompressor
- 23
- Kompressor-Drucklufttank
- 24
- Vibrator
- 25
- Rückschlagventil
- 26
- Filter
- 27
- externes Unterdruck-Messgerät
- 28
- externes Überdruck-Messgerät
- 29
- alternativ verbindbare Fluid-Anschluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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