NO175755B - Avfölere for detektering og lokalisering av væskelekkasjer - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en avfølerkabel for å detektere væskelekkasje, som i en første type omfatter en første og andre elektriske leder som er i ialt vesentlig parallelt forhold til hverandre, idet nevnte første leder er en kjerneleder, og nevnte andre leder har en fluidums-gjennomtrengelig konstruksjon som tillater passasje av flytende kjemikalier, der et første isolasjonslag er plassert mellom nevnte første og andre ledere, og er porøst nok til å tillate passasje av flytende kjemikalier, og der et andre isolasjonslag er hosliggende og dekkende nevnte andre leder, idet nevnte andre isolasjon er porøs nok til å tillate passasje av flytende kjemikalier, og som i en andre type omfatter en første og andre elektriske leder som er i ialt vesentlig parallelt forhold til hverandre, idet nevnte første leder er en kjerneleder, og nevnte andre leder har en konstruksjon som er porøs nok til å tillate passasje av flytende kjemikalier, der et første isolasjonslag er hosliggende nevnte første leder og er porøst nok til å tillate passasje av flytende kjemikalier, og der et beskyttende isolasjonsdekke som er porøst nok til å tillate passasje av vann, omfatter den ytre delen av kabelen. Oppfinnelsen finner særlig anvendelse ved detektering og lokalisering av lekkasjer av flytende kjemikalieprodukter, særlig hydrokarbonprodukter, og/eller vann, og særlig fra rørledninger eller lagertanker.

En avfølerkabel av denne type er kjent fra DE-C 3.441.924.

Lager- eller rørledningslekkasjer av hydrokarbon og andre kjemiske produkter kan bevirke forurensning av grunnvann. Omvendt kan vann som lekker inn i lagertanker og rørledninger bevirke forurensning. Der er et behov for deteksjon av lekkasjer under lagring og rørledningstransport av flytende kjemikalieprodukter, slik som oljer, råolje, raffinert petroleumsprodukter, bensin, kerosin, organiske solventer og lignende. I tillegg er det ønskelig med en anordning for å detektere vann som kan lekke inn i elektrisk utstyr.

En deteksj onsmåte har vært å føre et par ledere langs undergrunnsolje eller kjemikalierørledninger under anvendelse av isolasjon mellom ledertrådene som tillater gjennomtrengning av kjemikalier. Ved lekkasje fra et rør, går kjemikaliene inn i isolasjonen og bevirker de elektriske karakteristika mellom lederne til å endre seg. Ved å anvende tidsområdereflektometri (TDE = time domain reflectometry) pulsreflekterende elektroniske midler, sendes en elektrisk puls inn i lederen og den reflekterte bølge av pulsen observeres. Eventuelle endringer i karakteristisk impedanskabelen på grunn av en endring av den dielektriske konstant for isolasjonen registreres og stedet bestemmes.

Der er et behov for anordninger som kan detektere og lokalisere ikke bare flere lekkasjer av hydrokarbonprodukter og andre kjemiske produkter, men også lekkasjer av vann, nøyaktig og kontinuerlig over lange distanser. der er et behov for å detektere og lokalisere slike hydrokarboner og kjemikalier og/eller vann i en kabelkonstruksjon uten å kortslutte kretsen, hvorved muliggjøres deteksjonen og lokaliseringen av flere lekkasjer.

Anordningene ifølge denne oppfinnelse opererer gjennom deteksjon av en endring i den karakteristiske impedans for en krets bevirket av en endring i dielektrikumet for de isolerende materialer mellom kretslederne.

I den første typen av avfølerkabel anvendes det to kretser, en for å detektere ikke-ledende flytende kjemikalier, og en for å detektere vann og vannoppløsninger. Kretsene anordnes slik at kontakt og avføling av lekkasjer ikke vil påvirke vedvarende operasjon av kretsen, eller i tilfellet av to-kretsutførelsen, operasjon av begge kretser.

Ifølge oppfinnelsen kjennetegnes nevnte første type ved at nevnte andre isolasjonslag (4) er hydrofob, slik at det er for flytende vann, at et tredje Isolasjonslag er

plassert mellom nevnte andre Isolasjonslag og en tredje leder, idet nevnte tredje isolasjonslag er porøst nok til å tillate passasje av flytende kjemikalier, og er vanngjennomtrengelig, og at et "beskyttende isolasjonsdekke dekker nevnte tredje leder, idet nevnte dekke er porøst nok til å tillate passasje av flytende kjemikalier og vann, og der nevnte dekke omfatter den ytre delen av kabelen.

Ifølge ytterligere utførelsesform av den første typen av avfølerkabel omfatter den tredje lederen en fletting som inneholder elektrisk ledende metalliske tråder. Flettingen kan bestå av elektrisk ledende metalliske tråder som er flettet med fibre av porøst plastmateriale innenfor trådflettingen.

Det tredje isolasjonslaget og det beskyttende isolasjonsdekket kan omfatte et termoplastisk materiale, f.eks. av polyesternetting.

Alternativt kan i en ytterligere utførelsesform av den første typen av avfølerkabel den tredje lederen omfatte en fletting som inneholder elektrisk ledende metalliske tråder, og det tredje isolasjonslaget og det beskyttende isolasjonsdekket kan omfatte et termoplastisk materiale. Flettingen vil også her kunne bestå av elektrisk ledende metalliske tråder som er flettet med fibre av et porøst plastmateriale, og

at den termoplastiske polymeren er polyesternetting.

Den andre typen av avfølerkabel kjennetegnes ifølge oppfinnelsen ved at nevnte første isolasjonslag er hydrofobt, slik at det er ugjennomtrengelig for flytende vann, og at et andre isolasjonslag er plassert mellom nevnte første isolasjonslag og nevnte andre leder, idet nevnte andre isolasjonslag er vannabsorberende.

Denne kabeltypen er således særlig egnet for å detektere lekkasjer av vann eller vannoppløsninger.

Under operasjon av den første avfølerkabel-typen bevirker gjennomtrengning av flytende kjemikalieprodukter, særlig hydrokarbonprodukter, gjennom samtlige lag til den første, eller primære leder, at dielektrikumet i den første porøse isolasjonen endrer seg, hvorved den karakteristiske impedansen for den første kretsen således bevirkes til å endre seg uten skadelig å påvirke operasjonen av den andre kretsen. Likeledes bevirker vann som kommer inn i det porøse materialet som danner den andre, tredje isolasjonen dielektrikumet i isolasjonen mellom den andre og tredje lederen til å endre seg. Som et resultat tillater en endring i den karakteristiske impedansen deteksjon og lokalisering av lekkasjer.

I den andre avfølerkabel-typen, som detekterer kun vann og vannoppløsninger, slik som vandige syrer eller alkaliske oppløsninger, er kun to ledere tilstede. En er kjerne- eller primærlederen. Den andre er en fluidumsgjennomtrengelig lederkonstruksjon. De to adskilles ved hjelp av isolasjon som er ikke-porøs overfor flytende vann, men er gjennomtrengelig overfor flytende kjemikalieprodukter. Fortrinnsvis er den en hydrofob mikroporøs isolasjon. Ved siden av den hydrofobe isolasjonen er et isolasjonslag som er porøst overfor flytende vann. Et siste isolasjonslag omgir samtlige av lagene.

Oppfinnelsen anvender tidsområdereflektometri (TDR) puls-reflektans for å bestemme lekkasjer av kjemiske produkter, særlig hydrokarbonprodukter, eller vann. Endringer i den karakteristiske impedansen for kabelen på grunn av endringer i den dielektriske konstant på isolasjonen mellom de to lederne i kretsen anvendes til å oppdage og lokalisere lekkasjene.

Oppfinnelsen skal nå nærmere beskrives under henvisning til de vedlagte tegningsfigurer. Fig. 1 viser i perspektivriss, og delvis i tverrsnitt, en første type av avfølerkabelen, ifølge oppfinnelsen. Figur 2 representerer en andre type av avfølerkabelen, ifølge oppf innelsen.

I figur 1 er en første kjerne, eller primærleder 1, som kan være en massiv koppertråd, eller plettert tråd, eller flertrådet ledning omsluttet i en porøs isolator 2. Ved "porøs" menes det her en isolator er porøs overfor flytende kjemikalieprodukter, slik som organiske oppløsninger, oljer og petroleumsprodukter. Således kan isolasjonen 2 være et lag av polyolefin, slik som polyetylen eller polypropylen, eller kan være en porøs polytetrafluoretylen. Fortrinnsvis er isolasjonen 2 ekspandert, mikroporøs polytetrafluoretylen (EPTFE). Dette materialet er beskrevet i US patent 3.953.566. Dette materialet foretrekkes på grunn av at dets porøsitet kan kontrolleres under fremstilling ved å variere antallet av tomrom, hvorved det muliggjøres å anvende materialer med varierende porøsitet etter ønske i en bestemt sluttbruk. Isolasjonen 2 kan påføres lederen 1 ved hjelp av hvilke som helst vanlige midler. Eksempelvis kan den pakkes rundt lederen 1 i form av et bånd, eller den kan ekstruderes på ledertråden 1. I tilfellet av den foretrukne isolasjon (EPTFE), kan den påføres som et porøst, sintret bånd eller ved klebeekstrudering av EPTFE-harpiks på tråden og ekspan-dering og sintring av denne for å oppnå den ønskede porøsitet og mekaniske styrke.

Den andre lederen 3 av kabelen, ifølge denne oppfinnelse, er fluidums-gjennomtrengelig, hvorved tillates passeringen av flytende kjemikalier, og særlig hydrokarboner. Den er fortrinnsvis laget av en flettet ledende metallkonstruksjon. Konstruksjonen kan utgjøres av flettede bunter av koppertråd, flettede bunter av koppertråd og et porøst materiale, slik som nevnte EPTFE, som er beskrevet ovenfor, eller av et ledende metallag som er blitt perforert til å gi porøsitet. Fortrinnsvis er konstruksjonen laget av flettede bunter av koppertråd og fibre av EPTFE.

Den første lederen 1 og den andre lederen 2 utgjør den første kretsen av denne kabelkonstruksjonen, ifølge oppfinnelsen.

Et andre isolasjonslag 4 omgir den andre lederen 2. Dette isolasjonslaget er porøst overfor kjemikalier, slik som beskrevet ovenfor, og er også hydrofobt, dvs. det tillater ikke passasje av flytende vann. Dette isolerende laget må derfor være selektivt i sin porøshet. Slike materialer kan være mikroporøse polyolefiner, slik som polyetylen eller polypropylen. Fortrinnsvis vil dette lag imidlertid være det samme EPTFE som er beskrevet som for isolasjonslaget 2.

Et annet isolasjonslag 5 påføres laget 4. Dets hensikt er å være porøst, for derved å slippe kjemikalier gjennom til lederen 1, men dette isolasjonslag er ikke hydrofobt. Dette lag slipper gjennom flytende vann for derved å tilveiebringe en endring i dielektrikumet mellom lederen 3 og lederen 6. Isolasjonen 5 kan være et hvilket som helst porøst flytende vanngjennomtrengelig materiale, slik som polyester eller polytetrafluoretylen flettet eller vevet materiale. Fortrinnsvis er den en polyesterflettet konstruksjon.

Lederen 6 sammen med lederen 3 utgjør den andre kretsen i denne kabelkonstruksjon, ifølge oppfinnelsen. Den kan være av hvilke som helst materialer som er beskrevet for leder 3, men er fortrinnsvis den samme som det foretrukne materialet for leder 3.

Til sist tilveiebringes et beskyttende overlag av isolasjon 7. Det er porøst, dvs. porøst overfor kjemikalier, særlig hydrokarboner, og vann, materialet slik som polyetylen eller polyester, og kan veves, men er fortrinnsvis flettet eller har nettstruktur for å hjelpe til med porøsitet og vann-gj ennomtrengelighet.

Som forklart ovenfor er hydrokarbonprodukter eller andre kjemiske væsker istand til å trenge igjennom samtlige av lagene i kabelen og vil trenge igjennom til isolatoren 2. Dette medfører en endring i dielektrisitetskonstanten for isolatoren 2, og en relatert endring i den karakteristiske impedans for den første kretsen. Vann, på den annen side, vil trenge igjennom de ytre lagene 7,6 og 5 i kabelen og vil stoppe sin gjennomtrengning når det når det hydrofobe isolasjonslaget 4. Som et resultat vil dielektrisitetskonstanten for arealet mellom lederne 3 og 6 endre seg, hvilket tillater elektronisk deteksjon og lokalisering av en vannlekkasje. Dette foretas uten kortslutning av kretsen mellom lederne 3 og 6 og setter systemet istand til å detektere og lokalisere flere lekkasjer langs kabelens lengde.

Idet der nå vises til fig. 2, som viser den andre typen av avfølerkabel, ifølge oppfinnelsen, er den primære kjerne-lederen 1 omgitt av hydrofob, mikroporøs isolasjon 4. Isolasjonen 5 omgir isolasjonen 4. Den fluidums-gjennom-trengelige lederkonstruksjonen 6 omgir isolasjonen 5 og den beskyttende isolasjonen 7 omgir lederkonstruksjonen 6. Elementene 1, 4, 5, 6 og 7 er laget av de samme materialer som elementene 1, 4, 5, 6 og 7 i fig. 7. Denne konstruksjon blir vanlig anvendt for deteksjon og lokalisering av væske og vannløsningslekkasjer.

Egenskapene ved kablene ifølge denne oppfinnelse er ene-stående p.g.a. at de tillater den samme kabelen å detektere og lokalisere flere kjemiske- og/eller vannlekkasjer gjennom samtidige kretser innenfor den samme kabelen. Ved bruk gjøres deteksjon mulig ved å legge kabelen, ifølge denne oppfinnelse, enten langs en undergrunnsrørledning eller lagertank, en rørledning eller lagertank over bakken, eller innenfor det interstitielle rom av dobbeltveggede rørled-ninger eller tanker. Vanndamp, vanligvis i form av fuk-tighet, detekteres ikke av kabelkretsen på grunn av at den dielektriske konstant for gasser er for lav (vanligvis mindre enn 1,03 Er) og, hvis følgelig tilstede, vil ikke ha en målbar virkning på deteksjonskabelen. Etter bruk kan kabelen, i de fleste tilfeller rengjøres, lagres og anvendes på ny etter behov.

Typiske ikke-ledende kjemiske produkter som kan avføles av anordninger ifølge oppfinnelsen innbefatter ikke-ledende solventer, slik som ketoner, aromatiske organiske for-bindelser, alkoholer, klorerte hydrokarboner, terpentin og lignende, vegetabilske oljer, slik som olivenolje, soyaolje, linolje, og lignende, og ikke-ledende hydrokarbonprodukter slik som råoljer, bensin, kerosin, dieselbrennstoff og lignende. Typisk vannoppløsning og blandinger innbefatter saltoppløsninger, syreoppløsninger og alkaliske oppløsninger.

I en utførelsesform av oppfinnelsen var leder 1 AWG 16 (19/29) nikkelplettert koppertråd. Isolasjonen 2 var laget av EPTFE som beskrevet ytterligere ovenfor. Konstruksjonen var ca. 0,353 cm i diameter.

Den andre lederen 3 var en flettet kombinasjon av fibre av AWG 38 nikkelplettert koppertrådfletting (50$ nominell dekning).

Isolasjonen 4 var av EPTFE som beskrevet umiddelbart ovenfor.

Isolasjonen 5 var et polyesterflettet garn.

Lederen 6 var den sammen som lederen 3.

Beskyttende isolasjon 7 er laget av det samme materialet som isolasjon 5.

Ved bruk, fordi både deteksjon av vann og av olje opererer på basis av dielektriske endringer i isolasjon mellom ledere, vil lekkasje av kjemikaler eller vann inn i kabelen, ifølge oppfinnelsen, ikke sette systemet ut av funksjon, dvs. kortslutte systemet, for derved å hindre deteksjon av ytterligere lekkasjer ved andre områder langs kabelen.

Claims (8)

1. Avfølerkabel for å detektere væskelekkasje, omfattende en første (1) og andre (3) elektriske leder som er i ialt vesentlig parallelt forhold til hverandre, idet nevnte første leder (1) er en kjerneleder, og nevnte andre leder (3) har en fluidumsgjennomtrengelig konstruksjon som tillater passasje av flytende kjemikalier, der et første isolasjonslag (2) er plassert mellom nevnte første og andre ledere, og er porøst nok til å tillate passasje av flytende kjemikalier, og der et andre isolasjonslag (4) er hosliggende og dekkende nevnte andre leder, idet nevnte andre isolasjonslag (4) er porøst nok til å tillate passasje av flytende kjemikalier, karakterisert ved at nevnte andre isolasjonslag (4) er hydrofob, slik at det er ugjennomtrengelig for flytende vann, at et tredje isolasjonslag (5) er plassert mellom nevnte andre isolasjonslag (4) og en tredje leder (6), idet nevnte tredje isolasjonslag (5) er porøst nok til å tillate passasje av flytende kjemikalier, og er vanngjennomtrengelig, og at et beskyttende isolasjonsdekke (7) dekker nevnte tredje leder (6), idet nevnte dekke er porøst nok til å tillate passasje av flytende kjemikalier og vann, og der nevnte dekke omfatter den ytre delen av kabelen.

2. Kabel som angitt i krav 1,karakterisert ved at den tredje lederen (6) omfatter en fletting som inneholder elektrisk ledende metalliske tråder.

3. Kabel som angitt i krav 2, karakterisert ved at flettingen består av elektrisk ledende metalliske tråder som er flettet med fibre av porøst plastmateriale innenfor trådflettingen.

4 . Kabel som angitt i krav 1, karakterisert ved at det tredje isolasjonslaget (5) og det beskyttende isolasjonsdekket (7) omfatter et termoplastisk materiale.

5 . Kabel som angitt i krav 4,karakterisert ved at det termoplastiske materialet er polyesternetting.

6. Kabel som angitt i krav 1, karakterisert ved at a) den tredje lederen (6) omfatter en fletting som inneholder elektrisk ledende metalliske tråder, og b) det tredje isolasjonslaget (5) og det beskyttende isolasjonsdekket (7) omfatter et termoplastisk materiale.

7. Kabel som angitt i krav 6, karakterisert ved at flettingen består av elektrisk ledende metalliske tråder som er flettet med fibre av et porøst plastmateriale, og at den termoplastiske polymeren er polyesternetting.

8. Avfølerkabel for detektering av vaeskelekkasje, omfattende første (1) og andre (6) elektriske leder som er i ialt vesentlig parallelt forhold til hverandre, idet nevnte første leder er en kjerneleder, og nevnte andre leder har en konstruksjon som er porøs nok til å tillate passasje av flytende kjemikalier, der et første isolasjonslag (4) er hosliggende nevnte første leder (1), der nevnte isolasjonslag (4) er porøst nok til å tillate passasje av flytende kjemikalier, og der et beskyttende isolasjonsdekke (7), som er porøst nok til å tillate passasje av vann, omfatter den ytre delen av kabelen, karakterisert ved at nevnte første isolasjonslag (4) er hydrofobt, slik at det er ugjennom trengelig for flytende vann, og at et andre isolasjonslag (5) er plassert mellom nevnte første isolasjonslag og nevnte andre leder (6), idet nevnte andre isolasjonslag er vannabsorberende.