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Einrichtung zum Feststellen von unzulässig austretenden Gasen Es ist
bekannt, daß das unzulässige Austreten von Gasen, Gasluftgemischen oder Dämpfen
aus Gefäßen und Rohrleitungen außerordentlich gefahrbringende Wirkungen nach sich
ziehen kann. Besonders bei der Fortleitung von Gasen, wie Leuchtgas usw., in Rohrleitungen
besteht die Gefahr, daß beim Undichtw erden einer Leitung, z. B. an einer Verschraubung
oder Verschlveißung, schon durch eine kleine Öffnung solche Gasmengen austreten,
daß Lebewesen getötet und Explosionen hervorgerufen werden können. Durch die zunehmende
Verwendung von Ferngasleitungen, durch die große Mengen von Gas unterAnwendung höheren
Druckes auf große Entfernungen verteilt werden, ist eine erhebliche Gefährdung für
die Gebietsteile entstanden, durch die die Leitungen gelegt werden.
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Es sind nun bereits Einrichtungen bekannt geworden, durch die der
Austritt von Gasen aus Rohrleitungen nachgewiesen werden kann, doch sind diese Einrichtungen
technisch unvollkommen. Z. B. werden über den in der Erde verlegten Gasleitungen
sogenannteRiechrohre angebracht, die aber mit dem Gasleitungsrohr in keiner unmittelbaren
Verbindung stehen. Sie gestatten nur, falls sie nicht verschmutzt sind, einen Teil
des evtl. unzulässig austretenden Gases an die Oberfläche der Straße zu führen,
wo 'der Gasaustritt dann festgestellt werden kann. Das unzulässig ausgetretene Gas
ist bei dieser Anordnung nicht gezwungen, seinen Weg durch das Riechrohr zu nehmen,
weil eine Verbindung zwischen Riechrohr und Gasrohr nicht vorhanden ist. Man hat
daher eine Verbesserung der Art getroffen, daß über den Gasrohren nach unten offene
Gasauffang- oder Sammelkanäle angebracht werden, wodurch über dem. Gasrohr ein Hohlraum
gebildet wird. Das Gas kann nun in diesem Kanal fortgeleitet werden, so daß die
Anzahl der Kontrollstellen auf diese Weise verringert wird. Aber auch bei dieser
Ausführung wird nicht die gesamte Menge des unzulässig austretenden Gases erfaßt,
vielmehr können von dem Gase auch andere Wege gesucht werden, so daß z. B. schon
das andauernde Austreten kleiner Mengen von Gas gefahrbringend werden kann.
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Um den Austritt von Gasen aus Rohrleitungen an den besonders gefährdeten
Verbindungsstellen, z. B. den Schweißverbindungen, feststellen zu können, sind andererseits
Kappen benutzt worden, die die Verbindungsstellen vollständig umschließen und z.
B. mit den Rohren verschweißt sind. In an sich bereits bekannter Anordnung sind
dabei Öffnungen in den Kappen vorgesehen, um den Austritt von Gas beobachten zu
können, auch ist vorgeschlagen worden, zur Nachprüfung der Dichtigkeit bzw. der
Güte der ausgeführten Verschweißung der Kappen mit den Rohren einen Überdruck in
dem Hohlraum der Kappe zu erzeugen. Beide Anordnungen kommen nur für die Nachprüfungen
der Verbindungsstellen von Rohrleitungen bei deren Neuverlegung praktisch
in
Frage. Dagegen sind sie mangelhaft oder müssen versagen bzw. schädlich wirken. wenn
sie auf im Betrieb befindliche Rohrleitungen angewendet werden. Erfolgt z. B. bei
einer unter Druck stehenden Gasfernleitung die Abprüfung einer Verbindungsstelle
mit Hilfe von Druckluft, so kann bei vorliegenden Undichtheiten Luft in die Gasrohre
eindringen und später zu Explosionen Veranlassung geben. Auch die Verwendung von
unter Druck stehenden neutralen Gasen, z. B. von Kohlensäure, kann sich beim Eindringen
von Kohlensäure in die Gasleitungen nachteilig auswirken. da gegebenenfalls durch
Austritt nichtbrennbarer Gasgemische aus der Rohrleitung an einer Gebrauchsstelle
ein Erlöschen einer Flamme und späteres Austreten von brennbaren giftigen Gasen,
die nicht entzündet werden, möglich wird.
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Der Hauptnachteil aller dieser Einrichtunen besteht aber darin, daß
es praktisch gar nicht möglich ist, diese Methoden im praktischen Betriebe so anzuwenden,
daß eine laufende Kontrolle der vielen Verbindungsstellen von oft kilometerlangen
Gasfernleitungen. die meistens unter der Erdoberfläche verlegt werden. möglich ist.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine Einrichtung, die
sämtliche Mängel und Fehlerquellen bisheriger Anordnungen vermeidet und die zugleich
eine laufende Kontrolle von in Betrieb befindlichen Anlagen mit einfachen Mitteln
ermöglicht.
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Das Wesen der neuen Anordnung besteht darin. daß die zu überwachenden
Gefäße oder Rohrleitungen über ihre ganze Oberfläche oder über bestimmte Teile derselben,
z. B. über den Verbindungsstellen von Rohrleitungen. gasdicht mit Zwischenraum ummantelt
'@ sind und daß diese 'Lvlantelräurne durch Hilfsrohrleitungen untereinander verbunden
wer-; den, derart. daß eine Feststellung von aus den Hauptgefäßen bzw. Hauptrohrleitungen
unzulässig austretenden Gasen usw. durch eine gemeinsame, an die Hilfsrohrleitung
angeschlos-' sene Prüfeinrichtung erfolgen kann. Diese :Prüfeinrichtung besteht
zweckmäßigerweisein i der Erzeugung bzw. Erhaltung eines Unter-- druckes in den
Mantelräumen, z. B. durch. Anschließen der Hilfsrohrleitung an eine Saug-; pumpenanlage,
wodurch auch die Prüfeinrichtung selbst dauernd überwacht werden kann, da sich auf
diese Weise jeder an der Prüfeinrichtung auftretende Fehler sofort selbsttätig anzeigt.
Durch Verwendung selbsttätig arbeitender Saugpumpenanlagen in Verbindung mit elektrischen
Signalisierungsmitteln. z. B. unter Benutzung eines Kontaktmanometers, kann eine
sehr große Anzahl von zu überwachenden Leitungsteilen, z. B. Schweißstellen. laufend
mit geringen Kosten auf L ndichtheiten geprüft und die jeweilig aufgetretene Störung
sofort angezeigt werden. Zur Ermittelung des Fehlerortes werden an sich bei derartigen
Einrichtungen bekannte Tren ristellen in die Hilfsrohrleitung, z. B. -zwischen die
einzelnen Schutzgefäße, eingebaut.
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Die grundsätzliche Anordnung sei durch die Abb. i näher erläutert
Die in der Abbildung mit i, 2, 3 bezeich neten Flächen stellen Schnitte durch vollständig
geschlossene Gefäße dar, die mit unter Druck stehenden Gasen, Gasluftgernischen
oder Dämpfen gefüllt sind. Diese Gefäße werden vollständig umschlossen von Schutzgefäßen
¢, 5, 6, die durch Rohrleitungen ; untereinander in Verbindung stehen. Da die Schutzgefäße
nur für sehr geringen Druck beansprucht werden, können sie dementsprechend dünnwandig
gehalten werden. .Diese Schutzgefäße q., 5, 6 (gegebenenfalls beliebig viele) sind
nun mit einer Einrichtung verbunden, durch die Unterdruck erzeugt Nverden kann,
z. B. mit einer Luftpumpe B. Der nach Herstellung des Unterdruckes bestehende Druck
in den Schutzgefäßen und der Hilfsrohrleitung wird durch Verschließen der Trennstelle
io gehalten und durch das Manometer 9 gemessen. Tritt eine Undichtheit und damit
ein Ausströmen von Gas aus einem der Gefäße i, 2, 3 in die Schutzgefäße bzw. in
die Hilfsrohrleitung ein, so wird dies am Manometer durch die aufgetretene Druckänderung
angezeigt. Bemerkenswert ist, daß auch auftretende Undichtheiten in den Schutzgefäßen
oder in der Hilfsrohrleitung sich sofort am Manometer zeigen müssen, wenn der in
den Schutzgefäßen erzeugte bzw. gehaltene Unterdruck von dem Atmosphärendruck abweicht.
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Um den Fehlerort leicht zu ermitteln, sind Trennstellen zwischen den
einzelnen Schutzgefäßen vorgesehen. Durch zeitlich nacheinander vorzunehmendes Abtrennen
einzelner Strecken durch Trennstellen io, 11, 12 bei gleichzeitiger Betätigung der
Luftpumpe 8 ist es schnell möglich, festzustellen, in ..welchem Haupt- oder Schutzgefäß.
bzw. in welchem Teil der Hilfsrohrleitung der Fehler zu suchen ist. In Anwendung
der Anordnung für den Schutz von Gasfernleitungen mit ihren vielen Schweißstellen
und Dehnungsmuffen ist diese Einrichtung natürlich von größter Bedeutung.
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In den Abb. 2 bis 4. ist nun die Anwendung des vorstehend beschriebenen
Prinzips äuf Rohrleitungen besonders dargestellt und soll nachstehend beschrieben
werden.
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In der Abb. 2 ist die Hauptrohrleitung, in der das Gas z. B. in Pfeilrichtung
bewegt wird, mit i bezeichnet. Bei 2 stoßen zwei
einzelne Rohre
zusammen und sollen hier verschweißt sein. All dieser Stelle wird null eine Schelle
3 angebracht, die gegenüber den beiden Rohrenden durch ein geeignetes Abdichtungsmittel
so abgedichtet wird, daß all der Schweißstelle ein ringförmiger Hohlratnii entstellt,
der das unzulässig all der Schweißstelle austretende Gas aufnehmen kann. Derartige
Schellen werden null all allen N'erschweißungen oder Verschraubungen der einzelnen
Rohre angebracht, zum mindesten überall dort, wo die 1_eitungen durch bewohnte Gebiete
geführt werden. Wie aus der Abb. 3, die einen Querschnitt durch die Schellenanordnung
darstellt, zu ersehen ist, werden die Schellen zweckmäßig zweiteilig und zusammenschraubbar
ausgeführt. Auf der oberen Schellenhälfte befindet sich ein Ansatzstück .[, all
das in Richtung der beiden Rohrenden der Hauptrohrleitung Gasrohre und 0 voll kleinem
Durchmesser, z. B. in der Stärke gewöhnlicher Gasrohre in Wohnungen, angeschlossen
«erden. während nach der Seite oder nach oben eine »eitere Austrittsöffnung vorhanden
ist, die durch einen Halln 7 abgeschlossen «-erden kann. Zweckmäßigerweise wird
der Hahn so durchgebildet, z. B. als Dreiwegliahn, um beliebig das eine oder das
andere Ende des Hilfsrohres zu öffnen, zti schließen oder all die Austrittsöffnung
allzulegen. Im normalen Betriebe ist die Stel= Jung des Hahns so. daß die beiden
Hilfsrohre miteinander verbunden sind, während die Austrittsöffnung verschlossen
ist. Wie die Abbildung zeigt, ist der Hahn geschützt und zugänglich angeordnet.
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Für den Nachweis der unzulässig aus den zu überwachenden Gefäßen oder
Rohrleitungen ausgetretenen Gase, die in die von den Schutzanordnungen gebildeten
Hohlräume übergetreten sind, sind nun verschiedene Verfahren und Einrichtungen anwendbar.
Unter ihnen zeichnet sich besonders eine Methode aus, die in Verbindung mit der
Anordnung der gasdicht abgeschlossenen Hohlräume neue technische Wirkungen hervorbringt.
Es handelt sich hierbei um die Erzeugung eines Unterdruckes in den Hohlräumen, hervorgerufen
und evtl. aufrechterhalten durch die Benutzung einer --'ibsaugevorrichtung. In der
Abb. 2 ist eine solche beispielsweise Ausfüh-rung dargestellt.
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Im Zuge der Rohrleitungen sind verschiedene Kontrollstellen 8 nach
Bedarf vorgesehen, in denen die Enden der Hilfsrohrleitungen ; (6) zu kleinen 2#bsaugeeinrichtungen
9 geführt sind.
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Die Wirkungsweise dieser Schutzeinrichtung ist null folgende: Bei
vollständig intakter Hauptrohrleitung i tritt kein Gas in einen der ringförmigen
Hohlräume ein, die zwischen den Rohrverschweißungen 2 (oder Verschraubungen) und
(teil gegen die Rohre i abgedichteten Schellen 3 gebildet werden. Beim Ansaugen
in der 1,Z(» itrollstelle 8 zeigt sich ein Unterdruck in der unter Prüfung stehenden
Hilfsrohrleitung 5 und 6; wenn diese ebenfalls in Ordnung ist. Diese voll Zeit zu
Zeit vorzunehinende Prüfung gibt also die Gewähr, daß die Schutzeinrichtung selbst
fehlerfrei ist. Zeigt die zu prüfende Hilfsrohrleitung 5, 6 beim Ansaugen unter
gleichzeitigem Absinken des Unterdruckes Luft an, so ist dies der Beweis dafür,
daß die Hilfsrohrleitung 5, 6 an irgendeiner Stelle eine Undichtheit aufweisen muß.
Der Ort, wo diese Undichtheit zu suchen ist, läßt sich mit Hilfe der Trennstellen
in der Hilfsrohrleitung z. B. durch Schließen bzw. Öffnen der verschiedenen Hähne
7 an den einzelnen Verschraubungen oder Verschweißungen durch Eingrenzen der Fehlerstelle
leicht ermitteln. Zeigt sich dagegen beim Ansaugen aus der intakten Hilfsrolixleitulig
Gas, so kann man daraus schließen, daß an einer Verschraubulig oder Verschweißung
des Hauptrohres eine Undichtheit entstanden ist, durch die Gas in den ringförmigen
Hohlraum und von hier in die Hilfsrohrleitung 5, 6 eingedrungen< ist. Tritt ein
Gasluftgemisch mit beträchtlichem Luftgehalt auf, so ist das ein Beweis, daß ein
Bruch des Hauptrohres i und evtl. des Hilfsrohres 5, 6 vorliegt, so daß außer dem
aus dem Hauptrohr austretenden Gas auch Luft mitangesaugt wird. Die Fehlerstelle
läßt sich auch in diesen Fällen durch Eingrenzen leicht ermitteln. Es besteht also
für alle Betriebs- und Störungsverhältnisse durch die Schutzeinrichtung eine Kontrolle,
wobei zugleich die Schutzeinrichtung selbst laufend auf -ihr einwandfreies Arbeiten
geprüft werden kann.
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In vielen Fällen wird es notwendig oder zweckmäßig sein, eine selbsttätige
Kontrolle auszuführen oder auch bei auftretenden Störungen selbsttätig eine Signalgebung
bzw. eine selbsttätig vor sich gehende Absperrung der undicht gewordenen Hauptrohrleitung
herbeizuführen. Zur -Lösung dieser Aufgaben können verschiedene an sich bekannte
Einrichtungen mit der Schutzeinrichtung vereinigt werden.
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Z. B. kann das Ansaugen der Proben aus den Hilfsrohrleitungen 5, 6
mit HiUe kleiner, z. B. elektromotorisch angetriebener Pumpen erfolgen, während
zugleich durch einen Druckmesser der jeweilig in den Hilfsrohrleitungen bestehende
Druck gemessen wird. Aus der Abb. .4 ist eine derartige Anlage zu ersehen. Die Hauptrohrleitung
ist mit i bezeichnet, die Hilfsrohrleitung mit 2 und 3. Zwischen zwei Trennstellen,
z. B. Hähnen 4
und 5, in der Hilfsrohrleitung 2, 3 ist ein Rohr
6 angebracht. das unter Zwischenschaltung eines Hahnes 7 an die Pumpe 8 angeschlossen
ist, die z. B. unmittelbar von dem Elektromotor 9 angetrieben wird. An dem Rohrstutzen
6 ist ein Manometer, z. B. ein Ouecksilberkontaktmanometer, io angeschlossen, das
mit einer elektrischen Signalanlage i r, bestehend aus Stromquelle.. Signalglocke
und Schalter, in Verbindung steht. Die Prüfanlage kann gemeinsam für eine dauernde
Kontrolle der Hauptrohrleitung und der Hilfsrohrleitung, nach beiden Richtungen
von der Prüfanlage aus gerechnet, und zwar für eine bestimmte Anzahl von Kilometern
Leitungslänge, benutzt werden. Soll sie z. B. zur ständigen Prüfung einer Gesamtrohrlänge
von io km dienen, so wird in Abständen von je 5 km von der Kontrollstelle ein Verschließen
der Hilfsrohrleitungen 2 bzw. 3 z. B. durch Betätigen der Hähne 12, 13 vorgenommen.
Durch Öffnung der Hähne q., 5 und 7 und gleichzeitiges Inbetriebsetzen der Pumpanlagewird
nun in den Rohrleitungen 2 und 3 und damit auch in allen an die in diesem Bereich
angeschlossenen ringförmigen Hohlräumen über den Verbindungsstellen der Rohre der
Hauptleitung ein Unterdruck hervorgerufen, der nach Verschließen des Hahnes 7 bei
intakter Anlage aufrechterhalten bleibt und an dem Manometer io abgelesen werden
kann. Wie bereits ausgeführt, wird jede Störung in der Anlage durch eine Druckänderung
am Manometer i o angezeigt, z. B. kann durch Kontaktschluß im Manometer die Glocke
der Signalanlage i r in Tätigkeit gesetzt werden. Durch Schließen des Hahnes q.
oder 5 und gleichzeitiges Öffnen des Hahnes 7 und Inbetriebsetzung der Pumpenanlage
8, 9 kann zunächst festgestellt werden, ob der Fehler in dem Leitungsstrang 2 oder
3 liegt. Durch folgerichtiges Öffnen bzw. Schließen der Einzelhähne an den Verbindungsstellen
des nicht in Ordnung befundenen Leitungsstranges kann dann in kurzer Zeit der genaue
Ort der Fehlerstelle ermittelt und der Fehler darauf schnellstens beseitigt werden.
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Die vorbeschriebene Anordnung kann vollständig selbsttätig betrieben
werden, z. B. derart, daß mit- dem Absinken des Unterdruckes zugleich eine selbsttätige
Wiedereinschaltung des Antriebsmotors der Pumpe bei gleichzeitiger Öffnung des Hahnes
7 erfolgt. Es kann ferner von Vorteil sein, ein schreibendes Meßgerät für die laufende
Messung des in der Hilfsrohrleitung herrschenden Druckes zu verwenden, um zugleich
mit der Höhe des Druckes auch die Zeit zu-ermitteln, zu der der Fehler aufgetreten
ist. Die durch die Saugpumpe aus der Hilfsrohrleitung laufend angesaugten Gas- bzw.
Gasluftgemische bei nicht vollständig intakter Anlage können nun zum Teil einer
Zündflamme, einem elektrisch beheizten Glühdraht oder einem Katalvsator, z. B. Platinschwamm,
zugeführt werden, um durch die dann eintretende Entzündung einer geringen Gasmenge
weitere Arbeitsvorgänge einzuleiten, z. B. eine Signalgebung herbeizuführen oder
auch um eine Stillsetzung der gefahrbringenden Anlage ganz oder zum Teil zu bewirken.
Natürlich kommen auch andere, z. B. chemische Methoden in Frage, die Ausnutzung
der Diffusionswirkung usw.
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Die vorstehend beschriebenen verschiedenen Anordnungen unter Verwendung
eines Unterdruckes in den Schutzeinrichtungen für Rohrleitungen können natürlich
sinngemäß auch für geschlossene Gefäße entsprechend Abb. i benutzt werden.
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Auch können die Einrichtungen sinngemäß für Flüssigkeiten und- fein
verteilte feste Körper, die von Gasen oder Luft umgeben sind, z.B. für Kohlenstaub,
verwendet werden.