FI60078B - Isolerat roersystem med medel foer att detektera intraengning av fukt i isoleringen - Google Patents

Description

rRl Μ1. KUULUTUSjULKAISU /ΠΑΤΟ ^§Γα [J ( 1> UTLÄCGNINGSSKRIFT 60078 C (45) Γη to.; · · : ' : 1

Patent aeJdeiat ^ (51) Kv.ik?/intxi.3 G 01 M 5/18 // F 1? D 5/06 SUOMI —FINLAND (21) Ptt.nttlhtktmu* — PKtnunrtknlni 910/7^ (22) Htkamlspilvi — Antttknln(icU| 26.03-7^ (23) AlkupUvt —Glltlghtt*d»g 26.03-7^ (11) Tullut Julkiseksi — Bllvlt offentllg 27.09.7i

Patentti· ja rekisteri hallitus .... ...... .. .

__. .. . (44) Nthtivlkslpsnoo |s kuuLJulksisun pvm. — n„ a

Patent- och registerstyrelsen Afuöktn utltgd och utl.tkriften publlctnd 31 · 07 · 81 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prioritet 26.03.73

Englanti-England(GB) lt3l6/73 (71) A/S E. Rasmussen, Kongensgade 107, 7000 Fredericia, Tanska-Danmark(DK) (72) Ejvind Lambertsen, Fredericia, Tanska-Danmark(DK) (74) Oy Borenius & C:o Ab (5¾) Eristetty putkisto, jossa on välineet eristykseen tunkeutuneen kosteuden ilmaisemiseksi - Isolerat rörsystem med medel för att detektera inträngning av fukt i isoleringen

Keksinnön kohteena on eristetty putkisto, erikoisesti maanalainen kaukolämpöputkiato, jonka putket on ympäröity normaalitilassa kuivalla ja sähköä johtamattomalla mutta hygroskooppisella materiaalilla, johon on sijoitettu sähköjohtimet, jotka on yhdistetty elimiin, jotka ilmaisevat sisääntunkeutuneen kosteuden aiheuttaman, tämän materiaalin saaman sähköisen johtokyvyn vaihtovirran avulla.

Brittiläisessä patentissa no 1,311*472 on selitetty tällainen laitteisto, jossa ilmaisimena on kaksi yhdensuuntaista sähköjohdinta, jotka lämmöneristysmateriaalissa ulottuvat pitkin putkia putkiston useiden vyöhykkeiden kautta. Nämä johtimet, joista toisena voi olla it3e putki, on yhdistetty tasajännitelähteeseen ja sähköiseen äänigeneraattoriin, joka on sovitettu jokaiseen mainittuun outkivyöh.ykkeeseen siten, että äänigeneraattorit normaalitilassa toimivat ja lähettävät keskenään erilaisia läntösignaaleja yhteisen johtimen kautta takaisin keskeiseen valvontapaikkaan, johon on sovitettu selektiivinen vastaanotin eri signaalien rekisteröimiseksi niin, että näiden signaalien avulla voidaan valvoa generaattoreiden käyttötilaa. Veden tai kosteuden tunkeutuessa jossain kohdassa putkiston jonkin vyöhykkeen eristysmateriaaliin, tulee vastaavan äänigeneraattorin tasajännitesyöttö 2 60078 oikosuljetuksi suuremmassa tai pienemmässä määrin, ja äänigeneraattori pysähtyy, kun syöttö jännite tällöin laskee ennalta määrättyyn alarajaan. Valvontapaikassa voidaan tällöin rekisteröidä, että signaali puuttuu nimenomaan ko. generaattorista, ja että näin ollen voi olla vaara järjestelmän ko. vyöhykkeessä olevan putken syöpymi-sestä. Kostea paikka voidaan tämän jälkeen paikallistaa tarkastamalla tai erikseen mittaamalla vyöhykkeen jontimet. Käytännössä on ic.iitenkin osoittautunut, että sen syöttö jännitteen kynnysarvo, jossa generaattorin toiminta päättyy, ei ole erikoisen hyvin määritelty, tai tarkemmin sanottuna, että vaikka jännitteen kynnysarvo on hyvin määritelty, niin kosteuden läsnäolon aiheuttama jännitteen aleneminen ei ole mikään kosteusmäärän selvästi määritelty funktio, joten syöttö jännite ei aina laske niin paljon kuin voitaisiin odottaa, todennäköisesti johtimien välisen kosteuden aiheuttaman galvaanisen ilmiön takia.

Keksinnön tarkoituksena on osoittaa mainittua tyyppiä oleva putkisto, jossa eristysmateriaalin kosteuspitoisuuden kriittinen arvo voidaan ilmaista entistä varmemmin, jolloin myös voidaan toimia eristyksen johtokyvyn suuremmalla kriittisellä arvolla ja täten välttää vika-ilmaisuja vaarattoman kosteuspitoisuuden esiintyessä.

Tämä aikaansaadaan keksinnön mukaan siten, että putkisto siihen liittyvine ilmaisuelimineen on sovitettu patenttivaatimuksen 1 tunnus-merkkiosassa mainitulla tavalla. Vaihtojännitteen käyttäminen ilmaisujohtimien välillä poistaa mainittuun galvaaniseen ilmiöön liittyvät ongelmat, ja koska on olemassa hygroskooppisen materiaalin johtokyvyn ja mainitun vaihesiirron ja tämän aiheuttaman vaihekompa-raattorista tulevan lähtösignaalin selvästi määritelty suhde, voidaan saavuttaa johtokyvyn eristykseen tunkeutuvan kosteuden aiheuttaman nousun selvästi määritellyn tason haluttu ilmaisu. Samalla voi se kriittinen arvo, jolla ilmaisulaite antaa hälytyssignaalin, vastata suhteellisen suurta johtokykyä niin, että hälytyssignaali tulee vasta siinä tapauksessa, että todella esiintyy hälytystila, ilman vaaraa siitä, että epävarma ilmaisu voi johtaa kokonaan puuttuvaan hälytykseen.

Vaihekomparaattorin lähtösignaalia käytetään sopivasti vastaavan äänigeneraattorin elektronisen katkaisimen ohjaukseen siinä tapauk- 3 60078 sessa, että putkistoa halutaan valvoa vyöhykkeittäin.

Keksintö selitetään seuraavassa lähemmin oheisen piirustuksen perusteella.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaisella ilmaisulaitteel-la varustetun putkiston vyöhykettä.

Kuvio 2 esittää erään toisen suoritusmuodon vastaavaa kaaviota.

Kuviot 1 ja 2 näyttävät lämpöeristetyn putken tiettyä pituutta.

Tämä pituus on näytetyllä tavalla muodostettu kahdesta putkielemen-tistä, mutta käytännössä voi ko. putkenpituus koostua useista tällaisista elementeistä ja muodostaa suuremman putkiston, esim. maanalaisen kaukolämpöputkiston vyöhykkeen, jolloin putkistoon kuuluu joukko tällaisia vyöhykkeitä, joita halutaan erikseen valvoa eristykseen tunkeutuvan kosteuden ilmaisemiseksi. Putkenpituuteen kuuluu sisäpuolinen teräsputki 4, jota ympäröi lieriömäinen kerros lämmöneristys-materiaalia 6, eritoten polyuretaanivaahtoa, ja tämä kerros on ympäröity muovia olevalla ulkopuolisella suojaputkella 8. Putkien väliset saumat on tällöin peitetty putkimuhvilla 10, joka yhdistää nämä ulkopuoliset suojaputket vedenpitävästi toisiinsa.

Eristämätön sähköjohdin 12 ulottuu eristysmateriaalissa yhdensuuntaisena teräsputken 4 kanssa välin päässä tästä putkesta, ^utkenpituuden toisessa päässä on johdin 12 yhdistetty teräsputkeen 4 kondensaattorin 14 välityksellä, ja putkenpituuden tai -vyöhykkeen toisessa päässä johdin 12 ja putki 4 ovat yhdistetyt kahteen päätteeseen 16.

Huomataan, että johtimen 12 ja putken välinen resistanssi yhdessä kondensaattorin 14 kanssa muodostaa kompleksin impedanssin, joka voidaan mitata päätteistä 16.

Putkiston ko. vyöhykkeen yhteyteen, samoin kuin putkiston muiden vyöhykkeiden yhteyteen on sovitettu ilmaisuyksikkö, jossa on oskillaattori lö, vaihekomparaattori 20, elektroninen katkaisin 22, äänigeneraattori 24 ja muuntaja 26. Oskillaattori 18 toimii taajuudella, joka voi olla yhteinen kaikille vyöhykkeille, esim. 3 kHz, ja tämän 4 60078 oskillaattorin lähtösignaali syötetään johtimen 28 kautta toisaalta vaihekomparaattorin 20 ensimmäiseen tulonapaan ja toisaalta impedanssin 16 toiseen päätteeseen. Toinen näistä päätteistä 16 on yhdistetty vaihekomparaattorin toiseen tulonapaan, ja vaihekomparaattorin lähtösignaali on johdettu katkaisimeen 22. Tämä katkaisin ohjaa äänigeneraattorin 24 jännitesyöttöä, ja tämän äänigeneraattorin lähtö-signaali on johdettu muuntajan 26 ensiökäämiin.

Oskillaattoria ja äänigeneraattoria syöttää läpimenevän johtimen 30 kautta johdettu tasajännite, ja tämä johdin 30 on yhdistetty sarjaan kaikkien muuntajien 26 toisiokäämien kanssa. Ymmärretään, että tasajännite voidaan syöttää eri ilmaisuyksikköihin näiden toisiokäämien kautta. Kuvion 1 oikealla puolella näytetty toinen muuntaja 26' kuuluu toiseen putkivyöhykkeeseen 2', jonka pää on näytetty samoin kuin siihen kuuluva ilmaisuyksikkö, joka kokonaisuutena on merkitty numerolla 34.

Eristysmateriaalin ollessa kuiva tulee johtimien 4 ja 12 välinen resistanssi olemaan suuri, ja vaihekomparaattorin 20 molempien tulo-signaalien välinen vaihe-ero tulee kondensaattorin 14 takia olemaan 90°. Johtimien 4 ja 12 välisen oikosulun vaikutuksesta tulee vaihe-ero olemaan nolla. Pieni määrä eristysmateriaaliin sisältyvää kosteutta ei ole vaarallinen, joten voidaan katsoa järjestelmän toimivan normaaleissa ja sallittavissa olosuhteissa niin kauan, kun mainittu resistanssi on kohtuullisen suuri, esim. yli 150 ohmia. Katkaisin 22 on sovitettu olemaan näissä normaaliolosuhteissa suljettuna jännitteen syöttämiseksi äänigeneraattoriin 24, joka siis kehittää tunnusomaisen lähtösignaalinsa. Tämän signaalin läsnäolo voidaan rekisteröidä keskeisessä valvontapaikassa olevan selektiivisen vastaanottimen 32 avulla.

Vaihekomparaattorin lähtösignaalin voimakkuus tai luonne vaihtelee molempien tulosignaalien välisen todellisen vaihe-eron mukaan, ja ilmaisuyksikkö on sovitettu siten, että katkaisin 22 katkaisee siinä tapauksessa, että vaihekomparaattorin lähtösignaali vastaa mainitun resistanssin pienenemistä haluttuun kynnysarvoon tai tämän arvon alapuolelle. Tällöin äänigeneraattori pysähtyy, mikä voidaan todeta vastaanottimen 32 avulla, minkä jälkeen ko. putkivyöhyke voidaan tarkastaa tai suorittaa sen yhteydessä paikallisia mittauksia 5 60078 mahdollisen vian paikallistamiseksi.

Ilmaisuyksikön eri virtapiirien selitys on tässä yhteydessä tarpeeton, koska jokainen elektroniseen ohjaukseen perehtynyt ammattimies voi osoittaa useita käyttökelpoisia virtapiirejä. Katkaisin 22 tehdään sopivasti siten, että se toimii ns. hystereesisfunktion perusteella, koska täten äänigeneraattori voidaan saada eristetyksi, kun eristysmateriaalin resistanssi on laskenut kriittiseen arvoon, kun taas äänigeneraattori jälleen käynnistyy vasta resistanssin suuremman arvon esiintyessä jos tai kun kosteus vähitellen häviää eristysmateriaalista. Tällä tavoin saadaan varmistetuksi, että äänigeneraattori ei käynnisty uudelleen, ennen kuin kosteuspitoisuus todella pyrkii häviämään eikä vaan vähenemään pysyvään arvoon, joka sijaitsee juuri kriittisen arvon yläpuolella.

On mainittava, että näytetyn järjestelmän vaihekomparaattori, jossa kompleksisen impedanssin imaginääriosana on kapasitanssi, tulee reagoimaan johtimen 12 katketessa samalla tavoin kuin johtimien 4 ja 12 välisen oikosulun esiintyessä, joten siis myös katkennut johdin tulee automaattisesti ilmaistuksi.

Maanalaisissa kaukolämpöputkistoissa ovat putket tavallisesti sovitetut parittain ja käsittävät lähtöjohdon ja paluujohdon. Tällainen putkipari on näytetty kuviossa 2, jossa putket on merkitty vastaavasti numeroilla 40 ja 42. Putkistossa nämä putket edustavat yhtä ainoata vyöhykettä, joten on valvottava edellä selitetyn kaltaisen ilmaisu-yksikön avulla. Kuvion 2 näyttämässä ilmaisuyksikössä käytetään samoja viitteitä kuin kuviossa 1, mutta yksikköä on muunnettu seuraavasti:

Molemmat teräsputket 4 on keskenään yhdistetty johtimella 44, tai putket on yleisesti maadoitettu, ja ilmaisinjohtimet 12 on yhdistetty sarjaan, kuten kohdassa 46 on näytetty. Kuvion 1 näyttämä läpimenevä johdin 30 on jaettu läpimenevään johtimeen 48, joka ulottuu pitkin kaikkia lähtöputkia 40, ja toiseen johtimeen 50, joka menee kaikkien paluuputkien 42 läpi. Johdinta 48 käytetään ainoastaan koko putkiston kaikkien ilmaisuyksiköiden jännitesyöttöön, ja johdinta 50 käytetään yksinomaan signaalijohtimena kaikkien äänigeneraattorien lähtösignaa-lien johtamiseksi valvontapaikalla olevaan selektiiviseen vastaan- 6 60078 ottimeen. äänigeneraattorit ovat yhdistetyt signaalijohtimeen 50 ns. haarukkamuuntajan tai sovitusmuuntajan 52 avulla, jolloin saadaan hyvä impedanssinsovitus ja pienet häviöt. Mainittu kompleksinen impedanssi on induktiivisesti kytketty ilmaisuyksikköön muuntajalla 54. Tämän muuntajan vasemmalla puolella on näytetty kompleksisen impedanssin ekvivalenttinen kaavio. Monet muut muunnokset ovat keksinnön puitteissa mahdollisia. Niinpä voitaisiin mahdollisesti tulla toimeen ilman paikallisia oskillaattoreita ja sen sijaan syöttää vaihtovirtasignaali kompleksiseen impedanssiin johtimien 30 ja 48 kautta, ja sijoittaa tasasuuntaaja jokaisen äänigeneraattorin jännite-syöttöön. Aänigeneraattoreita 24 voidaan samoin mahdollisesti käyttää niiden oman vaihtovirtasignaalin syöttämiseksi kompleksiseen impedanssiin. Eräitä muita lähellä olevia mahdollisuuksia ovat katkaisimen 22 sovittaminen äänigeneraattorin lähtöpiiriin, sekä ylimääräisen eristämättömän johtimen käyttäminen ilmaisujohtimena teräsputken 6 asemesta.

On muistettava, että keksintönä on sellaisen mittaussignaalin kehittäminen, joka ilmaisee kompleksisen impedanssin läpi menevän vaihto-jännitesignaalin vaihesiirron, jolloin tämän impedanssin vaihteleva osa on impedanssin reaalinen osa. On selvää, että kriittisen vaihe-siirron rekisteröimisvälineinä voi olla suuri joukko ennestään tunnettuja mittaus- tai ilmaisulaivteita, jotka voivat reagoida vaihe-komparaattorin lähtösignaalin vaihtelujen perusteella, koska tämä läht©signaali muuttuu mitatun tilanteen mukaan. Ilmaisuyksikkö voi tietenkin myös olla yhdistettynä mihinkä tahansa sopivaan hälytti-meen. Mainittakoon, että koko järjestelmän eräässä suositussa suoritusmuodossa sisältyy selektiiviseen vastaanottimeen askeltava valinta-kosketin, joka vuoron perään yhdistää signaali johtimen joukkoon viritettyjä piirejä eli aktiivisuodattimia, jotka vastaavat äänigeneraattorien erillisiä toimintataajuuksia, sekä osoittava elin, joka toimii siinä tapauksessa, että jokin suodatin tulee yhdistetyksi signaalijohtimeen ilman, että se vastaanottaa ko. tunnusomaisen signaalin.

Claims (4)

7 60078

1. Eristetty putkisto, erikoisesti maanalainen kaukolämpöputkisto, jonka putket on ympäröity normaalitilassa kuivalla ja sähköä johtamattomalla, mutta hygroskooppisella materiaalilla (6), johon on sijoitettu sähköjohtimet, joista toisena mahdollisesti voi olla itse putki, ja jotka on yhdistetty materiaaliin tunkeutuvan kosteuden aiheuttaman sähköisen johtokyvyn vaihtovirran avulla ilmaiseviin elimiin, tunnettu siitä, että ne sähköjohtimet (4, 12), joiden välinen johtokyky on ilmaistava, on keskenään yhdistetty kompleksisen impedanssin (R, 14) muodostamiseksi, jonka impedanssin reaaliosana on johtimien välinen resistanssi hygroskooppisen materiaalin läpi, ja ilmaisueliminä on vaihekomparaattori (20), joka on sovitettu vertaamaan vaihtojännitelähteestä tulevan signaalin vaihetta kompleksisen impedanssin läpi tulevan signaalin vaiheeseen ja saattamaan ilmaisuyksikkö toimimaan siinä tapauksessa, että näiden signaalien välinen vaihe-ero muuttuu ennalta määrättyä arvoa enemmän.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen putkisto, jossa on joukko putken-pituuksia, joissa on erillisinä ilmaisueliminä erilliset toimintataajuudet omaavat äänigeneraattorit (24), joiden kaikkien lähtönavat on yhdistetty keskeiseen valvonta-asemaan (32), ja jotka erikseen on yhdistetty pitkin vastaavaa putkenpituutta meneviin johtimiin siten, että niiden lähtösignaali päättyy siinä tapauksessa, että johtimien välinen resistanssi alittaa ennalta määrätyn arvon, tunnettu siitä, että vaihekomparaattoriin (20) on liitetty elektroninen katkaisin (22), joka on sovitettu aiheuttamaan generaattorin lähtösignaalin keskeyttämisen siinä tapauksessa, että mainittu vaihe-ero muuttuu ennalta määrättyä arvoa enemmän, sopivasti katkaisemalla äänigeneraattorin jännitesyöttö.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen putkisto, tunnettu siitä, että ilmaisuyksikkö on sovitettu saatettavaksi uudelleen normaalitilaansa siinä tapauksessa, että esiintyy vaihe-ero, joka vastaa hygroskooppisen materiaalin sellaista johtokykyä, joka on pienempi kuin se johtokyky, jolla ilmaisuyksikkö alkaa toimia. 60078 8

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen putkisto, tunnettu siitä, että kompleksisen impedanssin imaginääriosana on kapasitanssi (14), joka saattaa ilmaisuyksikön toimimaan siinä tapauksessa, että ilmaisu- johdin (12) katkeaa.