DE19610475C1 - Vorrichtung zur Auffindung von Leckagen in Rohren, insbesondere Kanalisationsrohren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Auffindung von Leckagen in Rohren, insbesondere in Kanalisationsrohren und an Muffen zwischen Rohren.

Eine Kanalisation ist Teil eines öffentlichen oder privaten Infrastruktursystems, für deren funktionsgemäßen Betrieb der Anlagenbetreiber entsprechend den gesetzlichen Rahmenbedingungen verantwortlich zeichnet. Insbesondere das Vorhandensein von Leckagen kann zu einer Exfiltration beziehungsweise zur Infiltration von Flüssigkeiten oder Gasen aus dem Rohrsystem oder an den Muffen zwischen den Rohren und damit zu einer potentiellen Gefährdung eines nachgeordneten Vorfluters oder gar des Grundwassers, sowie des Erdreichs führen. Aus diesen mehr oder weniger ökologischen Gründen kommt dem schnellen, zuverlässigen und kostengünstigen Auffinden von schadhaften Stellen im Rohrsystem einer Kanalisation ein zunehmend höherer Stellenwert zu.

In Verbindung mit nicht begehbaren Abwasserrohren ist es unter anderem bekannt, Leckagen über eine Befahrung des Rohres unter Verwendung einer Fernsehkamera aufzuspüren. Dieses Verfahren setzt jedoch eine vorherige Stillegung und Reinigung des zu untersuchenden Abwasserrohres voraus, was in der Regel mit aufwendigen technischen Eingriffen und erheblichen Kosten verbunden ist. Weiterhin sind die so erhaltenen Untersuchungsergebnisse, die in einer rein visuellen Bewertung der aufgenommenen Videofilme bestehen, subjektiven Einflüssen unterworfen und hängen stark von der Erfahrung des Begutachters ab. Eine objektive Qualifizierung und Quantifizierung beobachteter Leckagen im Hinblick auf tatsächlich vorhandene Exfiltrationen aus dem Abwasserrohr ist jedoch auch bei hoher Bildauflösung nicht möglich. Insbesondere im Hinblick auf Leckagen im Bereich von Muffen zwischen Abwasserrohren, das heißt im Bereich der sogenannten Muffen, erlaubt dieses Verfahren nur äußerst ungenaue Aussagen.

Weiterhin ist in Verbindung mit dem Auffinden und Abdichten von Leckagen bei Kanalsystemen die Anwendung von Drucküberprüfungen bekannt. In der EP 0 496 289 A1 wird eine derartige Vorrichtung beschrieben, die mit einem Packer und einer Mehrzahl von aufblähbaren Volumina, sowie einer Einrichtung zum Ausbringen eines Dichtungsmaterials ausgestattet ist. Der Einsatz derartiger Vorrichtungen wird jedoch sowohl durch die technisch erforderliche Begrenzung des aufzubringenden Drucks, als auch durch die Anzahl und Qualität der vorhandenen Anschlüsse, wie beispielsweise von Hausanschlüssen am Abwasserkanal, beschränkt. Zudem kommt es durch die Anwendung einer Drucküberprüfung häufig zu einer unerwünschten Reaktivierung von Leckagen, die zuvor durch Selbstabdichtung nicht mehr exfiltrierten.

Bei Abwasserrohren, deren Durchmesser Werte von ca. 80 cm übersteigen, ist die Ermittlung von Leckagen in der Praxis auch über eine Begehung möglich und damit auf eine rein visuelle, subjektive Bewertung der Beobachtungen beschränkt. Eine Qualifizierung und Quantifizierung insbesondere im Bereich der Muffen zwischen Abwasserrohren im Hinblick auf eine mögliche Exfiltration ist hierbei nicht möglich.

Allen genannten Verfahren und Vorrichtungen ist gemeinsam, daß diese lediglich den Zustand des untersuchten Abwasserrohrs in seinem Inneren erfassen, während Aussagen über das Umfeld des Abwasserrohrs, sowie seine Einbettung bzw. eine Änderung dieses Umfelds durch bestehende Undichtigkeiten nicht möglich sind.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die ein einfaches, schnelles, genaues und zuverlässiges Auffinden von Leckagen in Abwasserrohren und/oder an Muffen zwischen Rohren ermöglicht, ohne daß diese zuvor entleert und gereinigt werden müssen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 definierte Sonde gelöst.

Der Kern der Erfindung besteht gewissermaßen darin, eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit der längs des zu untersuchenden Rohrs geophysikalische Messungen des elektrischen Spannungsabfalls, der elektrischen Stromdichte und des Temperaturgradienten ausgeführt werden. Durch die gleichzeitige Ermittlung der vorgenannten Meßwerte wird deren Aussagekraft und damit die Zuverlässigkeit der Sonde gesteigert; gleichzeitig werden durch Erfassung unterschiedlicher physikalischer Parameter im allgemeinen unvermeidbare Mehrdeutigkeiten weitgehend eliminiert.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Durch die zusätzliche Verwendung von kernphysikalischen Meßmethoden beziehungsweise Meßvorrichtungen kann insbesondere das Umfeld des untersuchten Abwasserrohrs angesprochen werden und auch auf die Art der Leckage geschlossen werden.

Die weitere Integration von chemischen Sensoren in die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt darüber hinaus eine Beurteilung des Abwasserchemismus und auch eine spezifische Detektion von Gasen im Abwasserrohr.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Dargestellt ist der prinzipielle Aufbau einer geophysikalischen Sonde.

Die in Fig. 1 dargestellte Sonde 10 wird zur Aufnahme der Meßwerte in ein Abwasserrohr 1 eingeführt, das im allgemeinen mit einer Flüssigkeit 2 gefüllt ist beziehungsweise von einer Flüssigkeit durchströmt wird. Damit ist es möglich, die Untersuchung während des Betriebs (im Arbeitszustand) des Abwasserrohrs 1 durchzuführen, so daß es weder einer vorherigen Stillegung, noch einer Reinigung des Rohrs 1 bedarf.

Die Sonde 10 ist beispielsweise als zylindrische Hülse 11 ausgebildet und zwar vorzugsweise aus Kunststoff.

Die Sonde 10 als Meßvorrichtung ist über ein mehradriges Anschlußkabel 12 mit einer - außerhalb des Rohrs 1 positionierten elektronischen Auswerteeinheit - verbunden. Alternativ ist jedoch auch eine Übertragung der Meßdaten per Funk denkbar und realisierbar.

Im Inneren der Sonde 10 sind - axial betrachtet nacheinander - vier für geophysikalische Messungen geeignete Elektroden 15, 15′, 15′′, 15′′′ montiert; darüberhinaus ist an dem dem Anschlußkabel 12 zugewandten Teil der Sonde 10 eine weitere nicht polarisierbare Elektrode 16 vorgesehen, und zwar seriell zu den vorgenannten vier Elektroden. Die räumliche Anordnung der Elektroden 15, 15′, 15′′, 15′′′ ist derart, daß in an sich bekannter Weise, und zwar nach der sogenannten "Vier-Punkt-Anordnung" einerseits der Spannungsabfall bezüglich der Längsachse des Rohrs 1 und andererseits die Stromdichte am jeweiligen (Meß-)Ort innerhalb des Abwasserrohrs 1 bestimmt werden kann.

Weiterhin sind im Inneren der Sonde 10 mindestens zwei Temperatursensoren 20, 20′ zur Ermittlung des Temperaturgradienten längs der Längsachse des Abwasserrohrs 1 vorgesehen. Als Temperatursensoren können herkömmliche Temperatursensoren wie beispielsweise Pt100-Widerstände, d. h. Widerstandsthermometer, bei denen das Metall des elektrischen Widerstands Platin ist, verwendet werden.

Aus der Kenntnis

• - des - bezogen auf die Längsachse des Abwasserrohrs 1 elektrischen Spannungsabfalls, sowie
• - der Stromdichte innerhalb des Abwasserrohrs 1 und aus der Kenntnis
• - des Temperaturgradienten im Abwasserrohr 1 lassen sich so unter der Verwendung bekannter geophysikalischer beziehungsweise geoelektrischer Auswertemethoden sehr genau und sehr zuverlässig Leckagen in einem Abwasserrohr 1 ermitteln, und zwar mit einer hohen räumlichen Auflösung.

Zur zusätzlichen Bestimmung weiterer Meßgrößen können weitere Funktionsteile in die Sonde 10 eingebracht werden, und zwar gleichermaßen fest oder auswechselbar.

So ist es beispielsweise möglich, mit Hilfe eines oder mehrerer geeigneter chemischer Sensoren 30 zum Beispiel den CO₂-, den O₂-, oder den CH₄-Gehalt der Luft im Rohr oder einer Flüssigkeit 2 innerhalb des Abwasserrohrs 1 zu bestimmen.

Innerhalb der Sonde 10 können ferner in zueinander geeigneten Abständen jeweils eine oder mehrere auswechselbare Neutronenquelle(n) oder eine Gamma-Strahlenquelle 40 angeordnet werden, wobei auch die zum Nachweis der entsprechenden Strahlung erforderlichen spezifischen Zählers 41 vorzusehen sind.

Die von der Neutronenquelle 40 emittierten Neutronen werden von der Flüssigkeit 2, die in der Regel zu einem überwiegenden Teil aus Wasser besteht, abgebremst, so daß hierdurch der Wassergehalt insbesondere im unmittelbaren Umfeld des Abwasserrohrs beziehungsweise im Boden bestimmt werden kann. Als Neutronenquelle 40 kommen beispielsweise Californium oder Americium in Frage.

Die Gamma-Strahlenquelle 40, die eine handelsübliche Radiumquelle sein kann, ermöglicht eine einfache Detektion der Dichte im unmittelbaren Umfeld (beziehungsweise im Boden) des Abwasserrohrs 1.

Der Einsatz von kernphysikalischen Strahlungsquellen erlaubt es letztlich, Aussagen nicht nur über das Innere des Abwasserrohrs 1 selbst, sondern auch über dessen unmittelbare Umgebung zu machen. Damit wird insbesondere eine Unterscheidung möglich, ob das unmittelbar außerhalb des Abwasserrohrs 1 befindliche Wasser aus dem Abwasserrohr 1 selbst stammt und durch Exfiltration ausgetragen wurde ("aktive" Undichtigkeit).

Ganz allgemein läßt sich im Hinblick auf die vorliegende Erfindung noch folgendes anmerken:

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Detektion von Leckagen in Abwasserrohren 1, ohne daß es einer vorherigen Reinigung des Rohrs bedarf.

Durch die Kombination der aufgezeigten Meßmethoden kann die räumliche Lage einer Leckage sehr genau festgestellt werden. Dadurch lassen sich erhebliche Kosteneinsparungen sowohl bei der Detektion, als auch bei der Sanierung der Leckagen erzielen, da im Gegensatz zum Stand der Technik auf eine Gesamtsanierung von Rohrbereichen verzichtet werden kann. Ein Rohrsystem kann quasi punktuell saniert werden.

Durch die zusätzliche Integration von bekannten kernphysikalischen Vorrichtungen lassen sich darüberhinaus auf einfache Weise "aktive" und "passive" Leckagen unterscheiden. Damit können Leckagen qualifiziert und in gewissem Umfang auch quantifiziert werden, d. h. eine Exfiltration und eine damit möglicherweise verbundene Kontamination des Erdreichs und/oder des Grundwassers kann sehr genau beurteilt werden.

Aufgrund der einfachen Handhabung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann diese in vorteilhafter Weise auch zur Überprüfung von erfolgten Sanierungsmaßnahmen eingesetzt werden.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Auffinden von Leckagen in Rohren, insbesondere in Kanalisationsrohren und an Muffen zwischen Rohren, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Sonde (10) mit

• - mindestens vier Elektroden (15,15′, 15′′, 15′′′) zur Ermittlung eines elektrischen Spannungsabfalls im Abwasserrohr (1) und der elektrischen Stromdichte innerhalb des Abwasserrohrs (1) und mit
• - mindestens zwei Temperatursensoren (20, 20′) zur Bestimmung eines Temperaturgradienten im Abwasserrohrs (1).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (10) mindestens einen chemischen Sensor (30) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (10) mindestens eine Neutronenquelle und/oder eine Gamma-Strahlenquelle (40) und mindestens einen strahlungsspezifischen Zähler (41) aufweist.