NL8001782A - Leiding voor stadsverwarming alsmede werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke leiding. - Google Patents

Description

“V

80.3115/M/MvC *

Korte aanduiding: Leiding voor stadsverwarming alsmede werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke leiding.

De uitvinding heeft betrekking op. een leiding voor stadsverwarming opgebouwd uit een binnenste metalen buis voor het vervoer van het warmte-overbrengende medium, een om deze buis aangebrachte isolerende laag van schuimkunststof, een ondoorlaatbare buitenste bescherm-5 buis die de isolerende laag omvat en tenminste een electrische geleider aangebracht binnen de isolatielaag, welke geleider deel kan uitmakeh van een electrische kringloop.

Een dergelijke leiding voor stadsverwarming is op zichzelf bekend. In bepaalde gevallen wanneer een enkele geleiding wordt toe-10 gepast die tezamen met de metalen binnenbuis de electrische kringloop moet vormen in het geval er water in de schuimkunststof isolatie binnendringt tengevolge van bijv. een breuk in de buitenste beschermingsbuis.

De electrische kringloop wordt dan gesloten doordat de weerstand tussen de geleider die zich over de gehele lengte van de metalen buis uitstrekt 15 en deze metalen buis daalt en tenslotte zo gering wordt dat een sluiting van de stroom tot stand komt. Hierbij wordt een bewakingsapparatuur aangebracht tussen de geleider en de metalen buis, dat bij bekrachtiging een alarmsignaal afgeeft.

Wanneer water binnen de schuimkunststof isolatie binnen-20 treedt, wordt het alarm gegeven geheel onafhankelijk van de afstand van de geleider tot de metalen buis en deze afstand kan aanzienlijk verschillen over de gehele lengte van de buis. In andere gevallen wanneer men gebruik maakt van twee evenwijdig in langsrichting geïsoleerde geleiders die ten opzichte van elkaar zijn gescheiden binnen de schuimkunststoflaag, worden 25 deze toégepast voor het aangeven van een kortsluiting in de electrische stroom. De reden waarom er een wijziging ontstaat in de afstand tussen de geleiders onderling en de geleider ten opzichte van de metalen buis, bestaat hierin dat wanneer het isolerende kunststofmateriaal uithardt deze geleiders op een ongecontroleerde wijze worden verplaatst. Hierbij 30 is aangenomen dat het isolerende kunststofmateriaal in vloeibare vorm wordt gegoten in de ringvormige ruimte tussen de metalen binnenbuis en de concentrisch gelegen buitenste beschermbuis, nadat de geleiders zijn strakgetrokken in deze ringvormige ruimte onder eventuele toepassing van 800 1 7 82 S' & - 2 - afstandhouders ten opzichte van de.metalen binnenbuis.

Wanneer er een fout optreedt in een dergelijke leiding voor stadsverwarming en tengevolge hiervan een alarm wordt gegeven, is het moeilijk de juiste plaats van de fout te bepalen. Wanneer de geleider of 5 de geleiders niet op een nauwkeurig gegeven afstand van de binnenste buis is (of zijn) gelegen, waarbij deze binnenste buis normaliter van staal is vervaardigd is het onmogelijk de fout met voldoende nauwkeurigheid te lokaliseren, zoals hierna zal worden toegelicht. Tengevolge daarvan is het noodzakelijk een uitgraving te verrichten over onnodig lange afstanden 10 bijv. een straat of een weg voor het lokaliseren van de fout in de leiding voor stadsverwarming, teneinde de opgetreden fout te herstellen.

Voor het lokaliseren van een fout, volgend op het gegeven alarm, gebruikt men gewoonlijk een pulsreflector welke is aangebracht voor het uitzenden van een electrische puls die wordt gereflecteerd ter 15 plaatse van de fout, d.w.z. op de plaats waar de verwarmingsleiding tengevolge van doordringend water, een gering weerstand biedend vermogen vertoont. De tijdsduur tussen de uitgezonden puls en de gereflecteerde puls vertegenwoordigt 2 x de afstand tot de fout. Zoals uit het volgende zal worden begrepen, zijn er twee factoren van wezenlijke betekenis voor 20 de nauwkeurigheid waarmee een eventuele fout kan worden gelokaliseerd: - de kenmerkende impedantie ZQ van de geleider of geleiders; - de relatieve diëlectrische constante K .

e

De uitvinding beoogt een leiding voor stadsverwarming 25 te verschaffen waarbij de kenmerkende impedantie van de geleider(s) en de relatieve diëlectrische constante nauwkeurig zijn bepaald, zodat door een accurate meting van de afstand vanaf een gegeven punt, bijv. een controle-station, de plaats van de fout nauwkeurig kan worden bepaald, De uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een 30 leiding voor stadsverwarming.welke voldoet aan de hierboven gegeven eisen.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening waarbij de wezenlijke kenmerken en de theorie die aan de uitvinding ten grondslag ligt worden beschreven.

Fig. 1 is een dwarsdoorsnede van een deel van een leiding 35 voor stadsverwarming voorzien van binnenste metalen buis die met de aarde is verbonden, waarbij een electrische geleider in de isolatie is aangebracht.

Fig. 2 is een perspectivisch aanzicht'van een uitvoeringsvorm van een langwerpig blok waarin enkele electrische geleiders kunnen zijn 800 1 7 82 - 3 - aangebracht; het geheel op een ten opzichte van Fig. 1 aanzienlijk vergrote schaal. Fig. 3 is een dwarsdoorsnede overeenkomstig Fig. 1 waarbij het blok volgens Fig, 2 is aangebracht.

Teneinde een verklaring te geven \an electrische pulsen in 5 een alarmgeleider wordt verwezen naar Fig. 1 waarin een dergelijke geleider 1 is aangebracht in een diëlectrisch medium welke geleider zich boven een binnenste metalen buis 2 voor stadsverwarming bevindt. Hierbij kan de volgende vergelijking ten opzichte van Fig. 1 worden gegeven: V _ Q..... ln 4h -_ d V “ 2Π ε0 d ’ '10 V = het potentiaal verschil tussen de geleider T en de . metalen buis 2; Q = de lading van de geleider 1; εο = de diëlectrische constante van het medium; h = de loodrechte afstand tussen de geleider 1 ten 15 opzichte van de buis 2; d = de middellijn van de geleidèr 1.

Wanneer men in de bovenstaande vergelijking het begrip relatieve diëlectrische constante k invoert met de definitie: e de capaciteit van een condensator net een gegeven 20 k - diëlectricum_ e de capaciteit van dezelfde geleider met lucht als diëlectricum.

kan de voortplantingssnelheid van de puls op de geleider 1 als volgt worden gedefinieerd: m- 25 vf = —--- , waarin

VTT

v- = de voortplantingssnelheid, in kra/s; 1 5 c = de lichtsnelheid ö 3.10 /km/s; k = de gegeven relatiefe diëlectrische constante.

30 daarbij wordt v^. niet beïnvloed door de omgeving van de geleider 1.

800 1 7 82

.V

- 4 - s·-' <r

De volgende tabel toont de waarden van ke en v^. voor verschillende diëlectrica.

k relatieve v~ _e__ i

Lucht.......... 1 1 5 Poly-urethaan schuim..... .1,2 1.91

Tefzel (fluorpolymser EFTE). . . 2.6 0.62

Papier......... 4 0.5

Geleiders in papieren buizen . . 1.56 0.8 (x) (net schuim daartussen) 10 Omwonden Tefzel geleiders ... 1.93 0.72(x)

Water (100°C)....... 56 0.13

Water ( 70°C)....... 64 0.12

Water ( 20°C)....... 80_ 0.11_ 15 (x = waarden die proefondervinderlijk zijn gevonden)

In het geval van een enkele geleider 1 overeenkomstig Fig, 1 welke is geplaatst boven het aardvlak dat in dit geval wordt gevormd door de metalen binnenbuis 2, wordt Z = —É£_ . in JÊL· f waarin 0 vr~ r e 20 ZQ = de kenmerkende impedantie van de geleider in ohms; k = de diëlectrische constante (dinfênsieloos); h = de afstand tussen het hart van de geleider 1 totaan het oppervlak van de buis 2 in centimeter; r = de straal van de geleider 1 in centimeters.

25 Zoals te zien uit de formule voor ZQ dat veranderingen in de impedantie zullen optreden langs de leiding wanneer de afstand tussen de geleider 1 en de metalen buis 2 verandert. De grootte van deze veranderingen nemen toe met de afnemende afstand tot de buis 2. Als een voorbeeld van de optredende veranderingen in de impedantie kan worden verwezen 30 naar de volgende tabel: 800 1 7 82 * - 5 -

Een koperen geleider in polyurethaan schuim op een afstand van 10 mm van de stalen buis: 2„ = 180 o

Een koperen geleider in polyrethaan schuim op een afstand van 15 mm van de stalen buis: ZQ = 200 5 Een koperen geleider in polyurethaan schuim op een afstand van 20 ran van de stalen buis: Z = 218

Een koperen geleider in een papierbuis met een banddikte van 1,5 mm: - ZQ = 54

Een koperen geleider in een papierbuis met 10 een afstand van 5 mm totaan de stalen buis: ΖΛ = 130 o

Een geleider die is geïsoleerd met Tefzel (de uitwendige en inwendige middellijn = 2 resp. 1,5 mm) die nauwkeurig ten opzichte van de stalen buis is bevestigd en ge-15 ïsoleerd: Z ' =50

Met Tefzel omwonden geleider op een afstand van 5 mm ten opzichte van de stalen buis: ZQ = 150.

Wanneer men een niet-geïsoleerde koperen geleider in beschouwing neemt welke is ondergebracht als een meetgeleider in polyure-20 thaan schuim, zal het duidelijk zijn dat een afwijking van 10 tto 20 mm voert naar een toename van de impedantie van 66%. Neemt een met Tefzel geïsoleerde geleider in aanmerking welke wordt geplaatst tegen de metalen buis zal het duidelijk zijn dat een afwijking van 5 mm tot gevolg heeft een afwijking in de impedantie van 200%. Dergelijke afwijkingen zijn nogal 25 normaal in de gebruikelijke leidingen voor stadsverwarming.

Zoals eerder aangegeven heeft de plaatsing van de geleider ten opzichte van de stalen buis geen invloed op het afgaan van het alarm. Wanneer de afstand van de geleider tot de stalen buis verandert zal het echter een groot verschil maken voor het bepalen van de plaats van de fout 30 op grond van de hierboven aangegeven veranderingen in de waarde van ZQ en k . Wijzigingen in Z geven aanleiding tot terugkaatsing zodat echover-

ΰ V

schijnselen optreden op het scherm van de pulsreflectormeter, welke echo's niet afkomstig zijn van plaatsen met een fout zoals vocht, kortsluiting of een gebroken leiding. De verkregen echo is afkomstig van plaatsen waarin de 35 geleider dichter bij de stalen buis ligt. Het echobeeld kan bijzonder moeilijk worden geïnterpreteerd op grond van deze ongewenste en onbepaalde 80017 82 êr 3# - 6 - echo's. Veranderingen in waarde van k hebben rechtstreeks invloed op de snelheid v^ en beïnvloeden daardoor de nauwkeurigheid van de plaatsbepaling van de fout.

Het is derhalve bijzonder belangrijk dat de geleider(s) 5 kan (of kunnen) worden geplaatst op een nauwkeurig gegeven afstand van de metalen buis over de gehele lengte van de geleider. Deze afstand moet kunnen worden gehandhaafd onafhankelijk van optredende veranderingen in de structuur van de schuimkunststofisolatie.

Het voorstel volgens de uitvinding komt hierop neer dat 10 één of meer langwerpige blokken 5 stevig worden aangebracht, op de metalen buis 2 op een tijdstip gelegen voor het gieten van de schuimplastic isiatie 3 aangegeven in Fig. 3. Deze isolatie is omringd door een uitwendige ondoorlaatbare beschermbuis 4 vervaardigd uit een geschikte kunststof of dergelijke. Het blok 5 kan aan de metalen buis 2 worden bevestigd door het blok te 15 lijmen tegen de cilinderwand van deze buis. Wanneer eeh aantal blokken 5 in eikaars verlengde moeten worden aangebracht, dient de afstand tussen de tegenover elkaar liggende kopvlakken van de blokken zo gering mogelijk te zijn. Elk blok 5 is voorzien van een aantal in langsrichting verlopende groeven of kanalen 6, 7 en 8, zie Fig. 2. Het aantal kanalen komt overeen 20 met het aantal electrische geleiders die in de isolatie 3 moeten worden ondergebracht. De kanalen 6, 7 en 8 trekken zich over de gehele lengte van de bbkken 5 uit en eindigen aan de uiteinden 9 en 10 van de blokken.

Nadat één of meer blokken 5 zijn aangebracht op de cilindrische buitenzijde van de buis 2, worden de geleiders 11, 12 , 13 en 14 25 in de betrokken kanalen geplaatst. De delen van de geleiders die buiten de uiteinden van de buis 2 uitstrekken worden strakgetrokken of gespannen door geschikte middelen. Aangezien de blokken 5 onderling dezelfde hoogte of dikte hebben welke is berekend vanaf de metalen buis 2 en de kanalen 8 onderling dezelfde diepte bezitten, zal de geleider 11 op een nauwkeurig 30 bepaalde afstand liggen van de metalen buis 2. Nadat de buis 2 met de blokken 5 hierop aangebracht is geschoven in een beschermende buis 4 en nadat de metalen buis 2 is gecentreerd in deze buis 4, wordt een schuimkunststof 3 in de ringvormige ruimte tussen beide buizen gegoten. De kanalen 6-8 worden gevuld tot een niveau boven de geleiders met de genoemde schuim-35 kunststof en worden op deze wijze in hun relatieve stand gefixeerd als het materiaal uithardt. De blokken 5 worden eveneens in hun stand vastgehouden onafhankelijk van de optredende spanningen en krachten tijdens het verharden van de schuimkunststof isolatie 3.

800 1 7 82 -7- ί'ι

Hiema optredende veranderingen in de isolatie als een gevolg van veroudering en dergelijke zullen geen storing van de blokken veroorzaken wanneer deze op de juiste wijze zijn aangebracht. Hierdoor zullen de geleiders 11—14 op een onderling constante afstand worden ge-5 houden en ook op een constante afstand ten opzichte van de metalen buis 2.

De blokken 5 worden bij voorkeur gemaakt van schuimkunst-stofmateriaal van hetzelfde soort als het materiaal dat wordt toegepast voor de isolatie 3, Bij voorkeur wordt ook dezelfde dichtheid of soortelijk gewicht toegepast. Andere electrisch niet-geleidende materialen kunnen ook 10 worden toegepast.

Alhoewel het blok 5 afgebeeld in de Figuren 2 en 3 een plat raakvlak 15 heeft dat samenwerkt met de buitenzijde van de: .metalen buis 2, zal het duidelijk zijn dat dit vlak 15 gebogen kan zijn met een straal die overeenkomt met die van de buis 2. Dit laatste veroorzaakt een 15 vereenvoudiging in het aanbrengen van de blokken op de buis. Het blok 5 kan elke geschikte dwarsdoorsnedevorm hebben zoals bijv. een doorsnede van een ringsegment.

- conclusies - 800 1 7 82

Claims (5)

1. Een leiding voor stadsverwarming opgebouwd uit een binnenste metalen buis voor het vervoer van het warmte-overbrengende medium, een om deze buis aangebrachte isolerende laag van schuimkunststof, een ondoorlaatbare buitenste beschermbuis die de isolerende laag omvat 5 en tenminste een electrische geleider aangebracht binnen de isolatielaag, welke geleider deel kan uitmaken van een electrische kringloop, met het kenmerk, dat tenminste één langwerpig blok (5) van electrisch isolatiemateriaal is aangebracht op de metalen buis (2), welk blok is voorzien van tenminste 10 één kanaal (6, 7, 8) dat in langsrichting verloopt en dat aan de uiteinden (9, 10) van het blok is geopend en dat zich uitstrekt in de richting van de langshartlijn van de metalen buis, waarbij tenminste in één kanaal tenminste één electrische geleider (11-14) is aangebracht op een gegeven afstand van het cilindrische buitenvlak van de metalen buis.

2. Een leiding volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het blok (5) is vervaardigd van een schuimkunststofmateriaal.

3. Een leiding volgens conclusie 2, met het kenmerk, 20 dat het schuimkunststofmateriaal hetzelfde is als het materiaal van de · isolatie (3).

4. Een leiding volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het blok (5) is voorzien van een ondervlak (15) waarvan de vorm over-25 eenkomt met het buitenmantelvlak van de metalen buis (2).

5. Werkwijze voor de vervaardiging van een leiding volgens „ één der conclusies 1-4, omvattende een binnenste metalen buis, een buitenste beschermbuis en een hiertussen gegoten schuimkunststof isolatie, met het kenmerk, 30 dat een langwerpig blok voorzien van tenminste één axiaal hierin aangebracht kanaal wordt bevestigd op de binnenste buis en dat in elk kanaal tenminste één electrische geleider wordt aangebracht en wordt gespannen, voordat de schuimkunststofsubstantie wordt gegoten in de ringvormige ruimte tussen de binnenbuis en de beschermende buitenhuis, zodat na het uitharden 35 800 1 7 82 ' -Sr~ van de kunststof de electrische geleiders een vaste relatieve stand ten opzichte van de metalen binnebuis hebben. 300 1 7 82