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Rohrleitung zum Transport von umweltgefährdenden Medien
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sowie Verfahren zur Herstellung und~Verlegung derselben Die Erfindung
betrifft eine Rohrleitung zutn Transport von urnweltgefährdenden Medien, bestehend
aus einem mediumführenden Innenrohr und einem das Innenrohr umgebenden Außenrohr,
wobei der zwischen den Rohren befindliche Zwischenraum mit einem Druck beaufschlagt
ist, der über dem Druck des Mediums liegt.
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Es sind überwachbare Leitungsrohre bekannt, die aus einem gewellten
Innenrohr und einem dieses koaxial umgebenden gewellten Außenrohr bestehen, wobei
der zwischen den Rohren befindliche Ringspalt mit einem Überdruck beaufschlagt ist.
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Bei Auftreten eines Lecks entweder am Innenrohr oder am Außenrohr
fällt der Druck im Ringspalt ab, und ein Alarm wird ausgelöst. Der Vorteil dieses
bekannten Leitungsrohres ist darin zu sehen, daß es in nahezu unendlichen Längen
herstellbar
und wie ein elektrisches Kabel auf Trommeln transportierbar und verlegbar ist Nachteilig
bei diesem System ist daß eine Leckage zwar gemeldet, aber nicht ohne größere Schwierigkeiten
geortet werden kann. Darüberhinaus ist diesem System für größere Nermweiten nicht
mehr wirtschaftlich.
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In letzter Zeit häufen sich Meldungen, daß umweltgefährdende Medien
aus verlegten Rohrleitungen unbemerkt ins Erdreich eindringen und zu einer Verschmutzung
des Trinkwassers führe.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrleitung
anzugeben, die einen wirtschaftlichen und sicheren Transport von umweltgefährdenden
Medien gewährleistet, insbesondere sollen größere Leckagen sowohl am Innen- als
auch am Außenrohr schnell gemeldet und geortet werden könneun. Darüberhinaus soll
die Schadensstelle bei einer verlegten Rohrleitung schnell auswechselbar sein.
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Diese Aufgabe wird bei einer Rohrleitung der eingangs erwähnten Art
dadurch gelöst, daß die Rohrleitung aus einer Vielzahl von werksseitig vorgefertigten
endseitig abgeschotteten Rohrleitungsabschnitten ausgebaut ist, die aus einem glattwandigen
Metallrohr einem vorzugsweise koaxial dazu angeordneten glattwandigen Mantelrohr
sowie einer im Ringspalt angeordneten Überwachungsleitung besteht, in der der gleiche
Betriebsdruck wie im Ringsnalt vorherrscht, und die für jeden Rohrleitungsabschnitt
mindestens ein bei Druckabfall im Ringspalt alarmgebendes Bauteil aufweist.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die
Rohrleitung aus vorgefertigten Bauteilen aufgebaut ist, die bereits werksseitig
druckgenriift werden können und die es ermöglicht, einen Schadensfall schnell anzuzeigen
und ztl orten, bevor es zum Austritt des Mediums kommt.
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Fällt beisnielsweise in einem Rohrleitungsabschnitt der Druck im Ringspalt
zusammen, wird durch das alarmgebende Bauteil aufgrund des Druckabfalls ein Alarm
ausgelöst.
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Die Einmessung der Schadensstelle kann in einfacher Weise, wie weiter
unten beschrieben, vorgenommen werden.
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Mit besonderem Vorteil ist die Überwachungsleitung ein dünnes Stahlrohr,
in welches für jeden Rohrleitungsabschnitt ein Differenzdruckschalter eingebaut,
vorzugsweise eingeschweißt ist. Derartige Differenzdruckschalt er sind auf dem Markt
erhältlich und können beisnielsweise im Abzweig eines T-Stücks eingebaut werden.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist in der Überachungsleitung mindestens
eine Meldeader verlegt, die an die Schalterkontakte des alarmgebenden Bauteils angeschlossen
ist. Im Schadensfall wird über den Schalter eine Verbindung zwischen zwei Adern
oder aber zwischen einer Ader und der als Masse geschalteten Überwachupgsleitung
hergestellt, wodurch ein Alarm ausgelöst wird. Wenn, wie es nach einem weiteren
Gedanken der Erfindung vorgesehen ist, mindestens eine Meldeader aus einem Widerstandsmetall
besteht, läßt sich nach der sogenannten Widerstandsreferenzmethode der Schadensort
leicht einmessen. Diese Widerstandsreferenzmethode läßt sich auch anwenden, wenn
eine Ader aus Kupfer verwendet wird und vor jedem Bauteil ein Widerstand in die
Ader eingebaut ist.
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Zusätzlich zu der Uberwachungsleitung ist in dem Ringspalt eine Fülleitung,
vorzugsweise aus Stahl, verlegt, die für jeden Rohrleitungsabschnitt mindestens
eine Auslaßöffnung aufweist, die vorzugsweise mit einem Rückschlagventil ausgerüstet
ist. Diese Fülleitung dient dazu, den Ringspalt nach Verlegung mit dem erforderlichen
Überdruck zu versehen.
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Zur erstellung der in sich geschlossenen Rohrleitungsabschnitte ist
jeder Rohrleitungsabschnitt über Stahlflansche
abgeschottet, die
sowohl am Innenrohr als auch am Mantelrohr endseitig verschweißt sind. Die Stahlflansche
dienen dabei gleichzeitig dazu, das Innenrohr im Abstand zum Außenrohr zu halten.
Es kann jedoch vorteilhaft sein, bei einer größeren Länge des Rohrleitungsabschnittes
zusätzlich eine oder mehrere Abstandshalterkufen oder Abstandshalt erschalen vorzus
ehen. Die Überwachungsleitung und gegebenenfalls auch die Fülleitung sind durch
die Flansche hindurchgeführt und mit den Flanschen ebenfalls druckdicht verschweißt.
Eine Anforderung an die Rohrleitung kann sein, daß diese mit einem bestimmten Gefälle
verlegt ist und Durchbiegungen des Innenrohres nicht zugelassen sind, da sich in
diesen beisnielsweise Wasser ansammeln kann, welches dann zu einer Korrosion des
Innenrohres führt Aus diesem Grunde hat es sich als vorteilhaft erwiesen, in jedem
Rohrleitungsabschnitt das Innenrohr mittels der Flansche vorzuspannen, so daß das
Innenrohr bei einer Temneratur von etwa 50 - 70°C kräftefrei ist.
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Unterhalb dieser Temperatur herrscht eine Zugspannung im Innenrohr
vor, die eine Durchbiegung des im Mantelrohr fest eingespannten Innenrohres vermeidet,
wenn das Medium mit einer Temperatur von unter 50 - 700C transportiert werden soll.
Zur Vermeidung der Korrosion sowohl am Innenals auch am Außenrohr ist es vorteilhaft,
den Ringspalt in jedem Rohrleitungsabschnitt und in jeder Verbindungsstelle mit
einem inerten Gas, vorzugsweise Stickstoff auszufüllen. Nach einem weiteren Gedanken
der Erfindung ist vorgesehen, das Innenrohr exzentrisch im Mentelrolnr zu lagern,
und die Überwachungsleitung und gegebenenfalls die Fülleitung im weiteren Teil des
ItingsnAtes anzuordnen.
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Bei einer konzentrischen Anordnung von Mantelrohr und Innenrohr ist
die Abmessung des Ringspalts durch den Durchmesser der Überwachuiigsleitung bzw.
der Fülleitung vorgegeben. Da für die Überwachung aber nur ein geringer Riiigsnalt
notwendig ist, führt die Ausführung nach der
Erfindung zu einem
Mantelrohr mit einem geringen Durchmesser. Auf eine gesonderte Fülleitung kann verzichtet
werden, wenn das in die Überwachungsleitung eingesetzte Bauteil gleichzeitig als
Füllventil für den Ringraum und als Sicherheitsventil gegen Rückströmungen aus dem
Ringspalt dient. Dieses Bauteil könnte dann so aufgebaut sein, daß es aus einer
seitlich geführten Ventilplatte besteht, die mittels Federkraft oder Schwerkraft
einen in die Überwachungsleitung eingebauten als Ventilsitz ausgeformten Rohrstutzen
unter normalen Betriebsbedingungen abdichtet. Fällt der Druck im Ringspalt ab, so
wird der Ventilteller angehoben und das Gas kann aus der Überwachungsleitung in
den Ringspalt strömen. In der Ventilplatte sind Schaltkontakte angebracht, durch
die bei Abfallen des Druckes im Ringspalt infolge Bewegung der Ventilplatte die
Meldeader mit einer weiteren Meldeader bzw. der Überwachungsleitung kurzgeschlossen
wird. Um kleine von großen Lecks unterscheiden zu können, hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, in dem Ventilteller mindestens ein Ventil anzuordnen, welches bei einem
geringen einstellbaren Differenzdruck anspricht und dabei einen wesentlich geringeren
Durchflußquerschnitt freigibt, wobei das Ansprechen durch eine zusätzliche mit dem
Ventil verbundene Meldeader angezeigt wird. Von diesen kleineren Ventilen können
eine Vielzahl in der Ventilplatte angeordnet sein, wobei der bei Ventilbewegung
freigegebene Durchflußquerschnitt von Ventil zu Ventil gestuft sein sollte, so daß
man auf diese Weise feststellen kann, wie groß das Leck ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines
Rohrleitungsabschnitts. Dabei werden das Innenrohr sowie die Uberwachungsleitung
und gegebenenfalls die Fülleitung in das Mantelrohr eingeführt, wobei das Innenrohr
die Überwachullgsleitung und gegebenenfalls die
Fülleitung an beiden
Enden aus dem Mantelrohr herausragen, sodann werden die Flansche aufgesetzt und
verschweißt und anschließend der Ringspalt evakuiert und mit Stickstoff gefüllt.
Diese Arbeiten können im Werk durchgeführt werden, so daß jede Baueinheit, d.h.
jeder Rohrleitungsab schnitt bereits werksseitig auf Dichtigkeit geprüft werden
kann Wenn man eine Ausdehnung des Innenrohres für den Fall, daß in dem Innenrohr
ein Medium mit erhöhter Temperatur transportiert werden soll, vermeiden will, so
hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das Innenrohr auf ca 70 0C zu erwärmen und
im erwärmten Zustand in das Mantelrohr einzuschweißen. Das Evakuieren und das Füllen
mit Stickstoff geschieht zweckmäßigerweise über einen durch den Flansch hindurchgeführten
Rohrstutzen, vorzugsweise aus Kupfer, der nach dem Füllen endseitig druckdicht verschlossen
wird Bei der Verlegung einer Rohrleitung 8US den einzelnen Rohrleitungsabschnitten
geht man zweckmäßigerweise so vor, daß die Innenrohre der Rohrleitungsabschnitte
verschweißt werden, daß die Uberachungsleitungen verbunden werden, daß die Verbindungsstelle
mit einer Metallmuffe verschlossen wird und anschließend in den Ringspalt der verlegten
Rohrleitung Stickstoff eingefüllt wird, bis der Überwachungsdruck erreicht ist.
Dabei ist es sinnvoll, die Verbindungsstelle zunächst zu trocknen und vor Abschluß
der Verschweißung der Metallmuffe den Ringraum in der Verbindungsstelle mit Stickstoff
zu füllen. Damit auch die Verbindungsstelle überwachbar ist, wird der Rohrstutzen
kurz vor dem Verschweißen der Metallmuffe geöffnet. Jede überwachbare Baueinheit
besteht dann aus einem Rohrleitungsabschnitt sowie einer Verbindungsstelle.
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Die Erfindung in anhand der in den Figuren 1 bis 3 schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert.
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Die Fig. 1 zeigt einen werksseitig vorgefertigten Rohrleitungsabschnitt,
welcher aus einem Innenrohr 1 sowie aus einem Mantelrohr 2 besteht. Innenrohr 1
und }Mantelrohr 2 sind genormte handelsübliche Stahlrohre In dem Ringspalt 3 zwischen
Innenrohr 1 und Mantelrohr 2 ist eine Überwachungsleitung 4 angeordnet, in welche
ein Bauteil 5 eingesetzt ist, welches bei einer Druckänderung im Ringspalt 3 Alarm
gibt.
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In der Überwachungsleitung 4 sind Meideadern 6 angeordnet1 von denen
eine aus Widerstandsmaterial hergestellt ist. Im Prinzip ist eine isolierte Meldeader
6 ausreichend, wenn die Überwachungsleitung 4 selbst als Rückleiter dient. Es ist
auch nicht unbedingt erforderlich, eine Meldeader aus Widerstandsdraht zu verwenden.
Es kann auch vorteilhaft sein, einen einfachen isolierten Kupferdraht zu verwenden,
und vor jedem Bauteil 5 in die Meldeader 6 einen Widerstand einzulöten. Mindestens
eine der Meldeadern 6 ist mit den Kontakten des Bauteils 5 so verbunden, daß beim
Ansprechen des Bauteils 5 infolge eines Druckabfalls im Ringspalt 3 ein Kurzschluß
entweder zwischen zwei Meldeadern 6 oder aber zwischen einer Meldeader 6 und der
Überwachungsleitung 4 hergestellt wird. Der Ringspalt 3 ist an seinen Enden durch
Flansche 7 und 8 gasdicht abgeschlossen, die sowohl mit dem Innenrohr 1 als auch
mit dem Mantelrohr 2 verschweißt sind. Die Durchführung durch die Flansche 7 und
8 für die Überwachungsleitung 4 ist ebenfalls druckdicht abgedichtet, vorzugsweise
ist die Überwachungsleitung 4 innerhalb der Durchführung durch die Flansche 7 und
8 verschweißt. Nach Fertigstellung dieser Baueinheit wird der Ringspalt 3 -evakuiert,
und dabei die Restfeuchtigkeit aus dem Ringspalt 3 entfernt, und anschließend wird
der Ringspalt 3 mit Stickstoff gefüllt. Hierzu dient ein Rohrstutzen 9, der nach
dem Füllen mit Stickstoff abgeplattet und verlötet wird. Wesentlich ist, daß das
Innenrohr 1, die Überwachungsleitung 4 sowie die in ihr angeordneten Meldeadern
6 aus dem Mantelrolir herausragen. Die Enden sind zweckmäßigerweise während des
Transports des Rohr-
leitungsabschnitts vor Beschädigung geschützt.
In vorteilhafter Weise ist das Innenrohr 1 exzentrisch in dem Mantelrohr 2 gelagert.
Die Überwachungsleitung 4 sowie das Bauteil 5 sind dann im weiteren Teil des Ringspalt
3 angeordnet.
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Die Verbindung zweier Rohrleitungsabschnitte ist anhand der Fig 2
näher beschrieben. Zunächst werden die Innenrohre 1, wie bei 10 gezeigt, miteinander
verschweißt Sodann werden die Meldeadern 6 zweier benachbarter Rohrleitungsabschnitte
miteinander verbunden und die Überwachungsleitungen 4 ebenfalls durch ein eingeschweißtes
Rohrstück druckdicht verbunden. Das abgeplattete Ende des Rohrstutzens 9 wird nun
abgetrennt und eine Metallmuffe 11 mit den Enden des Mantelrohres 2 der Rohleitungsabschnitte
verschweißt. Kurz vor Beendigung des Verschweißens der Metallmuffe 11 wird der Ringspalt
3 der Verbindungsstelle mit Stickstoff gespült und die VerschweiBung vollendet.
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Nachdem die Rohrleitung durch Zusammenschweißen von einzelnen Rohrleitungsabschnitten
fertiggestellt ist, wird der Ringspalt 3 in allen Rohrleitungsabschnitten und Verbindungsstellen
mit Stickstoff gefüllt, wobei ein Druck erzeugt wird, der oberhalb des Drucks gelegen
ist, mit dem das Medium im Innenrohr 1 transportiert wird. Zum Füllen des Ringsplats
kann beispielsweise eine nicht dargestellte im Ringspalt 3 angeordnete zusätzliche
Fülleitung vorgesehen sein, die für jeden Rohrleitungsabschnitt eine Auslaßöffnung
aufweist. Es versteht sich von selbst, daß sämtliche für die Verlegung der Rohrleitung
erforderlichen Bauelemente wie T-Stücke, Rohrbögen usw. wie beschrieben ausgebildet
sind, d.h. aus einem mediumführenden Innenrohr und einem Mantelrohr 2 sowie einem
drucküberwachten Ringspalt 3 bestehen. In manchen Anwendungsfällen kann es auch
sinnvoll sein, das Innenrohr 1 zu beheizen.
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Die Fig. 3 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Bauteils
5. Dieses besteht aus einem in die Uberwachungsleitung 4 eingeschweißten Ventilsitz
12, an den Streben 13 angeschweißt sind. An den freien Enden der Streben 13 ist
ein Deckel 14 angeschweißt. Der Ventilsitz 12 ist im Normalfall, d.h. bei Druckgleichheit
innerhalb der Überwachungsleitung 4 und dem Ringspalt 3 durch einen Ventilteller
15, vorzugsweise aus Kunststoff, abgedichtet, wobei die erforderliche Anpreßkraft
durch eine Feder t6 bewirkt wird, die sich an dem Deckel 14 abstützt. Der Ventilteller
15 ist durch die Streben 13 geführt. Eine der Neldeadern 6 ist an einen Kontakt
17 des Ventiltellers 15 angeschlossen. Dieser Kontakt 17 ist elektrisch verbunden
mit einem Finger 18, der bei Bewegung des Ventiltellers 15 infolge einer Druckdifferenz
die angeschlossene Ader 6 mit dem Deckel 14 und damit der Überwachungsleitung 4
kurzschließt.
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In dem Ventilteller 15 sind noch weit-ere Ventile 19 vorgesehen, die
an eine andere Meldeader 6 elektrisch angeschlossen sind und bereits bei einer Druckdifferenz
ansprechen, die wesentlich unterhalb der Druckdifferenz liegt, bei welcher der Ventilteller
15 bewegt wird. Das Ventil 19 schließt bei Ansprechen die mit ihm verbundene Meldeader
6 mit dem Deckel 14 und damit der Überwachungsleitung 4 kurz und gibt dabei gleichzeitig
einen geringen Durchflußquerschnitt frei.
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Aus der Größe dieses Durchflußquerschnittes kann auf die Größe des
Lecks geschlossen werden. Das Ventil 19 ist in einer Ausnehmung im Ventilteller
15 angeordnet, welche mit einer Platte 20 aus porösem Material abgedichtet ist,
um eine Verschmutzung des Ventils 19 zu verhindern. Alle-Teile des Bauteils 5 lassen
nur ein Strömen in einer Richtung zu, und zwar aus dem Inneren der Überwachungsleitung
4 in den Ringspalt 3.
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Bei Auftreten eines Lecks entweder im lnnenrohr 1 oder Mantelrohr
2 wird der Druck im Ringspalt 3 abgebaut und es entsteht am Bauteil 5 ein Überdruck,
der entweder das Ventil 19 oder aber den Ventilteller 15 bewegt. Da die Uberwachungsleitung
4 an einen Druckerzeuger angeschlossen ist, der nahezu konstant den Überwachungsdruck
erzeugt, wird bei Abfallen des Betriebsdrucks im Ringspalt 3 zwischen den Adern
6 und der Überwachungsleitung 4 ein Kurzschluß erzeugt, welcher wiederum in einer
Überwachungssta tion ein alckustisches oder optisches Signal erzeugt. Da die Adern
6 aus Widerstandsmaterial oder aber aus Kupferdraht und einem zwischengeschalteten
Widerstand 21 bestehen, kann die Schadensstelle nach der sogenannten lAiderstandsreferenzmethode
schnell geortet werden. Im Felle eines Lecks des Innenrohres 1 oder Mantelrohres
2 wird der beschädigte Rohrleitungsabschnitt ausgewechselt. Es versteht sich von
selbst, daß im Falle einer Erdverlegung das Mantelrohr 2 auch im Bereich der Muffe
11 mit einem handelsüblichen Korrosionsschutz versehen ist.
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