DE3924337A1 - Verfahren und vorrichtung zur dichtheitspruefung unterirdisch verlegter gasleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Dichtheitsprüfung von unterhalb des Straßen­ netzes verlegten Gasleitungen mit Hilfe einer unmittel­ bar oberhalb der Straßendecke bewegbaren insbesondere verfahrbaren Sonde mit einem Meßsystem zum Erkennen und Anzeigen eines eventuellen Anteiles des gesuchten Gases.

Aufgrund der hohen Explosionsrisiken bei Undichtigkei­ ten erdverlegter Gasleitungen gehen die Kommunen ver­ stärkt dazu über, das Gasrohrnetz in bestimmten Abstän­ den zu überprüfen, damit eventuelle Undichtigkeiten rechtzeitig bemerkt und beseitigt werden können.

Im allgemeinen wird dabei das Absaugverfahren nach DVGW Vorschrift Nr. G 465 I verwendet. Dazu wird mittels einer Sonde, die an einem Fahrzeug mit ent­ sprechendem Meßsystem montiert ist, eine Gasprobe dicht oberhalb der Erdoberfläche abgesaugt und dem Meßsystem zugeführt.

Bei Leckstellen an der überprüften Leitung diffun­ dieren Gasspuren durch das Erdreich nach oben und treten an der Oberfläche aus. Die Konzentration des austretenden Gases liegt bei kleineren Undichtig­ keiten in der Größenordnung von wenigen ppm, bei größeren Leckstellen beträgt sie bis zu 200 bis 300 ppm.

Damit Undichtigkeiten so früh wie möglich erkannt werden, sind Gasspürgeräte mit äußerst hoher Empfind­ lichkeit wünschenswert. Untersuchungen des Anmelders mit derart hoch empfindlichen Gasspürgeräten haben jedoch gezeigt, daß es dabei leicht zu Fehlanzeigen kommt. Nach Untersuchungen des Anmelders gehen die­ se Fehlanzeigen auf Störgase zurück, die durch die allgemeine Umweltverschmutzung in die Atmosphäre gelangen. Es handelt sich dabei insbesondere um Au­ to- und Industrieabgase, Rauchgase, Benzin- und Lö­ sungsmitteldämpfe, deren physikalische und/oder che­ mischen Eigenschaften denen des gesuchten Gases ähn­ lich sind, so daß das Meßsystem des Gasspürgerätes nicht in der Lage ist, eine Unterscheidung der ver­ schiedenen Gase vorzunehmen.

Dabei kommt erschwerend hinzu, daß die Gasleitungen in der Regel unterhalb des Straßennetzes verlegt sind, ihre Überprüfung also mit dem Verkehrsfluß und der entsprechenden Abgasbelastung erfolgt.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren zur Dichtheitsprüfung und die dazugehörigen Geräte da­ hingehend zu verbessern, daß ein wesentlich zuver­ lässigeres Erkennen von ausströmendem Gas gewähr­ leistet ist. Dabei soll jedoch mit den bisherigen Meßsystemen; die beispielsweise auf einer Wider­ standsmessung beruhen, weitergearbeitet, insbeson­ dere auf kostspielige Spektralanalyse-Geräte ver­ zichtet werden.

Insbesondere soll die Erfindung auch zur kontinu­ ierlichen Dichtheitsprüfung in Kraftfahrzeugen, die das Gasleitungsnetz abfahren, geeignet sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Meßsystem mit einer weiteren Sonde verbun­ den ist, deren Wirkungsbereich außerhalb des Wir­ kungsbereiches der ersten Sonde liegt und daß die­ se weitere Sonde als Referenzsonde zur Kompensa­ tion von Störgasanteilen fungiert.

Die Gasprobe wird also weiterhin direkt im Boden­ bereich, oberhalb der Straßendecke abgesaugt und dem Meßsystem zugeführt. Gleichzeitig wird jedoch über die zweite Sonde Probenluft zugeführt, die aus einem anderen räumlichen Bereich stammt, in dem lediglich die gleichen Störgasanteile, nicht jedoch Gasanteile aus einer eventuellen Leckstelle der über­ prüften Gasleitung zu erwarten sind. Da die Position der erdverlegten Gasleitung sehr genau bekannt ist, kann die gewünschte räumliche Trennung zwischen den beiden Sonden durch entsprechende Distanzierung herbeigeführt werden. Man erhält dann in beiden Gas­ proben nahezu die gleichen Störgasanteile und kann durch entsprechende Auswertung der Meßsignale den Störgasanteil eliminieren. Im Sinne einer raschen Gasanalyse empfiehlt es sich, daß jede Sonde ein eigenes Meßsystem aufweist und die beiden Meßsysteme zur Ausfilterung der Störgasanteile an eine gemein­ same Auswerteeinheit angeschlossen sind.

Wird die räumliche Trennung der beiden Sonden in der Weise herbeigeführt, daß sie in Querrichtung vonein­ ander distanziert werden, so ist davon auszugehen, daß die Gasproben beider Sonden die gleichen Störgas­ anteile enthalten. In diesem Fall können die Störgas­ anteile rechnerisch unmittelbar voneinander abgezo­ gen werden.

Wird hingegen die Referenzsonde deutlich oberhalb dem Straßenniveau angeordnet, so ist mit geringerem Störgasanteil zu rechnen, weil die Störgase ganz überwiegend ein höheres spezifisches Gewicht als die Luft aufweisen und sich dadurch verstärkt unten sam­ meln. In diesem Fall können die von der Referenzson­ de gemessenen Störgasanteile elektrisch auf etwa das Niveau der ersten Sonde verstärkt werden, um deren Störgasanteile zu eliminieren.

Die Erfindung gestattet es also in optimaler Weise und unter weitgehender Beibehaltung der bisherigen Meßsysteme die Dichtheitsprüfung wesentlich genauer und zuverlässiger als bisher durchzuführen, insbe­ sondere auf verkehrsreichen Straßen mit hoher Abgas­ oder sonstiger Störgas-Belastung.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bieten sich dem Fachmann verschiedene Möglichkeiten. Neben der bereits angesprochenen Distanzierung der beiden Sonden in Langsrichtung, Querrichtung oder im Höhenniveau, kann eine Trennung der Wirkungsbe­ reiche beider Sonden auch durch Abschirmwände er­ folgen, etwa derart, daß die erste Sonde ein zur Straßendecke hin offenes Gehäuse aufweist und die zweite Sonde an der Außenseite dieses Gehäuses mon­ tiert ist.

Desweiteren empfiehlt es sich, die Sonden als Saug­ leitungen auszubilden, durch die kontinuierlich ein Gasvolumenstrom von der Straßenoberfläche bzw. vom Referenzort abgesaugt und dem Meßsystem zugeführt wird.

Eine besonders zweckmäßige Ausbildung der Erfindung bezieht sich auf die Montage an einem Gasspürfahr­ zeug, derart, daß die erste Sonde an einer sie umge­ benden Matte angeordnet ist, die ihrerseits absenk­ bar am Fahrzeugboden montiert ist. Auf diese Weise wird eine Art Teppichsonde gebildet, wobei sich der Teppich parallel unter minimalen Spalt oder unter schleifender Anlage auf der Straßenoberfläche pa­ rallel zur Straße erstreckt und eine optimale Ab­ schirmung gegenüber Störgasen bildet. Durch die heb- und senkbare Lagerung der Matte am Fahrzeug­ boden ist dieses System bestens zur großräumigen Überprüfung des Gasrohrnetzes geeignet.

Nach Beendigung der Überprüfung kann die Matte aus ihrer nach unten durchhängenden Position in eine straffe obere Position verfahren werden, in dem das eine Mattenende vom anderen Mattenende wegge­ fahren wird. Zweckmäßig erfolgt dies durch einen motorischen Spindelantrieb.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erge­ ben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung; dabei zeigt:

Fig. 1 das Meßprinzip in schematischer Darstel­ lung und

Fig. 2 seine Anwendung bei einem Gasspührfahr­ zeug.

Eine herkömmliche Sonde 1, die hier als Tellersonde ausgebildet ist, saugt eine Gasprobe unmittelbar über der Straßendecke ab. Diese Gasprobe gelangt über eine Leitung 2 zu einem ersten Gassensor 3 einer Meßkammer 4. Dort wird in an sich bekannter Weise insbesondere durch eine elektrische Widerstands­ messung überprüft, ob und in welcher Konzentration das gesuchte Gas in der Probe enthalten ist.

Der Meßkammer 4 nachgeordnet ist eine Pumpe 5. Sie bewirkt das kontinuierliche Ansaugen über die Sonde 1 und bläst das Gas nach der Überprüfung in der Meß­ kammer 4 ins Freie ab. In soweit entspricht das Meß­ prinzip dem bisher praktizierten Stand der Technik.

Wesentlich ist nun, daß dieses System mit einer wei­ teren Sonde 6, die als Referenzsonde fungiert ausge­ rüstet ist und daß die Auswertung der Meßergebnisse in anderer Weise als bisher erfolgt.

Die Referenzsonde 6 ist räumlich derart von der Son­ de 1 distanziert, daß bei Undichtigkeiten ausströmen­ des Gas von ihr aufgrund ihrer abgesetzten räumli­ chen Position nicht mehr erfaßt wird. Im Ausführungs­ beispiel ist die Sonde 6 so ausgerichtet, daß sie Luft von oben ansaugt. Diese Luft gelangt über eine Leitung 7 zu einem zweiten Sensor 8 der Meßkammer 4 und wird dort - gleichzeitig, aber isoliert von der durch die Leitung 2 strömenden Luftprobe - hinsicht­ lich der gesuchten Gasanteile überprüft. Das Durch­ saugen der Luftprobe von der Referenzsonde 6 zu dem Sensor 2 erfolgt durch eine Pumpe 9, die mit glei­ chen Antrieb wie die Pumpe 5 versehen sein kann.

Die Meßergebnisse von den beiden Sensoren 1 und 2 werden jeweils für sich getrennten Verstärkungsele­ menten 10 und 11 zugeführt und gelangen von dort in Auswerteeinheit 12.

Enthält beispielsweise die über die Sonde 1 abge­ saugte Luftprobe meßbare Anteile des gesuchten Ga­ ses, so steht zunächst nicht fest, ob dies auf ei­ ner Undichtigkeit der geprüften Gasleitung oder aber auf Störgasanteilen aus der Atmosphäre beruht. Handelt es sich um Störgasanteile, so befinden sich diese auch in der Luftprobe, die von der Referenz­ sonde 6 angesaugt worden ist. Der Sensor 8 würde dann nahezu die gleiche Gaskonzentration anzeigen wie der Sensor 3. In der Auswerteeinheit 12 findet ein Vergleich zwischen den beiden Meßsignalen statt. Man erkennt dann, daß die Luft im Ansaugbereich bei­ der Sonden die gleichen Gasanteile hat und es sich somit nicht um das gesuchte Gas aus einer Leckage, sondern nur um atmosphärisches Störgas handeln kann, das unkritisch ist.

Liegt hingegen eine Leckage im Gasnetz vor, so stellt sich am Sensor 3 eine höhere Gaskonzentration ein als am Sensor 8. Die Auswerteeinheit 12 erkennt diese Differenz und zeigt sie am Anzeigegerät 13 an. Auf diese Weise ist es sichergestellt, daß selbst bei hochempfindlichen Meßsystemen das Risiko von Fehl­ anzeigen so gut wie ausgeschlossen und die Sicherheit des beschriebenen Systemes bedeutend verbessert wird.

Im Ausführungsbeispiel sind für die Sonde 1 und die Referenzsonde 6 getrennte Meßsysteme 3 und 8 vorge­ sehen. Dies ist die günstigste Lösung, wenn konti­ nuierlich Luftproben abgesaugt werden. Und auf ra­ sche Prüfung Wert gelegt wird.

Bei intervalartiger Prüfung liegt es aber auch im Rahmen der Erfindung, beide Sonden an ein gemein­ sames Meßsystem anzuschließen, wenn sichergestellt wird, daß zwischen den von den beiden Sonden kom­ menden Luftproben zum jeweiligen Meßzeitpunkt kei­ ne Vermischung mehr vorliegt, so daß die Meßsignale eindeutig für die jeweilige Luftprobe repräsentativ sind.

Ebenso liegt im Rahmen der Erfindung, mit mehreren parallel geschalteten Sonden zu arbeiten. Dies gilt insbesondere für diejenigen Sonden, die unmittel­ bar an der Straßenoberfläche angeordnet sind, weil dadurch die Wirkungsbreite erhöht werden kann.

Fig. 2 zeigt die konkrete Anwendung des beschrie­ benen Systems bei einem Gasspürfahrzeug, mit dem das im Erdreich verlegte Gasleitungsnetz abgefah­ ren wird.

In diesem Fall ist die Sonde 1 als spezielle Teppich­ sonde ausgebildet, das heißt, daß sich an das Sonden­ gehäuse seitlich eine Matte 1 a anschließt. Die Haupt­ aufgabe dieser Matte besteht darin, der Sonde einen großflächigen Ansaugbereich unmittelbar über der Straßenoberfläche zu verleihen und gleichzeitig die in der Atmosphäre eventuell vorhandenen Störgase etwas abzuschirmen. Desweiteren dient die Matte 1 a dazu, die mit ihr verbundene Sonde 1 oder mehrere parallel geschaltete Sonden 1 in die Arbeitsposi­ tion nahe der Straßenoberfläche abzusenken oder sie nach oben in die Ruheposition anzuheben.

Hierzu ist die Matte 1 a mit dem vorderen und dem hinteren Rand an zwei Trägern 14 und 15 montiert, die ihrerseits über ein Gestell am Fahrzeugboden befestigt sind. Wesentlich ist nun, daß der Ab­ stand zwischen den beiden Trägern 14 und 15 verän­ dert werden kann, um die gewünschte Höhenposition der Sonde 1 einzustellen. Im Ausführungsbeispiel ist der Träger 15 durch einen Antriebsmotor 16 in Längsrichtung verfahrbar, etwa über eine Gewinde­ spindel oder eine Zahnstange. Der Verfahrweg und die sich dabei ergebende obere Ruhestellung der Sonde 1 sind gestrichelt eingezeichnet.

Die Betätigung des Antriebsmotors 16 erfolgt zweck­ mäßig vom Fahrzeuginnenraum, so daß der Fahrer wäh­ rend der Fahrt daß Höhenniveau verändern kann. Da­ bei eröffnet sich insbesondere die Möglichkeit, bei sehr schwachen Anzeigewerten die Teppichsonde im Stillstand oder bei langsam fahrendem Fahrzeug ganz auf die Straßenoberfläche herunterzulassen. Auf diese Weise wird die Verdünnung des auströmen­ den Gases durch die Umgebungsluft erheblich redu­ ziert und der Anzeigewert entsprechend erhöht.

Die Verbindung der Sonde 1 mit dem in Fig. 2 nicht mehr dargestellten Meßsystem erfolgt zweckmäßig über einen flexiblen Schlauch 17.

Für die beschriebene Teppichsonde und ihren Ver­ stellmechanismus wird selbstständiger Schutz be­ gehrt, also unabhängig von der Verwendung einer Referenzsonde.

Claims (13)

1. Verfahren zur Dichtheitsprüfung von unterhalb des Straßennetzes verlegten Gasleitungen mit Hilfe einer unmittelbar oberhalb der Straßendecke bewegbaren, ins­ besondere verfahrbaren Sonde (1) mit einem Meßsystem (3) zum Erkennen und Anzeigen eines eventuellen Antei­ les des gesuchten Gases, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem (3) oder ein gleichartiges zweites Meßsystem (8) mit einer zusätzlichen Sonde (6) ver­ bunden ist, deren räumlicher Wirkungsbereich außer­ halb des Wirkungsbereiches der ersten Sonde (1) liegt und daß diese weitere Sonde (6) als Referenzsonde zur Kompensation von Störgasanteilen fungiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Störgasanteile beider Sonden (1, 6) vonein­ ander abgezogen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Referenzsonde (6) gemessenen Stör­ gasanteile elektronisch auf etwa das Niveau der Stör­ gasanteile der ersten Sonde (1) verstärkt werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung der Wirkungsbereiche beider Sonden (1, 6) durch Abschirmwände erfolgt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sonde (1) ein zur Straßendecke hin of­ fenes Gehäuse aufweist und die zweite Sonde (6) an der Außenseite des Gehäuses montiert ist.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung der Wirkungsbereiche beider Sonden durch räumliche Distanzierung erfolgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzsonde (6) quer zur Bewegungsrichtung der ersten Sonde (1) versetzt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzsonde (6) relativ zur ersten Sonde (1) nach oben versetzt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonden (1, 6) jeweils eine Saugleitung (2, 7) aufweisen, durch die die Gasprobe dem Meßsystem (3, 8) zuführbar ist.

10. Vorrichtung, insbesondere nach Anspruch 6, zur Mon­ tage an einem Gasspürfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sonde (1) an einer sie umgebenden Matte (1 a) angeordnet ist, die ihrerseits heb- und senkbar am Fahrzeugboden montiert ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Anheben und Absenken der Matte (1 a) durch ei­ nen vom Fahrzeuginneren gesteuerten Antriebsmotor (16) erfolgt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Absenken der Matte (1 a) aus einer relativ strafferen oberen Position in eine durchhängende untere Position durch zusammenfahren der Mattenen­ den erfolgt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammenfahren der Mattenenden über einen Spindelantrieb erfolgt.