FI66246C - Anordning vid en fjaerrvaermeledning samt saett att framstaella en saodan anordning - Google Patents

Description

J^~1 ... KUULUTUfJULKAISU f. g O A 6 M ("’uTLftaeNiNettKRiFT G0**0 ^ Patent neddelat ^ ^ pi) F 17 D 5/06 SUOMI-FINLAND OH *»**—i**·—*» 800783 (22) HilniWNMM— AmatoH^i<H 1^.03.80 (23) ANmpttvl—GNdglMndat 14.03.80 (41) IMMIrikMU-MvttetMtf· 19.12.80

Htmtttl. μ raUaterilttltM»· ..._____ P*·**· ocfl Ffl*>rrtynl—I ™ AmM— atk «Ufcf*— fJkkctni 31*05.84 (32X33X31) *n***r ****« **»*·* 18.06.79

Ruotsi-Sverlge(SE) 7905331~0 (71)(72) Hans Blom, Box 3158, S-103 63 Stockholm,

Leif Wiberg, Observatoriegatan 15, S-113 25 Stockholm,

Ruotsi-Sverige(SE) (74) Oy Heinänen Ab (54) Laite kaukolämpöjohdossa sekä tapa valmistaa tällainen laite -Anordning vid en fjärrvärmeledning samt sätt att framställa en sädan anordning

Keksintö tarkoittaa laitetta sitä tyyppiä olevassa kaukolämpöjohdossa, joka käsittää sisemmän metalliputken lämpöä siirtävän aineen kuljettamista varten, metalliputken ulkopuolelle kiinnitetyn vaahtomuovia olevan kerroksen, jota ympäröi tiivis suojaputki, sekä ainakin yhden eristävään kerrokseen sijoitetun sähköjohtimen, joka on järjestetty sisältymään piiriin.

Tämän tyyppiset kaukolämpöjohdot ovat hyvin tunnettuja. Tietyissä tapauksissa käytetään ainoastaan yhtä johdinta, joka yhdessä metalli-putken kanssa muodostaa sähköisen piirin, joka, jos vettä tunkeutuisi vaahtomuovieristyksen sisään esimerkiksi suojaputkessa olevan halkeaman vuoksi, sulkeutuu, jolloin koko metalliputken pituudelle ulottuvan johtimen ja metalliputken välinen vastus pienenee ja lopuksi tulee niin alhaiseksi, että piiri sulkeutuu, jolloin valvontalaitteis-to, joka on liitetty johtimen ja metalliputken väliin, aiheuttaa hälytyksen. Hälytys tapahtuu veden tunkeutuessa sisään olennaisesti 66246 riippumatta johtimen etäisyydestä metalliputkesta, ja tämä etäisyys voi niin muodoin vaihdella huomattavasti metalliputken pituudella. Toisissa tapauksissa käytetään kahta toisistaan erotettua, eristä-mätöntä vaahtomuovikerroksessa sijaitsevaa johdinta johtimen murtumisen ilmaisemiseksi. Syynä siihen, että saadaan suuri vaihtelu etäisyydessä johdin - johdin ja johdin - metalliputki, on että vaahto-muovieristys, joka juoksevassa muodossa kaadetaan metalliputken ja ulomman, samankeskisen suojaputken väliseen rengasmaiseen tilaan sen jälkeen kun johtimet on vedetty tämän tilan sisään ja mahdollisesti varustettu etäisyyskappaleilla näiden pitämiseksi matkan päässä metalliputkesta, tulee siirrettäväksi valvomattomana kovettuvassa vaahtomuovimassassa.

Tällaisessa kaukolämpöjohdossa syntyy hälytyksen yhteydessä ongelma, koska vian paikka tulee määritellä. Jos hälytysjohdin tai -johtimet eivät sijaitse tarkalla määrätyllä etäisyydellä yleensä teräksestä valmistetussa sisäputkessa, kuten myöhemmin selitetään, ei virhettä voida paikallistaa riittävällä tarkkuudella ja siten täytyy tarpeettomasti kaivaa esimerkiksi katua auki, jotta maahan sijoitetussa kaukolämpöputkessa oleva vika voitaisiin paikallistaa ja putki korjata.

Hälytyksen jälkeen tapahtuvan vian paikallistamisen yhteydessä käytetään normaalisti pulssireflektometriä, joka lähettää sähköisen pulssin, joka heijastuu vian kohdalla, ts. siinä pisteessä kauko-lämpöjohtoa, jolla sisään tunkeutuvan veden perusteella on alhainen ominaisvastus. Aikaväli lähetetyn pulssin ja heijastuvan pulssin välillä edustaa kaksinkertaista etäisyyttä vikaan. Syistä, jotka käyvät selville jäljessä seuraavasta kuvauksesta, ovat kuitenkin hälytyslangan tai hälytyslankojen karakteristinen impedanssi ZQ sekä suhteellinen eristevakio kg olennaisen merkityksellisiä virheen paikallistamisen tarkkuudelle.

Keksinnön päämääränä on aikaansaada edellä mainittua tyyppiä oleva laite, jossa hälytyslangan tai hälytyslankojen karakteristinen impedanssi ja suhteellinen eristevakio ovat hyvin määriteltyjä, jotta voidaan suorittaa tarkka etäisyyden mittaus annetusta pisteestä, esimerkiksi valvonta-asemalta, vikakohtaan, ja lisäksi on päämääränä aikaansaada tapa tällaisen laitteen valmistamiseksi.

Kaikki keksinnölle olennaiset tunnusmerkit käyvät selville patentti- 66246 vaatimuksista, ja keksintöä sekä keksinnön perustana olevaa teoriaa kuvataan seuraavassa oheisiin piirustuksiin liittyen, joissa

Kuv. 1 esittää johdinta maadoitustason yläpuolella, joka muodostuu kaukolämpöjohdon sisemmästä metalliputkesta,

Kuv. 2 perspektiivikuvaa keksinnön mukaisen kiskokappaleen sovellu-tusmuodosta, jonka sisään on pantu johtimet, ja

Kuv. 3 esittää kuvan 2 mukaista kiskokappaletta pantuna kaukolämpö-johdon sisään.

Sähköisen pulssin käyttäytymisen ymmärtämiseksi viitataan kuvaan 1, joka esittää hälytyslankaa 1 dielektrisessä väliaineessa ja sovitettuna kaukolämpöjohdon sisemmän metalliputken 2 yläpuolelle.

Kuvan 1 osalta on voimassa w 0 , 4 h - d ...

v= —— In - , missä 2 Tt0 d V = jännite-ero johtimen 1 ja metalliputken 2 välillä 0 = johtimen 1 varaus = väliaineen eristevakio h = johtimen 1 kohtisuora etäisyys putkesta 2, ja d = johtimen 1 halkaisija.

Jos otetaan käyttöön käsite suhteellinen eristevakio k0, jonka määritelmä on kapasitanssi kondensaattorissa, jossa ^ _ on annettu eriste e~ -—- kapasitanssi samassa kondensaattorissa ilman ollessa eristeenä voidaan määritellä aallon leviämisnopeus pulssissa johtimella 1 c

Vr * - _ , missä

Vk e ν-= aallon leviämisnopeus km/s

' C

c * äänen nopeus » 3*10 km/s k = annettu suhteellinen eristevakio e

Johtimen 1 ala ei vaikuta v^.:ään.

66246

Alla oleva taulukko esittää arvot ke:lle ja vaille eri eristeille.

4 k suhteellinen v-

! e T

Ilma 1 1

Polyuretaanivaahto 1,2 0,91

Tefzel (Fluoripolymeeri ETFE) 2,6 0,62

Pahvi 4 0,5

Lanka pahviputkessa (vaahto välissä) 1,56 0,0 (x)

Kiinniteipattu tefzellanka 1,93 0,72 (x)

Vesi (100°C) 56 0,13 ( 70°C) 64 0,12 ( 20°C) 80 0,11 (x = kokemusperäisiä arvoja)

Kuvan 1 mukaiselle yhdelle johtimelle maadoitustason yläpuolella, joka tässä tapauksessa on metalliputki 2, on voimassa että Z .6JL- · In — , missä 0 vr.

Zq= johtimen karakteristinen impedanssi ohmeina k = suhteellinen eristevakio (dimensioton)

e I

h = etäisyys johtimen 1 keskipisteestä putken 2 pintaan cm:inä r = johtimen säde cm:inä

Yhtälöstä käy selville Z0ssta, että impedanssin muutos tapahtuu kaukolämpöjohtoa pitkin, jos etäisyys johtimen 1 ja metalliputken 2 välillä vaihtelee. Muutosten suuruus kasvaa etäisyyden putkeen 2 pienentyessä. Esimerkkinä impedanssin muutoksista viitataan seuraa-vaan taulukkoon:

Kupariköysi polyuretaanivaahdossa 10 mm etäisyydellä teräsputkesta: Zq = 180

Kupariputki polyuretaanivaahdossa 15 mm etäisyydellä teräsputkesta: ZQ = 200

Kupariköysi polyuretaanivaahdossa 20 mm etäisyydellä teräsputkesta: ZQ = 21B

Kupariköysi pahviputkessa, jonka seinämä- paksuus on 1,5 mm: ZQ = 54 5 66246

Kupariköysi pahviputkessa 5 mm etäisyydellä teräsputkeen: ZQ = 130

Tefzel-eristetty lanka (Dy * 2 mm, Di =1,5 mm), ideaalisesti teipattuna teräsputkea vasten Z = 50 o

Tefzel-lanka 5 mm etäisyydellä teräsputkesta ZQ = 150

Jos tarkastellaan mittajohtona polyuretaanivaahtoon kiinnitettyä eristämätöntä kuparijohtoa, nähdään että poikkeama 10-20 mm antaa impedanssin lisäyksen 66 %, ja jos tarkastellaan tefzel-eris-tettyä johdinta, joka on kiinnitetty metalliputkea vasten, huomataan että 5 mm poikkeama antaa impedanssin muutokseksi 200 %. Mainitut poikkeamat ovat täysin normaaleja tavanomaisissa kauko-lämpöputkissa.

Kuten aikaisemmin on korostettu, johdon sijainti teräsputken suhteen ei vaikuta mitään hälytyksen kannalta. 3os johtimen etäisyys teräs- putkesta vaihtelee, tämä tulee kuitenkin olennaisesti vaikeuttamaan vikakohdan mittausta johtuen edellä esitetyistä muutoksista ZQ:n ja k :n arvoissa. Muutokset Z :n arvoissa aiheuttavat heijastuksen: e o

Pulssireflektometrin näyttötaululle saadaan kaiku, joka ei ole lähtöisin vikakohdista kuten kosteus, lyhytsulut tai langan murtumat - vaan kohdista, joissa hälytyslangat poikkeavat teräsputkea kohti. Kaikukuva tulee äärimmäisen vaikeaksi tulkita häiden ei-toivottavien ja määrittelemättömien kaikujen perusteella. Vaihtelut k :n arvossa vaikuttavat suoraan v^:n arvoon ja siten tarkkuuteen vian paikallistamisessa.

Niin muodoin on edellä mainitun suhteen olennaisesti merkityksellistä, että johdin tai johtimet voidaan kiinnittää tarkasti määrätylle etäisyydelle metalliputkesta metalliputken koko pituudelle ja että tätä etäisyyttä ylläpidetään huolimatta rakenteelisista muutoksista vaahtomuovi eristyksessä.

Tätä tarkoitusta varten sovitetaan keksinnön mukaan metalliputkelle 2 ennen vaahtomuovieristyksen valamista, jota eristystä kuvassa 3 on merkitty viitenumerolla 3 ja jota ympäröi ulompi tiivis suoja-putki 4 sopivasta muovista tms. yksi tai useampi kiskokappale 5, jotka kiinnitetään kiinteästi metalliputkelle 2. Kiinnittäminen voi tapahtua siten, että jokainen kiskokappale 5 liimataan lujasti metalliputken 2 vaippapinnalle. Jos useita kiskokappale!ta 5 kiinnitetään samalla suoralle toistensa kanssa, tulee etäisyyden vastakkain 66246 olevien päiden välillä olla niin pieni kuin mahdollista. Jokaisessa kiskokappaleessa 5 on niiden johtimien määrää, jotka sisällytetään eristykseen 3, joka tavallisesti muodostuu polyuretaanivaahtomuovis-ta, vastaava määrä pitkittäisiä uria, esimerkiksi uria 6,7 ja Θ (kuva 1). Urat 6,7,8 ulottuvat kiskokappaleen 5 koko pituudelle ja tulevat ulos niin muodoin kiskonpäissä 9,10. Sitten kun yksi ainoa tai useita toistensa kanssa yhdessä vaikuttavia kiskokappalei-ta 5 on kiinnitetty metalliputken 2 vaippapinnalle pannaan johtimet 11,12,13 ja 14 uriin ja johtimet, jotka työntyvät metalliputken 2 päiden ulkopuolelle, venytetään sopivilla elimillä. Koska kappaleilla 5 on keskenään sama korkeus, laskettuna metalliputkesta 2, ja sama syvyys kaikilla urilla B tulevat johtimet 11 olemaan tarkasti määritellyn matkan päässä metalliputkesta 2. Sitten kun metalliputki 2 ja sille sovitettu yksi tai useampi kiskokappale 5 on työnnetty sisään ja keskistetty suojaputkeen 4 valetaan vaahtomuovi 3 rengasmaisen tilan sisään. Urat 6-8 täytetään johtimien yläpuolelta vaahtomuovilla ja kiinnitetään paikoilleen ja kiskokappaleita 5 pidetään paikoillaan huolimatta niistä jännityksistä ja voimista, joita syntyy vaahtomuovieristyksen 3 jähmettyessä. Vanhenemisen tms. aiheuttamat myöhemmät muutokset eristyksessä eivät voi häiritä kiskokappaleita, jos nämä on kiinnitetty moitteettomasti, ja siten johtimia 11-14 pidetään vakiona pysyvällä keskinäisellä etäisyydellä ja vakio-etäisyydellä rfietalliputkesta 2,

Kiskokappale 5 valmistetaan edullisesti samaa lajia olevasta vaahtomuovista, joka sisältyy eristykseen 3, ja edullisesti käytetään myös samaa tiheyttä. Kuitenkin voidaan käyttää myös muita sähköä johtamattomia materiaaleja.

Vaikka kiskokappaleen 5 kuvissa 2 ja 3 esitetään omaavan tasaisen painautumispinnan 15 metalliputkea 2 vasten, tällä pinnalla voi olla putken 2 sädettä vastaava säde, mikä helpottaa olennaisesti kiinnitystä. Kiskokappaleella 5 voi olla mikä tahansa sopiva poikkileikka-usala, esimerkiksi rengassegmenttiala.

Claims (4)

7 6624 6

1. Laite sitä tyyppiä olevassa kaukolämpöjohdossa, joka käsittää sisemmän metalliputken (2) lämpöä siirtävän väliaineen kuljettamista varten, metalliputken päälle sovitetun, vaahtomuovia olevan eristävän kerroksen (3), jota ympäröi tiivis suojaputki (4), ainakin yhden sähköisen johtimen (11-14), joka on järjestetty kuulumaan sähköiseen piiriin sekä johtimen kanssa yhteistoiminnassa olevat, eristävän kerroksen sisään suljetut välike-elimet (5), jotka on järjestetty pitämään johdin välimatkan päässä metalliputkesta, tunnettu siitä, että metalliputken (2) päälle on kiinteästi sovitettu ainakin yksi, sähköisesti johtamatonta ainetta oleva kisko (5), jossa on ainakin yksi metalli-putken pituusakselin suuntainen, ylöspäin ja kiskon (5) päissä (9,10) avoin ura (6,7,0) sähköisen johtimen sijoittamiseksi ja kiinnittämiseksi määrätylle etäisyydelle metalliputken vaippa-pinnasta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kisko (5) on valmistettu vaahtomuovista.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu -siitä, että kiskon vaahtomuovi on samaa lajia ja sillä on sama tiheys kuin eristävän kerroksen (3) vaahtomuovilla.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen laite, tunnettu siitä, että kiskon (5) pohja (15) on sovitettu metalliputken (2) vaippapintaan. 1 Tapa valmistaa patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, joka käsittää sisemmän metalliputken (2), jonka vaippapinnalle on sovitettu ainakin yksi kisko (5), jossa on ainakin yksi aksiaali-sesti suunnattu ura (6,0) ainakin yhtä johdinta (11-14) varten, metalliputken (2) ja kiskon (5) sisäänsä sulkevan vaahtomuoviker-roksen (3) sekä ulomman suojaputken (4), joka on sama-akselinen metalliputken kanssa, tunnettu siitä, että kisko kiinnitetään metalliputken vaippapinnalle siten, että ura on metalli-putken akselin suuntainen, että ainakin yksi johdin sovitetaan uraan ja pidetään ojennettuna, että suojaputki sovitetaan metalli- putken ympärille ja sama-akselisesti tämän kanssa sekä että kovettuva vaahtomuovi valetaan metalliputken ja suojaputken väliseen rengasmaiseen tilaan. !