DE4303622A1 - Meßfühler zur Ortung einer Undichtigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Fehlerortung an einem langgestreckten Gut wie einer Rohrleitung oder einem elektrischen oder optischen Kabeln und befaßt sich mit der Ausgestaltung eines Meßfühlers, mit dem ein Feuchtigkeits­ einbruch in kunststoffummantelte Kabel oder eine Lochstelle an einer wasserführenden Rohrleitung geortet werden kann. Diese Forderung stellt sich beispielsweise bei kunststoff­ isolierten Mittel- und Hochspannungskabeln mit einem ein­ fachen Kunststoffmantel oder einem sogenannten Schichten­ mantel. Der Einbruch von Feuchtigkeit in solche Kabel könnte langfristig zu einer unerwünschten Veränderung des Kabeldielektrikums führen.

Zur Feststellung eines Feuchtigkeitseinbruches in ein kunst­ stoffisoliertes und kunststoffummanteltes Nachrichtenkabel ist bereits ein Meßfühler bekannt, der aus zwei besonders ausgebildeten Meldeadern oder aber aus einer solchen Melde­ ader und dem metallischen Schirm des Kabels besteht. Die Meldeader zeichnet sich hierbei dadurch aus, daß ihr Iso­ lationswiderstand bei Eindringen von Feuchtigkeit absinkt. Zur Feststellung eines Feuchtigkeitseinbruches wird dabei der Isolationswiderstand zwischen den beiden Meldeadern bzw. zwischen einer Meldeader und dem Schirm oder einem Schirmdraht des Kabels überwacht. Mit einem solchen Meß­ fühler ist eine genaue Ortung der Fehlerstelle nicht mög­ lich (DE-B 12 22 164). Eine solche Ortung wird dagegen ermöglicht, wenn die Meldeader einen hochohmigen Leiter mit einem Widerstand größer 10³ Ohm/km aufweist und die Meldeader ebenfalls mit einer feuchtigkeitsdurchlässigen Isolierung versehen ist. In diesem Fall ist gewährleistet, daß der elektrische Widerstand der Meldeader größer als der Isolationswiderstand an der Schadensstelle ist, so daß durch eine einfache Widerstandsmessung der Widerstand der Meldeader bis zur Schadensstelle gemessen und aus dem Meß­ ergebnis die Lage der Schadensstelle errechnet werden kann (DE 39 08 903). Diese Art der Ortung eines Feuchtigkeits­ einbruches ist an das Vorhandensein eines geerdeten Schir­ mes oder einer Bewehrung gebunden. - Eine Ortung von Feuchtigkeitseinbrüchen kann auch unter Verwendung op­ tischer Sensoren in Form von Lichtwellenleitern realisiert werden, wobei der Nachweis eines Feuchtigkeitseinbruches durch Messung optischer Kennwerte wie beispielsweise Dämpfungserhöhung oder Reflexion, die durch physikalische Effekte verursacht sind, erfolgt (EP-A1 0 100 694). Hierzu ist jedoch die Verwendung relativ teurer Glasfasern und eine relativ aufwendige Meßtechnik erforderlich.

Ausgehend von einem elektrischen Meßfühler mit den Merk­ malen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Meßfühler so auszuge­ stalten, daß er ohne einen geerdeten Rückleiter wie bei­ spielsweise eines Kabelschirms benutzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorge­ sehen, daß der nichtisolierte Kupferleiter auf die feuch­ tigkeitsdicht ausgebildete Isolierung des isolierten Kupfer­ leiters aufgebracht ist, wobei der nicht isolierte Kupfer­ leiter etwa 10 bis 100 µm dick und mit einem Überzug aus Silber versehen ist, welcher wenigstens eine in Längsrich­ tung des Leiters verlaufende, den Kupferkern freilegende Riefe aufweist, und daß die beiden Kupferleiter an dem einen Ende des langgestreckten Gutes miteinander zu einer Meßschleife verbunden sind.

Bei einer derartigen Ausgestaltung des Meßfühlers wird bei Einbruch von Feuchtigkeit innerhalb kurzer Zeit der silber­ beschichtete Kupferleiter durch elektrolytische Korrosion zerstört. Dabei wirkt der Kupferkern in dem durch eine Riefe vom Silberüberzug freibleibenden Bereich wie eine Opferanode. - Beim Einbruch von Feuchtigkeit wird also in dem nichtisolierten Kupferleiter eine Bruchstelle oder eine Querschnittsverringerung erzeugt, deren örtliche Lage meßtechnisch erfaßt werden kann. Dies geschieht zweckmäßig mit Hilfe einer Impulsmessung, wie sie aus der Nieder- und Hochfrequenztechnik an sich bekannt ist und auch zur Ortung von Kabelbrüchen und/oder von Kurzschlüssen in erdverleg­ ten Nachrichtenkabeln üblich ist. In Anwendung auf den neuen Meßfühler wird dabei in den nichtisolierten Kupfer­ leiter, dem Hinleiter der Meßschleife, ein elektrischer Impuls eingespeist, der bei ungeschädigter Meßschleife im Rückleiter gedämpft zurückläuft. Liegt dagegen ein Bruch des Hinleiters oder eine Veränderung seines Widerstandes vor, so wird der Impuls im Hinleiter an der Schadensstelle reflektiert und kann am Hinleiter-Eingang gemessen werden. Aus der zeitlichen Verzögerung und/oder aus der Phasenver­ schiebung des reflektierten gegenüber dem gesendeten Sig­ nal ist dann der Ort der Fehlerstelle auf wenige Zenti­ meter genau bestimmbar.

Die konstruktive Ausgestaltung des neuen Meßfühlers kann verschiedenartig sein. Beispielsweise können der isolierte Leiter und der nichtisolierte Leiter ein koaxiales Leiter­ paar bilden, wobei der nichtisolierte Leiter die Isolierung des isolierten Leiter konzentrisch umgibt und mit dieser Isolierung stoffschlüssig verbunden ist. Der koaxiale Lei­ ter kann dabei auch mit mehreren in Längsrichtung oder wendelförmig verlaufenden Riefen versehen sein. Bei An­ schirmes eines Starkstromkabels empfiehlt es sich, auf die­ sen Meßfühler noch eine oder mehrere abstandhaltende, iso­ lierende Wendeln aufzubringen, die jedoch den Zutritt von Feuchtigkeit zum nichtisolierten Leiter nicht behindern dürfen.

Eine fertigungstechnisch einfach zu realisierende Aus­ führungsform besteht darin, den nichtisolierten Kupfer­ leiter als Runddraht mit einer Schlaglänge von etwa 5 bis 50 cm auf den isolierten Kupferleiter aufzuseilen. Vor oder während des Verseilvorganges kann der nichtisolierte, versilberte Kupferleiter eine Düse durchlaufen, mit der eine oder mehrere, gegebenenfalls wendelförmig verlaufende Riefen in die Silberschicht eingebracht werden. Auch ein derart ausgebildeter Meßfühler kann zusätzlich mit einer als Abstandhalter dienenden Isolierwendel versehen sein.

Bei Anordnung des Meßfühlers im Schirmbereich eines Stark­ stromkabels, wobei der Meßfühler zweckmäßig anstelle eines Schirmdrahtes angeordnet ist, kommt auch eine Ausführungs­ form in Betracht, bei der der nichtisolierte Kupferleiter in eine Rille in der Isolierung des isolierten Kupferlei­ ters eingelassen und mit wenigstens einer wendelförmigen Riefe versehen ist. Auch hier kann für den Meßfühler als Ganzes ein wendelförmiger, isolierender Abstandhalter vor­ gesehen sein.

Vier Ausführungsbeispiele des neuen Meßfühlers sind in den Fig. 1 bis 4 dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Meßfühler in konzentrischer Anordnung der Leiter,

Fig. 2 einen Meßfühler mit verseilter Anordnung der beiden Leiter und die

Fig. 3 und 4 eine Anordnung mit Einbettung des einen Leiters in die Isolierung des anderen Leiters.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen Meßfühler, der sich in Längsrichtung eines Kabels erstreckt, wobei auf den Rück­ leiter 1, der mit einer Kunststoffisolierung aus beispiels­ weise Polyvenylchlorid oder Polyäthylen versehen ist, der Hinleiter 3 konzentrisch aufgebracht ist. Bei diesem Hin­ leiter handelt es sich um eine etwa 20 µm dicke Kupferfolie, die außen versilbert und die auf ihrer Innenseite mit einem Kleber beschichtet ist. Nach dem Aufbringen des Leiters 3 auf die Isolierung 2 sind in die Silberschicht Riefen 4 ein­ gebracht, so daß der Kupferleiter 3 im Bereich dieser Rie­ fen von außen für korrosive Zwecke zugänglich ist.

Der Meßfühler gemäß Fig. 2 weist ebenfalls eine Ader mit dem Leiter 1 und der Kunststoffisolierung 2 auf. Der Hin­ leiter des Meßfühlers besteht hier aus einem versilberten Runddraht 5, der auf den isolierten Kupferleiter 1 aufge­ seilt ist. Der Leiter 5 ist dabei mit einer nicht näher bezeichneten, in Umfangsrichtung wendelförmig verlaufenden Riefe versehen, in deren Bereich die Silberschicht durch­ brochen ist.

Gemäß Fig. 3 ist der versilberte Leiter 6 in eine Nut 7 der Isolierung 2 des Leiters 1 eingelegt. Die Nut 7 ver­ läuft dabei wendelförmige um den isolierten Leiter 1. Der versilberte Leiter 6 ist mit wenigstens einer wendelförmi­ gen Riefe versehen.

Gemäß Fig. 4 sind der mit einer Isolierung 8 versehene Leiter 1 und der versilberte, mit einer wendelförmigen Riefe versehene Leiter 6 nach Art einer Flachleitung pa­ rallel nebeneinander angeordnet. Hierbei ist die Isolie­ rung 8 mit einer Nut 9 versehen, die den versilberten Leiter 6 aufnimmt. Der versilberte Leiter 6 kann dabei entweder form- oder auch stoffschlüssig in der Isolierung 8 fixiert sein.

Die bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 bis 4 gegebenenfalls vorgesehene wendelförmige Riefe des versil­ berten Leiters, der einen Durchmesser von beispielsweise 80 µm aufweist, liegt zweckmäßig im Bereich von 1 bis 100 cm. Damit ist gewährleistet, daß in Abständen, die der Ganghöhe der wendelförmigen Riefe entsprechen, ein nach außen weisender Angriffspunkt für korrosiven Abtrag zur Verfügung steht.

Ein Meßfühler gemäß den Ausführungsbeispielen kann auch zur Ortung einer Leckstelle an einer wasserführenden Rohr­ leitung verwendet werden. Er wird hierzu mit einer Schlag­ länge von etwa 0,5 bis 1 m um die Rohrleitung gewickelt oder parallel zur Rohrleitung in einer die Rohrleitung umgebenden Wärmeisolierung unterhalb des äußeren Mantels angeordnet.

Claims (4)

1. Meßfühler zur Erfassung und Ortung einer Undichtigkeit an einem langgestreckten Gut wie einer Rohrleitung oder einem elektrischen oder optischen Kabel, bestehend aus zwei Kupferleitern, von denen nur der eine mit einer Isolierung versehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der nichtisolierte Kupferleiter (5) auf die feuchtig­ keitsdicht ausgebildete Isolierung (2) des isolierten Kupferleiters (1) aufgebracht ist,
wobei der nicht isolierte Kupferleiter (5) etwa 10 bis 100 µm dick und mit einem Überzug aus Silber versehen ist, welcher wenigstens eine in Längsrichtung des Kupferleiters verlaufende, den Kupferkern freilegende Riefe aufweist, und daß die beiden Kupferleiter (1, 5) an dem einen Ende des langgestreckten Gutes miteinander zu einer Meßschleife verbunden sind.

2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtisolierte Kupferleiter (5) als Runddraht mit einer Schlaglänge von 5 bis 50 cm auf den isolierten Kupfer­ leiter (1, 2) aufgeseilt ist.

3. Meßfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtisolierte Kupferleiter (6) in eine Rille (7) der Isolierung (2) des isolierten Kupferleiters (1) einge­ lassen und mit einer wendelförmigen Riefe versehen ist.

4. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtisolierte Kupferleiter (3) die Isolierung (2) des isolierten Kupferleiters (1) konzentrisch umgibt und mit der Isolierung stoffschlüssig verbunden ist.