DE3931340A1 - Verfahren und verbindungselement zur pneumatischen mantelpruefung von nicht laengswasserdichten polyethylenisolierten kabeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Verbindungsele­ ment zur pneumatischen Mantelprüfung von nicht längswas­ serdichten polyethylenisolierten Kabeln, insbesondere Starkstromeinleiterkabeln, die zwischen Kabelisolierung und Kabelmantel längslaufende Hohlräume aufweisen, wobei die Ortung der Mantelfehler unter Verwendung von Prüfgas erfolgt.

In der DD-PS 2 20 443 ist ein pneumatisches Verfahren be­ schrieben, bei dem unmittelbar nach der Kabellegung durch Druckvergleichsmessung zwischen dem Kabelende und der Ein­ speisestelle die Dichtheit der Kabelmäntel geprüft wird. Der Nachteil dieser Erfindung besteht darin, daß damit keine Fehlerortung, sondern nur eine Überprüfung der Dicht­ heit des Kabelmantels vorgenommen werden kann. Andere be­ kannte Verfahren zur Ortung von Mantelfehlern bedingen konstruktive, mit unvertretbarem Aufwand verbundene Ver­ änderungen an den gefertigten Kabeln, wie Einlagerung ei­ ner Prüf- oder Meldeader in das Kabel (DE-36 22 770, DE-34 19 705), das Einbringen eines Indikatorgases in das Kabel (DE-29 15 374) oder das serienmäßige Unterdrucksetzen von nicht längswasserdichten polyethylenisolierten Stark­ stromeinleiterkabeln durch den Hersteller (DE-19 55 972).

Des weiteren werden Mantelfehlerortungsverfahren unter der Verwendung eines Prüfgases als stationäre Prüfeinheiten für den Laboreinsatz vorgestellt (DE 23 29 549, DE-30 28 760, DE-27 37 814, DE-27 32 043, DE-27 28 838, DE-24 41 123). Bei die­ sen bekannten Verfahren zur Ortung von Mantelfehlern an nicht längswasserdichten polyethylenisolierten Kabeln wirkt sich nachteilig aus, daß sie für eine schnelle und umfassen­ de Ortung von Mantelfehlern an in Kabelgräben gelegten un­ abgesandeten PE-Kabeln unökonomisch und technisch nicht ein­ setzbar sind.

In der DD-PS 2 06 586 wird eine Einspeisevorrichtung für das Indikatorgas 77 offenbart, wobei in nachteiliger Weise der Bedienende ein bis zwei Minuten während des Einlegens der Glasampulle (^133mXe) in die Schlaghülse der Schlagkammer der radioaktiven Strahlung ausgesetzt sind.

Die zum Stand der Technik offenbarten Verbindungselemente zum lösbaren Anschluß von zylindrischen Hohlkörpern zei­ gen weitestgehend den einmaligen dauerhaften Zusammen­ schluß von glatten, oberflächenunempfindlichen sowie starren Hohlzylindern, bei denen der Anschluß unter Ver­ wendung von entweder Überwürfen oder Schraubhülsen und speziell ausgeformten, preßbaren Dichtungsringen erfolgt. So wird in der DE-OS 32 32 221 eine gasdichte und zugfeste Verbindung zwischen kunststoffummanteltem Stahlrohr und einem Kunststoffrohr dadurch erreicht, daß die Verbindungs­ vorrichtung auf das Stahlrohr aufgeschraubt wird und gleichzeitig ein spezieller mit im Querschnitt sägezahn­ förmigen Rillen versehener Dichtungsring auf das Gegen­ rohr gepreßt wird.

In der DD-PS 19 27 153 dagegen erfolgt die Abdichtung, in­ dem bei der Verschraubung der Rohr- oder Schlauchkupplung ein Dichtungsring als Schneidring wirkt und das Oberflä­ chenmaterial zum Abdichten verwendet wird. Diese Vorrich­ tung gewährleistet außerdem nur Wasserdichtheit.

Weiterhin ist in der DE-OS 27 35 604 eine Muffenkupplung mit einem zylindrischen Kupplungskörper zum Verbinden von Roh­ ren dargelegt, die die Verbindung von Rohren auch bei ver­ hältnismäßig großen Toleranzen ermöglicht, aber einen kom­ plizierten Aufbau aufweist. Eine Aussage zur Gewährleistung der Gasdichtheit erfolgt nicht (DE-PS 24 26 234). Außerdem beziehen sich die Toleranzbereiche nur auf einen speziel­ len Durchmesser der Rohre, wie es auch in der EP-PS 02 12 833 offenbart ist.

Nachteile dieser Erfindungen sind, daß nur starre, ober­ flächenglatte und unempfindliche Rohrmaterialien einer je­ weils speziellen Durchmesserdimensionierung einmalig ange­ schlossen werden können. Weiterhin weisen die Vorrichtun­ gen kompliziert geformte Bauteile auf und sind damit zu kostenaufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur pneu­ matischen Mantelprüfung nicht längswasserdichter poly­ ethylenisolierter Kabel zu entwickeln, wobei unter Ver­ wendung eines nichttoxischen Prüfgases Leckstellen vor Inbetriebnahme des in den Kabelgraben neu gelegten unab­ gesandeten Kabels geortet und vor Ort beseitigt werden können.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein lösbares Verbindungselement für empfindliche Kabeloberflächenma­ terialien sowie unterschiedliche Kabelaußendurchmesser anzugeben, das einerseits eine sichere Dichtheit beim Einspülen eines Prüfgases gewährleistet und anderer­ seits ohne Einsatz von Werkzeugen ein häufiges sowie schnelles Befestigen sowie Lösen seiner einzelnen System­ teile an- bzw. voneinander ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe des Verfahrens durch ei­ nen für die Prüfdauer pneumatisch zeitweilig einseitig verschlossenen Kabelabschnitt mit einer maximalen Länge von 300 m derartig gelöst, daß in dessen längslaufenden Hohlräumen eingangsseitig Erdgas von einem in einer mo­ bilen Einspeisevorrichtung angeordneten zweistufigen Druckminderer eingespült wird. Mittels eines regelbaren Einspeisedruckes von maximal 150 kPa wird die in Abhängig­ keit zur Kabeltemperatur zulässige Kabelmanteldehnung von 3% nicht überschritten. In vorteilhafter Weise ist durch den regelbaren Einspeisedruck des in den Hohlraumbereich des konzentrischen Leiters einströmenden, in kleinen Kon­ zentrationen aufspürbaren Erdgases keine Zwangsdehnung des Kabelmantels bis 3% notwendig. Erreicht die Konzen­ tration des Erdgases am Kabelende seinen Höchstwert, so ist der Kabelabschnitt eingangsseitig abzuschiebern und ausgangsseitig mit den gasdichten Verschlußkappen zu ver­ schließen. Im Verfahren wird weiterhin entlang des zu prüfenden Kabelmantels ein Gasspürgerät geführt, wobei sein Sensor das durch die geringere Dichte gegenüber der atmosphärischen Luft aufsteigende Erdgas aufspürt und die Leckstelle punktgenau geortet wird. Weiterhin lassen sich die georteten Leckstellen während der Mantelprüfung sofort provisorisch gasdicht verschließen, so daß der Ortungsvorgang weitergeführt werden kann und als abge­ schlossen gilt, wenn das Ende des Kabelabschnittes er­ reicht ist.

Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen, bei denen stationäre Vorrichtungen zur Prüfung auf Dichtheit vor­ gesehen sind, wird mit der erfindungsgemäßen mobilen Einspeisevorrichtung eine vorteilhaft wirkende abschnitts­ weise Dichtheitsprüfung vor Inbetriebnahme der Kabel realisiert. Da die pneumatische Mantelfehlerprüfung vor­ rangig an in Kabelgraben gelegte unabgesandete Kabelab­ schnitte erfolgt, ist der Einsatz von entweder Erdgas oder Methan auf Grund seiner nichttoxischen Wirkung und geringeren Dichte vorteilhaft.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Verbindungs­ element gelöst durch einen mit einer im wesentlichen zy­ lindrischen Durchgangsbohrung versehenen Grundkörper, der einendig eine Einblasöffnung für einen Anschlußstutzen zum Einspülen des Prüfgases aufweist, wozu eine zylindrische Durchgangsbohrung vorgesehen ist, die sich in Strömungs­ richtung kegelstumpfförmig vergrößert und zylindrisch zur Aufnahme eines Kabelprüflings mit unterschiedlichen Kabel­ außendurchmessern ausläuft und der anderendig eine Aufnahme­ öffnung für einen in den Grundkörper einschraubbare Hülse mit Durchgangsbohrung aufweist, in der der Kabelprüfling mit unterschiedlichen Kabelaußendurchmessern einsteckbar ist. Der Durchmesser der Aufnahmeöffnung der zylindrischen Durchgangsbohrung des Grundkörpers ist größer als der Durchmesser der zylinderförmig auslaufenden Durchgangs­ bohrung an der Einblasöffnung.

Im Inneren der Durchgangsbohrung des Grundkörpers ist einer­ seits ein hohlzylindrisches Aufnahmeelement angeordnet, welches in Richtung der Einblasöffnung eine innere zylin­ drische Verstärkung aufweist und andererseits ein hohlzy­ lindrisches Spannelement, welches in Richtung der Aufnahme­ öffnung eine äußere zylindrische Verstärkung aufweist, und die durch ihr formschlüssiges Ineinandergreifen einen Hohl­ raum zwischen der Innenfläche der Aufnahmeelemente und der Manteloberfläche des Kabelprüflings bilden. In diesem Hohl­ raum sind in Ausgestaltung der Erfindung axial verschiebbare erste bis dritte Dichtungs- sowie Distanzringe sowohl zum Abbau des Prüfgasdruckes gegenüber der Kabelmanteloberfläche als auch zur Übertragung der axialen Preßkraft auf die Dichtungsringe unter Beibehaltung ihres Längsabstandes angeord­ net. Weiterhin ist für einen gasdichten Abschluß zwischen der Innenfläche der Durchgangsbohrung des Grundkörpers, der Mantel­ oberfläche des Kabelprüflings und der Stirnfläche des mit einer inneren zylindrischen Verstärkung aufweisenden Spannelementes ein vierter Dichtungsring vorgesehen.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Verbindungselementes für insbesondere nicht längswasserdichte polyethylenisolier­ te Starkstromeinleiterkabel ist derart, daß zuerst das hohlzylindrische Aufnahmeelement und die in ihm angeord­ neten drei Dichtungs- sowie Distanzringe in die Durchgangs­ bohrung des Grundkörpers bis zum Anschlag an den vierten Dichtungsring eingeschoben werden, wobei ihre Innendurchmes­ ser annähernd dem Außendurchmesser des jeweiligen Kabel­ prüflings entsprechen. Weiterhin wird das hohlzylindrische Spannelement bis zum dritten Distanzring nachgeführt. Da­ nach wird die Hülse mit dem Grundkörper so verschraubt, daß noch keine axialen Schubkräfte auf die Dichtungs- sowie Distanzringe und Spannelemente übertragen werden. In diese bisher ausgestaltete Anordnung des Verbindungselementes wird nun der Kabelprüfling in die Durchgangsbohrung der schraubbaren Hülse bis zum Anschlag an die sich kegelstumpf­ förmig in Richtung Einblasöffnung verjüngende Durchgangs­ bohrung des Grundkörpers hineingeschoben, um eine vorteil­ hafte Einspülung des Prüfgases zu ermöglichen.

Durch ein weiteres Verschrauben von Grundkörper und Hülse erfolgt durch eine axiale Kraftübertragung auf das Spann­ element ein Zusammenpressen der in dem hohlzylindrischen Aufnahmeelement befindlichen Dichtungsringe. In vorteil­ hafter Weise werden durch die Distanzringe beim Dichtungs­ vorgang konstante Abstände zwischen den Dichtungsringen ein­ gehalten. Im konkreten Anwendungsfall entstehen durch Ein­ haltung der Abstände zwischen den ersten und dritten Dich­ tungsringen zwei Sperrkammern, die einerseits die Druck­ differenz zwischen dem eingespülten Prüfgas und dem an der Aufnahmeöffnung des Verbindungselementes anliegenden Luft­ druckes abbauen und andererseits ein Ausströmen von Prüf­ gas entlang der unregelmäßigen Kabelmanteloberfläche an die Erdatmosphäre verhindern. Kontaktiert die Stirnfläche der äußeren zylindrischen Verstärkung des Spannelementes mit dem Aufnahmeelement, so wird durch ein weiteres Ver­ schrauben von Grundkörper und Hülse der vierte Dichtungs­ ring gedrückt, um das Entweichen von Prüfgas zu verhin­ dern. Ist die pneumatische Mantelprüfung beendet, so läßt sich die Hülse vom Grundkörper zur Entnahme des Kabelprüf­ lings leicht lösen. Die Hülse ist nur zu entfernen, wenn der nächste Kabelprüfling einen anderen Kabelaußendurch­ messer aufweist. Es sind sowohl das Aufnahmeelement und die in seinem verjüngten Abschnitt angeordneten Dichtungs- so­ wie Distanzringe als auch das Spannelement aus der verlän­ gerten Durchgangsbohrung des Grundkörpers auszutauschen. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine pneumatische Mantelprüfung von rohrähnlichen Körpern mit unterschied­ lichen Außendurchmessern, vorzugsweise von 34 bis 44 mm, und weichem sowie unebenen Oberflächenmaterialien. Sie ist für einen mehrmaligen Gebrauch vorteilhaft geeignet. Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein konkretes Ausführungsbeispiel der mobilen Ein­ speisevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der pneu­ matischen Kabelmantelfehlerortung an nicht längswasserdich­ te polyethylenisolierte Starkstromeinleiterkabel und

Fig. 2 die konkrete Ausführung des lösbaren Verbindungs­ elementes.

Gemäß Fig. 1 ist nach Öffnen der Flaschenventile 1.2.1, 1.3.1, 1.4.1 am zweistufigen Druckminderer 1.6 ein in Ab­ hängigkeit der Kabeltemperatur zulässiger Druck einzuregeln, damit die maximal zulässige Dehnung des Kabelmantels von 3% nicht überschritten wird.

Nach öffnen der Absperrventile 1.7.1, 1.7.2, 1.7.3 an der transportablen Hochdruckgasflaschenbatterie und der Absperr­ ventile 1.9.1., 1.9.2, 1.9.3 an den gasdichten Verbindungs­ elementen 2.1, 2.2, 2.3 kann an den Manometern 1.10.1, 1.10.2, 1.10.3 der Einspeisedruck kontrolliert werden. Danach ist der Sensor des Gasspürgerätes 4 beim Abspüren der Kabelabschnitte 3.1, 3.2, 3.3 in unmittelbarer Nähe der Starkstromeinleiter­ kabelabschnitte 3.1, 3.2, 3.3 entlang zu führen. Erreicht die Konzentration des Erdgases am Kabelende seinen Höchstwert, so ist der jeweilige Kabelabschnitt eingangsseitig abzu­ schiebern und ausgangsseitig mit den gasdichten Verschluß­ kappen 5.1, 5.2, 5.3 zu verschließen. Das an den Mantel­ fehlern aufsteigende Erdgas wird optisch-akustisch vom Gas­ spürgerät 4 angezeigt. Nach erfolgter Signalisierung ist der Kabelbereich intensiver abzuspüren und die Fehlerstelle punktgenau zu orten. Die gefundene Fehlerstelle ist sofort provisorisch gasdicht und für die endgültige Mantelrepara­ tur erkenntlich zu verschließen. Die Mantelfehlersuche wird weiter fortgesetzt und weitere Mantelfehler wie vorgenannt verschlossen, bis das der Einspeisestelle entgegengesetzte Kabelende erreicht ist. Daraufhin sind die Flaschenventile 1.2.1, 1.3.1, 1.4.1 sowie Absperrventile 1.7.1, 1.7.2, 1.7.3 zu schließen, die Verbindungselemente 2.1, 2.2, 2.3 sowie die Verschlußkappen 5.1, 5.2, 5.3 zu entfernen und das in den Hohlräumen der Starkstromeinleiterkabel befindliche Prüfgas ist zu entspannen. Dies gilt auch für Kabel an denen keine Mantelfehler gefunden wurden. Der Entspannungsprozeß ist kabellängenabhängig und dauert beispielsweise bei einer Kabellänge von ca. 300 m bis zu 30 Minuten. Danach ist mit der endgültigen dauerhaften Kabelmantelreparatur zu beginnen.

Das lösbare Verbindungselement gemäß Fig. 2 besteht aus ei­ nem zylindrischen Grundkörper 2.1 mit einer Durchgangsboh­ rung, die drei Stufen besitzt, wobei die erste Stufe den kleinsten Durchmesser an ihrer Einblasöffnung für einen An­ schlußstutzen 2.5 hat und zylinderförmig ausgebildet ist. Die zweite Stufe der Durchgangsbohrung weist einen Durchmes­ ser auf, der sich in Richtung der Aufnahmeöffnung kegel­ stumpfförmig vergrößert und dann in einer zylindrischen Aus­ nehmen 2.10 endet. Dieser Teil der größer werdenden Durch­ gangsbohrung gewährleistet ein ungehindertes Einspülen des Prüfgases in den Kabelprüfling 3. Der Durchmesser muß größer gewählt werden als der Außendurchmesser des Kabelprüflings 3.

Die dritte Stufe der Durchgangsbohrung weist den größten Durchmesser und eine zylinderförmige Ausnehmung 2.11 auf, dessen Durchmesser dem Außendurchmesser eines hohlzylinder­ förmigen Aufnahmeelementes 3 entspricht. In der zylindrischen Ausnehmung 2.11 sind ein hohlzylinderförmiges Aufnahmeele­ ment 2.3 und ein hohlzylinderförmiges Spannelement 2.4 derartig angeordnet, daß sich ein Hohlraum zwischen der Innenfläche des Aufnahmeelementes und der Manteloberfläche des Kabel­ prüflings 3 zur Aufnahme von Dichtungsringen 2.6.1, . . ., 2.6.3 und Distanzringen 2.7.1, . . ., 2.7.3 bildet. Diese im Inneren der Durchgangsbohrung angeordneten axial verschieb­ baren Systemteile 2.3, 2.4, 2.6, 2.7 sind leicht auswechsel­ bar, um nicht längswasserdichte polyethylenisolierte Stark­ stromeinleiterkabel verschiedener Außendurchmesser pneu­ matisch prüfen zu können.

Die an der Aufnahmeöffnung der Durchgangsbohrung mit einem Außengewinde versehene Hülse 2.2 ist mit dem Grundkörper 2.1 schnell und lösbar verbunden. Sie besitzt eine zylin­ drische Durchgangsbohrung, deren Öffnung für verschiedene Kabeldurchmesser geeignet ist. Durch eine vorteilhafte Län­ ge des Spannelementes 2.4 wird erreicht, daß nach dem Zu­ sammendrücken der Dichtungsringe 2.6.1, . . ., 2.6.3 inner­ halb des Aufnahmeelementes 2.3, das Aufnahmeelement selbst auf einen weiteren Dichtungsring 2.6.4 in der zylindrischen Ausnehmung 2.11 drückt, um einen gasdichten Verschluß ab der Einblasöffnung zu erreichen. Die Dichtungsringe 2.6.1, . . ., 2.6.4 gleichen auftretende Unebenheiten in der Plast­ außenhülle (z. B. Schriftzüge) durch ein Verpressen aus. Die Dichtungsringe 2.6.1, . . ., 2.6.4 bestehen aus elasti­ schen widerstandsfähigem Material. Die restlichen Bauteile des Verbindungselementes hingegen bestehen aus hartem, widerstandsfähigem Material, das einem geringen Verschleiß unterliegt.

Claims (4)

1. Verfahren zur pneumatischen Mantelprüfung von nicht längs­ wasserdichten polyethylenisolierten Kabeln, insbesondere Starkstromeinleiterkabeln, die zwischen Kabelisolierung und Kabelmantel längslaufende Hohlräume aufweisen, wobei die Ortung der Mantelfehler unter Verwendung von Prüfgas erfolgt, gekennzeichnet durch einen für die Prüfdauer pneumatisch zeitweilig einseitig verschlossenen sowie un­ abgesandeten Kabelabschnitt (3) mit einer bevorzugten Länge von 300 m,

• - in dessen längslaufende Hohlräume eingangsseitig vor­ zugsweise Erdgas von einem in einer mobilen Einspeise­ vorrichtung (1) angeordneten Druckminderer (1.6) ein­ gespült wird, wobei mittels eines regelbaren Einspeise­ druckes von maximal 150 kPa die in Abhängigkeit zur Kabeltemperatur zulässige Manteldehnung von 3% nicht zu überschreiten ist,
• - an dessen zu prüfendem Mantel ein Gasspürgerät (4) in Strömungsrichtung des Erdgases entlang geführt wird, wobei ein Sensor des Gasspürgerätes (4) das durch die geringere Dichte gegenüber der atmosphärischen Luft aufsteigende Erdgas aufspürt,
• - an dessen Mantel die vorliegende Leckstelle geortet sowie gasdicht verschlossen wird und
• - aus dessen längslaufenden Hohlräumen ausgangsseitig Erdgas strömt, wodurch der Spülvorgang beendet wird.

2. Verbindungselement zur pneumatischen Mantelprüfung von nicht längswasserdichten polyethylenisolierten Kabeln, insbesondere Starkstromeinleiterkabeln, be­ stehend aus einem zylindrischen Grundkörper, einer Schraubhülse und Dichtungs- sowie Spannelementen, gekennzeichnet durch einen mit einer im wesent­ lichen zylindrischen Durchgangsbohrung versehenen Grundkörper (2.1), der einendig eine Einblasöffnung für einen Anschlußstutzen (5) zum Einspülen des Prüfgases aufweist, wozu eine zylindrische Durch­ gangsbohrung vorgesehen ist, die sich in Strömungs­ richtung kegelstumpfförmig vergrößert und zylinder­ förmig zur Aufnahme eines Kabelprüflings (3) mit unterschiedlichen Kabelaußendurchmessern ausläuft und der anderendig eine Aufnahmeöffnung aufweist für eine in den Grundkörper (2.1) einschraubbare Hülse (2.2) mit einer Durchgangsbohrung, in die der Ka­ belprüfling (3) mit unterschiedlichen Kabelaußen­ durchmessern einsteckbar ist, wobei im Inneren der Durchgangsbohrung des Grundkörpers (2.1) einerseits ein hohlzylindrisches Aufnahmeelement (2.3) angeordnet ist, welches in Richtung der Einblasöffnung eine innere zylindrische Verstärkung (2.3a) aufweist und andererseits ein hohlzylindrisches Spannelement (2.4) angeordnet ist, welches in Richtung der Aufnahme­ öffnung eine äußere zylindrische Verstärkung (2.4a) aufweist, und die durch ihr formschlüssiges Ineinander­ greifen einen Hohlraum zwischen der Innenfläche des Aufnahmeelementes (2.3) und der Manteloberfläche des Kabelprüflings (3) bilden, in dem axial verschiebbare Dichtungs- sowie Distanzringe (2.6; 2.7) angeordnet sind.

3. Verbindungselement nach Anspruch 2, gekennzeichnet da­ durch, daß sowohl der Dichtungs- als auch Distanz­ ring (2.6; 2.7) ein rechtwinkliges Schnittprofil auf­ weist.

4. Verbindungselement nach Anspruch 2 und 3, gekennzeich­ net dadurch, daß der Durchmesser der Aufnahmeöffnung der zylindrischen Durchgangsbohrung des Grundkörpers (2.1) größer ist als der Durchmesser der zylinder­ förmig auslaufenden Durchgangsbohrung an der Einblas­ öffnung.