DE4124640A1 - Rohrleitungssystem - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Rohrleitungssystem gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Rohrleitungssysteme zur
Übertragung von Fernwärme oder sonstiger flüssiger Medien
bestehen im allgemeinen aus einem das Medium führenden Innen
rohr, einem das Innenrohr mit Abstand umgebenden Außenrohr
und einem Füllmaterial in dem Zwischenraum zwischen Innen
rohr und Außenrohr. Das Füllmaterial besteht im allgemeinen
aus Polyurethan. Zur Detektierung und Ortung von Undichtig
keiten am Innenrohr ist es bekannt, in dem Zwischenraum zwi
schen Innenrohr und Außenrohr Sensoren im Form elektrischer
Leiter vorzusehen. Bei einer Undichtigkeit am Innenrohr
dringt Flüssigkeit in den Zwischenraum. Die dadurch auftre
tende Feuchtigkeit wird durch den Sensor ermittelt. Durch
elektrische Messung der erhöhten Leitfähigkeit des an sich
nicht leitenden Füllmaterials kann eine Fehlerdetektierung
und Fehlerortung vorgenommen werden.
Bei einem ersten Meßverfahren besteht ein Leiter des Sensors
z. B. aus Nickelchrom (NiCr) und ist relativ hochohmig. Die
Fehlerortung erfolgt nach dem Widerstandsmeßverfahren, indem
der ohmsche Widerstand zwischen diesem Leiter und einem nie
derohmigen zweiten Leiter oder einem leitfähigen Rohr gemes
sen wird und nach dem Prinzip des unbelasteten Spannungstei
lers die Lage der Fehlerstelle ermittelt wird. Dieses Verfah
ren ist vorteilhaft bei der Bauüberwachung, ermöglicht eine
präzise frühzeitige Ortung und zeigt vorzugsweise die Quelle
des Schadens an.
Bei einem zweiten Meßverfahren erfolgt die Fehlerortung
durch Messung der Laufzeit eines Impulses, der an der nieder
ohmig gewordenen Fehlerstelle reflektiert wird. Als Sensor
sind üblicherweise zwei niederohmige unisolierte Kupferdräh
te vorgesehen. Die Ortung erfolgt meist zwischen Draht und
Rohr. Dieses Verfahren ist vorteilhaft bei einer relativ spä
ten Ortung, bei besonders starken Schadensbildern, also
schon sehr feuchten Fehlerstellen und zeigt vorzugsweise die
Grenzen des Schadens an.
Die beiden beschriebenen Meßverfahren beruhen daher auf un
terschiedlichen Prinzipien. Das erste Meßverfahren eignet
sich mehr bei weniger feuchten Fehlerstellen und hat eine
Einsatzgrenze in Richtung sehr feuchter Fehlerstellen. Das
zweite Meßverfahren eignet sich vorzugsweise bei besonders
feuchten Fehlerstellen und hat eine Einsatzgrenze hin zu we
niger feuchten Fehlerstellen. Die beiden Meßverfahren werden
bisher je nach Anwenderwunsch alternativ eingesetzt.
Aus Gründen des Umweltschutzes wird in zunehmendem Maße das
in dem Rohr transportierte Wasser entsalzt, um bisher verwen
dete umweltgefährdende Antikorrosionsmittel zu vermeiden.
Dadurch wird das Wasser sehr hochohmig und nimmt die Eigen
schaften von destilliertem Wasser an, wodurch beide Meßver
fahren erschwert werden. Der Innenraum zwischen Innen- und
Außenrohr wurde bislang mit Polyurethan ausgeschäumt, das
mit FCKW (Fluorchlorkohlenwasserstoff) aufgeschäumt war. Das
Chlor erzeugte in einem Schadensfall Salzsäure, die eine meß
bare Verringerung des Widerstandes des Polyurethanschaumes
bewirkte und dadurch eine Messung ermöglichte. Ebenfalls aus
Umweltgründen ist in dem Schaum künftig kein Chlor mehr vor
handen, wodurch die zur Fehlerortung ausgenutzte Niederohm
igkeit des Schaumes in einem Schadensfall nicht mehr in aus
reichendem Maße auftritt. Durch diese Maßnahmen werden also
die Einsatzmöglichkeiten der Meßverfahren eingeschränkt, wo
bei insbesondere die Laufzeitmessung mit Reflexion schwerer
einsetzbar ist, wenn nicht verstärkende Mittel (Indikatoren,
Salze, Filze etc.) zusätzlich eingebaut werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rohrleitungssy
stem zu schaffen, das die Vorteile der beiden beschriebenen
Meßverfahren vereinigt und somit im großen Umfang universell
einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfin
dung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung besteht somit im Prinzip darin, daß der Sensor
drei Leiter enthält, daß der erste Leiter hochohmig, der
zweite Leiter niederohmig und unisoliert und der dritte Lei
ter niederohmig und isoliert ausgebildet ist.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden somit der hochohmige
Leiter und der isolierte Kupferleiter des ersten Meßverfah
rens mit nur einem unisolierten Kupferleiter des zweiten Meß
verfahrens kombiniert. Der bisher verwendete zweite unisoli
erte Kupferleiter des zweiten Meßverfahrens wird also wegge
lassen und somit von dem bisher üblichen Aufbau des zweiten
Meßverfahrens abgewichen. Die Erfindung beruht dabei auf der
Erkenntnis, daß zur Realisierung des zweiten Meßverfahrens
ein unisolierter Kupferleiter ausreicht und der zweite Kup
ferleiter auch isoliert sein kann. Eine Fehlerstelle kann
dann zwar nur durch den unisolierten Kupferleiter detektiert
werden. Die dann an diesem Leiter auftretende Reflexion ist
jedoch ausreichend, um die Fehlerstelle zu detektieren und
zu orten. Das erfindungsgemäße Rohrleitungssystem mit einem
Sensor aus drei unterschiedlichen Drähten hat somit die Vor
teile der beiden beschriebenen Meßverfahren und ermöglicht
den wahlweisen Einsatz dieser beiden Verfahren je nach den
vorliegenden Bedingungen. Von Vorteil dabei ist, daß für den
Sensor nicht die vollständige Summe des Aufwandes der beiden
Meßverfahren erforderlich ist, der insgesamt zu vier Leitern
für den Sensor führen würde. Die Nachteile des einen Meßver
fahrens werden also gewissermaßen durch die Vorteile des an
deren Meßverfahrens kompensiert, wodurch sich ein denkbar
weiter Anwendungsbereich für die Fehlerortung ergibt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an Aus
führungsbeispielen erläutert.
Darin zeigt
Fig. 1 im Prinzip ein Leitungsrohr mit Sensor nach dem
ersten Meßverfahren,
Fig. 2 im Prinzip ein Leitungsrohr mit Sensor nach dem
zweiten Meßverfahren,
Fig. 3 ein erfindungsgemäß ausgebildetes Leitungsrohr
insbesondere für das erste Meßverfahren,
Fig. 4 ein erfindungsgemäß ausgebildetes Leitungsrohr
insbesondere für das zweite Meßverfahren,
Fig. 5 die Verbindung zweier Leitungsrohre gemäß Fig. 3 und
Fig. 6 die Verbindung zweier erfindungsgemäß ausgebildeter
Leitungsrohre.
Fig. 1 zeigt ein Leitungsrohr R, das mit einem Sensor in
Form eines hochohmigen Leiters 1, z. B. aus Nickelchrom, und
eines isolierten Kupferleiters 3 versehen ist. Die Leiter 1,
3 verlaufen in dem Zwischenraum zwischen einem Außenrohr RA
und dem zur Vereinfachung nicht dargestellten Innenrohr RI.
Die Detektierung und Ortung des Fehlers erfolgt durch Wider
stand- und Potentiometermessung mit den Leitern 1, 3 am Ein
gang jeweils eines Rohres, wodurch auf die Lage der Fehler
stelle, die eine niederohmige Verbindung durch eindringende
Feuchtigkeit zwischen Draht 1 und Rohr, Erde, oder Rohrer
satzachse darstellt, geschlossen werden kann. Der Leiter 1
ist mit etwa 5,6 Ohm/m relativ hochohmig ausgebildet, um ei
ne wirkungsvolle Messung zu ermöglichen und den Energiever
brauch gering zu halten. Das Leitungsrohr R ist als T-Stück
dargestellt. Der nach oben gerichtete Stutzen führt z. B. zu
einer Anschlußstelle in einem Wohnhaus. Dieses Meßverfahren
ist bekannt und beschrieben in der DE-OS 40 15 075.5.
In Fig. 2 besteht der im Leitungsrohr R verlaufende Sensor
aus zwei gleichen unisolierten Kupferdrähten 2a und 2b. Bei
einem Feuchtigkeitseinbruch aufgrund einer Undichtigkeit er
folgt an der Fehlerstelle eine Reflexion eines am Eingang
eingespeisten Impulses, wodurch eine Detektierung und Ortung
der Fehlerstelle möglich ist.
Fig. 3 zeigt einen Adapter A in Form eines T-förmigen Lei
tungsrohres. Aus dem Anschlußstutzen S des Adapters A sind
insgesamt vier Leiter herausgeführt. Ein erster Leiter La
ist ein hochohmiger NiCr-Leiter und enspricht dem Leiter 1
in Fig. 1. Der Leiter La ist unmittelbar mit dem entsprechen
den hochohmigen Leiter 1 des Leitungsrohres R verbunden. Ein
zweiter Leiter Lb ist als isolierter Kupferleiter ausgebil
det und entspricht dem Leiter 3 in Fig. 1. Der Leiter Lb ist
mit dem entsprechenden Leiter 3 des Leitungsrohres R verbun
den. Die beiden Leiter Lc und Ld, die als unisolierte Kupfer
leiter ausgebildet sind, sind am Ausgang des Stutzen S mit
einander und mit dem entsprechenden Leiter 2 des Leitungsroh
res R verbunden. Der Leiter 2 entspricht einem der Leiter
2a, 2b in Fig. 2. Am Ausgang des Leitungsrohres R sind die
Leiter 1, 3 miteinander verbunden. Die Anordnung nach Fig. 3
ermöglicht somit bevorzugt die Anwendung des ersten Meßver
fahrens gemäß Fig. 1. Der blanke Leiter 2 steht an jedem Lei
tungsende zu Messungen nach dem zweiten Verfahren zusätzlich
zur Verfügung.
In Fig. 4 sind der Adapter A und das Leitungsrohr R genauso
ausgebildet wie in Fig. 3. Im Gegensatz zu Fig. 3 ist jedoch
der Leiter Lb am Ausgang des Stutzen S mit dem Leiter La ver
bunden. Außerdem sind die beiden Leiter Lc und Ld nicht mit
einander, sondern mit den Leitern 3 und 2 des Leitungsrohres
R verbunden. Außerdem sind am Ausgang des Leitungsrohres R
die beiden Leiter 2 und 3 miteinander verbunden. Die Anord
nung gemäß Fig. 4 arbeitet somit gemäß dem zweiten beschrie
benen Meßverfahren gemäß Fig. 2. Im Gegensatz zu Fig. 2 ist
die Meßschleife jedoch nicht durch zwei unisolierte Kupfer
leiter gemäß Fig. 2, sondern durch den unisolierten Kupfer
leiter 2 und den isolierten Kupferleiter 3 gebildet.
Die Anordnung nach Fig. 4 ermöglicht somit die bevorzugte
Anwendung des zweiten Meßverfahrens gemäß Fig. 2. Der hoch
ohmige Sensor 1 steht an jedem Leitungsende zu Messungen
nach dem ersten Verfahren zusätzlich zur Verfügung.
Das als Grundelement dienende Formstück A ist somit für bei
de Meßverfahren gleich und bietet die Möglichkeit, das ange
schlossene Leitungsrohr R nach dem ersten Meßverfahren gemäß
Fig. 3 entsprechend Fig. 1 oder nach dem zweiten Meßverfah
ren gemäß Fig. 4 entsprechend Fig. 2 weiterzuführen.
Fig. 5 zeigt die vollständige Darstellung der Verbindung
zweier unterschiedlicher Leitungsrohre A und R zur Realisie
rung des ersten Meßverfahrens gemäß Fig. 3. Die Punkte an
den Leitungen deuten jeweils die Verbindungsstellen zwischen
den beiden Rohren A und B und den Austritt und den Eintritt
der Leiter in die Wärmedämmung der Rohre an. Aus dem Rohr A,
welches das das Medium führende Innenrohr R1i enthält, tre
ten der hochohmige Leiter 1, der isolierte Kupferleiter 3
und die beiden unisolierten Kupferleiter 2a, 2b aus. Der Lei
ter 1 ist unmittelbar mit dem entsprechenden hochohmigen Lei
ter 1 des Rohres R verbunden. Ebenso ist der Leiter 3 des
Rohres A unmittelbar mit dem entsprechenden Leiter 3 des Roh
res R verbunden. Die Leiter 2a und 2b des Rohres A sind mit
einander und außerdem mit dem entsprechenden Leiter 2 des
Rohres R verbunden. Die das Medium führenden Innenrohre R1i
und R2i der Rohre A, R sind über die Schweißnaht 4 miteinan
der verbunden.
Fig. 6 zeigt die Verbindung zweier Rohre A und R, die beide
in gleicher Weise mit einem Sensor aus dem hochohmigen Lei
ter 1, dem unisolierten niederohmigen Kupferleiter 2 und dem
isolierten Kupferleiter 3 versehen sind.
Der erste Leiter 1 ist im allgemeinen ein unisolierter Lei
ter, da er der zu detektierenden Feuchtigkeit ausgesetzt
sein muß. Der Leiter 1 kann aber auch von einer, beispiels
weise perforierten Isolation umgeben sein, die einen zusätz
lichen Schutz für den Leiter darstellt, jedoch die Einwir
kung der Feuchtigkeit auf den Leiter selbst und damit die
Detektierung und Ortung der Fehlerstelle ermöglicht.
Die niederohmigen Leiter 2, 3 haben spezifische Widerstands
werte unterhalb 0,1 Ohm/m, vorzugsweise 0,01 Ohm/m. Der hoch
ohmige Leiter 1 hat spezifische Widerstandswerte von ober
halb 0,1 Ohm/m, vorzugsweise 5,6 Ohm/m.
Claims (10)
1. Rohrleitungssystem mit einem Sensor in Form von elektri
schen Leitern für die Detektierung von leitenden Medien
in der Wärmedämmung, dadurch gekennzeichnet, daß der
Sensor drei Leiter (1, 2, 3) enthält, daß der erste Lei
ter (1) hochohmig, der zweite Leiter (2) niederohmig
und unisoliert und der dritte Leiter (3) niederohmig
und isoliert ausgebildet ist.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je
weils ein hochohmiger Leiter (1) einen Widerstandswert
oberhalb 0,1 Ohm/m und ein niederohmiger Leiter (2,3)
einen Widerstandswert unterhalb 0,1 Ohm/m aufweist.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Adapter (A) vorgesehen ist, der an einem Ausgang einen
Leiter La mit den Werten des ersten Leiters (1), zwei
Leiter (Lc und Ld) mit den Werten des zweiten Leiters
(2) und einen Leiter (Lb) mit den Werten des dritten
Leiters (3) aufweist (Fig. 3, 4).
4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an
den Ausgang des Adapters (A) ein Leitungsrohr (R) mit
dem ersten Leiter (1), dem zweiten Leiter (2) und dem
dritten Leiter (3) anschließbar ist (Fig. 3, 4).
5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für
eine Fehlerortung durch Spannungsteilermessung zwischen
Ausgang des Adapters (A) und Eingang des Leitungsrohres
(R) der Leiter La mit dem ersten Leiter (1) des Lei
tungsrohres (R), die Leiter Lc und Ld miteinander und
mit dem zweiten Leiter (2) des Leitungsrohres (R), der
Leiter Lb mit dem dritten Leiter (3) des Leitungsrohres
(R) und am Ende des Leitungsrohres (R) der erste Leiter (1)
und der dritte Leiter (3) miteinander verbunden
sind (Fig. 3).
6. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für
eine Fehlerortung durch Reflexion zwischen Ausgang des
Adapters (A) und Eingang des Leitungsrohres (R) die Lei
ter La mit Lb mit dem ersten Leiter (1) des Leitungsroh
res (R), der Leiter Ld mit dem dritten Leiter (3) des
Leitungsrohres (R) und am Ende des Leitungsrohres (R)
der zweiten Leiter (2) und der dritte Leiter (3) mitein
ander verbunden sind (Fig. 4) und im Adapter A in Form
des Leiters Lc weitergeführt werden.
7. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Adapter (A) als T-Stück ausgebildet ist.
8. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Leiter La, Lc und Ld zu zwei gegenüberliegenden Enden
des Adapters (A) und der Leiter Lb mit einem zum zwei
ten Ende des Adapters (A) führenden Leiter in Form des
ersten Leiters (1) geführt ist (Fig. 3, 4).
9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
erste Leiter (1) unisoliert ist.
10. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
erste Leiter (1) von einer perforierten Isolation umge
ben ist.
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