DE3716597A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung physikalischer und chemischer kenngroessen sowie zur probenentnahme von gasen, fluessigkeiten und feststoffen in rohrleitungen geringen durchmessers - Google Patents

Description

Insbesondere unter der Erdoberfläche oder unter Ge­ bäuden, unter Lagerständen, Deponien und dgl. verlaufen oft eine Vielzahl von Rohrleitungen unterschiedlichen Durch­ messers. Rohrleitungen, beispielsweise in der Art der Kanalisation, wie sie unter Straßen oder unter Städten installiert sind, sind oft von solch großem Querschnitt oder Durchmesser, daß sie durch Begehen inspiziert und unter­ sucht werden können. Solche Inspektionen sind von äußerster Wichtigkeit, um über den Zustand der Leitungen und Kanäle einen Aufschluß zu erhalten bzw. über die Gebirgeformation außerhalb der Leitung, sofern die Rohrleitungen Schadstellen aufweisen und Flüssigkeit von außerhalb in diese eindringt oder es sich bei den Leitungen generell um perforierte Lei­ tungen zur Ableitung von beispielsweise Sickerwasser handelt.

Das Inspizieren von Rohrleitungen ist jedoch ebenso von allergrößter Wichtigkeit bei Querschnitten, die nicht be­ gangen werden können, also die unzugänglich sind, und dies ist bei weitem die größte Zahl der verlegten Rohrleitungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren vorzuschlagen und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, Profilvermessungen hinsichtlich der Höhenlage, der Temperatur, der elektrischen Leitfähigkeit, des pH-Wertes, der Radioaktivität und sonstiger Kenngrößen durchzuführen sowie Proben der in diesen Leitungen vorhan­ denen Gase und Flüssigkeiten zu entnehmen und eine optische Inspektion durchzuführen.

So ist es beispielsweise wichtig und heute im beson­ deren Maße, die Temperaturverteilung in und unter einer Deponie zu ermitteln zur Beurteilung zeitlicher und örtlicher Abläufe von chemischen oder biologischen Umsetzungsprozessen oder zur Abschätzung der Deponiegasnutzung.

Es ist ferner wichtig, den Temperaturverlauf in Rohr­ leitungssystemen zu ermitteln, um Wärmeverluste zu beurtei­ len zur Erkennung von unzulässigen Einleitungen oder zur Erfassung von unbekannten Zuleitungen in Kanal- oder Rohr­ leitungssysteme.

Aus der Ermittlung der Temperaturprofile in Rohrlei­ tungen kann schnell und zuverlässig auf Rohrleitungsfehler oder -schäden geschlossen werden.

All dies sind Verfahren, welche bisher insbesondere bei kleinen Rohrdurchmessern, beispielsweise unter 500 mm, insbesondere unter 100 mm, nicht möglich waren.

Gerade zur Ermittlung von Temperaturprofilen für die Beurteilung der Auswirkung von Wärmetauschersystemen, die dem Erdboden die Energie entnehmen sowie Kühlsystemen, die die Abwärme an den Boden abgeben, sind solche Verfahren von unschätzbarem Vorteil.

Im Rahmen der zu lösenden erfindungsgemäßen Aufgabe ist es ferner möglich, die elektrische Leitfähigkeit sowohl der Atmosphäre als auch der in den Rohren enthaltenen Flüs­ sigkeit und deren pH-Wert zu bestimmen sowie Proben zu ent­ nehmen. Auf diese Weise ist es erstmalig zuverlässig möglich, Einleitungen in Rohrsysteme zu erfassen oder den Ort unbe­ kannter Zuleitungen zu bestimmen.

Die Ermittlung der elektrischen Leitfähigkeitsvertei­ lung in Deponien zur Beurteilung zeitlicher und örtlicher Abläufe von chemischen oder biologischen Umsetzungsprozessen ist erfindungsgemäß ebenfalls möglich.

Eine wichtige Anwendung ist die Untersuchung von kor­ rosiven Prozessen in Rohrleitungen und die örtliche Vertei­ lung von Schadstoffen im Boden oder im Wasser, insbesondere im Grundwasser im Zusammenhang mit Altlasten, ein Problem, was heute von ganz besonderer Aktualität ist.

Ebenso kann die zeitliche und örtliche Ausbreitung von Tracern im Boden oder im Wasser ermittelt und überwacht werden, ferner der Durchmischungsgrad von Flüssigkeiten oder Gasen, und natürlich lassen sich Rohrleitungsfehler in einfacher Weise wieder erkennen.

Ein anderes zeitgemäßes Problem, nämlich die Bestim­ mung oder Feststellung von Radioaktivitätsprofilen, ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich.

Gelöst werden diese oben aufgezeigten Probleme im Rahmen der Aufgabe nun dadurch, daß ein langgestreckter federelastischer Stab oder rohrförmiger Körper in die zu untersuchende Rohrleitung eingeschoben wird, der an seinem vorderen Ende mit einem Meßkopf versehen wird, der zur Fest­ stellung der chemischen und physikalischen Kenngrößen und zur Entnahme von Proben von Gasen, Flüssigkeiten oder Fest­ stoffen ferngesteuert wird.

Der verwendete langgestreckte Stab oder rohrförmige federelastische Körper ist vorzugsweise ein Rohr kreisför­ migen Querschnitts, welches in seiner Wandung eine Anzahl elektrischer Leiter enthält und in dem zentrischen inneren Hohlraum mit Einrichtungen oder Stoffen zur Auslösung oder Durchführung der Messungen oder Probenahmen versehen ist.

So kann durch den Innenraum des Rohres eine Flüssig­ keit oder ein Gas zugeführt oder ein weiterer Körper einge­ zogen werden, beispielsweise in Form eines sogenannten Bowden­ zuges oder in Form eines Schlauchs, der eine spezielle Flüssigkeit oder ein Gas enthält, beispielsweise ein iner­ tes Gas, wie ein Edelgas, über das Druckimpulse auf den Meßkopf übertragen werden können. Zur Auslöung bestimmter Meßvorgänge oder Probenahmen unter Verwendung eines Bowden­ zuges können Einrichtungen in dem Meßkopf, auf den später noch ausführlich eingegangen wird, übertragen werden. Über die in dem langgestreckten Körper eingebetteten Leiter können elektrische Impulse oder Signale zur Fernsteuerung übertragen werden.

Der langgestreckte federelastische Körper braucht je­ doch nicht ein Rohr zu sein, sondern kann auch ein massiver Stab sein, der auf seinem äußeren Umfang entsprechende Ein­ richtungen, wie elektrische Leiter, Leitungen für Flüssig­ keiten und Gas trägt, oder er kann ellipsoiden Querschnitt haben, und ein Teil des Körpers kann als Rohr ausgebildet oder mit einem sich über die gesamte Länge erstreckenden Hohlraum versehen sein.

Der langgestreckte federelastische Körper kann aber auch eine Drahtspirale aus z. B. Stahl- oder Broncedraht sein, die mit Kunststoff beschichtet und mit elektrischen Leitern versehen ist.

Der langgestreckte federelastische Körper besitzt vorzugsweise eine Länge, die sich an den praktischen Verhält­ nissen orientiert und die mehrere hundert Meter betragen kann. Die Federelastizität ist dabei so gewählt, daß sich der langgestreckte Körper noch auf eine Trommel aufwickeln bzw. von dieser abziehen läßt und ferner so, daß der langgestreckte Körper von Hand oder maschinell in eine zu untersuchende Rohr­ leitung einschiebbar ist.

Der Durchmesser eines solchen langgestreckten feder­ elastischen Körpers kann unterschiedlich sein und liegt in einem Größenbereich, der sich an den praktischen Umständen der durchzuführenden Untersuchungen und der Auftrommelbar­ keit orientiert, beispielsweise zwischen etwa 8 und 20 mm. Der langgestreckte Körper ist beispielsweise gefertigt aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff, und die elektrischen Leiter sind in diesen Kunststoff eingebettet. Der Körper kann aber auch aus einem anderen Material gefertigt sein, welches ähnliche Eigenschaften besitzt und geeignet ist, die gestellten Aufgaben zu lösen, beispielsweise aus einem Metall, das kunststoffbeschichtet sein kann, also ein feder­ elastisches Metallrohr, insbesondere Stahlrohr, das mit einem Kunststoffüberzug versehen ist.

Das vordere Ende des langgestreckten Körpers ist mit einer Kupplung versehen zum Aufsetzen und Arretieren des oder der Meßköpfe oder Probenahmeköpfe. Es kann für jede der zu messenden Kenngröße ein Meßkopf vorhanden sein bzw. ein Probenahmekopf für die Entnahme von Proben für Gase und Flüssigkeiten. Es können aber auch in einem Meßkopf Einrich­ tungen zur Messung mehrerer Kenngrößen vorhanden sein, bei­ spielsweise zur Messung der Temperatur und der elektrischen Leitfähigkeit oder zur Messung der Temperatur und des pH- Wertes oder zur Messung sowohl von Temperaturen, elektrischer Leitfähigkeit und des pH-Wertes.

Bei den Einrichtungen zur Messung der Temperatur, der elektrischen Leitfähigkeit und des pH-Wertes werden an sich übliche Meßeinrichtungen verwendet, die in dem Meßkopf ange­ ordnet sind und die über die elektrischen Leitungen oder die oben erwähnten mechanischen, hydraulischen oder pneumatischen Einrichtungen fernbedient werden.

Auf diese Weise ist es möglich, sowohl beim Einführen des langgestreckten Körpers mit dem daran befestigten Meß­ kopf in bestimmten Intervallen kontinuierlich Temperaturen, elektrische Leitfähigkeit und pH-Wert oder andere Kenngrößen zu messen und so ein entsprechendes Meßprofil über die gesamte Länge der untersuchten Rohrleitung zu erstellen. Vorzugsweise wird auch beim Zurückziehen des Meßkopfes ein solches Profil erstellt werden.

Zur Entnahme von Proben wird in entsprechender Weise vorgegangen, wobei man entweder am exakten Ort die Probe nimmt oder auch wieder in bestimmten Intervallen Proben entnommen werden. Zu diesem Zweck wird ein Probenahmekopf an das Ende des langgestreckten Körpers angesetzt und mit entsprechen­ den Fernbetätigungseinrichtungen gekuppelt. Die jeweilige Lage des Probenahmekopfes in der Rohrleitung bzw. die je­ weilige Entfernung zwischen den Probenahmeorten wird über eine alphanumerische Anzeige unter Verwendung des langge­ streckten Körpers kontrolliert bzw. festgestellt. Der Probe­ nahmekopf wird durch eine Schlauchleitung im langgestreckten Körper während der Zeit vor der Probenahme mit einem inerten Gas mit geringem Höhendruck gespült.

Nach Erreichung der Probenahmeposition wird durch schnelle Erhöhung des Spülgasdruckes mit Hilfe eines kleinen im Meßkopf angeordneten Zylinders eine evakuierte und mit einem Septum verschlossene Glasampulle auf eine Nadel gescho­ ben, wobei das Septum von einer Kanüle durchstochen und ein definiertes Probevolumen von beispielsweise 10 ml des zu untersuchenden Gases in die Ampulle eingesaugt wird.

Nach kurzer Zeit wird dann der Spülgasdruck im Proben­ nahmekopf reduziert, und eine dafür vorgesehene Feder schiebt die Glasampulle wieder von der Kanüle herunter, und das Septum versiegelt dabei die Gasprobe hermetisch nach außen ab. Das Septum kann beispielsweise aus Gummi bestehen.

Die Probenahme für Flüssigkeiten, also beispielsweise Wasser, erfolgt ganz analog. Eine solche Probe eines Gases, das sich beispielsweise in einer Rohrleitung in einer Deponie ansammelt, ist zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit von Deponiegasanlagen wichtig. Andererseits kann auch aus Gas­ proben auf den zeitlichen und örtlichen Ablauf von chemischen und biologischen Umsetzungsprozessen im Erdreich, beispiels­ weise in eine Deponie oder in einer Altdeponie, die bereits wieder begrünt ist oder gar bebaut ist, geschlossen werden zufolge der in der Probe enthaltenen gasförmigen Reaktions­ produkte, und daraus wiederum ist es möglich, Schad- und Giftstoffe festzustellen und ihre Lage zu orten.

Die oben beschriebene Methode der Entnahme von Gas­ proben vermittels der Glasampulle kann natürlich auch in anderer Weise ferngesteuert und durchgeführt werden. Statt des Spülgases und der Druckerhöhung zum Inverbindungbringen des Septums der Glasampulle mit der Kanüle kann natürlich auch eine mechanische Fernsteuerung vermittels eines Bowden­ zuges erfolgen. Bei der Entnahme von Flüssigkeitsproben wird ganz analog vorgegangen, jedoch ist darauf zu achten, daß keine dispersen Teilchen die Kanüle verstopfen.

Statt eine evakuierte Glasampulle zu verwenden, ist es auch möglich, eine entsprechend dimensionierte Zylinder­ und Kolbeneinrichtung ähnlich einer Injektionsspritze anzu­ ordnen, deren Kolben arretiert ist und unter Federdruck steht und wobei der Kolben freigegeben und von der Feder zur Ausführung eines Saughubes in dem Zylinder zurückge­ zogen wird, so daß sich dieser mit einer Flüssigkeit oder mit einem Gas füllt. Das Einlaßende des Zylinders kann dann am Ende des Saughubes durch ein Ventil in der Art eiens Klappenventils geschlossen werden.

Die Auslösung der Arretierung des Kolbens kann sowohl durch einen Gasdruck als auch durch einen Flüssigkeitsdruck als auch durch einen mechanischen Eingriff, beispielsweise über einen Bowdenzug, erfolgen.

In Verfolg des Erfindungsgedankens können in dem Meßkopf mehrere solcher Glasampullen enthalten sein, die nacheinander wahlweise in Aktion versetzt werden. Durch die Anordnung elektrischer Leiter in dem federelastischen lang­ gestreckten Körper kann auch die Betätigung der Einrichtung des Meßkopfes elektrisch oder elektromagnetisch erfolgen.

Meßköpfe der oben beschriebenen Art können herab bis zu einem Außendurchmesser von 40 mm und weniger ausgeführt werden, und entsprechend können auch Leitungen bis zu dieser Größenordnung inspiziert werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Meß­ kopf mit einem Außendurchmesser von 40 mm noch mit einer Fernsehkamera (TV-Kamera) ausgestattet sein. Die Kamera wird von dem federelastischen langgestreckten Körper durch die zu untersuchenden Rohre geschoben. Aufgrund der Federelasti­ zität des langgestreckten Körpers, an dessen vorderem Ende sich die Meßköpfe befinden und zufolge der Anordnung der elektrischen Leitungen und der Hohlräume zur Zuführung von Hydraulik- oder Pneumatikfluiden ist auch beispielsweise eine Gefährdung eines ordnungsgemäßen Meßverfahrens nicht zu befürchten, denn alle Leiter und Kanäle oder Strömungs­ wege befinden sich im Innern des federelastischen langge­ streckten Körpers, so daß auch dann, wenn dieser an den Wan­ dungen scheuern sollte, was ohne weiteres der Fall ist, wenn die Rohrleitung mehr oder weniger wellenförmig verläuft und nicht als gerader Strang.

Die Erfindung wird nun ausführlich anhand der beige­ fügten Zeichnungen, in denen die Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden, schematisch dargestellt sind, beispielsweise beschrieben.

In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt, der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Fig. 2 einen Abschnitt des langgestreckten, federelasti­ schen Körpers in perspektivischer Ansicht

Fig. 3 einen Meßkopf zur Temperaturmessung der zusammen mit der Vorrichtung nach Fig. 1 verwandt wird in schematischer Darstellung

Fig. 4 und 4a einen Meßkopf zur Messung der Höhenprofils der Rohrleitung.

Fig. 5 ebenfalls in schematischer Darstellung einen Meßkopf zur Entnahme von Meß- oder Flüssigkeitsproben aus der Rohrleitung und

Fig. 6 einen Kopf zur Entnahme von Feststoffproben aus der Rohrleitung, ebenfalls in schematischer Darstellung.

In Fig. 1 ist schematisch die Vorrichtung dargestellt mit der das erfindungsgemäße Verfahren praktiziert wird. Der langgestreckte, federelastische Körper trägt hier das Bezugszeichen 1 und ist auf einem Transportwagen 2 auf einer motorisch angetriebenen Trommel 3 aufgetrommelt in einer Menge, die zur Inspektion von Rohrleitungen von mehreren 100 Metern ausreicht.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind auf der Trommel 3400 m des langgestreckten, federelastischen Körpers 1 aufgetrommelt. Der Anfang dieses langgestreckten Körpers 1 auf der Trommel ist mit den entsprechenden Einrichtungen zur Verwertung der Meßergebnisse verbunden (nicht darge­ stellt). Dargestellt ist in Fig. 1 lediglich das Niveauge­ fäß 4 mit dem der Schlauch oder der rohrförmige Innenraum des langgestreckten Körpers zur Messung des Höhenprofils verbunden ist, worauf später noch eingegangen werden wird.

Bei 5 sind drei Rollenpaare zu erkennen, die von gegen­ überliegenden Seiten auf den Körper 1 einwirken und die an­ getrieben sind, so daß der Körper in Richtung des Pfeiles p und unter zur Hilfenahme der Führungselemente 6 mit seinem Meßkopf 7 in die Rohrleitung 8 hineingeschoben wird.

Im vorliegenden Beispiel ist der Zugang zu der Rohr­ leitung 8 durch einen Schacht 9 erläutert. Der Zugang kann natürlich auch in anderer Weise erfolgen oder her­ gestellt werden. Der Schacht 9 dient im vorliegenden Falle nur zur Erläuterung der Erfindung.

Der Wagen 2 auf dem die Vorrichtung montiert ist, ist vorzugsweise ein einachsiger Anhänger und das Ge­ wicht der gesamten Vorrichtung ist vorzugsweise so ge­ halten, daß der Wagen 2 noch von Mittelklassekraftfahr­ zeugen, beispielsweise einem VW-Bus, gezogen werden kann, damit die Vorrichtung zur Inspektion von Rohrleitungen geringen Durchmessers nicht auf besondere Zugeinrichtungen oder Zugwagen angewiesen ist, also schnell und universell einsetzbar ist.

Die paarweise übereinander angeordneten Rollen 5, die von gegenüberliegenden Seiten auf den Körper 1 einwirken, schieben nun unter zu Hilfenahme der Führungseinrichtung 6 den mit an seinem vorderen Ende liegenden Meßkopf 7 in die Rohrleitung hinein, wobei der Körper 1 von der Trommel 3 abgetrommelt wird. Vorzugsweise ist dabei lediglich eine Lage des Körpers 1 auf der Trommel vorhanden und die Rollenpaare 5 bewegen sich in dem Maße, wie der Körper 1 ab- bzw. aufgetrommelt wird, von oben nach unten, wie in der Zeichnung dargestellt, oder bei völlig abgetrommelten Körper von unten nach oben, wenn der Körper 1 aufgetrommelt wird.

Aufgrund der Federelastizität, der Flexibilität kann dieser langgestreckte Körper von dem ein Teil im Schnitt in Fig. 1 gezeichnet ist, über große Entfernungen mit dem daran befestigten Meßkopf in Rohrleitungen kleinen Durch­ messers eingeschoben werden. Der Durchmesser der Rohr­ leitungen kann bis 40 mm und weniger herabreichen.

Das in Fig. 2 dargestellte Stück eines solchen in Fig. 1 mit 1 bezeichneten langgestreckten Körpers kann beispielsweise ein rohr- oder schlauchförmiges Gebilde sein, aus einem glasfaserarmierten Kunststoff das einen Innenhohlraum 10 enthält und wobei elektrische Leiter 11 in den Kunststoff eingebettet sind. Im dargestellten Aus­ führungsbeispiel handelt es sich dabei um 6 elektrische Leiter, aber es können auch wesentlich mehr oder weniger sein.

Die äußere Oberfläche dieses Körpers 1, der hier aus einem glasfaserarmierten Kunststoff besteht, wobei die kleinen Pünktchen die Glasfaserteilchen darstellen sollen, ist auf seiner äußeren Oberfläche zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften oder der Gleitfähigkeit noch mit einer Umhüllung aus Kunststoff, beispielsweise aus einem PVC-Kunststoff ausgestattet, die in Fig. 2 das Be­ zugszeichen 13 trägt.

In den Innenraum des Körpers 1 kann ein zusätzlicher aus einem geeigneten Werkstoff gefertigter Schlauch einge­ zogen sein der zur Aufnahme eines Fluidums dient, das ein Gas beispielsweise ein Edelgas oder eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oder Quecksilber sein kann.

Wie eingangs ausführlich beschrieben, muß dieser federelastische, flexible, langgestreckte Körper der ein Stab oder ein Schlauch sein kann und der der Ein­ fachheit halber im folgenden nur noch als Körper be­ zeichnet werden wird, nicht diese soeben mit Bezug auf Fig. 2 dargestellte Ausführungsform haben, sondern es kann auch ein Stab oder eine Spirale sein, je nach dem welche besonderen praktischen Probleme berücksichtigt werden müssen und wie die Anwendung hauptsächlich erfolgt.

Die elektrischen Leiter 11 dienen natürlich zur Übermittlung elektrischer Energie oder elektrischer Impulse die bestimmte Funktionen ausführen, ebenso wie das direkt oder vorzugsweise über einen Schlauch in dem Innenhohlraum 10 des Körpers enthaltenen Fluidums dazu herangezogen werden kann.

Es soll nun der besseren Darstellung des Meßkopfes wegen zunächst auf die Fig. 4 und 4a Bezug genommen werden.

In Fig. 4 ist ein Meßkopf zur Aufnahme eines Höhen­ profils einer Rohrleitung dargestellt, wobei das rechte Ende der Fig. 4 in geeigneter Weise strömungsgünstig ab­ gerundet oder ausgestaltet ist (nicht mehr dargestellt) und das linke Ende der Fig. 4 in Fig. 4a dargestellt ist.

Auch dieses linke Ende der Fig. 4 welches in Fig. 4a dargestellt ist, ist strömungsgünstig ausgestaltet, insbesondere deshalb, weil der Meßkopf zur Aufnahme der Kenngrößen mit dem langgestreckten Körper 1 aus der Rohrleitung herausgezogen wird.

Das in Fig. 4 dargestellte Teil bildet das linke Teil der Fig. 4 und enthält die Einrichtungen mit der der Meßkopf an dem Körper 1 befestigt wird.

Der eigentliche Meßkopf ist in dem Teil der Fig. 4 enthalten, der von der Klammer 14 überspannt ist, während das Teil 15 links in Fig. 4 lediglich die Abdeckung der Befestigungsmittel und die strömungsgünstige Verkleidung darstellt. Der langgestreckte Körper wird mit dem Meß­ kopf 7 vermittels einer Klemmkupplung 16 mechanisch fest verbunden und über O-Ringe 17 gegen den Innenraum 18 des Meßkopfteiles 14 abgedichtet.

In Fig. 4 ist der Körper 1 in seinem Aufbau noch ein­ mal gut zu erkennen. Die äußere Ummantelung 13 besteht aus einem Kunststoff, der innere Hohlraum enthält einen Schlauch 19 von dem oben die Rede war.

Die elektrischen Leiter sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.

Das Abdeckungsteil 15 ist mit einem Innengewinde 20 versehen, daß auf ein Gewinde an einem Stutzen des Meß­ kopfes aufgeschraubt ist. Weiterhin enthält die Bohrung 22 durch die sich der Körper 1 erstreckt noch eimmal O-Ringe um den Eintritt von Flüssigkeit oder Gasen in den Be­ festigungsteil bzw. in den Hohlraum 23 des Meßkopfes zu verhindern. Dieser generelle Aufbau ist bei allen Meß­ kopfarten gleich oder ähnlich.

Der Innenraum 18 in dem Mittelteil 29 des Meßkopfes dient hauptsächlich dazu die Meßeinrichtungen des Teils 14 des Meßkopfes mit dem elektrischen und Fluidumleitungen des Körpers 1 zu verbinden.

In Fig. 4 ist die Schlauchleitung 19 mit der Bohrung 24 verbunden über die eine Flüssigkeit dem Gefäß 25 zu­ geführt wird. Die Einführung der Leitung 24 in dem Innen­ raum 18 ist mit einer Stopfbuchse abgedichtet. Die elek­ trischen Leiter 11 münden in einen Stecker (nicht darge­ stellt) der in einen entsprechenden Sockel 26 eingesteckt wird der über elektrische Leitungen 27 mit einer piezo­ elektrischen Einrichtung 28 verbunden ist, die Druck­ änderungen in dem Gefäß 25 in Signale umwandelt, die über die elektrischen Leiter des Körpers 1 Mess- und Registrier­ einrichtungen im Wagen 2 der Vorrichtung zugefördert werden. Der Innenraum des Gefäßes 25 steht über die Leitung 24 und dem Schlauch 19 mit dem Niveaugefäß 4 in Verbindung. Änderungen in der Höhenlage der Rohrleitung ergeben Ände­ rungen im Druck die über diese piezoelektrischen Einrichtun­ gen registriert werden. Der die messende Einrichtung ent­ haltende Teil 14 des Meßkopfes 7 ist mit dem Mittelteil 29 über Gewinde 30 und O-Ringe 31 verbunden.

Für die Durchführung anderer Messungen und die Aufnahme anderer Kenngrößen wird also nur das Teil 14 von dem Meßkopf 7 abgeschraubt und gegen ein anderes Teil 14 aus­ gewechselt welches eine andere Kenngröße mißt z.B. die γ-Strahlung.

Ein solches anderes Teil ist in Fig. 3 dargestellt. Mit diesem nämlich wird die Temperatur bzw. das Temperatur­ profil einer Leitung aufgezeichnet. Aus Fig. 3 ist eben­ falls das strömungsgünstige vordere Ende des Meßkopfes 7 zu erkennen.

Während die Teile des Meßkopfes 7 nach Fig. 4 und 4a insbesondere das Teil 14 aus Metall gefertigt ist, bei­ spielsweise aus Messing, ist das Teil 32 und das Teil 33 des Teils 14 nach Fig. 3 aus Kunststoff gefertigt, weil dieser Meßkopf der Aufzeichnung von Temperaturen dient. Das Teil 14 ist wieder über das Gewinde 30 und über O- Ringe 31 abgedichtet. Es ist wieder ein Sockel 26 zur Aufnahme der elektrischen Leiter 27 vorgesehen der mit seinen Anschlußleitungen zu Temperatursensoren führt, die in geeigneter Anzahl in einem ringförmigen Raum um den Kopf herum angeordnet sein können und die von einem Messingring 35 abgedichtet sind.

Der Innenhohlraum 11 des Körpers 1 hat bei diesem Meßverfahren keine Funktion zu übernehmen. Die festge­ stellten Werte werden über die Leitung 11 des Körpers 1 zu entsprechenden Einrichtungen der Registrierung, Aus­ wertung und Speicherung geführt.

Ein weiteres wichtiges Verfahren der Erfindung stellt die Probenaufnahme dar.

Diese erfolgt wie eingangs beschrieben dadurch, daß die Probe, sei es Flüssigkeit, sei es Gas, in eine evakuierte Glasampulle aufgenommen wird, die durch ein Septum verschlossen ist. Die Funktion der Vorbe­ reitung zur Probenahme, die Auslösung der Probenahme und das Ende der Probenahme wird ebenfalls ferngesteuert durchgeführt.

Im vorliegenden Fall erfolgt dies vermittels eines Gases welches durch den Innenhohlraum 10 des langge­ streckten Körpers 1 zugeführt wird.

In Fig. 5 enthält das Teil 14 die Einrichtungen zur Probenahme. Das Mittelteil 29 enthält die Einrichtungen zur Herstellung der Funktionsverbindungen mit den Fernbe­ dienungsleitungen. An das Mittelteil 29 schließt sich dann das Abdeckungsteil 15 an, wie in Fig. 4 und 4a beschrieben. Das Mittelteil 29 enthält auch die Klemmkupplung 16 wie in Fig. 4 dargestellt.

Das Teil 14 ist in diesem Fall sowohl nach links als auch nach rechts erweitert. Rechts ist das Teil 14 mit einer abschraubbaren Kappe 38 versehen und links mit einem Ansatz 36 mit Hohlraum 37 der sich in das Innenteil 29 hinein­ erstreckt. In den Innenraum 18 des Mittelteils 29 wird ein Edelgas eingeleitet mit einem geringen Überdruck der über eine Ventileinrichtung 39 einer Leitung 40 zugeführt wird, die in einen Raum 41 einmündet, in welchem eine Wendelfeder 42, das Septum 43 einer Glasampulle und einer Kanüle 44 an­ geordnet sind. Die Glasampulle ist in einer Ausnehmung eines Blockes mit gutem Passitz angeordnet der wiederum auf der Kolbenstange 47 einer Zylinder- und Kolbeneinrichung 48 befestigt ist. Der Zylinder ist an seinem hinteren Ende 50 mit dem Innenraum 18 in dem das Edelgas sich befindet in Verbindung.

Das Teil 14 des Meßkopfes ist wieder über Gewinde 30 und O-Ringe 31 mit dem Mittelteil 29 und dieses wiederum über Gewinde 20 und O-Ringe 21 mit dem Abdeckungsteil 15 verbunden.

Die Probenahme geschieht nun dadurch, daß aus dem Raum 18 unter leichtem Druck das Edelgas oder ein anderes inertes Gas über eine Ventileinrichtung 39 eingeleitet wird. Durch die Leitung 40 tritt das Gas in den Raum 41, so daß dieser frei von Fremdgasen ist und auch die Kanüle von Fremdgas freigehalten wird. Nach Erreichung des Probenahmeortes wird durch Erhöhung des Spülgasdruckes der Kolben in die Zylinder- und Kolbeneinrichtung 48 und mit der Stange 47 und mit ihr der Block 46 mit der Ampulle 44 gegen die Wendelfeder 42 nach rechts verschoben, so daß die Kanüle 47 das Septum 42 durchsticht und das Gas von dem die Probe zu nehmen ist, nun in die evakuierte Glasampulle einströmt. Die Ventileinrichtung 39 verhindert, daß der volle Gasdruck auch in den Raum 41 gelangt. Das Teil 36 ist gegen den Raum 18 durch O-Ringe 51 abgedichtet.

Nach einer gewissen Zeitspanne die zur Entnahme der Probe ausreicht, wird der Gasdruck reduziert, so daß sich jetzt die Wendelfeder 42 ausdehnen kann und den Block 46 mit der Ampulle und den Kolben in der Zylinder­ und Kolbeneinrichtung zurückfahren kann, so daß die Kanüle 45 aus der Ampulle heraustritt, das Septum verläßt und dieses wiederum den Innenraum der Ampulle hermetisch abdichtet. Die Ampulle hat also etwa ein Volumen von 10 ml.

Die abnehmbare Kappe 38 ist vermittels Gewinde 52 und

Dichtung 53 befestigt. Ebenso ist der Zylinder der Zylinder­ und Kolbeneinrichtung 48 bei 54 und 55 vermittels Gewinden befestigt und verbindet das Teil 36 mit dem Teil 14′.

Bei der Entnahme von Flüssigkeitsproben wird ganz ent­ sprechend verfahren und der Spülgasdruck hat dabei noch die Aufgabe, die Kanüle 45 von ggf. vorhandenen Feststoff­ teilchen zu befreien.

Das Septum ist an der Ampulle mit einer Gewindemuffe 49 in bekannter Weise befestigt.

Zur Entnahme von Feststoffproben aus Rohrleitungen wird die Vorrichtung verwendet, wie sie als Beispiel in Fig. 6 der Zeichnung dargestellt ist.

Wie bereits eingangs erwähnt, wird von dem Meßkopf nur das vordere Teil 14 ausgetauscht über das Gewinde des Meß­ kopfes. Die Vorrichtung ähnelt hinsichtlich der Betätigung der der Fig. 5 mit dem Unterschied, daß praktisch das ganze vordere Teil 14 jetzt eine Zylinder- und Kolbeneinrichtung ist und die Kolbenstange 47′ mit ihrem vorderen Ende über Lenker 56 mit Schalen oder Segmenten 57 eines Greifers verbunden ist. Dieser Greifer kann jede geeignete Ausge­ staltungsform haben. Er kann beispielsweise als Zwei- oder Mehrschalengreifer ausgebildet sein und die Schalen können plan oder gewölbt ausgestaltet sein.

Die Betätigung ist in der dargestellten Ausgestaltungs­ form hydraulisch oder pneumatisch und zwar wird der Greifer vor der Probenahme unter Zuführung eines Druckmittels zum Zylinderraum 58 geöffnet indem der Kolben 59 nach rechts bewegt wird. Dabei wird die Wendelfeder 42′ zusammenge­ drückt, d.h. gespannt. Durch Verschieben des Kopfes mit dem langgestreckten Körper 1 tritt die Probe in den Raum zwischen den Schalen ein, worauf der Druck hinter dem Kolben verringert wird, die Feder 42′ sich entspannt und dabei die Greiferschalen in die in der Fig. 6 durch ausgezogene Linien dargestellte Stellung gelangen. Die Betätigung erfolgt also auch hier fernsteuerbar.

Wie bereits in der Beschreibung an mancherlei Stelle erwähnt, können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zahl­ reiche Kenngrößen physikalischer und chemischer Art er­ mittelt werden. Das Teil 14 kann auch zur Messung radio­ aktiver Strahlen (γ-Strahlung) benutzt werden, wenn es eine sogenannte γ-Sonde enthält, die dann ebenfalls auf das Teil 29 des Meßkopfes aufgeschraubt wird. Die Herstellung der entsprechenden Verbindung mit den elektrischen Leitern erfolgt wie oben beschrieben beispielweise bei der Vor­ richtung zur Temperaturmessung.

Claims (11)

1. Verfahren zur Ermittlung physikalischer und chemischer Kenngrößen sowie zur Probenentnahme von Gasen, Flüssig­ keiten und Feststoffen in Rohrleitungen geringen Durchmessers dadurch gekennzeichnet, daß ein langgestreckter, federelasti­ scher stab- oder rohrförmiger Körper in die zu untersuchende Rohrleitung hineingeschoben wird, der an seinem vorderen Ende mit einem Meßkopf versehen wird, der zur Feststellung der chemischen und physikalischen Kenngrößen und zur Ent­ nahme von Proben von Gasen, Flüssigkeiten oder Feststoffen ferngesteuert wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein langgestreckter, federelastischer, flexibler Körper (1) vorgesehen ist, der auf eine maschinell angetriebene Trommel (3) auftrommelbar ist und an seinem vorderen Ende einen Meßkopf (7) trägt der vermittels des Körpers (1) in Rohrleitungen geringen Durch­ messers einschiebbar ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der langgestreckte, federelastische Körper (1) aus einem hohlen, glasfaserver­ stärkten Kunststoffrohr besteht in dessen Wandungen elek­ trische Leiter (11) eingebettet sind oder aus einem Metall­ rohr solcher Eigenschaften, daß auf seiner Außenseite elektrische Leiter und Hohlleiter in Form eines Schlauches oder Rohres trägt oder daß der langgestreckte Körper (1) eine Metallspirale entsprechender Ausgestaltung ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des langgestreckten Körpers (1) mit dem Meßkopf über eine Klemmkupplung (16) verbunden ist, die in ein Mittel­ teil (29) mündet mit einem Hohlraum zur Herstellung von Leitungsverbindungen für Fluiden und für elektrische Energie.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel­ teil (29) über Gewinde (30) und Dichtungen (31) mit einem auswechselbaren Teil (14) verbunden ist das Einrichtungen zur Messung der Temperatur, der Höhenlage, der elektrischen Leitfähigkeit, des pH-Wertes und dgl. enthält oder Ein­ richtungen zur Entnahme von Proben von Gasen oder Flüssig­ keiten oder daß der Meßkopf einen Greifer trägt zur Ent­ nahme von Feststoffproben.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Feststellung der Temperatur der vordere Teil (14) des Meßkopfes aus einem Kunststoffkörper besteht in dessen Wandungen Temperatur­ sensoren enthalten sind.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere, aus­ wechselbare Teil (14) des Meßkopfes mit einer Zylinder­ und Kolbeneinrichtung (48) versehen ist, deren Kolben­ stange (47) einen Block (46) trägt in welchem eine eva­ kuierte Ampulle (44) enthalten ist, die durch ein von einer Kanüle durchstechbares Septum (43) verschlossen ist, wobei die Kanüle mit dem Innenraum der Rohrleitung zur Entnahme von Gas- oder Flüssigkeitsproben in Verbindung steht.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Inverbindung­ bringen der Ampulle (44) mit der Kanüle (45) unter Zu­ führung eines Druckmittels zur Zylinder- und Kolbenein­ richtung (48) erfolgt, während die Trennung von Ampulle und Kanüle durch Federkraft erfolgt.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das auswechselbare, vordere Teil (14) des Meßkopfes mit einer Zylinder- und Kolbeneinrichtung ausgestaltet ist, deren Kolbenstange (47′) über Lenker (56) Schalen (57) eines Greifers betätigt, wo­ bei das Öffnen des Greifers unter Zuführung von Druckmitteln über den langgestreckten, federelastischen Körper (1) er­ folgt und das Schließen der Schalen des Greifers durch Re­ duzierung des Druckes unter Federkraft (42′) erfolgt.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das auswechselbare Teil des Meßkopfes eine γ -Sonde enthält.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf strömungsgünstig ausgestaltet ist.