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Mediumtransportleitung
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Die Erfindung betrifft eine Mediumtransportleitung, insbesondere
Fernheizleitung, mit einem für den Transport dienenden Innenrohr mit mindestens
einem außerhalb des Innenrohrs angeordneten, der Überwachung und Fehlerortung dienenden
Fühler, der mit einer zum Schutz und zur Isolierung dienenden Abdeckschicht versehen
ist.
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Mit Hilfe derartiger bekannter Mediumtransportleitungen kann man
mit Hilfe der Fühler die Stelle von auftretendem Wasser bestimmen und somit auch
das Vorhandensein einer möglichen Leckage der Transportleitung. Dabei besteht jedoch
der Nachteil, daß es sich nicht feststellen läßt, ob das Auftreten von Wasser tatsächlich
von reiner Leckage der Transportleitung herrührt oder ob nicht etwa von außen Wasser
in die Mediumtransportleitung eingedrungen ist.
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Außerdem ist bei den bisherigen Fühlern der Transportleitung eine
mögliche Beschädigung des Fühlers häufiger aufgetreten, wodurch die Anzeige beeinträchtigt
oder überhaupt ausblieb, indem die Perforierung, durch die das Wasser für die Messung
eintreten muß, besondere Angriffspunkte für eine mechanische Beschädigung bot.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mediumtransportleitung
mit Fühler verfügbar zu machen, die bei einer erhöhten Betriebssicherheit die Feststellung
ermöglicht, ob ein Medium austritt oder Wasser von außen in die Leitung eingetreten
ist.
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Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelost,
daß bei einer bfediuTatransportleitung der eingangs erwähnten .;\rt die Abdeckschicht
des Fühlers aus einem Material besteht, das bei bestimmten Temperaturen i4#sst:;r
unter Anderung seiner elextriscltell Eigenschaf-
ten, insbesondere
des Ohm'schen und/oder kapazitiven Widerstands , aufnimmt. In einer vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß bei dem Fühler die Abdeckechicht
auf Sensoren beliebiger Raumform aufgebracht ist, die in Abständen entlang der Mediumtransportleitung
zur Impulsreflexionsmessung durch einen isolierten Leiter verbunden sind.
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Eine andere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß der Fühler
aus wenigstens einer Meldeader besteht, die mit der Abdeckschicht umgeben ist.
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Dabei kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, daß die Meldeader
eine Abdeckschicht aufweist, die nur bei warmem Wasser eine Durchdringung des Wassers
ermöglicht. Zweckmäßig besteht in einem solchen Fall die Abdeckschicht aus Polyurethan,
vorzugsweise Polyurethanschaum.
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Mit Vorteil kann auch vorgesehen sein, daß die Meldeader eine Abdeckschicht
aufweist, die nur bei kaltem Wasser eine Druchdringung des Wassers ermöglicht. Zweckmäßig
besteht eine solche Abdeckschicht aus Polyamid.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind zwei Meldeadern mit
unterschiedlicher Temperaturcharakteristik vorgesehen. Dabei können die beiden Meldeadern
mit unterschiedlicher Temperaturcharakteristiic getrennt außerhalb des Innenrohrs
angeordnet sein,oder die beiden Meldeadern unterschiedlicher Teinperaturcharakteristik
sind zu einem Meldekabel zusammengefaßt. In diesem Fall besteht eine zweckmäßige
Ausführungsform darin, daß die eine Meldeader mit einer Abdeckschicht eines ersten
Materials versehen ist und mit der anderen Meldeader von einer gemeinsamen Abdeckschicht
aus einem zweiten Material umschlossen wird.
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Zweckmäßig ist der Fühler am untersten Punkt der Fernleitung oder
in einem die Leitun;srohre auf'nehmelden Betonkanal mit schrägen Boden an sler tiefsten
Stelle angeordnet.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Awusführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die bCj ~S:ei'ugt
Zeichnungen näher erläutert
werden. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 den Querschnitt durch eine Mediumtransportleitung
mit Fühler; Fig. 2 den Querschnitt durch ein aus zwei Meldeadern bestehenden Meldekabel;
Fig. 3 den Querschnitt durch eine einen Betonkanal umfassende Mediumtransportleitung;
Fig. 4 den Querschnitt durch eine anderen Ausführungsform einer Mediumtransportleitung
und Fig. 5 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Widerstands über der
Temperatur bei Material 4 en der Abdeckschicht des Fühlers.
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In Fig;l ist eine Mediumtransportleitung 1 dargestellt. Sie umfaßt
ein aus Stahl hergestelltes Innenrohr 2, das zum Transport von Flüssigkeiten: oder
Gasen dient. Eine bevorzugte Anwendungsform ist der Transport von Wärme in Fernheizleitungen.
Das Innenrohr 2, das normalerweise eine Wandstärke von 3 mm aufweist, ist von einer
Isolierschicht 3 zur Wärmeisolierung umgeben. Diese Isolierschicht 3 besteht vorzugsweise
aus einem Kunststoff-Hartschaum, wie Polyurethan. Die Isolierschicht 3 wird nach
außen von einer Ummantelung 4 abgeschlossen, die aus einem Hart-Polyäthylen bestehen
kann. Während die Isolierschicht 3 50 mm dick ist, beträgt die Dicke der Ummantelung
4 etwa 5 mm.
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Bei einer derartigen Mediumtransportleitung wie einer Fernheizleitung,
besteht das Problem, daß Leckstellen geortet werden müssen. Zu diesem Zweck ist
ein Fühler 5 bzw. eine Fühlerader vorgesehen, die mit einer zum Schutz und zur Isolierung
dienenden Abdeckschicht 6 versehen ist. Der Fühler 5 läuft mit der Mediumtransportleitung
1 mit und weist eilie Abdcckschicht G auf, die aus einem Material besteht, welches
bei bestimmten Temperaturen Wasser unter Alderung seiner elektrischen Eigenschaf-
ten,
insbesondere des Ohm'schen und/oder kapazitiven Widerstands aufnimmt. Auf diese
Art und Weise ist es möglich, durch entsprechende Messungen festzustellen, an welcher
Stelle Wasser in der Mediumtransportleitung auftritt.
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Da jedoch - wie erwähnt - die Abdeckschicht 6 des Fühlers 5 bei bestimmten
Temperaturen Wasser aufnimmt, so kann auch festgestellt werden, ob warmes Wasser
aus dem:Innenrohr 2 austritt oder bei Beschädigung der Ummantelung 4 Wasser von
außen in die Mediumtransportleitung 1 eingedrungen ist. Der Fühler 5 kann, wie in
Fig. 3 schematisch dargestellt ist, aus Sensoren 7.bestehen, die eine beliebige
Raumform aufweisen können. Diese Sensoren 7 sind mit einer der bereits beschriebenen
Abdeckschicht entsprechenden Abdeckschicht 8 versehen, entlang der Mediumtransportleitung
1 in Abständen angeordnet und zur Impulsreflexionsmessung durch einen isolierten
Leiter 9, in Fig.
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3 gestrichelt dargestellt, verbunden.
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Wie weiter in Fig. 1 dargestellt ist, kann dem Fühler 5, der aus
einer Meldeader 10 und einer diese umgebende Abdeckschicht 6 besteht, eine zweite
Meldeader 10a zugeordnet sein, die ebenfalls mit einer Abdeckschicht 6a umgeben
ist. Wenn die beiden Abdeckschichten 6 und 6a der Meldeadern 10 bzw. 10a eine unterschiedliche
Temperaturcharakteristik aufweisen, ist es möglich, durch entsprechende Meßergebnisse
genauere Informationen über auftretende Fehler in der Fernheiz1eitung zu erhalten.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, können die beiden Meldeadern getrennt außerhalb des
Innenrohres 2 angeordnet sein; es ist aber auch möglich, die beiden Meldeadern 10
und iOa zusammenzufassen, beispielsweise durch Verseilung oder wie es in Fig. 2
dargestellt ist.
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Das in Fig. 2 dargestellte Meldekabel besteht aus den beiden Meldeadern
12 und 13 . Die Meldeader 12 ist mit einer Abdeckschicht 14 aus einem erst Material
versehen. Die Meldeader 12 mit der hbdpckschicht 14 und die Meldeader 13 Silld beide
,e.1>insam ipil einer Abcleckschicht 15 aus einem zweiten >'aterial versehen,
dessen physikalische Eigenschaften von dem Material der Audeck
schicht
14 abweichen.
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Bei einer in Fig. 3 dargestellten Mediumstransportleitung 1a sind
die Innenrohre 2 mit ihrer Isolierschicht 3 durch Stege 16 auf einem schräg verlaufenden
Boden 17 eines Betonkanals 18 angeordnet. Der Fühler 5 befindet sich an der tiefsten
Stelle, in Fig. 3 in der rechten unteren Ecke des Betonkanals 18, wo sich das Wasser
sammeln muß, das entweder von außen durch die Fuge 19 des Betonkanals 18 eintritt
oder aus dem Innenrohr 2 austritt.
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Wie beschrieben kann der Fühler aus Sensoren bestehen, die mit neutral
isolierten Adern, z.B. Voll-PTFE-Adern, untereinander verbunden sind, oder der Fühler
besteht aus längs der Transportleitung verlaufenden Meldeadern bzw. einem Meldekabel.
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In Fig. 4 ist eine abgewandelte Ausführungsform einer Mediumtransportleitung
lb dargestellt. Das Innenrohr 2 ist umhüllt mit einer Isolierschicht 3 aus Steinwolle,
die ein mit Luft gefüllter Ringraum 20 umgibt Über Stege 21 ist ein äußeres Stahlmantelrohr
22 auf dem Innenrohr 2 abgestützt und schließt den Luftringraum 20 nach außen ab.
An der tiefsten Stelle der Mediumtransportleitung 1 ist im Luftringraum 20 der Fühler
5 angeordnet.
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Da insbesondere bei einer Fernheizleitung aus dem Innenrohr 2 warmes
Wasser austritt und vergleichsweise kaltes Wasser von außen in die Mediumtransportleitung
eintreten kann, sind besonders aussagekräftige Messungen für möglich die Feststellung,
ob und gegebenenfalls Anzeige von Leckstellen in den Strecken der Transportleitungvorliegt
,wenn bei einem Fühler 5 die Abdeckschicht nur bei warmem oder kaltem Wasser die
Durchdringung ermöglicht.
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In Fig. 5 ist ein Schaubild dargestellt, bei dem die Abhängigkeit
des Widerstandes über der Temperatur bei zwei Materialien für die Abdeckschicht
dargestellt ist. Die untere Kurve PA bezieht sich auf Polyamid, während die etwa
von links oben nach rechts unten verlaufende Kurve PU Polyurethan betrifft. In an(1e7e1
Weise as bei Polyamid wird bei Polyurethan durch Wasser ein Ilydrolysevcrgeng erzeugt,
wobei der hydrolytische Abbau durch heißes Wasser,
heiße wäßrige
Lösungen, Sattdampf und heiße, feuchte Luft beschleunigt wird.
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Wie das Schaubild nach Fig. 5 zeigt, ist bei Polyamid bereits bei
tiefen Temperaturen ein geringer Widerstand vorhanden, der sich auch bei höheren
Temperaturen kaum verändert, während bei Polyurethan bei kaltem Wasser bzw. bei
Wasser von Normaltemperatur ein sehr hoher Widerstand auftritt, der sehr stark bei
Erwärmung des Wassers abgebaut wird. Werden die Materialien Polyamid und Polyurethan
für die Abdeckschichten 6 und 6a des- Fühlers 5 nach Fig. 1 verwendet, so tritt
bei kalter Feuchte, die von außen in die Mediumtransportleitung eintritt, bei der
Fühlerader mit der Polyamidabdeckschicht ein geringer Widerstand,bei der Fühlerader
mit der Polyurethan-Abdeckschicht ein hoher Widerstand auf. Tritt jedoch warme Feuchte
aus dem Innenrohr 2 aus, so ist bei der Polyamidabdeckschicht wie bei der Polyurethanabdeckschicht
ein geringer Widerstand zu verzeichnen. Das ist auch dann der Fall, wenn die kalte
Feuchte von außen sich nach dem Eintritt inder Transportleitung erwärmt.
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Die erfinungsgemäße Mediumtransportleitung ermöglich somit neben
der Feststellung, Ortung bzw. Anzeige von Leckstellen auch die Ermittlung, ob durch
eine Leckstelle an aeln innenrohr die Feuchtigkeit verursacht ist, d.h. ob beispielsweise
Wasser von innen austritt oder ob die Feucntigkeit von außen in die Mediumtransportleitung
eingedrungen ist. Durch die verwendete Abdeckschicht 6, 8 bzw. 11 wird auch eine
mechanisch geschlossene Struktur erreicht,und die Gefahr einer Beschädigung ist
wesentlich herabgesetzt gegenüber der bisher erforderlichen Perforierung für den
Wasserdurchtritt, die der Beschädigung Vorschub leistete. Neben der mechanischen
Festigkeit und der glatten Oberfiäcfle sind auch dicke Isolierschichten mit einer
dadurch hervorgerufenen großen lsolierwirkung zu errcichen , b# sher bei der rcchanlschen
Perforierung ni clit möglich war Schließlich wird auch eine erhöh- cine te Meßgenauigkeit
aei eincr sat bcren Definierbarkeit des Anspreebpegei s erreichr. . Im Falle der
Impulsreflektometrie
wird eine genaue,aussagekräftigere Impulsreflexion
erzielt aufgrund des sich ändernden Wellenwiderstandes ,!indem sich die Dielektrizitätskonstante
der Abdeckschicht aus Polyurethan oder Polyamid auf der Sensorfläche durch Aufnahme
von Wasser ändert. Diese Vorteile werden erreicht, indem die Anbringung bzw. Verlegung
des Fühlers erleichtert ist bei verringerter Beschädigungsgefahr.
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