DE10358716A1

DE10358716A1 - Verfahren sowie Vorrichtung zur Dichteprüfung eines gasgefüllten Behälters

Info

Publication number: DE10358716A1
Application number: DE2003158716
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr. Koch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2005-07-14
Also published as: WO2005057157A1; EP1692483A1

Abstract

Zur Überprüfung eines Behälterabschnittes eines gasgefüllten Behälters (1, 2) wird eine Haube (5) über den zu prüfenden Behälterabschnitt angeordnet. Ein innerhalb eines durch die Haube (5) begrenzten ersten Volumens befindliches Gas wird einem Druckgasmessgerät (10) zugeführt. Das Druckgasmessgerät (10) analysiert das zugeführte Gas. Eine Kalibrierung des Gasmessgerätes (10) erfolgt mittels der den Behälter umgebenden Atmosphäre.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Vorrichtung zur Dichteprüfung eines gasgefüllten Behälters.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der Produktinformation ASM 182TD+ „Öl- und partikelfreies Helium-Lecksuchgerät" der Alcatel Hochvakuumtechnik GmbH bekannt. Das bekannte Gasmessgerät wird zur Suche von Leckagen in Gasleitungen, Verrohrungen sowie bei der Entkontrolle von Vakuumbauteilen eingesetzt. Mit diesem Gerät sind auch kleine Leckagen nachweisbar.

Zur Analyse ist in dem Gerät eine Spektrometerzelle verbaut, welche eine hohe Empfindlichkeit aufweist.

Die Prüfung von Gasleitungen oder Verrohrungen muss oftmals unter erschwerten Bedingungen auf Baustellen erfolgen. Dafür ist es wünschenswert, robuste Gasmessgeräte zu verwenden, welche auch unter nachteiligen Bedingungen wie Verschmutzungen, Hitze, Kälte oder Erschütterungen zuverlässig arbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, welche eine einfache und zuverlässige Dichteprüfung eines gasgefüllten Behälters ermöglicht.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Gasmessgerät zur Sondierung nach dem Füllgas mittels der den Behälter um gebenden Atmosphäre kalibriert wird, eine Haube über einem zu prüfenden Behälterabschnitt angeordnet wird, ein innerhalb eines von der Haube und dem Behälter begrenzten ersten Volumens befindliches Gas dem Druckgasmessgerät zugeführt wird.

Bei einer Nutzung der den Behälter umgebenden Atmosphäre zum Kalibrieren des Gasmessgerätes sind aufwendige Einstellung an dem Gerät vermieden. Die Atmosphäre selbst ist unmittelbar an der zu prüfenden Stelle vorhanden und kann dem Gasmessgerät einfach zugeführt werden. Durch die Bildung eines ersten Volumens mittels der Haube wird ein gegenüber der Umgebung abgeschlossener Raum geschaffen. Aufgrund des verhältnismäßig kleinen ersten Volumens sind Leckagen im Bereich des zu prüfenden Behälterabschnittes schnell zu erkennen, da die Konzentration des Füllgases im ersten Volumen rasch zunimmt. Ein schnelles Verflüchtigen des ausgetretenen Füllgases wird durch Haube stark eingeschränkt.

Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass während oder vor der Zuführung des Gases zu dem Gasmessgerät ein Unterdruck im ersten Volumen der abgedichtet am Behälterabschnitt anliegenden Haube erzeugt wird.

Durch das Erzeugen eines Unterdruckes im ersten Volumen wird das Hindurchtreten von Füllgas durch eine undichte Stelle gefördert. Dadurch kann der zeitliche Aufwand für das Prüfverfahren reduziert werden. Weiterhin wird durch das Erzeugen eines Unterdrucks gegebenenfalls im ersten Volumen befindliches bereits verunreinigtes Gas eliminiert. Im Idealfall kann das Volumen derart evakuiert werden, dass annähernd ein Vakuum unter der ersten Haube erzeugt wird. Um ein Nachströmen von Gas aus der Atmosphäre der Umgebung des Behälters zu vermeiden, ist die Haube gegenüber dem Behälter abgedichtet.

Dies kann beispielsweise durch eine elastische Ausgestaltung der Randbereiche erzielt werden. Durch die Erzeugung des Unterdruckes saugt sich die Haube selbständig an der Oberfläche des Behälters fest. Dadurch sind aufwendige Abstütz- und Haltevorrichtungen nicht notwendig.

Vorteilhafterweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass nach dem Ende der Erzeugung des Unterdruckes eine vorgegebene Wartezeit bis zur Zuführung des Gases zu dem Gasmessgerät eingehalten wird.

Durch das Einhalten einer definierten Wartezeit kann auf die Dimension der Leckage rückgeschlossen werden. Im Idealfall wird unter der Haube ein Vakuum erzeugt. In Abhängigkeit einer vorgegebenen Wartezeit kann dann die Konzentration an Füllgas unter der ersten Haube ermittelt werden. Da die Wartezeit vorgegeben ist, kann bei einer kleineren Konzentration von einer kleineren Leckage und bei einer entsprechend größeren Konzentration von einer größeren Leckage in dem zu prüfenden Behälterabschnitt ausgegangen werden. Dadurch ist es möglich, auch Entscheidungen darüber zu treffen, ob Reparaturmaßnahmen beispielsweise sofort oder zu einem späteren Zeitpunkt durchgeführt werden müssen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der gasgefüllte Behälter innerhalb eines ihn umgebenden Raumes angeordnet ist.

Bei einem lecken Behälter, der innerhalb eines abgeschlossenen Raumes, beispielsweise eines Gebäudes, eines Schachtes oder auch eines Tunnels, angeordnet ist, ist ein Austausch der ihn umgebenden Atmosphäre mit der äußeren Umwelt nur in einem eingeschränkten Maße möglich. Insbesondere bei der Be füllung eines Behälters mit einem Gas, welches schwerer als Luft ist, können sich Ansammlungen von Füllgas außerhalb des Behälters bilden oder es kann zu einer allgemeinen Erhöhung der Konzentration von Füllgas innerhalb des den gasgefüllten Behälter umgebenden Raumes kommen. Bei einem Kalibrieren des Gasmessgerätes wird somit bereits auf eine gewisse Grundkonzentration von Füllgas kalibriert. Bei einer Anwendung des Verfahrens bei einem gasgefüllten Behälter, der innerhalb eines ihn umgebenden Raumes angeordnet ist, kann selbst bei einer erhöhten Füllgaskonzentration innerhalb des Raumes zuverlässig an einem zu prüfenden Behälterabschnitt eine Leckagestelle ausgemacht werden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise eine Haube, die abgedichtet auf einer Oberfläche des Behälters angeordnet ist.

Das abgedichtete Aufsetzen der Haube ermöglicht die Bildung des ersten Volumens, welches von der den Behälter umgebenden Atmosphäre abgegrenzt ist. Dadurch ist es möglich, eine Beprobung und Prüfung des in dem ersten Volumen befindlichen Gases vorzunehmen. Dabei kann vorgesehen sein, die Konzentration an Füllgas innerhalb des ersten Volumens zu ermitteln oder auch durch eine Erzeugung eines Unterdruckes in dem ersten Volumen durch eine Druckdifferenz ein Hindurchtreten von Füllgas aus dem Behälter durch die Behälterwandung zu fördern. Dadurch ist es möglich, bereits kleinste Leckagen, die unter atmosphärischen Bedingungen an dem Behälter noch nicht erkennbar sind, festzustellen und entsprechende Abhilfemaßnahmen zu ergreifen.

Weiter kann vorgesehen sein, dass der Haube eine Zuführvorrichtung für das Gasmessgerät zugeordnet ist, die einen ersten und einen zweiten Einströmkanal aufweist, wobei der erste Einströmkanal dem Zuführen von atmosphärischem Gas und der zweite Einströmkanal der Zuführung von Gas aus dem ersten Volumen dient und jeweils nur einer der Einströmkanäle in das Druckgasmessgerät mündet.

Unter Baustellenbedingungen ist eine einfache Handhabung des Gasmessgerätes gewünscht. Selbst unter erschwerten Bedingungen sollen die Prüfungen zu reproduzierbaren Ergebnissen führen. Durch eine Verwendung einer Zuführvorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Einströmkanal ist eine Handhabung des Gasmessgerätes vereinfacht. Das Gasmessgerät kann leicht über eine einzige Schnittstelle an das erste Volumen angekoppelt werden. Durch eine Verriegelung der Einströmkanäle gegeneinander ist eine vereinfachte Kalibrierung möglich. Das Umschalten von dem ersten Einströmkanal auf den zweiten Einströmkanal kann dabei derart mit weiteren Steuereinrichtungen gekoppelt sein, dass automatisch eine Kalibrierung oder eine Beprobung des ersten Volumens durch das Gasmessgerät erfolgt.

Vorteilhaft kann weiterhin vorgesehen sein, dass das erste Volumen in mehrere Abschnitte unterteilt ist.

Durch die Unterteilung des Volumens in mehrere Abschnitte ist es möglich, den Ort einer Fehlerstelle in dem Behälter genauer zu lokalisieren. Jeder der Abschnitte kann separat einer Messung unterzogen werden. Dadurch ist es möglich, dass die Haube eine relativ große Ausdehnung aufweist und ein großer Behälterabschnitt überprüfbar ist. Trotz des großen zu überprüfenden Behälterabschnitts kann eine Fehlerquelle leicht lokalisiert werden, da durch die Haube der Behälterab schnitt in mehrere einzeln zu prüfende Abschnitte unterteilt ist. Je nach Ausgestaltung des Gasmessgerätes kann zunächst vorgesehen sein, dass alle Abschnitte gleichzeitig beprobt werden und nur bei dem Auftreten einer Leckage gezielt nach der Leckage in einzelnen Abschnitten gesucht wird. Dadurch ist es möglich, rasch einen großen Behälterabschnitt zu überprüfen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
Dabei zeigt die
1 eine Seitenansicht zweier stirnseitig miteinander verbundener Rohre und die
2 einen Schnitt durch eine Haube zur Durchführung des Verfahrens.
Ein Behälter ist durch ein erstes Rohr 1 und ein zweites Rohr 2 gebildet. Die beiden Rohre 1, 2 sind Teil eines Kapselungsgehäuses einer druckgasisolierten elektrischen Leitung. Im Innern des Rohres ist ein elektrischer Leiter 3 (siehe 2) elektrisch isoliert angeordnet. Der elektrische Leiter 3 ist von einem Isoliergas umgeben. Dieses Isoliergas ist beispielsweise SF₆, Stickstoff oder ein Stickstoff-SF₆-Gemisch, welches unter erhöhtem Druck stehen kann. Derartige gasisolierte elektrische Leitungen dienen der Übertragung elektrischer Energie und weisen oftmals eine große Ausdehnung auf. Um eine Dichtigkeit des Kapselungsgehäuses nachzuweisen, sind beispielsweise bei der Inbetriebnahme, nach Montagearbeiten oder auch während des Betriebs Dichtigkeitsüberprüfungen vor gesehen. Insbesondere die Fügestellen sind dabei zu überprüfen.
Das erste Rohr 1 und das zweite Rohr 2 sind stirnseitig mittels einer Schweißnaht 4 miteinander gasdicht verbunden. Statt einer Schweißnaht 4 können auch weitere Fügestellen wie beispielsweise Flansche, Klebestellen, Pressstellen usw. mit dem nachstehenden Verfahren geprüft werden. Weiterhin ist das nachstehende Prüfverfahren auch für weitere Behälterformen geeignet, wie beispielsweise kugelförmige Behälter, quaderförmige Behälter usw. Um die radial umlaufende Schweißnaht 4 ist eine Haube 5 gelegt. Die Haube 5 umgibt die Schweißnaht 4 voll umfänglich (siehe 2). Die Haube 5 ist gegenüber der äußeren Mantelfläche des ersten bzw. des zweiten Rohres 1, 2 abgedichtet, so dass unter der Haube 5 ein abgeschlossenes erstes Volumen gebildet ist.
Wie in der 2 dargestellt, ist das erste Volumen in mehrere Abschnitte 26, 27, 28, 29, 30, 31 unterteilt. Jeder der Abschnitte 26, 27, 28, 29, 30, 31 ist separat prüfbar. Beispielhaft soll ein Prüfvorgang an einem der Abschnitte 7 im Folgenden dargestellt werden. Der Haube 5 ist eine Zuführeinrichtung 9 für ein Gasmessgerät 10 zugeordnet. Die Zuführeinrichtung 9 weist einen ersten Einströmkanal 11 sowie einen zweiten Einströmkanal 12 auf. Der erste Einströmkanal 11 dient der Zufuhr von atmosphärischem Gas zu dem Gasmessgerät 10. Der zweite Einströmkanal 12 dient der Zufuhr von Gas aus dem unter der Haube 5 gebildeten ersten Volumen zu dem Gasmessgerät 10. Zur Umschaltung zwischen dem ersten Einströmkanal 11 und dem zweiten Einströmkanal 12 ist ein Ventil 13 vorgesehen. Der Ausgang des Ventils 13 mündet in dem Gasmessgerät 10. Nach einer Umschaltung des Ventils 13 ist die Mündung an dem Gasmessgerät 10 entweder dem ersten Einströmkanal 11 oder dem zweiten Einströmkanal 12 zugeordnet. Zum Abpumpen von innerhalb des ersten Volumens befindlichem Gas ist der Zuführvorrichtung 9 eine Absaugpumpe 14 zugeordnet. Im vorliegenden Falle ist die Absaugpumpe 14 vor die Mündung des Gasmessgerätes 10 vorgeschaltet. Dadurch ist es möglich, eine Evakuierung bzw. Absaugung des Gases aus der Atmosphäre oder aus dem ersten Volumen vorzunehmen und diese abgesaugten Gase gleichzeitig dem Gasmessgerät zuzuführen. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eine Pumpe zum Absaugen von Gas aus dem ersten Volumen separat an diesem angeordnet ist.
Nach einem Anschließen des Gasmessgerätes 10 an den zu überprüfenden Abschnitt 7 des ersten Volumens erfolgt zunächst eine Umschaltung des Ventils 13 auf den ersten Einströmkanal 11. Nunmehr ist der erste Einströmkanal 11 über das Ventil 13 und die Absaugpumpe 14 mit der Mündung des Gasmessgerätes 10 verbunden. Bei einem Ansaugen von atmosphärischer Luft über den ersten Einströmkanal 11 kann nunmehr mit dem angesaugten Gas eine Kalibrierung des Gasmessgerätes 10 erfolgen. Ist diese Kalibrierung abgeschlossen, kann das Ventil 13 umgeschaltet werden, so dass eine Verbindung des zweiten Einströmkanals 12 mit der Mündung des Gasmessgerätes 10 gegeben ist. Nunmehr kann eine Evakuierung des ersten Volumens vorgenommen werden. Nach dem Evakuieren des ersten Volumens kann vorteilhafterweise eine vorgegebene Wartezeit eingehalten werden, so dass sich innerhalb des ersten Volumens die Konzentration von durch eine Leckage hindurchtretendem Füllgas erhöht. Nach dem Ablauf der Wartezeit kann das gegebenenfalls in seiner Füllgaskonzentration erhöhte, innerhalb des ersten Volumens befindliche Gas dem Gasmessgerät 10 zugeführt und dort analysiert werden. Je nach Höhe der Konzentration des Füllgases kann eine Aussage über die Dichtigkeit oder Undichtigkeit des zu prüfenden Behälterabschnittes getroffen wer den. Alternativ kann weiterhin vorgesehen sein, dass ein Abpumpen des Gases aus dem ersten Volumen nicht vorgenommen wird und lediglich nach einer Wartezeit die unter den gegebenen Bedingungen durch die Leckagestelle hindurchtretende Füllgasmenge überprüft wird. Dann wird das in dem ersten Volumen vorliegende Gasgemisch entweder über eine Pumpe oder über eine natürliche Strömung dem Gasmessgerät 10 zugeführt und entsprechend analysiert.
Die 2 zeigt einen Schnitt durch das erste Rohr 1, welcher senkrecht zur Rohrlängsachse liegt. Zu erkennen sind verschiedene Abschnitte 26, 27, 28, 29, 30, 31 des ersten Volumens der Haube 5. Jedem der Abschnitte 26, 27, 28, 29, 30, 31 ist eine Ankoppeleinrichtung 15, 16, 17, 18, 19 zugeordnet. Über die Ankoppeleinrichtung 15, 16, 17, 18, 19 ist die Zuführeinrichtung 9 an die jeweils zu überprüfenden Abschnitte 26, 27, 28, 29, 30, 31 des ersten Volumens anschließbar. Die Ankoppeleinrichtungen 15, 16, 17, 18, 19 können dabei unterschiedlich ausgestaltet sein. Zum einen können sie einfach einen Anschlussstutzen aufweisen oder auch schon Teile der Zuführvorrichtung beinhalten, wie beispielsweise ein Ventil, einen ersten oder einen zweiten Einströmkanal. Je nach Bedarf können die Ankoppeleinrichtungen 15, 16, 17, 18, 19 variabel gestaltet sein.
Zur radial um einen rohrförmigen Körper umgreifenden Montage ist die Haube 5 zweiteilig ausgestaltet. Die beiden Teile sind mittels eines Scharniers 20 aufklappbar, so dass ein leichtes Auf- und Absetzen der Haube 5 erfolgen kann. Darüber hinaus sind weitere Gestaltungsvarianten der Haube 5 möglich. So kann die Haube 5 beispielsweise aus mehreren Gliedern gebildet sein, so dass die Haube 5 variabel um verschiedene Rohrdurchmesser herum anlegbar ist. Darüber hinaus können die Auflageflächen der Haube 5 derart ausgestaltet sein, dass die Haube 5 auch zum Prüfen von ebenen Behälterabschnitten geeignet ist.
Alternativ kann weiter vorgesehen sein, die Haube 5 aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise einem Elastomer oder einer Folie, zu fertigen.

Claims

Verfahren zur Dichteprüfung eines gasgefüllten Behälters, wobei – ein Gasmessgerät (10) zur Sondierung nach dem Füllgas mittels der den Behälter (1, 2) umgebenden Atmosphäre kalibriert wird, – eine Haube (5) über einem zu prüfenden Behälterabschnitt angeordnet wird, – ein innerhalb eines von der Haube (5) und dem Behälter (1, 2) begrenzten ersten Volumens befindliches Gas dem Druckgasmessgerät (10) zugeführt wird.
Verfahren zur Dichteprüfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während oder vor der Zuführung des Gases zu dem Gasmessgerät (10) ein Unterdruck im ersten Volumen der abgedichtet am Behälterabschnitt anliegenden Haube (5) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ende der Erzeugung des Unterdruckes eine vorgegebene Wartezeit bis zur Zuführung des Gases zu dem Gasmessgerät (10) eingehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gasgefüllte Behälter (1, 2) innerhalb eines ihn umgebenden Raumes angeordnet ist.
Haube (5) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (5) abgedichtet auf einer Oberfläche des Behälters (1, 2) angeordnet ist.
Haube (5) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Haube (5) eine Zuführvorrichtung (9) für das Gasmessgerät (10) zugeordnet ist, die einen ersten und einen zweiten Einströmkanal (11, 12) aufweist, wobei der erste Einströmkanal (11) dem Zuführen von atmosphärischem Gas und der zweite Einströmkanal (12) der Zuführung von Gas aus dem ersten Volumen dient und jeweils nur einer der Einströmkanäle (11, 12) in das Druckgasmessgerät (10) mündet.
Haube (5) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Volumen in mehrere Abschnitte (26, 27, 28, 29, 30, 31) unterteilt ist.