DE1907848C

DE1907848C - Method and device for the localization of leaks in pipelines in particular laid in the ground

Info

Publication number: DE1907848C
Authority: DE
Inventors: Georg 4400 Munster Milke
Original assignee: Hoesch AG
Current assignee: Hoesch AG
Publication date: 1972-01-05

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lokalisierung von Leckstellen an insbesondere im Erdboden verlegten Rohrleitungen, wobei mit einem Druckmittel ein in einem Durchgang mit Registriergeräten versehener Meßmolch eingeführt, an mehreren Stellen der Rohrleitungslänge die jeweiligen Durchflußwerte gemessen und an eine auf dem Erdboden befindliche Auswertvorrichtung gegeben werden und danach die Lage der Leckstelle ermittelt wird.The invention relates to a method and an apparatus for the localization of leaks in pipelines in particular laid in the ground, whereby a measuring pig provided in a passage with recording devices is introduced with a pressure medium, The respective flow rates are measured at several points along the length of the pipeline and transferred to one on the Ground evaluation device are given and then the location of the leak is determined will.

Wegen des verhältnismäßig hohen Arbeits- und Kostenaufwandes und insbesondere der Gefahr der Grundwasserverseuchung bei Ölleitungen kommt der sicheren and wirtschaftlichen Prüfung von Rohrleitungen auf Leckstellen bzw. der Ermittlung deren Lage und eventuell auch Größe eine besondere Bedeutung zu.Because of the relatively high work and cost and especially the risk of Groundwater contamination in oil pipelines comes from the safe and economical testing of pipelines on leakage points or the determination of their location and possibly also size is of particular importance to.

Entsprechend den Vorschriften müssen vor Inbetriebnahme von Rohrleitungen für den Transport von flüssigem oder gasförmigem Fördergut Dichtigkeitsprüfungen vorgenommen werden. Des weiteren werden weitere Dichtigkeitsprüfungen von Zeit zu Zeit bei der Wartung der bereits verlegten und benutzten Rohrleitungen verlangt.According to the regulations, pipelines for the transport of Leak tests are carried out on liquid or gaseous conveyed goods. Furthermore will further leak tests from time to time during the maintenance of the already laid and used Piping required.

Für diese Dichtigkeitsprüfungen werden die Rohrleitungen im ganzen οι'ιτ in Abschnitten mit Wasser gefüllt und mit Hochdruckpumpen auf den vorgeschriebenen Prüfdruck gcbracnt. lsi die Leitung dicht, so bleibt der Prüfdruck unter Berücksichtigung der sich ändernden Boden- und Druckmitteltemperatur über mehrere Stunden konstant, verliert die Leitung aber an einer oder mehreren Stellen Wasser, ist sie also undicht, so sinkt der Prüfdruck entsprechend ab. Dabei ist die Menge des in der Zeiteinheit auslaufenden Wassers ein Maß für die Größe der Leckstcllc und kann nach besonders entwickelten Berechnungsformeln ermittelt werden.For these tightness tests , the pipelines are filled with water in sections and gcbracnt to the prescribed test pressure using high-pressure pumps. If the line is tight, the test pressure remains constant for several hours, taking into account the changing soil and pressure medium temperature, but if the line loses water at one or more points, i.e. if it is leaky, the test pressure drops accordingly. The amount of water leaking in the unit of time is a measure of the size of the leak and can be determined using specially developed calculation formulas.

Werden bei derartigen Dichtigkeitsprüflingen Wasserverlliste festgestellt, müssen die Leckstellcn geortet werden, was bei frei verlegten Leitungsstückeii verhältnismäßig einfach ist, da man in diesen Fällen den Austritt der Leckflüssigkeit beobachten kann, während die Ermittlung bei insbesondere im Erdboden verlegten Leitungen besondere Schwierigkeiten bringt, wobei sieh die Lecksuche vor allem bei kleineren bis mittleren Leckgrößen (Leckverluste von etwa 4 bis 50 dnv' je Stunde) als sehr zeitraubend und kostspielig erweist.If water lists are found in such leak test items, the leak positions must be determined be located, which is the case with freely laid line pieces is relatively simple, since in these cases the leakage fluid can be observed, while the determination of lines, especially those laid in the ground, has particular difficulties brings, but see the leak detection especially with smaller ones to medium leak sizes (leakage losses of about 4 to 50 dnv 'per hour) as very time consuming and proves costly.

Von den vielen bekanntgewordenen Verfahren und Vorrichtungen wird /. B. auf die zwar sichere, aber sehr zeitraubende und teuere »Schneid-Methode« verwiesen, bei der die Rohrleitung in Tcilstiicke zerschnitten und getrennt geprüft wird. Des weiteren sind bekannt: Das Abhorchen der Leitung auf Leckgeräusche oder das .AufschnüfTeln von N₂O (Lachgas) über der Leitung, nachdem diese mit N^O enthaltendem Preüwasscr gefüllt wurde. Bei diesen zuletzt genannten Methoden stellt sich der gewünschte Erfolg meistens nicht ein, weil das Ergebnis stark von der Lage der Leckslellc und den jeweiligen Bodenverhältnissen abhängig ist.Of the many methods and devices that have become known, /. For example, reference is made to the safe, but very time-consuming and expensive "cutting method" in which the pipeline is cut into pieces and checked separately. The following are also known: Listening to the line for leakage noises or sniffing up N ₂ O (laughing gas) over the line after it has been filled with Preüwasscr containing N ^ O. With these last-mentioned methods, the desired success is usually not achieved because the result depends heavily on the location of the leak and the respective soil conditions.

Es ist /.. H. aus den USA.-Patentschriften 2 951 362 und 3 132 506 auch ein Prüfverfahren bekannt, bei dem mit <ler die Rohrleitung durchströmenden Flüssigkeit ein Molch durch die Leitung gefördert wiiil. (W Meß- und Registriergeräte enthält, Hierbei weist (k' Molch mindestens zwei Dichtringe iiiif, die abschnittsweise mit dei Rohrinnenwand gegenüber der übrigen Rohrleitung abgedichtete Kammern bilden. Mit dem Molch wird die gesamte Rohrleitung*¹-länge abgefahren. Befinden sich zwischen den Dichtringen Lecksttllen, so wird auf verschiedeneu Wegen der durch den Wasserausiritt bewirkte Druckabfall gemessen und auf einem eine Beziehung zur Lage der Leckstelle in der Rohrleitung ergebenden Streifen registriert, so daß nach Ausbau des Molches Lage und eventuell auch Größe der Leckstellen bestimmtIt is / .. H. from the USA. Patents 2,951,362 and 3,132,506 a test method is known in which ler the pipeline flowing through with <Liquid promoted a pig through the line wiiil. (W contains measuring and recording devices, this includes (k 'pig at least two sealing rings iiiif, the sections make with dei tube inner wall opposite the rest of pipeline sealed chambers. With the scraper, the entire pipeline * ¹ length is executed. If there are between the sealing rings Leakage points, the pressure drop caused by the leakage of water is measured in various ways and recorded on a strip giving a relationship to the location of the leakage point in the pipeline, so that after the pig has been removed, the location and possibly also the size of the leakage points is determined

ίο werden können.ίο can be.

Derartige Ausführungen haben den wesentlichen Nachteil, daß hierbei die Dichimanschetten während des gesamten Weges entlang der Rohrinnenfläche gleiten und somit dem Verschleiß ausgesetzt sind. EsSuch designs have the major disadvantage that the Dichimanschetten during slide the entire way along the inner surface of the pipe and are therefore exposed to wear. It

genügt jedoch schon ein geringer Verschliß an einem der beiden Dichtringe, um die Funktionsfähigkeit des Gerätes in Frage zu stellen, wenn hierdurch bereits ein Druckausgleich erfolgen kann, so daß die Meßgeräte gar nicht oder falsch ansprechen.However, a slight wear on one of the two sealing rings is sufficient to ensure the functionality of the The device should be questioned if this already allows pressure equalization, so that the measuring devices do not address them at all or address them incorrectly.

so Bei einer anderen Ausfuhrungsform gemäß dem USA.-Patent 2 940 302 wird eine Meßvorrichtung ebenfalls sorgfältig une registrierend während des Betriebszustandes entlang der gesamten Rohrlänge verfahren und mißt eventuelle radiale Komponenten des Flüssigkeitsstromes, die sich dann einstellen, wenn die radialen Mündungen einer axialen Eintrittsöffnung in den Bereich einer Leckstelle gelangen. Diese Vorrichtung ist für das exakte Auffinden von Leckstellen nicht verwendbar, da sie nur auf größere Undichtigkeiten anspricht. Außerdem ist hiermit, wie auch bei der vorher beschriebenen Vorrichtung, kein gezieltes Anfahren der Leckstclle möglich, da lediglich eine eventuell vorhandene radiale Strömung, nicht aber deren zugehörige axiaie Ausgangsrichtung festgestellt werden kann.So in another embodiment according to the U.S. Patent 2,940,302 is a measuring device also carefully une registering during the Operate along the entire length of the pipe and measure any radial components of the liquid flow, which occur when the radial mouths of an axial inlet opening reach the area of a leak. This device cannot be used for the exact location of leaks, since it only applies to larger ones Addresses leaks. In addition, as with the device described above, no Targeted approach to the leaks possible, since only a possibly existing radial flow, however, its associated axial initial direction cannot be determined.

Aus der USA.-Palentschrift 3 196 686 ist weiterhin ein Meßmolch bekannt, der zur Feststellung von Leckstellen die Durchflußrichtung bzw. die Durchflußmenge in einer Rohrleitung mißt und an eine außerhalb des Rohres befindliche Auswertvorrichtung gibt, wonach auf die Lage eines Lecks geschlossen werden kann.A measuring pig is also known from USA.-Palentschrift 3 196 686, which is used to determine Leakage measures the direction of flow or the flow rate in a pipe and to a There is an evaluation device located outside the pipe, after which the position of a leak is concluded can be.

Der Meßmolch weist an seinem Umfang zwei Dichtungsringe auf, die in ihrem äußeren Durchmesser dem Innendurchmesser des zu prüfenden Rohres entsprechen und auf denen der Mcßinolch im Verlauf der Messungen in der Rohrleitung verfahren wird.The measuring pig has two sealing rings on its circumference, the outer diameter of which correspond to the inside diameter of the pipe to be tested and on which the Mcßinolch is moved in the pipeline during the measurements.

Auf cla^· Vorhandensein bzw. auf die Lage des Lecks kann dann geschlossen werden, wenn sich beim Abfahren der Leitungslänge Unregelmäßigkeiten in den fortlaufend durch Druckbeaufschlagung gegenüberliegender Membranen oder durch Verwendung von drehbaren Permanentmagneten Dehnungsmeßstreifen oder Durchflußmesser ermittelten Meßergebnissen zeigen.On cla ^ · Presence or on the location of the Leaks can then be closed when the Traversing the line length irregularities in the continuously opposed pressurization Diaphragms or, by using rotatable permanent magnets, strain gauges or flow meter show measured results.

Neben dem erheblit'hcn meßtcchnischen Aufwand erfordern alle Arten der Leckermittlung zwischen der Rohrleitung und den einem starken Verschleiß unter-In addition to the considerable technical effort required, all types of leak detection between the Pipeline and the heavy wear and tear

fio worfencn Dichtungsringen ein hohes Maß an Dichtigkeit, das durch die vorbekannte Konstruktion, wie auch bei den bereits behandelten Ausführungen, nicht gewährleistet werden kann, da die Dichtungsringe ständig, auch auf dem Wege zu den Meßstellen, an den oft rauhen Rohrinnenwänden schleifen und sich nicht, zumindest nicht für eine längere Betriebsdauer, den Rohrverformtingen unter Prüfdruck betriebssicher anpassen können.fio cast sealing rings a high degree of tightness, This is not due to the previously known construction, as in the case of the explanations already discussed can be guaranteed because the sealing rings are constantly on, even on the way to the measuring points grind the often rough inner pipe walls and not, at least not for a longer period of operation, be able to safely adapt the pipe deformations under test pressure.

Kleine Lecks, z.B. Haarrisse in der Rohrleitung, können durch diese Art dei Durchflußmengenniessung schon allein wegen der I Ingenauigkeit der Durchfliißmengenmeßgeräte im unteren Bereich der Meßbreiie, die gerade im vorliegenden Fall von entscheidender Bedeutung is:, gar nicht erfaßt werden. Ausflußmengen des Meßmediums, die von dem durch jen erforderlichen Prüfdruck hei W/n der RohrmateruiMreekgrenze erweiterten Rohr unter Verringerung -'ines Volumens ausgepreßt werden, können in in der Durchflußrichtung vom Meßmolch nicht erfaßt werden. Somit sind kleinste Undichtigkeiten von der Onung durch die vorbekannte Meßanordnung ausgeschlossen.Small leaks, e.g. hairline cracks in the pipeline, This way you can measure the flow rate if only because of the accuracy of the flow rate meters in the lower range of the Measurements, which are of decisive importance in the present case: are not recorded at all. Outflow quantities of the measuring medium, which depend on the test pressure required by the W / n of the pipe material / mreek limit Expanded pipe with a reduction in volume can be pressed out in not detected in the direction of flow by the measuring pig will. Thus, the smallest leaks are from the onung by the previously known measuring arrangement locked out.

\V:iU:iiin ist die Patentschrift Nr. 22 079 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin bekannt, die die ständige Überwachung einer oder mehrerer hinsichtlich des Durchflusses miteinander in Verbindung stehender, sich bereits, in Betrieb befindlich·.; Rohrleitungen zum Inhalt hat. Beim Auftreten eines Lecks werden in Abhängigkeit von den sich dadurch ändernden Durchflußmengen an den ein/einen Meßpunkten Widerstandsthermometer unterschiedlich beaufschlagt, wodurch sich der Widerstand der von einem konstanten Strom durch- flossencii Widerstandsthermometer ändert.\ V: iU: iiin is patent specification No. 22 079 des Office for inventions and patents in East Berlin known that the constant monitoring of an or several that are connected to each other in terms of flow, are already in operation · .; Has pipelines to the content. If a leak occurs, depending on the thereby changing flow rates at the one or one measuring point resistance thermometer differently applied, whereby the resistance of the constant current through flossencii resistance thermometer changes.

Dies. Ausführung offenbart somit eine Einrichtung mit zwi 'in Abstand voneinander in der Rohrleitung fest einbauten Strömungsmengenmessern zur Feststellung :)b überhaupt Leckstellen vorhanden sind, und güif keinen Hinweis über die Ermittlung der Lage etwaiger Leckstellen.This. Embodiment thus discloses a device with two spaced apart in the pipeline built-in flow meters for determination :) b leaks exist at all, and güif no indication of the determination of the Location of any leaks.

Die 1 SA-Patentschrift 2 ^lJ75 637 zeigt ein Verfahren, bei dem in leeren Rohrleitungen Strecken durch M>n außen mit Preßluft beaufschlagte Ballons abgedichtet werden, um in der abgesperrten Rohrleitung trecke Wasserstandsmessungen von in das Rohr durch Lecks eindringenden Wassers vornehmen zu können.1 SA-Patent Document 2 ^l J75 637 shows a method impinged balloons are wherein n in empty pipes routes through M> outside with pressurized air is sealed in order to be able to make in the shut-off pipe line treks water level measurements of penetrating into the tube through leaks water.

Die deutsche Patentanmeldung B 18455 IX '42k beschreibt «line Vorrichtung zum Prüfen von Rohren, bei dem beide Rohrenden mit von Hand oder durch Federn vorgespannten an sich bekannten Dichtclcir.enten ahg-.-spcrrt und anschließend in ihrer Dichtwirkuii}! durch gegen ein/* Seite der Dichtung wirkenden Druck des Meßmcdiums verstärkt werden.The German patent application B 18455 IX '42k describes "line device for testing pipes, in which both pipe ends with known sealing elements pretensioned by hand or by springs ahg -.- spcrrt and then in their sealing effect}! be increased by pressure of the measuring medium acting against one side of the seal.

Der I rfir.dung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Feststellung von Lcckstellen zu schaffen, die ein rationelleres, sichereres und gezieltes Auffinden von Leckstcllen ermöglicht und die auch dir Lokalisierung von insbesondere kleinen Leck-Meilen in unter einem Prüfdruck stehenden Rohrleitungen gewährleistet, der üblicherweise annähernd die Streckgrenze des Rohrm;.tcrials beträgt und bei dem eine elastische Volumciiveigrößerung des Rohrc3 und damit des Rohrdurchmessers eintritt.The purpose of the I rfir.dung is to develop a To create a facility for the detection of gaps that is more rational, safer and more targeted Locating leaks enables you to localize especially small leaks guaranteed in pipelines under test pressure, which is usually approximately the yield point of the pipe m; .tcrials is and at which an elastic volume increase of the pipe c3 and thus the pipe diameter occurs.

Gemäß der Erfindung wird zunächst bei einem Verfahren zur Lokiilisierung von Leckstellen an insbesondere im Erdboden verlegten Rohrleitungen wobei mit einem Druckmittel ein in einem Durchgang mit Registriergeräten versehener Meßmolch eingeführt, an mehreren Stelle* der Rohrleitungslängc die jeweiligen Durchflußwtrte gemessen und an eine auf dem Erdboden befindliche Aliswertvorrichtung gegeben werden und danach die Lage der Leckstelle 6j ermitteil wird — vorgeschlagen, daß an der vorgesehenen Mcßstdlc der Meßmolcii durch Druckerhöhung di.·«. Druckmittels selbsttätig dichtend nut der Rohrwand verspannt und gleichzeitig der Durchgang durch den Meßmolch geöffnet wird, nach erfolgter Messung durch Druckabbau der Meßmolch selbsttätig freigegeben und anschließend durch Druckmittelzufuhr hzw. -auslaß zur nächsten Meßstelle verfahren wird.According to the invention, first of all in a method for locating leakage points in particular Pipelines laid in the ground with a pressure medium in one passage Measuring pig equipped with recording devices introduced, at several points * along the length of the pipeline the respective flow values are measured and transferred to an Aliswert device located on the ground are given and then the location of the leak 6j is determined - it is proposed that at the intended Mcßstdlc the Meßmolcii by increasing the pressure di. · «. Pressure medium self-sealing groove the pipe wall is clamped and at the same time the passage through the measuring pig is opened, after the Measurement released automatically by pressure reduction of the measuring pig and then carried out Pressure medium supply hzw. outlet to the next measuring point is proceeded.

Das erfinriungsgemäßc Verfahren erlaubt, wie im einzelnen noch später zu erläutern ist, eine wesentlich sichere, einfachere und gezielte Ermittlung von Leckstellen. The method according to the invention allows, as in to be explained individually later, a much safer, simpler and more targeted determination of leaks.

Es brauchen über die gesamte Leitungslänge nur an einigen Stellen, vorzugsweise in etwa gleichen Abständen, die jeweilige Durchflußmenge und Durchflußrichtung gemessen werden. Danach werden Kennlinien abgezeichnet, aus denen Anzahl und Lage der Leckstellt ermittelt werden können. Falls die Ortslage nach diesen ersten Messungco nicht schon ausreichend genau feststeht, wird zur Ermittlung der genauen Lage der Molch gezielt in den vermuteten Leckbereich gefahren, bis man einen Wechsel der Durchflußrichtung und/oder eine sprunghafte Verringerung Dzw. Zunahme der Durchflußmenge feststellt.It is only necessary in a few places over the entire length of the line, preferably at approximately the same intervals, the respective flow rate and flow direction can be measured. Then there are characteristics signed, from which the number and location of the leaks can be determined. If the location is not sufficient after this first measurement is exactly established, is to determine the exact location of the pig targeted in the suspected Leak area driven until there is a change in the direction of flow and / or a sudden decrease Detecting or increase in the flow rate.

Vorteilhaft wird bei dem vorgeschlagenen Verfahren die nur eine Absperrmanschette, lediglich während des Meßvorganges, also im Ruhezustand, mit der Rohrinnenwand in Verbindung gebracht, so daß kein nennenswerter Verschleiß eintritt und eine verhältnismäßig hohe und lange Betriebssicherheit auch bei der Ermittlung kleinster Undichtigkeiten gewährleistet ist.In the proposed method, it is advantageous to have only one shut-off collar, only during of the measuring process, so in the idle state, brought into connection with the inner wall of the pipe, so that no significant wear occurs and also a relatively high and long-term operational reliability is guaranteed when determining the smallest leaks.

Des weiteren ist insbesondere die selbsttätige Verspannung des Molches und die erfindungsgemäßc Steuerung des Durchflusses durch den Molch und damit der Beaufschlagung der Meßgeräte jnd die selbsttätige Freigabe des Molches nach Abschluß der Messung hervorzuheben.Furthermore, the automatic bracing of the pig and the inventive c Control of the flow through the pig and thus the application of the measuring devices and the to highlight the automatic release of the pig after the measurement has been completed.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der der Meßmolch in einem Durchgang Durchflußmeßvorrichtungen enthält und an jedem Ende eine Transportmanschctte aufweist, zeichnet sicli dadurch aus, daß eine Außenhülse verschiebbar auf einer Inncnhiilse angeordnet ist und mit einer mit der Innenhülse verbundenen Absperrnianschette zusammenwirkt und daß die Beaufschlagung der DurchflußöfTnungen an dem der Absperrmanschette abgewandten Ende der InncnhiilsL· durch die Außenhülse steuerbar ist.The device according to the invention, in which the measuring pig has flow measuring devices in one pass contains and at each end a transport cuff has, is characterized in that an outer sleeve is displaceable on an inner sleeve is arranged and cooperates with a Absperrnianschette connected to the inner sleeve and that the admission of the flow openings at the one facing away from the shut-off cuff End of the inner sleeve through the outer sleeve is controllable.

Durch die sich bei Druckbelastung durch die Außenhülse im Durchmesser erweiternde und bei Entlastung verengende Abspcrrmaiischette ist in einfacher Weise ein hohes Maß an Betriebssicherheit und Meßgenauigkeit gewährleistet.Due to the widening in diameter when subjected to pressure through the outer sleeve and at Discharge constricting cuff is in simpler Way ensures a high level of operational safety and measurement accuracy.

Einem anderen Merkmal der Erfindung zufolge i.t ein vorzugsweise mit einem Füllventil versehener und als Ciuinmiblasu ausgebildeter Druckbehälter vorgesehen, der in einem von der Innenhiilse und von der Außenhülsc gebildeten Zylinderraum ungeordnet ist, wodurch die im Druckbehälter beim Zusammenfahren entstander; Druckerhöhung zum Auseinanderbewegen von Außen- und Innenhiilse nach Druckabbau des Druckmittels verwendet werden kann. Das Füllventil dient dazu, den Druck in dem Druckbehälter so vorzugeben, daß er mit Sicherheit über dem höchsten hydrostatischen Druck in der abzusuchenden Rohrleitung liegt, der auf Grund unterschiedlicher Höhenlagen vorhanden ist, da sonst ein unerwünschtes Festklemmen des Molches erfolgen kann.According to another feature of the invention, i.t a preferably provided with a filling valve and designed as a Ciuinmiblasu pressure vessel, which is disordered in a cylinder space formed by the inner sleeve and the outer sleeve, whereby the in the pressure vessel when moving together; Pressure increase to move apart of the outer and inner sleeve can be used after the pressure medium has been depressurized. The filling valve is used to increase the pressure in the Preset the pressure vessel so that it is definitely above the highest hydrostatic pressure in the area to be searched Pipeline is present due to different altitudes, otherwise a unwanted jamming of the pig can occur.

S' V SS ' V S.

Gemäß einer, vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht die Durchflußmeßvorrichtung aus einer Grob- und einer Feinmeßvorrichtung für die Ermittlung von Durchflußmenge und Durchfiußrichtung. so daß durch diese Vereinigung in ausgezeichneter Weise sowohl ein spezielles Meßsystem für größere als auch für kleinere Leckstellen vorhanden ist.According to an advantageous development of the invention the flow measuring device consists of a coarse and a fine measuring device for the Determination of flow rate and flow direction. so that through this union in excellent Way, there is a special measuring system for both larger and smaller leaks.

Dabei besteht die Grobmeßvorrichtung im wesentlichen aus einem durchbohrten Weicheisenkern, der zwischen zwei Induktionsspulen und Ausgleichsfedern verschiebbar gehalten ist. The coarse measuring device consists essentially of a drilled soft iron core, the is held displaceably between two induction coils and compensating springs.

Die Feinmeßvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Heizdraht, an dessen Enden Heißleiterwiderstände nach Art einer Wheatstone-Brücke geschaltet angeordnet sind.The precision measuring device consists essentially of a heating wire with thermistor resistors at the ends are arranged connected in the manner of a Wheatstone bridge.

Die F.in- und Ausschaltung der Durchflußmeßvorrichtung erfolgt über einen Magnetschalter, der durch einen als Dauermagnet ausgebildeten Spreizring betätigbar ist.The switching on and off of the flow measuring device is carried out via a magnetic switch, which is activated by an expanding ring designed as a permanent magnet can be actuated.

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Einrichtung an Hand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. The device according to the invention is explained in more detail below using schematically illustrated exemplary embodiments.

Im einzelnen zeigtIn detail shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Meßmolch,1 shows a longitudinal section through the measuring pig,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie H-II undFig. 2 shows a section along the line H-II and

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III der Fig. 1,Fig. 3 is a section along the line III-III of Fig. 1,

F i g. 4 ein Prinzipschaltbild,F i g. 4 a block diagram,

Fig. 5 die Feinmeßvorrichtungsschaltung bei der einen undFig. 5 shows the micrometer circuit in one and

Fig. 6 bei der anderen Durchflußrichtung,Fig. 6 in the other direction of flow,

F i g. 7 den Längsschnitt einer zu prüfenden Rohrleitung im kleineren Maßstab,F i g. 7 the longitudinal section of a pipeline to be tested on a smaller scale,

F i g. 8 die Kennlinie einer Rohrleitung mit einer Leckstelle,F i g. 8 the characteristic curve of a pipeline with a leak,

Fig. 9 die Kennlinie einer Rohrleitung mit zwei Leckstellen.9 shows the characteristic curve of a pipeline with two leaks.

Der Meßmolch 1 weist an jedem Ende eine Transportmanschette 2 auf. die sich an der Innenwand des Rohres 3 abstützen und von denen die eine mit der Außenhülse 4 und die andere gemeinsam mit der Absperrmanschette 5 mit der mit einem Magnetschalter 6 bestückten Innenhülse 7 verbunden ist.The measuring pig 1 has a transport sleeve 2 at each end. which are on the inner wall of the Support tube 3 and one of which with the outer sleeve 4 and the other together with the Shut-off collar 5 is connected to the inner sleeve 7 equipped with a magnetic switch 6.

Die Außenhülse 4 ist verschieblich auf der Innenhülse 7 gelagert. Außenhülse und Innenhülse weisen gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Durchflußöffnungen 41 und 71 auf. Innen- und Außenhülse bilden gemeinsam einen Zylinderraum 8, in dem eine Gummiblase 9 als Druckbehälter 10 mit einem Füllventil 101 angeordnet ist. Über eine Kupplung 11 ist an den Meßmolch 1 ein Gehäuse 12 mit einem nicht näher dargestellten Sender und einer Batterie befestigt.The outer sleeve 4 is slidably mounted on the inner sleeve 7. Outer sleeve and inner sleeve have throughflow openings 41 and 71 which are arranged distributed uniformly over the circumference. The inner and outer sleeves together form a cylinder space 8 in which a rubber bladder 9 is arranged as a pressure vessel 10 with a filling valve 101 . A housing 12 with a transmitter (not shown in detail) and a battery is attached to the measuring pig 1 via a coupling 11.

In der Innenhülse 7 ist eine Durchflußmeßvorrichtung 13 angeordnet, deren Stromversorgung durch Betätigung des Magnetschalters 6 mittels des Spreizringes 42 geschaltet wird.In the inner sleeve 7, a flow measuring device 13 is arranged, the power supply through Actuation of the magnetic switch 6 is switched by means of the expanding ring 42.

Die Grobmcßvorrichtung 131 besteht im wesentlichen aus einem Weicheisenkern 1311, der zwischen zwei Induktionsspulen 1312 und zwei just-erten Ausgleichsfedern 1313 beweglich gehalten ist.The coarse measuring device 131 consists essentially of a soft iron core 1311 which is movably held between two induction coils 1312 and two adjusted compensating springs 1313.

Bei der Feinmeßvorrichtung 132 ist ein Heizdraht 1321 so in einer Vergußmasse 1322 und einem Kunststoffrohr 1323 angeordnet, daß eine Durchflußöffnung 1324 verbleibt. An den Enden des Heizdrahtes 1321 sind Kupferstücke 1325 angelötet, in denen temperaturabhängige Widerstände, vorzugsweise Heißleiterwiderstände (1326. 1327.1328, 1329) angeordnet sind, die nach Art einer Meßbrücke (s. F i g. 5 und 6) geschaltet sind.In the precision measuring device 132, a heating wire 1321 is arranged in a potting compound 1322 and a plastic tube 1323 in such a way that a throughflow opening 1324 remains. At the ends of the heating wire 1321 copper pieces 1325 are soldered, in which temperature-dependent resistors, preferably thermistor resistors (1326, 1327.1328, 1329) are arranged, which are connected like a measuring bridge (see Figs. 5 and 6).

Die Arbeitsweise ist folgende: Vor Beginn der Lecksuche wird die Rohrleitung 30 (F i g. 7) mit einer Schleuse 31 und an beiden Enden mit Schiebern 32 und 33 versehen. Vorteilhaft wird an das Schleusenende eine Füllpumpe 34 und an das andere Ende eine Hochdruckpumpe 35 angeschlossen.The method of operation is as follows: Before the start of the leak search, the pipeline 30 (FIG. 7) is provided with a sluice 31 and slides 32 and 33 at both ends. A filling pump 34 is advantageously connected to the end of the lock and a high-pressure pump 35 is connected to the other end.

Nach Öffnen und nachfolgendem Schließen derAfter opening and then closing the

ίο Schleuse 31 kann durch Zuführung von Wasser mittels der Füllpiimpe 34 und gleichzeitiges öffnen des Schiebers 32 der Meßmolch 1 an jede beliebige Stelle der vorher zweckmäßigerweise entlüfteten und gesäuberten Rohrleitung 30 gefahren werden. Dabei ist die Menge des zugepumpten Wassers ein ungefähres Maß für die Transportstrecke. Nachdem der Meßmolch 1 die gewünschte Position erreicht hat, wird die Rohrleitung mittels der Hochdruckpumpe 35 auf Prüfdruck gebracht. Dabei tritt (s. spätere Erläuterung)ίο Lock 31 can be supplied by means of water the filling pin 34 and at the same time opening the slide 32 of the measuring pig 1 at any point the pipeline 30 which has previously been suitably vented and cleaned. Here is the The amount of water pumped in is an approximate measure for the transport distance. After the measuring pig 1 has reached the desired position, the pipeline is pressurized to the test by means of the high pressure pump 35 brought. Thereby occurs (see later explanation)

ao der Meßmolch in Funktion. Nachdem seine Lage geortet und die Meßdaten aufgenommen worden sind, wird die Rohrleitung wieder drucklos gemacht und der Meßmolch, wie anfangs beschrieben, in die nächste Meßposition gefahren. Liegt diese in einer bereits überfahrenen Strecke, erfolgt der Molchtransport du· ch Zupumpen vom anderen Leitungsende bei geöffnetem Schieber 33. ao the measuring pig in function. After its position has been located and the measurement data have been recorded, the pipeline is depressurized again and the measuring pig, as described at the beginning, is moved to the next measurement position. If this is in a route that has already been traveled over, the pig is transported by pumping in from the other end of the line with the slide 33 open.

Der Meßmolch 1 (s. Fig. 1) arbeitet in der Weise, daß sich durch den Prüfdruck die Außenhülse 4 und die Innenhülse 7 gegeneinander bewegen, wodurch folgendes bewirkt wird:The measuring pig 1 (see Fig. 1) works in such a way that the outer sleeve 4 and move the inner sleeve 7 against each other, causing the following:

Die Absperrmanschette 5 wird vom Spreizring 42 der Außenhülse 4 nach außen dichtend gegen die Innenwand des Rohres 3 gepreßt, die Durchflußöffnungen 71 und damit ein Durchfluß durch die Durchflußmeßvorrichtung 13 und die Durchflußbohrung 72 werden durch die öffnungen 41 freigegeben, durch Betätigung des Magnetschalters 6 mittels des als Dauermagnet ausgebildeten Spreizringes 42 wird der Batteriestrom eingeschaltet und dadurch Sender und Durchflußmeßvorrichtung in Betrieb genommen, und schließlich erfolgt eine Druckerhöhung im Druckbehälter 10 durch den sich verkleinernden Zylinderraum 8.The shut-off collar 5 is pressed by the expanding ring 42 of the outer sleeve 4 to the outside in a sealing manner against the inner wall of the pipe 3; The expanding ring 42 designed as a permanent magnet turns on the battery current and the transmitter and the flow measuring device are put into operation, and finally the pressure in the pressure vessel 10 is increased by the decreasing cylinder space 8.

Nachdem der Meßmolch geortet worden ist und in noch näher zu beschreibender Art die jeweilige Durchflußmenge und Durchflußrichtung gemessen hat und diese an der Erdoberfläche ermittelt worden sind, wird die Rohrleitung drucklos gemacht. Dadurch schiebt die vorher im Druckbehälter 10 verdichtete Luft die Außenhülse 4 und die Innenhülse 7 wieder auseinander in die Ausgangslage, wodurch die Absperrmanschette 5 freigegeben wird, der Batteriestrom ausgeschaltet und die Durchflußöffnungen 71 geschlossen werden. Anschließend kann der Meßmolch in die nächste Meßposition gefahren werden. Die Messung der Durchflußmenge und der Durchflußrichtung erfolgt bei größeren Leckstellen, also größerer Flüssigkeitsbewegung, durch die Grobmeßvorrichtung 131 in der Weise, daß durch die Strömung der Weicheisenkern 1311 mehr oder weniger tief in eine der beiden Induktionsspulen 1312 eintaucht. Die dadurch hervorgerufene Induktionsänderung ist ein Maß für die Richtung und Menge des Wasserdurchflusses und wird durch ein drahtloses Übertragungsverfahren nach außen an die Erdoberfläche gegeben (s. auch F i g. 4).After the measuring pig has been located and has measured the respective flow rate and flow direction in a manner to be described in more detail and these have been determined on the surface of the earth, the pipeline is depressurized. As a result, the air previously compressed in the pressure vessel 10 pushes the outer sleeve 4 and the inner sleeve 7 apart again into the starting position, whereby the shut-off collar 5 is released, the battery power is switched off and the flow openings 71 are closed. The measuring pig can then be moved to the next measuring position. The flow rate and flow direction are measured by the coarse measuring device 131 in the case of larger leaks, i.e. greater fluid movement, in such a way that the soft iron core 1311 dips more or less deeply into one of the two induction coils 1312 due to the flow. The resulting change in induction is a measure of the direction and amount of water flow and is given to the earth's surface by a wireless transmission process (see also Fig. 4).

Die Wirkungsweise der speziell für kleinere Leck-The mode of action of the specially designed for smaller leakage

stellen geeigneten Feinmeßvorrichtung 132 ist im einzelnen folgende:make suitable precision measuring device 132 is in individual following:

Die Flüssigkeit fließt durch die Durchflußöffnung 1324 und wird von dem Heizdraht 1321 erwärmt. Je na·...! Fließrichtung werden dadurch die Heißleiterwiderstände 1326 und 1328 (Fig. 6) oder 1327 und 1329 (Fig. 5) erwärmt.The liquid flows through the flow opening 1324 and is heated by the heating wire 1321. Ever n / A·...! The thermistor resistances are thereby set in the direction of flow 1326 and 1328 (Fig. 6) or 1327 and 1329 (Fig. 5).

Da die Heißleiterwiderstände nach Art einer Meßbrücke geschaltet sind, wird durch die Veränderungen der Widerstände ein entsprechender Meßstrom fließen. Die Richtung dieses Meßstromes ist abhängig von der Fließrichtung der Flüssigkeit, und die Höhe des Meßstromes ist proportional der Stärke des Flüssigkeitsstromes, also der Durchflußmenge. Der Meßstrom wird über den Modulator 122 (F i g. 4) mit einem drahtloscn.Ubermittlungsverfahren nach außen gegeben.Since the thermistor resistors are connected like a measuring bridge, the changes a corresponding measuring current flow through the resistors. The direction of this measuring current is dependent of the direction of flow of the liquid, and the level of the measuring current is proportional to the strength of the Liquid flow, so the flow rate. The measuring current is transmitted via the modulator 122 (FIG. 4) given to the outside world using a wireless transmission method.

Die Funktion der Meßwertaufnahme, Meßwertübertragung und Meßwertanzeige ist im Prinzip in F i g. 4 dargestellt:The function of recording, transferring and displaying measured values is in principle in F i g. 4 shown:

Der Magnetschalter 6 schaltet den Strom der Batterie 120 für Meßwertaufnahme und -übertragung bei Druckerhöhung der Prüfflüssigkeit ein oder bei Druckminderung ab. Der Wechselstromerzeuger 1310, die Induktionsspulen 1312, der Heizdraht 1321, die Heißleiterwider*tände 1326 bis 1329 und der Sender 121 sind dem Batteriestrom parallel geschaltet. Der Modulator 122 bekommt entsprechend der Richtung und Stärke des Durchflusses den Induktionsstrom aus den Induktionsspulen 1312, der Grobmeßvorrichtung 131 oder den Meßstrom von den Heißleiterwiderständen 1326 bis 1329 der Feinmeßvorrichtung 132 zugeführt. Er variiert die Senderfrequenz, gibt den Meßwert entsprechend dem Trägerfrequenzverfahren oder nach einem anderen Verfahren an den Sender 121 über die Antenne 1210 an die Erdoberfläche 123. Der Empfangsteil besteht im wesentlichen aus einem Empfänger 124 mit Antenne und Suchspule 125 sowie einer Meßwertanzeige 126 und einer Batterie 127.The magnetic switch 6 switches the current of the battery 120 for recording and transmission of measured values when the pressure of the test liquid increases or when the pressure decreases. The alternator 1310, the induction coils 1312, the heating wire 1321, the thermistor resistors 1326 to 1329 and the Transmitters 121 are connected in parallel to the battery power. The modulator 122 gets according to the Direction and strength of the flow rate the induction current from the induction coils 1312, the coarse measuring device 131 or the measuring current from the thermistor resistors 1326 to 1329 of the precision measuring device 132 supplied. It varies the transmitter frequency and gives the measured value according to the carrier frequency method or by another method to the transmitter 121 via the antenna 1210 to the earth's surface 123. The receiving part consists of essentially consisting of a receiver 124 with antenna and search coil 125 and a measured value display 126 and a battery 127.

Die vom Meßmolch ermittelten und gesendeten Meßwerte hinsichtlich Richtung und Menge des Durchflusses sowie des Standortes des Meßmolches werden mittels entsprechender Vorrichtungen oder auch von Hand zu Kennlinien zusammengestellt, wobei aus den einzelnen Werten auf Lage und Anzahl der Leckstellen geschlossen werden kann.The measured values determined and sent by the measuring pig with regard to the direction and amount of the The flow rate and the location of the measuring pig are determined by means of appropriate devices or also compiled by hand into characteristic curves, whereby from the individual values on position and number the leaks can be closed.

Dabei wird bei der Auswertung von folgenden Überlegungen ausgegangen:The evaluation is based on the following considerations:

In einer unter Druck stehenden Rohrleitung vergrößert sich an jeder Stelle durch elastische Verformung der Rohrwand der Rohrquerschnitt. Die dadurch auf der gesamten Rohrleitungslänge hervorgerufene Volumenvergrößerung entspricht der Wassermenge, die notwendig ist, die bereits gefüllte Rohrleitung auf diesen bestimmten Druck zu bringen. Hat nun diese unter Druck stehende Leitung eine Leckstelle, so verringert sich gleichzeitig an jeder Stelle der Leitung der Druck, d. h., an jeder Stelle der Leitung verkleinert sich der Rohrquerschnitt und liefert Wasser für den Leckverlust. Das Wasser fließt also in zunehmender Menpe von den Rohrleitungsenden zur Leckstelle, d. h., die Durchflußmenge vergrößert sich mit zunehmender Entfernung von den Rohrleitungscnden, entsprechend der FunktionIn a pressurized pipeline, it enlarges at every point due to elastic deformation the pipe wall the pipe cross-section. The resulting over the entire length of the pipeline The increase in volume corresponds to the amount of water that is necessary in the pipeline that has already been filled to bring on that particular pressure. Now if this pressurized line has a leak, in this way the pressure is reduced at every point in the line, i. i.e., at any point on the line the pipe cross-section decreases and supplies water for the leakage loss. So the water flows in increasing numbers from the pipe ends to the leak, d. i.e., the flow rate increases with increasing distance from the pipe ends, according to the function

V₁ = AVx ^X .V ₁ = AVx ^X.

Bei dem Vorhandensein von nur einer Leckstelle im Rohrstrang (s. auch Fig. 8) strömt somit das Leckwasser von beiden Seiten auf die Leckstelle zu. Rechts neben der Leckstelle fließt das Wasser nach links, und links neben der Leckstelle fließt das Wasser nach rechts, wobei die "fließende Wsissermenge abhängig ist von der Leckgröße und dem Verhältnis der Entfernung der Leckstelle vom Rohrende zu der ge samten Leilungslänge.If there is only one leakage point in the pipe string (see also Fig. 8), this will flow Leak water from both sides towards the leak point. The water flows in to the right of the leak to the left and to the left of the leak point the water flows to the right, whereby the "flowing amount of water depends on" depends on the size of the leak and the ratio of the distance of the leak from the pipe end to the ge entire line length.

ίο Gemäß der F i g. 8 ergibt die erste Messung bei 801 zunächst den Abstand von B und die Durchflußmcngc sowie bereits durch die gemessene Durchflußrichtung den Hinweis, daß die Leckstelle 800 links von dieser Mcßstelle liegt. Das gleiche ergibt entsprechend die Messung an der Stelle 802. Die Messung an der Stelle 803 bnngt demgegenüber durch den Wechsel der Durchflußrichtung und die wesentlich geringere Durchflußmenge den Hinweis, daß die Leckstelle 800 zwischen den Meßstellen 802ίο According to the F i g. 8, the first measurement at 801 initially gives the distance from B and the flow rate as well as the indication from the measured flow direction that the leak point 800 is to the left of this point. The measurement at point 802 results in the same way. In contrast, the measurement at point 803, due to the change in the flow direction and the significantly lower flow rate, indicates that the leakage point 800 between the measuring points 802

ao und 803 liegt.ao and 803 lies.

Die genaue Ortung der Leckstelle erfolgt durch gezielte Annäherung bis zur Ermittlung der Stelle des Wechsels der Durchflußrichtung oder, wenn z. B. von der Meßstelle 803 ausgegangen wird, bis zur sprunghaften Zunahme der Durchflußmenge. V ist der mit Hilfe von Spezial formein errechenbare Leckverlust unter Berücksichtigung der Temperatur- und Druckänderungen während der Prüfung eines undichten Rohrabschnittes.The exact location of the leak is done by targeted approach until the point of change of the flow direction or, if z. B. is assumed from the measuring point 803, up to the sudden increase in the flow rate. V is the leakage loss that can be calculated using special forms, taking into account the temperature and pressure changes during testing of a leaky pipe section.

Sind zwei oder mehrere Leckstellen vorhanden (F i g. 9), hängen Durchflußrichtung und Durchflußmenge an den Leckstellen 900 und 901 von den Leckgrößen und den Abständen von den Leitungsenden ab. Es kann der Zufluß zur Leckstelle von beiden Seiten erfolgen, oder die Durchflußrichtung kann an beiden Seiten der Leckstelle gleich und nur die Durchflußmenge unterschiedlich sein. In jedem Fall ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Einrichtung, entsprechend den an verschiedenen Stellen ermittelten Meßwerten, die Leckstellen aufzuspüren.If there are two or more leaks (Fig. 9), the flow direction and flow rate depend at leaks 900 and 901 on the leak sizes and the distances from the pipe ends away. The inflow to the leak point can take place from both sides, or the direction of flow can be the same on both sides of the leak and only the flow rate can be different. In each Case it is possible with the device according to the invention, according to the at different points determined measured values to track down the leaks.

Claims

Patent claims:

1. Procedure for the localization of leaks in pipelines, in particular those laid in the ground, with a pressure medium provided with recording devices in a passage Measuring pig introduced, the respective flow values measured at several points along the length of the pipeline and one on the ground located evaluation device are given and then the location of the leak is determined is, characterized in that the measuring pig through at the intended measuring point Pressure increase of the pressure medium automatically clamped to the pipe wall in a sealing manner and at the same time the passage through the measuring pig is opened after the measurement by pressure reduction the measuring pig is automatically released and then by supplying or releasing pressure medium is moved to the next measuring point.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, wherein the measuring pig i) a passageway containing a flow meter and a transport man at each end

having schelte, characterized in that an outer sleeve (4) slidable on an inner sleeve (7) is arranged and with a shut-off sleeve connected to the inner sleeve (f

so m R. arso m R. ar

KG si le L di

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cooperates and that the application of the flow openings (71) on which the Absperrmanschettc remote end of the inner sleeve can be controlled by the outer sleeve (4).

3. VorricMung according to claim 2, characterized by eimi widening in diameter under pressure load through the outer sleeve (4) and When the pressure is released, the shut-off collar (S) narrows.

4. Device according to claims 2 and 3, characterized by a pressure vessel (10), the cylinder space formed by the inner sleeve and the displaceable outer sleeve (8) is arranged.

5. Device according to claims 2 to 4, characterized in that the pressure vessel is designed as a rubber bladder (9) and has a filling valve (101).

6. Device according to claims 2 to 5, characterized in that the flow measuring device (13) from a size measuring device

(131) and a precision measuring device (132) for determining the flow rate and flow direction consists.

7. Device according to claims 2 to 6, characterized in that the coarse measuring device (131) consists essentially of a drilled soft iron core (1311) between two induction coils (1312) and compensating springs (1313) is held displaceably.

8. Device according to claims 2 to 7, characterized in that the precision measuring device (132) consists essentially of a heating wire (1321) with thermistor resistors at the ends (1326 to 1329) are arranged connected in the manner of a measuring bridge.

9. Device according to claims 2 to 8, characterized in that the flow meter device is switched via a magnetic switch (6), which is operated by a permanent magnet formed expanding ring (42) can be actuated.

1 sheet of drawings