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Vorrichtung zum Absperren von Gasrohren
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Absperren von Gasrohren.
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Gasrohre, an denen eine Reparatur ausgefUhrt werden muß und die nicht
durch Ventile absperrbar sind, werden bisher mit aufblasbaren Hohlkörpern aus einem
elastischen Material abgesperrt, die durch einen Rohrstutzen oder durch eine Anbohrstelle
in das Innere der Gasleitung eingeführt werden. Die Einführung derartiger elastischer
Blasen ist Jedoch nicht problemlos. Es kommt darauf an, daß diese einen richtigen
Sitz haben, wenn auf der einen Seite dieser Gasblase hohe Gasdrucke herrschen, auf
der anderen Seite der Gasblase aber atmosphärischer Druck, nach-dem das reparaturbedürftige
Gasrohr geöffnet worden ist. Im allgemeinen wird die schadhafte Stelle des Gasrohres
herausgeschnitten und durch ein neues Gasrohrsttick ersetzt.
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Hierzu müssen im allgemeinen Arbeiten mit Schweißbrennern und Schweißgeräten
ausgeführt werden. Dabei sind durch ab spritzende Funken elastische Absperrblasen
beschädigt
worden. Bei Rohren geringer Nennweite kann die Zerstörung einer Absperrblase zu
erheblichen Gefahren und Schäden führen. Bed Rohren größerer Nennweite können diese
Schäden das Ausmaß einer Katastrophe annehmen.
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Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zum Absperren von Gasrohren zu schaffen,
bei der der eingesetzte Pfropfen nicht durch Schweißvorgange so beschädigt werden
kann, daß er seine Funktion verliert.
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Die Erfindung besteht darin, daß man an der Absperrstelle die Temperatur
weit unter den Gefrierpunkt einer Flüssigkeit senkt und dann diese Fldssigkeit von
einem Ort, der in Gasdurchflußrichtung vor der Absperrstelle liegt, in die Absperrstelle
oder in den zur Absperrstelle fließenden Gasstrom einsprüht.
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Hierdurch kann man innerhalb des Gasrohres einen Pfropfen aus Eis
aufbauen, der eine sehr gute Abdichtung gewährleistet und der durch beim Schweißen
abspritsende glühende Teilchen nicht so beschädigt werden kann, daß ein Gasdurchfluß
durch das Rohr möglich wird.
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Hierbei ist es zweckmäßig, wenn man issdie Abeperrstelle eine Hallsonde
einführt. Eine derartige Kühlsonde bildet einen Ort, an dem sich der Pfropfen bilden
kann, die Kühlsonde bildet auch eine Verankerung für diesen Pfropfen. Im Augenblick
der Entstehung bedarf es nicht großer Kräfte, um den Pfropfen an seinem Ort zu halten,
denn vor und hinter dem sich bildenden Pfropfen herrscht in etwa gleicher Gasdruck,
lediglich die Strömungskräfte des Gases wirken auf den Pfropfen ein. Hat aber erst
einmal
der Pfropfen das Gasrohr völlig ausgefüllt und somit den Gasdurchfluß gesperrt,
so wirken durch den Gasdruck auf der einen Seite und den beim Öffnen des Gasrohres
auf der anderen Seite herrschenden atmosphärischen Druck erhebliche Kräfte auf den
Pfropfen, die aber durch die Sonde sicher abgefangen werden können.
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Vorteilhaft ist es, wenn man außer der Kühlung durch die Kühlsonde
auch an der Absperrstelle die Rohrwandung kühlt, weil sich dann der Pfropfen erheblich
leichter bildet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Absperren eines Gasrohres ist
durnh eine durch eine Öffnung eines Rohrstutzens in die Rohrwandung eingebrachte
Kühisonde, in welcher ein Kältemittel fließt, und durch eine ebenfalls durch eine
Öffnung in der Rohrwandung eingeführte Sprühvorrichtung gebildet. Der Rohrstutzen
kann dabei ein am Rohr von vornherein angebrachter Rohrstutzen sein, im allgemeinen
wird aber dieser Rohrstutzen durch eine sogenannte Anbohrschelle gebildet, die aus
einer #weiteiligen Schelle besteht, deren einer Teil einen Rohrstutzen aufweist,
durch den hindurch eine Bohrung in dem Rohr angebracht werden kann. Dieser Rohrstutzen
an der Anbohrstelle weist einen besonderen Aufsatz auf, der mindestens ein Absperrventil
enthält. Mit diesem Aufsatz ist es möglich, einerseits ein Bohrwerkzeug, andererseits
ein anderes Werkzeug einzuführen. Im Falle der vorliegenden Erfindung wird als anderes
Werkzeug die Kühlsonde eingeführt.
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Um die Kühlung möglichst rasch durchzuführen, um den Pfropfen aus
Eis innerhalb des Rohres möglichst rasch aufzubauen, ist es vorteilhaft, wenn eine
um das Rohr
von außen herumgelegte Kühlvorrichtung im Bereich des
Rohrstutzens mit der Kühlsonde vorgesehen ist.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Kühlvorrichtung aus zwei Teilen
besteht, deren eine Wand der Rohrwandung anliegende Wandung die Form der Oberfläche
der Rohrwandung hat. Ein dichtes Anliegen dieser Kühlvorrichtung ist für einen verlustarmen
uebergang der KElte von Vorteil.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform dieser Vorrichtung zeichnet sich
dadurch aus, daß an der an der Rohrwandung anliegenden Wand der Kühlvorrichtung
eine Kühlmittel führende Rohrschlange ausgebildet ist. Diese Rohrschlange kann z.B.
aus einem Kupferrohr bestehen, sie kann aber auch durch einen Kanal in einem Kupf
erblock gebildet sein.
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Eine andere zweckmäßige Ausführungsform benutzt als Kältemittel verflüssigte
Gase, vorzugsweise flüssige Luft oder flüssigen Stickstoff. Zweckmäßig ist es, wenn
bei dieser Ausführungsform die Kühlvorrichtung aus einem Behälter zur Aufnahme von
verflüssigtem Gas besteht, welches auf der an dem Rohr anliegenden Seite aus wärmeleitendenz,
auf den übrigen Seiten aus warmen isolierendem Material besteht.
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Vorteilhaft ist es, wenn das eine der beiden Teile der Kühivorrichtung
als Anbohrsthelle für das Rohr ausgebildet ist oder die Teile einer Anbohrschelle
in sich aufnimmt. Denn die von der Halterung der Kühlsonde abfließende Kälte gelangt
dann unmittelbar in die Anbohrschelle und wirkt hier im Bereich des sich bildenden
Pfropfens aus Eis zur Abkühlung der Rohrwandung
Die Kühlsonde kann
in verschiedenster Weise aufgebaut werden. Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht
darin, daß die Kühlsonde im Inneren eine Kühlrohrschlange aufweist, durch die ein
Kältemittel gepumpt wird. Eine andere zweckmäßige Ausführungsform ist so gebildet,
daß die Kühlsonde im Inneren einen Verdampfer für Flüssiggas aufweist.
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Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung
schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig.
1 einen Längsschnitt durch ein Gasrohr mit der Vorrichtung zum Absperren, Fig. 2
einen Querschnitt durch das Gasrohr im Bereich der eingesetzten Kühlsonde, Figo
3 einen Querschnitt durch das Gasrohr mit einer eingesetzten anderen Kühlsonde und
einer anderen Kühlung der Rohraußenwandung.
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An dem Gasrohr 1 sind zwei Anbohrschellen 2 und 3 angesetzt. Die Anbohrschelle
3 dient der Einführung der Kühlsonde 4 in das Loch 5, welches mit einem in die Anbohrschelle
3 eingesetzten Bohrwerkzeug hergestellt worden ist. Diese Anbohrschelle 3 besteht
aus zwei durch Schrauben 6 miteinander verbundenen Teilen 3a, 3b, von denen das
Teil 3a den Rohrstutzen 30 trägt, der einen Flansch 3d aufweist, an dem nicht dargestellte
Arbeitsmittel, nämlich ein Absperrventil und Führungen für das Bohrwerkzeug und
den Einsatz 7 zur Halterung der Kühlsonde 4 anflanschbar sind. Diese Halterung 7
für die Kühlsonde 4 ist in ein Gewinde 8 einschraubbar und wird durch den Dichtungsring
9 abgedichtet.
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Die Teile Da und 3b der Anbohrschelle sind zur Aufnahme von Kühikanälen
lo ausgestaltet. Auf ihrer Innenseite weisen diese Teile 3a, 3b der Anbohrschelle
Platten 11 aus gut wärmeleitfähigem Material auf. Umgeben sind die Teile 3a, 3b
der Anbohrschelle durch ein Isoliermaterial 12.
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Um die Fertigung einfacher zu gestalten, besteht die Nöglichkeft,
den mittleren Teil der Anbohrschelle 3a, 3b mit einer stirnseitigen Ausnehmung 13
zu versehen, in die zylinderteilförmige Außenwandungen 14 des Kühlmittelkanals lo
eingesetzt sind.
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Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 wird mit Hilfe eines verflüssigten
Gases gekühlt. Dieses verflüssigte Gas wird in die Kühlkanäle lo durch die Rohrleitung
15 eingefühst, es verdampft in den Kühlkanälen lo und der entstandene Dampf wird
über die Rohrleitung 16 abgeleitet. Die Rohrleitung 15 ist dabei konzentrisch in
die Rohrleitung 16 eingebaut Ähnlich ist das bei der EWhlsonde 4 durchgeführt: Die
Kühisonde 4 ist als ein einseitig abgeschloseenes Rohr ausgeführt, in welches konzentrisch
eine Rohrleitung 17 eingebaut ist, durch welche ein verflüssigtes Gas eingeleitet
wird. Im Raum 18 vor dem endseitigen Verschluß des Rohres der Kühlsonde 4 verdampft
dieses verflüssigte Gas. Das verdampfte Gas wird durch den Zwischenraum zwischen
der Innenwandung und der Kühlsonde 4 und der Außenwandung des Rohres 17 abgeführt.
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Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist die Kühlsonde durch eine Kühlschlange
19 gebildet, durch die ein Kältemittel hindurchfließt, welches dem zur Kühlschlange
19 führenden Rohr 20 zugeführt und durch das Rohr 21 abgeführt wird.
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In die Wandung der Anbohrschelle 3a, 3b sind hier Rohre 22 von weiteren
Kühlschlangen eingelegt.
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Die weitere Anbohrschelle 2 besteht ebenfalls aus zwei Schellenteilen
2a, 2b, einem Rohrstutzen 2c mit Innengewinde und einem Flansch 2d. In das Innengewinde
23 des Rohrstutzens 2c ist eine Sonde eingeschraubt, die ebenfalls mittels eines
Dichtringes 9 abgedichtet ist.
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Diese Sonde 24 weist einen zentralen Kanal 25 auf, durch den Flüssigkeit,
vorzugsweise Wasser, den Sprtihdüsen 26 zugeführt wird. Am unteren Ende dieser Sonde
ist ein Sensor 27 vorgesehen, welcher meldet, wenn der sich um Kühlfinger 4 bildende
Eispfropfen ihn erreicht hat.
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Dieser Sensorkann auch an anderer Stelle angeordnet werden, es können
weitere Sensoren hier an der Sonde 24 vorgesehen sein. Von diesem Sensor 27 führt
ein Kabel 28 zu den elektrischen Kontakten 29, an die eine Steuerungsvorrichtung
angeschlossen ist, die nach Bildung des Eispfropfens den Zustrom von Flüssigkeit
zu den Sprühdüsen 26 abschaltet und durch ein Signal, z.B. das Aufleuchten einer
Lampe oder ein akustisches Signal angibt, daß sich der Eispfropfen im Inneren des
Rohres 1 gebildet hat.
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Zweckmäßig ist es, vor der Vereisung eine Umgehungsleitung herzustellen.
Das geschieht ebenfalls mit Hilfe von Anbohrschellen, welche an die Gastransporti
leitung angelegt und an ihr befestigt werden. Durch den Rohrstutzen an diesen Anbohrschellen
wird das Anbohren des Rohres vorgenommen, nachdem zuvor eine Schleuseneinrichtung
auf den Flansch aufgesetzt worden ist, die mindestens ein Absperrventil aufweist.
Für die Herstellung dieser Umgehungsleitung werden zwei Anbohrstellen vor und hinter
dem zu reparierenden bzw.
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auszuwechselnden Rohrstück angeordnet. Durch die auf den flansch aufgesetzte
Schleusenvorrichtung mit mindestens einem Absperrschieber wird die Bohrkrone in
den Rohrstutzen der Anbohrschelle jeweils eingeführt und das Rohr angebohrt. Sodann
wird unter Beibehaltung der Schleusenvorrichtung eine Umgehungsleitung von einem
Rohrstutzen zum anderen Rohrstutzen verlegt. Erst danach findet der Vereisungsvorgang
ebenfalls vor und hinter dem zu reparierenden bzw. auszuwechselnden Rohrstück in
der oben beschriebenen Weise statt, wobei die der Vereisung dienenden Arbeitsmittel
in Form von Anbohrschellen, Kühlfingern und Düsen zwischen dem auszuwechselnden
bzw. zu reparierenden Rohrstück und der jeweiligen Anbohrschelle der Umgehungsleitung
angeordnet sind.
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Diese Anbohrschellen sind alle so ausgeführt, daß später anstelle
der Arbeitsmittel ein Dichtstopfen eingeführt werden kann. Nach dessen Einführung
und Abdichtung wird die Schleuse vom Flansch des Rohrstutzens der Anbohrschelle
entfernt.
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Zweckmäßig ist es, wenn zusätzlich zu dem Dichtring 9 oder anstelle
des Dichtringes 9 noch ein weiterer Dichtring 30 zwischen dem Kragen 31 und dem
Gewinde 8 angeordnet
ist. Ein entsprechender Dichtring ist an
der später nach Fertigstellung der Austausch- oder Reparaturarbeiten einzusetzenden
Dichtstopfen ebenfalls angeordnet. Dieser Dichtring liegt an einer zylindrischen
Innenfläche des Rohrstutzens 3c im Bereich des Flansches 3d oder dicht unterhalb
von diesem Flansch 3d an.
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Zweckmäßig ist es weiter, wenn in der Sonde 24 eine Lichtquelle angeordnet
ist, die auf den Kühifinger 4 gerichtet ist, und wenn eine Vorrichtung 33 zur optischen
Beobachtung des sich bildenden Eispfropfens ebenfalls in der Sonde 24 angeordnet
ist und in Richtung auf den Kühlfinger 4 gerichtet ist. Diese optische Beobachtung
kann über Linsen und Umlenkspiegel erfolgen, sie kann auch über einen Glasfaserstrang
erfolgen.
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Weitere Möglichkeiten zur Beobachtung des sich bildenden Propfens
bestehen in der Anwendung von Ultraschallmeßgeräten, die zweckmäßigerweise an der
Rohraußenfläche angesetzt werden, aber auch mit Geber und Empfänger in der Sonde
24 untergebracht sein können. Weiter ist es empfehlenswert, Temperaturmeßstellen
inform von Widerstandsthermometern oder Thermoelementen am Kühlfinger 4 und an der
Sonde 24 anzubringen.
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Bei der Herstellung von zwei Gaspfropfen innerhalb einer Rohrleitung
zum Auswechseln eines dazwischen liegenden Teiles der Rohrleitung ist es zweckmäßig,
wenn zuerst der in Gasdurchflußrichtung zuvorderst liegende Eispfropfen hergestellt
wird und anschließend der weitere Rohrpfropfen hergestellt wird. Bei der Herstellung
dieses weiteren Rohrpfropfens liegt.in Gasdurchflußrichtung gesehen der Kühlfinger
dann vor der Sonde mit der oder den Düsen.
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Zweckmäßig ist es, wenn eine Steuerungsvorrichtung für die Stellung
der Düse oder die Strahlrichtung vorgesehen ist.
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Bei Rohren großer Nennweite kann es zweckmäßig sein, mehrere Kühifinger
radial in das Rohr einzuführen.
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Hierzu dienen dann besondere Anbohrschellen mit mehreren Rohrstutzen
und mit mehreren aufgesetzten Gasschleusen, durch die der Kühlfinger in das Innere
der Rohrleitung gebracht wird.
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Die erwähnte Lichtquelle 32 wird über ein Kabel gespeist, welches
ähnlich wie das Kabel 28 durch die Sonde nach außen geführt ist. Für den optischen
Weg des vom Eintrittsfenster 33 empfangenen Lichtes ist der Weg ebenfalls axial
durch die Sonde zumindest teilweise gelegt.
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Mit Hilfe der Thermoelemente oder Temperaturfühler inform von Widerstandsthermometern
wird zweckmäßigerweise während der Arbeiten am Rohr die Temperaturüberwachung durchgeführt.
Es kann ein an diese Temperaturfühler angeschlossene Steuergerät vorhanden sein,
welches immer dann, wenn die Temperaturen gewisse vorgegebene Grenzwerte überschreiten,
einen erneuten Zufluß von Kältemitteln auch dann veranlassen, wenn der Eispfropfen
vollständig gebildet ist, aber durch die Temperaturüberschreitung die Gefahr eines
Erweichens des Eises besteht.
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Nach dem Ende der Reparaturarbeit an der Gastransportleitung sind
die Eispfropfen wieder aus der Gastransportleitung zu entfernen. Das geschieht durch
Auftauen. Das dabei entstehende Wasser wird vom Gas in verdunsteter Form begierig
aufgenommen und mitgenommen.
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Man wird zweckmäßigerweise zuerst das Eis am Rohrinnenumfang abtauen,
indem man die Kühlmittelkanäle in und an der Anbohrschelle mit einem warmen Medium,
z,B. warmen oder heißem Wasser füllt und dieses durch die hier vorgesehenen Kanäle
leitet.
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Man kann auch umgekehrt in der Mitte des Eispfropfens mit dem Abtauvorgang
beginnen, indem man durch die Kanäle im Kühlfinger ein warmes Medium leitet.
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Nach erfolgtem Abtauvorgang wird die Kühlsonde und die Sonde mit der
Düse aus dem Rohr entfernt und durch Stopfen ersetzt. Die Anbohrschellen bleiben
am Rohr. Sie dienen der Halterung der Stopfen.