WO1987005105A1 - Procede et dispositif pour controler l'etancheite d'une canalisation souterraine - Google Patents

Procede et dispositif pour controler l'etancheite d'une canalisation souterraine Download PDF

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Herbert Egger
Josef Meisenbichler
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Herbert Egger
Josef Meisenbichler
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Definitions

  • the invention relates to a method for leak testing an underground duct, in which the ends of the duct are closed in a pressure-tight manner and the pressure in the duct line section between the closed ends changes relative to the atmospheric pressure through one of these closures is, the low pressure difference thus produced (for example 0.3 to 0.4 ßar) being monitored for constancy over a predetermined longer test period in the minute range.
  • the shafts connected to this sewer line also fall under the term "sewer pipe".
  • the invention relates to a device for performing such a method.
  • the sewer line is sealed at the ends of the section which is to be tested for its tightness, mostly by inserting test closures with inflatable sealing bodies. Any outlets of the channel located between the sealed ends must of course also be sealed in a suitable manner. Then water is introduced as a pressure medium through one of the test closures into the duct line section lying between the closed ends and the air displaced is discharged through a vent line. As soon as all air has escaped, the vent line is closed and the water pressure in the sealed duct section is increased. A test line leading to a manometer is connected to the sealed section and it is monitored whether the internal water pressure in the closed sewer line section changes over a predetermined time.
  • the invention has for its object a method of ge described way to improve so that these disadvantages are avoided.
  • the invention solves this problem in that air is used as the pressure medium and the pressure difference over the test duration is converted into an electrical signal in a piezoresistive manner, whereupon this signal is digitized and automatically measured as a function of time and at predetermined time intervals and the measurement result is recorded graphically becomes. Due to the graphical representation, not only at the moment, but also later, there is evidence of the leak test of the sewer line, which also makes it possible, after a later repetition of the leak test, to determine whether or to what extent the ductility behavior has changed in the meantime .
  • the use of air as a pressure medium has the advantage that the method is not limited to the use of excess pressure in the duct line section to be checked, but rather a test using a vacuum can also take place, which significantly reduces the sealing problems with outlets, for example duct covers.
  • Carrying out the method with negative pressure also has the advantage that there is no danger to the surroundings of the sewer line to be examined in the event of a sudden pressure equalization, for example if the wall of the sewer line breaks. consists.
  • the digitization of the electrical signal facilitates its electrical processing and graphic representation. This digitization is possible in fine stages by using the piezoresistive transducer, since it works very sensitively and precisely, so that a high resolution capability is possible during digitization.
  • the measurement result can also be displayed optically in order to also visually track the leak test over the test period. to be able to, for example on a screen.
  • the test duration over which the pressure difference is monitored for constancy is at least 15 minutes, for example about 20 minutes.
  • a calming time for example about 1 to 2 minutes, before the test period and thus the actual pressure tightness test begins.
  • the use of air as a pressure medium is again advantageous since the measurement pressure difference (e.g. 0.3 to 0.4 ßer) is gradually reached the more the air pressure in the airtight duct section is increased above atmospheric pressure or reduced below it.
  • the device according to the invention for carrying out the method according to the invention is based on the known arrangement with a device for changing the pressure in the channel section between the seals arranged on one of the sealed closures, and with a pressure sensor for this pressure. Proceeding from this, the device according to the invention is characterized in that a measuring device with a piezoresistive differential pressure voltage converter is provided for measuring the pressure, to the output of which a computer is connected, with the interposition of an analog-digital converter, Diagram represents graphically. Such a piezoresistive differential pressure voltage converter can be used both for positive pressure and for negative pressure, so that a uniform test device is available for all applications.
  • Such a converter also has a high resolving power and a small space requirement, so that the entire test device can be designed to be space-saving and lightweight, even portable.
  • the writing instrument is preferably a printer. It is also expedient if a display device, e.g. a screen for ootic display is connected.
  • Fig. 1 shows a vertical section of a channel section during the density test.
  • 2 shows the block diagram of the device used for density testing.
  • 3, 4 and 5 each show a diagram obtained during the density test.
  • the underground channel section 1 to be checked lies between two shafts 2, 3, through which expandable, in particular inflatable by means of compressed air, sealing bodies as closures 4, 5 of the channel section 1 to be checked can be introduced therein and expanded so that the Channel section 1 to be checked is sealed pressure-tight.
  • One of the closures 5 is penetrated by two passages 5, 7, to which pressure hoses 10, 11 are connected by means of fittings 8, 9, which lead to a measuring device 12, which expediently on the Earth surface 13 is arranged for easier operation.
  • One of the two pressure hoses 11 is used for introducing or extracting air as a pressure medium in or from the sealed channel section, the other pressure hose 10 for removing channel atmosphere displaced when the air is introduced, if this is not to be left in the channel during the pressure density test.
  • This can be the case, for example, if there is a possibility that harmful or dangerous gases have formed in the duct, which must not come to the surface in an uncontrolled manner during the pressure density test, for example in the event of a sudden leakage of the duct wall. If this danger does not exist, the pressure hose 10 can be omitted.
  • a measuring and display device is connected to the pressure hose 11, which is shown in more detail in FIG.
  • This device has a piezoresistive differential pressure voltage converter 14 which converts the air pressure into a voltage proportional to the pressure and to whose output an analog-digital converter 15 is connected, the digitized output signal of which is stored in a computer 16.
  • a time control 17, preferably in the form of a time card, ensures that in predetermined time units, e.g. every second, a measured value is read into the computer 16.
  • a program control 18 effects processing of these measured values via the computer 15, so that, on an optical display device 19 connected to the computer 16, in particular a screen or monitor, a diagram is gradually recorded as a function of the measurement curve, which shows the inside of the channel section 1 being served prevailing pressure as a function of time.
  • this diagram is recorded in writing on an automatic writing instrument 20, in particular a printer, the printout of which results in a written record of the test process, both in terms of the duration and the measured values. This printout later provides proof of the leakage check carried out.
  • FIG. 3 to 5 show examples of such printouts obtained by means of the writing instrument 20.
  • FIG. 3 shows the check of a dense duct section 1 with overpressure (approximately 0.4 ⁇ ar), which remains constant over the test period of over 15 minutes. From Fig. 3 it can be seen that the pressure rise up to the test pressure (0.4 bar) takes place gradually, ie over a period of about 2.6 minutes, so that sudden pressure effects on the duct wall are avoided. The same applies to the course of the pressure reduction at the end of the test period. The entire investigation process takes about 20 minutes.
  • Fig. 4 shows a check in which first negative pressure, then positive pressure was used.
  • the pressure amplitude was about 0.3 bar in both cases, the examination time for each of the two processes was about 20 minutes, of which the test duration is just over 15 minutes, while the overpressure or underpressure is monitored as soon as the pressure amplitude is reached calms down after some time (about 1 to 2 minutes).
  • the constancy of the pressure minimum during the vacuum test or the pressure maximum during the pressure test shows that the sewer line examined was tight. Complete constancy is generally not necessary due to the temperature dependence.
  • FIG. 5 shows the expression provided by the writing instrument 20 for testing a leaky duct. It can be seen that the test pressure built up (0.4 bar) gradually drops, this drop taking place in stages corresponding to digitization.

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Description

Verfahren und Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung einer unterirdisch verlegten Kanalleitung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung einer unterirdisch verlegten Kanalleitung, bei welchem die Enden der Kanalleitung druckdicht verschlossen werden und durch einen dieser Verschlüsse hindurch der Druck in Kanslleitungsabschnitt zwischen den verschlossenen Enden relativ zum Atnosphärendruck geändert wird, wobei die so hervorgerufene niedsre Druckdifferenz (z.B. 0,3 bis 0,4 ßar) über eine vorbestimmte längere Prüfdauer in Minutenbereich auf Konstanz überwacht wird. Unter den Begriff "Kanalleitung" fallen auch die mit dieser Kanalleitung verbundenen Schächte.
Weiters bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Bei der bisher üblichen Dichtheitsprüfung unterirdischer Kanalleitungen wird die Kanalleitung an den Enden des Abschnittes, welcher auf seine Dichtheit geprüft werden soll, dicht verschlossen, zumeist durch Einsetzen von Prüfverschlüssen mit aufpumpbaren Dichtkörpern. Allfällige, zwischen den abgedichteten Enden befindliche Auslässe des Kanals müssen selbstverständlich ebenfalls in geeigneter Weise abgedichtet werden. Sodann wird durch einen der Prüfverschlüssε hindurch Wasser als Druckmedium in den zwischen den verschlossenen Enden liegenden Kanalleitungsabschnitt eingeleitet und durch eine Entlüftungsleitung die hiebei verdrängte Luft abgeführt. Sobald alle Luft entwichen ist, wird die Entlüftungsleitung geschlossen und der Wasserdruck im abgedichteten Kanalleitungsabschnitt erhöht. An den abgedichteten Abschnitt ist eine zu einem Manometer führende Prüfleitung angeschlossen und es wird überwacht, ob sich der Wasserinnendruck im abgeschlossenen Kanalleitungsabschnitt über eine vorbestimmte Zeit hin ändert. Überschreitet die Änderung ein vorbestimmtes Maß, so gilt die Kanalleitung als undicht. Diese Vorgangsweise hat verschiedene Nachteile: Zunächst ist sie nur auf die Verwendung eines Überdruckes im abgedichteten Kanslleitungsabschnitt beschränkt, was aber häufig Schwierigkeiten verursacht bei der Abdichtung von zwischen den verschlossenen Enden liegenden Auslässen des Kanales, z.B. Kanaldeckeln usw. Vor allen aher erfolgt die Überwachung der Dichtheit rein visuell, was nicht nur die Gefahr von Ablesefehlern beinhaltet, sondern vor allem auch keinerlei bleibende Unterlagen liefert, die für spätere Dokumentation zur Verfügung stehen.
Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, ein Verfahren der eingangs ge schilderten Art so zu verbessern, daß diese Nachteile vermieden sind. Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß als Druckmedium Luft verwendet wird und die Druckdifferenz über die Prüfdauer auf piezoresistivem Wege in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, worauf dieses Signal digitalisiert und automatisch in Abhängigkeit von der Zeit und in vorbestimmten Zeitabständen gemessen und des Meßergebnis graphisch aufgezeichnet wird. Durch die graphische Darstellung steht nicht nur momentan, sondern auch für später ein Beleg über die Dichtheitsprüfung der Kanalleitung zur Verfügung, welcher es auch ermöglicht, nach einer spateren Wiederholung der Dichtheitsprüfung festzustellen, ob bzw. inwieweit sich das Ditntheitsverhalten der Kanalleitung in der Zwischenzeit geändert hat. Die Verwendung von Luft als Druckmedium hat den Vorteil, daß des Verfahren nicht auf die Anwendung von Überdruck in zu überprüfenden Kanalleitungsabschnitt beschränkt ist, vielmehr kann auch eine Prüfung mittels Unterdruckes stattfinden, was die Abdichtungsprobleme bei Auslässen, z.B. Kanaldeckeln, wesentlich verringert. Die Durchführung des Verfahrens mit Unterdruck hat auch den Vorteil, daß für die Umgebung der zu untersuchenden Kanalleitung keine Gefahr im Falle eines plötzlichen Druckausgleiches, z.B. bei Bruch der Kanalleitungswand. besteht. Die Digitalisierung des elektrischen Signales erleichtert dessen elektrische Bearbeitung und graphische Darstellung. Diese Digitalisierung wird in feinen Stufen durch die Verwendung des piezoresistivon Wandlers möglich, da dieser sehr empfindlich und genau arbeitet, so daß bei der Digitalisierung ein, hohes Auflösevermögen möglich ist. Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kenn das Meßergebnis auch optisch dargestellt werden, um die Dichtheitsprüfung über die Prüfdauer hinweg auch visuell verfolgen. zu können, z.B. an einem Bildschirm.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt die Prüfdauer, über welche die Druckdifferenz auf Konstanz überwacht wird, zumindest 15 Minuten, z.B. etwa 20 Minuten. Zweckmäßig wird hiebei nach Erzeugung der Druckdifferenz und vor Beginn der Prüfdauer eine Beruhigungszeit, z.B. etwa 1 bis 2 Minuten, abgewartet, bevor die Prüfdauer und damit die eigentliche Druckdichtheitsprüfung beginnt. Hiebei ist die Verwendung von Luft als Druckmedium neuerlich vorteilhaft, da die Erreichung der Meßdruckcifferenz (z.B. 0,3 bis 0,4 ßer) allmählich erreicht wird, je mehr der Luftdruck im luftdicht abgeschlossenen Kanalleitungsabschnitt über den Atmosphärendruck gesteigert bzw. unter diesen abgesenkt wird. Bei der bisher üblichen Verwendung von Wasser als Druckmedium liegen die Verhältnisse anders, da zunächst die Kanalleitung völlig gefüllt werden muß, bevor sich dann infolge der Inkmpressibilität des Wassers ein sehr rascher Druckanstieg einstellt. Es ist daher die Einstellung der gewünschten Druckdifferenz beim erfindungspenäßen Verfahren infolge der Verwendung von Luft als Druckmedium wesentlich einfacher als bei den bisher bekannten Verfahren.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht aus von der bekannten Anordnung mit einer an einen der dichten Verschlüsse angeordneten Einrichtung zur Veränderung des Druckes im Kanalabschnitt zwischen den Verschlüssen, und mit einem Druckfühler für diesen Druck. Ausgehend hievon kennzeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch, daß zur Messung des Druckes eine Meßeinrichtung mit einer, piezoresistiven Differenzdruckspannungswandler vorgesehen ist, an dessen Ausgang unter Zwischenschaltung eines Analog-Digital-Wandlers, ein Rechner angeschlossen ist, der an einem Schreibgerät das Druck-Zeit-Diagramm graphisch darstellt. Ein solcher piezoresistiver Differenzdruckspannungswandler ist sowohl für Überdruck als auch für Unterdrück verwendbar, so daß eine einheitliche Prüfeinrichtung für alle Anwendungsfälle zur Verfügung steht. Ein solcher Wandler hat auch ein hohes Auflösungsvermögen und einen geringen Platzbedarf, so daß die gesamte Prüfeinrichtung raumsparend und mit geringem Gewicht, auch tragbar, ausgebildet werden kann. Vorzugsweise ist das Schreibgerät ein Drucker. Ferner ist es zweckmäßig, wenn an den Rechner auch ein Anzeigegerät, z.B. ein Bildschirm, zur ootischen Darstellung, angeschlossen ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles schematisch veranschaulicht. Fig.1 zeigt im Vertikalschnitt einen Kanalebschnitt während der Dichteprüfung. Fig.2 zeigt das Blockschaltbild der zur Dichteprüfung verwendeten Vorrichtung. Die Fig.3,4 und 5 zeigen je ein bei der Dichteprüfung erhaltenes Diagramm.
Der zu überprüfende unterirdische Kanàlabschnitt 1 (Fig.1) liegt zwischen zwei Schächten 2,3, durch welche aufweitbare, insbesondere mittels Druckluft aufblasbare, Dichtkörper als Verschlüsse 4,5 des zu überprüfenden Kanalebschnittes 1 in diesen eingebracht und so aufgeweitet werden können, daß der zu überprüfende Kanalabschnitt 1 druckdicht abgedichtet wird. Einer der Verschlüsse 5 ist von zwei Durchlässen 5,7 durchsetzt, an welche mittels Armaturen 8,9 Druckschläuche 10,11 angeschlossen sind, welche zu einer Meßeinrichtung 12 führen, die zweckmäßig an der Erdoberflächa 13 zwecks leichterer Bedienung angeordnet ist. Einer der beiden Druckschläυche 11 dient zur Einleitung bzw. Absaugung von Luft als Druckmedium in dem bzw. aus dem abgedichteten Kanalabschnitt, der andere Druckschlauch 10 zur Abfuhr von bei der Lufteinleitung verdrängter Kanalatmosphäre, wenn diese nicht während der Druckdichteprüfung im Kanal belassen werden soll. Dies kenn z.B. dann der Fall sein, wenn die Möglichkeit besteht, daß sich im Kanal schädliche oder gefährliche Gase gebildet haben, welche bei der Druckdichteprüfung keinesfalls unkontrolliert, z.B. im Falle eines plötzlichen Undichtwerdens der Kanalwand, an die Oberfläche gelangen dürfen. Besteht diesε Gefahr nicht, so kann der Druckschlauch 10 entfallen.
In der Meßeinrichtung 12 ist an den Druckschlauch 11 eine Meß- und Anzeigeeinrichtυng angeschlossen, die in Fig.2 näher dargestellt ist. Diese Einrichtung hat einen den Luftdruck in eine dem Druck proportionale Spannung umsetzenden piezoresistiven Differenzdruckspannungswandler 14, an dessen Ausgang ein Analog-Digital-Wandler 15 angeschlossen ist, dessen digitalisiertes Ausgangssignal in einem Rechner 16 gespeichεrt wird. Eine Zeitsteuerung 17, vorzugsweise in Form einer Zeitkarte, sorgt dafür, daß in vorbestimmten Zeiteinheiten, z.B. jede Sekunde, ein Meßwert in den Rechner 16 eingelesen wird. Eine Programmsteuerung 18 bewirkt über den Rechner 15 eine Verarbeitung dieser Meßwerte, so daß an einem an den Rechner 16 angeschlossεnen optischen Anzeigegerät 19, insbesondere einem Bildschirm oder Monitor, ein Diagramm in Abhängigkeit vom Meßverlauf allmählich aufgezeichnet wird, welches den in Inneren des abgedienteten Kanalabschnittes 1 herrschenden Druck in Abhängigkeit von der Zeit darstellt. Zugleich erfolgt eine schriftliche Aufzeichnung dieses Diagranmes an einem automatischen Schreibgerät 20, insbesondere einem Drucker, dessen Ausdruck eine schriftliche Aufzeichnung über den Prüfverlauf sowohl der Dauer als auch den Meßwerten nach ergibt. Dieser Ausdruck bildet später einen Nachweis über die durchgeführte Dichtkontrolle.
In den Fig.3 bis 5 sind Beispiele solcher mittels des Schreibgerätes 20 erhaltener Ausdrucke dargestellt. Fig.3 zeigt die Überprüfung eines dichten Kanalabschnittes 1 mit Überdruck (etwa 0,4 ßar) , der über die Prüfdauer von über 15 Minuten konstant bleibt. Aus Fig.3 ist ersichtlich, daß der Druckanstieg bis zum Prüfdruck (0,4 Bar) allmählich erfolgt, d.h. über einen Zeitabschnitt von etwa 2,6 Minuten, so daß plötzliche Druckeinwirkungen auf die Kanalwand vermieden sind. Ähnliches gilt für den Verlauf des Druckabbaues am Ende der Prüfdauer. Der gesamte Untersuchungs prozeß währt etwa 20 Minuten.
Fig.4 zeigt eine Überprüfung, bei welcher zuerst Unterdrück, dann Überdruck zur Anwendung kam. Die Druckamplitude betrug in beiden Fällen etwa 0,3 Bar, die Untersuchungsdauer für jeden der beiden Vorgänge etwa 20 Minuten, wovon etwas über 15 Minuten jeweils auf die Prüfdauer entfällt, während weicher der Überdruck bzw. Unterdruck überwacht wird, sobald sich nach Erreichen der Druckamplitude eine Beruhigung nach einiger Zeit (etwa 1 bis 2 Minuten) einstellt. Die Konstanz des Druckminimuns bei der Unterdruckprüfung bzw. des Druckmaximums bei der Überdruckprüfung zeigt, daß die untersuchte Kanalleitung dicht war. Völlige Konstanz ist wegen der Temperaturabhängigkeit in der Regel nicht erforderlich.
In Fig.5 ist der vom Schreibgerät 20 gelieferte Ausdruck für die Prüfung einer undichten Kanalleitung dargestellt. Es ist ersichtlich, daß der aufgebaute Prüfdruck (0,4 Bar) allmählich abfällt, wobei dieser Abfall in der Digitalisierung entsprechenden Stufen erfolgt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Dichtheitsprüfung einer unterirdisch verlegten Kanalleitung (1), bei welchem die Enden der Kanalleitung (1) druckdicht verschlossen werden und durch einen dieser Verschlüsse hindurch der Druck im Kanalleitungsabschnitt zwischen den verschlossenen Enden re lativ zum Atmosphärendruck geändert wird, wobei die so hervorgerufene niedere Druckdifferenz (z.B. 0,3 bis 0,4 Bar) über eine vorbestimmte längere Prϋfdeυer im Minutenbereich auf Konstanz überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmedium Luft verwendet wird und die Druckdifferenz über die Prüfdauer auf piezoresistivem Wege in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, worauf dieses Signal digitalisiert und automatisch in Abhängigkeit von der Zeit und in vorbestimmten Zeitabständen gemessen und das Meßergebnis graphisch aufgezeichnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßergebnis auch optisch dargestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfdauer zumindest 15 Minuten, z.B. etwa 20 Minuten, beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erzeugung der Druckdifferenz und vor Beginn der Prüfdauer eine Beruhigungszeit, z.B. etwa 1 bis 2 Minuten, abgewartet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckdifferenz ein Unterdruck verwendet wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einen der Ansprüche 1 bis 5, mit einer an einen der dichten Verschlüsse (4,5) angeschlossenen Einrichtung zur Veränderung des Druckes im Kanalabschnitt (1) zwischen den Verschlüssen (4,5) und mit einem Druckfühler für diesen Druck, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des Druckes eine Meßeinrichtung (12) mit einem piezoresistiven Differenzdruckspannungswandler (14) vorgesehen ist, an desseπ Ausgang, unter Zwischenschaltung eines Analog-Digital-Wandlers (15), ein Rechner (16) angeschlossen ist, der an einem Schreibgerät (20) das Druck-Zeit-Diagramm graphisch darstellt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schreibgerät (20) ein Drucker ist.
S. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rechner (16) auch ein Anzeigegerät (19), z.B. ein Bildschirm, zur optischen Darstellung angeschlossen ist.
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