DE102004058315B3

DE102004058315B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung von Rohrleitungen, insbesondere Abwasserleitungen

Info

Publication number: DE102004058315B3
Application number: DE200410058315
Authority: DE
Inventors: Jens Bauer; Ljubisa Zlatkovic
Original assignee: Individual
Current assignee: Ims Robotics De GmbH
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2024-12-03

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung von Rohrleitungen, insbesondere Abwasserleitungen, wobei der zu prüfende Rohrleitungsabschnitt allseitig mit Abdichtelementen abgesperrt und unter Prüfdruck gesetzt wird und sowohl die Referenzdrücke in den von den Abdichtelementen gebildeten Referenzdruckräumen als auch der Prüfdruck in den von den Abdichtelementen abgesperrten Prüfraum über ein Zeitintervall auf Druckveränderungen überwacht werden, wird zusätzlich die Mess- und Prüfapparatur (Einfüllstrang E, Füllstutzen F, Sensorik S) appaarativ und automatisch auf Druckverlust geprüft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung von Rohrleitungen, insbesondere Abwasserleitungen, wobei der zu prüfende Rohrleitungsabschnitt allseitig mit Abdichtelementen abgesperrt und unter ein Prüfmedium gesetzt wird, und sowohl die Dichtigkeit des abgesperrten Prüfraums als auch die Dichtwirkung der Abdichtelemente über ein Zeitintervall überwacht werden.

Aus GB 201,435 ist eine in einer Rohrleitung verschiebbare Vorrichtung zum Prüfen von Rohrverbindungen und dergleichen bekannt, bei der zwei aufblasbare Absperrscheiben beiderseits eine Rohrmuffe druckdicht gegen die Rohrwand positioniert werden, und in den auf diese Weise von den Absperrscheiben gebildeten Rohrabschnitt ein Prüfdruck gegeben und über die Zeit beobachtet wird. Nachteilig an der Vorrichtung ist, dass man nie sicher ist, ob bei Druckverlust eine Leckstelle in dem zu prüfenden Rohrabschnitt vorhanden ist oder lediglich die Absperrscheiben nicht dichten.

Auf derselben Grundlage arbeitet eine Vorrichtung nach DE 22 12 330 A wobei nach einer Variante die absperrenden Endteile, wenn sie sich aufblähen, um den Rohrabschnitt abzudichten, zugleich den Druck in diesem erhöhen. Dieser wird abgefühlt durch einen empfindlichen Druckmesswandler. Doch bleibt auch hier die Unsicherheit über die Ursachen eines anormalen Druckverlusts.

Aus DE 40 12 619 C2 ist eine Vorrichtung zum Orten von Leckstellen mit zwei doppelwandigen, aufblasbaren Druckringen bekannt, zwischen denen Überdruck erzeugt werden kann, der über zusätzliche Druckmessstellen zur Kontrolle der Dichtheit gegenüber den Rohrwänden gemessen wird. Die Vorrichtung weist demnach drei Messstellen auf, mit deren Hilfe ein Druckabfall in den beiden Doppelwänden und der dem Prüfraum selbst gemessen werden kann.

Anstelle von zwei Druckringen wird in DE 198 29 969 C2 die Verwendung eines einzigen entsprechend geformten Packers vorgeschlagen, nach DE 299 04 137 U1 sind die Referenzdruckräume durch kleinere Prüfnuten ersetzt, aus DE 199 50 630 A1 geht die zusätzliche Absperrung eines Seitenkanals mit einer Seitenkanalblase hervor und nach EP 0 506 013 A2 werden zum Prüfen unterschiedlich langer Rohrleitungsabschnitte zwei unabhängig voneinander fernsteuerbare Abdichtfahrzeuge verwendet.

Stellt man bei einer Druckprüfung im Prüfraum einen Druckabfall fest und bleibt der Druck in den Referenzdruckräumen hinreichend konstant, dann ist der zu prüfende Rohrabschnitt, wie beispielsweise ein zu prüfender Rohrstoß, undicht. Stellt man in einem oder mehreren Referenzdruckräumen eine Druckveränderung fest, so lässt das unabhängig vom Zustand des Rohrprüfabschnittes auf eine undichte Prüfraumabsperrung schließen, beispielsweise durch Porosität, Zerklüftung oder Verschmutzung der Innenflächen von Rohren, durch welche das Druckmedium abströmt.

Aus der DE 197 11 194 A1 ist auch schon ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dichtigkeitsprüfung von Rohrleitungen mittels zwei aufblasbarer Dichtblasen bekannt, wobei der Prüfraum zwischen den Dichtblasen mit Luft, Unterdruck oder Wasser von außen beaufschlagt wird und eine vollautomatische, rechnergesteuerte Prüfung auf Dichtigkeit unter Aus druck eines Dichtigkeitsprotokoll erfolgt. Die Druckmessung wird direkt an der Dichtblase im Kanal mittels Druckgeber und Sperrventil durchgeführt, wodurch Messfehler durch Fehler im Befüllschlauch vermieden werden. Allerdings werden weder mögliche Undichtigkeiten der Absperrblasen oder Undichtigkeiten an der Messarmatur noch die korrekte Positionierung der Absperrblasen im Rohr betrachtet.

Es ist bekannt, anstelle von Druckluft andere Prüfmedien, wie Wasser ( DE 195 45 383 A1 ), Unterdruck ( DE 36 41 750 A1 ) oder Nebel ( DE 32 11 452 A1 ) zur Dichtigkeitsprüfung von Rohren einzusetzen. Entsprechend detektieren die eingesetzten Sensoren das Prüfmedium geeignet, beispielsweise also auch optisch, akustisch, kapazitiv oder induktiv.

Aus der US 6 023 986 A ist die Bestimmung der Position von Lecksuchgeräten innerhalb einer Pipeline mittels Inertialnavigationssystemen (INS) und einem satellitengestützten System zur Positionsbestimmung (GPS) bekannt.

In der DE 199 07 673 A1 ist eine Messeinrichtung in oder an einer Schlauchleitung zum Messen von Drücken, Temperaturen, Impulsen, Dehnungen und anderen Werten während des Betriebes der Schlauchleitung beschrieben, wobei die Messwerte drahtlos zu einer externen Auswerteeinheit gesendet werden.

Nach der US 2002/0171438 A1 werden Messdaten im Zusammenhang mit einem Leitungsüberwachungssystem für eine korrosionsgefährdete Gasleitung drahtlos gesendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dichtigkeitsprüfung von Rohren unter Verwendung an sich bekannter Prüfmedien und Prüfsensorik anzugeben, die eine noch genauere, reproduzierbare und unmanipulierbare Dichtigkeitsprüfung ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und einer Vorrichtung nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit der Erfindung wird erreicht, dass eine exakte und manipuliersichere Aussage über den Zustand einer Rohrleitung möglich wird. Bisher wurde angenommen, dass bei einem anormalen Absinken des Prüfdruckes und konstantem Druck in den Referenzdruckräumen der geprüfte Rohrabschnitt undicht ist. Dieser Rohrabschnitt wurde dann aufgegraben und näher untersucht bzw. ausgewechselt. In nicht wenigen Fällen erwies sich jedoch der Rohrabschnitt als dicht. Lediglich undichte Prüfarmaturen täuschten Rohrschäden vor. Erfahrungsgemäß sind Undichtigkeiten an der Prüfarmatur, eingeschlossen deren Anschlüsse und Prüfsensorik, jedoch nicht zu vermeiden und verfälschen bei den in der Praxis häufig angewendeten relativ geringen Prüfdrücken mitunter das Prüfergebnis signifikant, ohne dass dem abzuhelfen war. Ein zusätzliches Problem bereitet die manipulationssichere Protokollierung, insbesondere bei dezentraler Beobachtung und Erfassung der Prüfdrücke. Eine weitere Schwachstelle in einer Prüfung eines Rohrabschnittes liegt darin, dass das Prüfprotokoll nicht automatisch die Position der Absperrelemente ausweist. Stimmen Angaben zur Position eines oder mehrere Absperrelemente nicht, so werden falsche Prüfergebnisse protokolliert.

Die Erfindung löst vorstehende Probleme und gewährleistet eine manipulationssichere Prüfung über die gesamte Prüfdauer und eine 100%ige Prüfsicherheit nach DIN ISO 9001.

Anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend näher erläutert werden. Hierzu zeigt:
1 einen Rohrleitungsabschnitt und
2 vereinfacht ein Prüfdiagramm.
Ein Rohrabschnitt eines Kanalrohres K wird beiderseits eines Hausanschlussrohres H durch Absperrelemente A₁, A₂ abgesperrt sowie das Hausanschlussrohr H durch ein weiteres Absperrelement A₃. Die Absperrelemente A₁, A₂, A₃ bestehen im Wesentlichen aus jeweils zwei geringfügig beabstandeten Ringwulsten, die je einen Referenzdruckraum R₁, R₂, R₃ einschließen. Beim Aufblasen der Ringwulste legen sich diese dicht an die Innenwände der Rohre K und H an und sperren auf diese Weise einen Prüfraum P im Rohrsystem ab. Außerdem entsteht beim Aufblasen der Ringwulste und den sich dabei volumenmäßig verkleinernden Referenzdruckräumen R₁, R₂, R₃ ein leichter Überdruck. Diese sogenannten Referenzdrücke sind in den Figuren mit p₁, p₂, p₃ beispielhaft eingetragen. Die Referenzdrücke p₁, p₂, p₃ können selbstverständlich auch auf andere Weise erzeugt werden, beispielsweise durch bis in die Referenzräume R₁, R₂, R₃ geführte Druckleitungsstränge. Durch ein Absperrelement A₂ führt ein Einfüllstrang E für ein Druckmedium, an dessen Außenende ein verschließbarer Füllstutzen F sitzt. Das Druckmedium kann Wasser, Unterdruck, Nebel oder vorzugsweise Druckluft sein.
Außerdem ist Teil der Mess- und Prüfarmatur eine Sensorik S zur Erfassung des Prüfdruckes p und Umwandlung der Drucksignale in elektrische Signale, deren elektrische Stromversorgung über eine elektrische Leitung L zu einem nicht dargestellten Prüfstand auf einem Prüffahrzeug führt. Auch die Datensignalisierung von und zur Sensorik S wird über eine elektrische Leitung geführt. Nach einer Variante können die Prüfdaten aber auch drahtlos übertragen werden.
Die gesamte Mess- und Prüfarmatur mit dem Einfüllstrang E, dem Füllstutzen F und der Sensorik S ist von einem druckdichten Referenzdruckraum R₄ umschlossen, der kammerartig oder mantelartig ausgebildet ist und von einem Referenzdruck p₄ beaufschlagt ist, der nach einer Variante gleich dem Außendruck ist. Die elektrischen Leitungen L, die aus dem Referenzdruckraum R₄ herausführen, sind sowohl selbst als auch an ihren Durchführungsmuffen M durch einen Verschluss des Referenzdruckraums R₄ sorgfältig abgedichtet. Der Verschluss V kann beispielsweise von einer Absperrblase oder einer Verschlusskappe gebildet sein. Ob der Referenzdruckraum R₄ als Referenzdruckkammer oder Referenzdruckmantel ausgestaltet ist, richtet sich in erster Linie nach der Länge und/oder Flexibilität des Einfüllstrangs E, der einschließlich seines abschließbaren Füllstutzens F innerhalb des Referenzdruckraumes R₄ liegen muss. In einer Ausprägung der Erfindung kann die Funktion des Referenzdruckraumes R₄ für die Mess- und Prüfapparatur E, F, S auch von einem bereits vorhandenen Referenzdruckraum R₁, R₂ oder R₃ mit übernommen werden.
Zum Messen der Drücke p, p₁ ... p₄ sind sowohl im Prüfraum P als auch in den Referenzräumen R₁ ... R₄ nicht näher dargestellte Drucksensoren angeordnet, deren Messergebnisse ent weder direkt oder über eine Relaisstation, drahtgebunden oder drahtlos, an einen Zentralrechner im Fahrzeug übertragen werden. Zu Beginn einer Druckprüfung werden zunächst die Referenzdrücke p₁, p₂, p₃ aufgebaut, anschließend wird Prüfdruck p auf den Prüfraum P gegeben. Mit dem Füllstutzen F wird der Einfüllstrang E verschlossen. Dann wird der Referenzdruckraum R₄ mit Hilfe des Verschlusses V druckdicht verschlossen. Gegebenenfalls wird auch ein vom Außenluftdruck abweichender Referenzdruck p₄ auf den Referenzdruckraum R₄ gegeben. Ab einer gewissen Beruhigungszeit wird die Prüfung gestartet, das heißt, über die Prüfzeit t_start bis t_prüf werden alle Drücke p, p₁ ... p₄ und ggf. die Temperatur im Prüfraum P kontinuierlich gemessen und an den Zentralrechner übertragen, wo sie gespeichert, verarbeitet und geeignet protokolliert werden.
Als Prüfdruck p werden beispielsweise auf ein Rohr NW 300 100 mbar aufgegeben, die Prüfzeit beträgt z. B. drei Minuten. Sinkt der Prüfdruck p in dieser Zeit nicht deutlich ab, wobei ein gewisser Druckabfall, wie 15 mbar, zugelassen sein kann, so ist der geprüfte Rohrabschnitt intakt. Sinkt der Prüfdruck p deutlich ab und ändern sich die Referenzdrücke p₁ bis p₄ nicht, so kann mit Sicherheit davon ausgegangen werden, dass das Rohr undicht ist. Sinkt der Prüfdruck p deutlich ab und ein Referenzdruck p₁ bis p₃ sinkt, so deutet das darauf hin, dass das betroffene Abdichtelement A₁ bis A₃ nicht korrekt abdichtet, und es muss an der Abdichtung nachgebessert werden. Sinkt der Prüfdruck p deutlich ab und der Referenzdruck p₄ ändert sich, so deutet das darauf hin, dass eine Undichtigkeit im Bereich der Mess- und Prüfarmatur vorhanden ist, und es muss an der Abdichtung der Mess- und Prüfarmatur nachgebessert werden.
Die zentrale Verarbeitung und Ausgabe aller Messwerte verhindert Fehlbedienungen.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden auch die Positionen der Abdichtelemente A₁ bis A₃ im Rohrleitungsabschnitt zusätzlich zu den Prüfdaten auf Dichtigkeit erfasst, gespeichert und geeignet protokolliert. Aus dem Prüfprotokoll können dann zugleich manipulationssicher diejenigen Rohrabschnitte abgelesen werden, die untersucht wurden.
Für die Positionsbestimmung der Abdichtelemente A₁ bis A₃ lässt sich neben bekannten anderen technischen Verfahren vorzugsweise ein terrestisches drahtloses Sender-Empfängersystems nutzen, wie Ultraschall oder Funk, oder ein Satelliten-Navigationssystem, wie GPS (Global Positioning System) oder das zukünftige europäische System GALILEO.
2 zeigt schematisch ein Prüfdiagramm, das Teil eines Prüfprotokolls sein kann. Während über die Prüfzeit t_start bis t_prüf die Referenzdrücke p₁ bis p₄ konstant bleiben, sinkt der Prüfdruck p leicht ab. Hält sich der Druckverlust über die Prüfzeit noch in zulässigen Grenzen, so hat der betreffende Rohrabschnitt die Druckprüfung bestanden, andernfalls sind Sanierarbeiten durchzuführen.
Obwohl im Ausführungsbeispiel Druckluft als Prüfmedium eingesetzt ist und Drucksensoren den Prüf- und die Referenzdrücke erfassen, ist die Erfindung gleichwohl darauf nicht beschränkt. So können ebenso akustische Sensoren Ausströmgeräusche erfassen, die beim Entweichen von Druckgas oder Druckflüssigkeit aus dem Druckraum bzw. den Referenzräumen entstehen. Ebenso können optische Sensoren Nebel detektieren, Geigerzähler schwach radioaktiv versetzte Druckmedien oder magneto-induktive Durchflussmesser bzw. kapazitive Sensoren einen Wasserausfluss feststellen.

A₁ ... A₃: Absperrelemente
R₁ ... R₃: Referenzdruckräume in den Absperrelementen
R₄: Referenzdruckraum für Prüfarmatur
E: Einfüllstrang
F: Füllstutzen
H: Hausanschlussrohr
K: Kanalrohr
L: elektrische Leitung
M: Muffe
P: Prüfraum
p: Prüfdruck
p₁ .. p₄: Referenzdrücke
S: Sensorik
V: Verschluss
t_start-t_prüf: Prüfintervall

Claims

Verfahren zur Dichtheitsprüfung von Rohrleitungen, insbesondere Abwasserleitungen, wobei der zu prüfende Rohrleitungsabschnitt allseitig mit Abdichtelementen abgesperrt und unter ein Prüfmedium gesetzt wird, und sowohl die Dichtigkeit des abgesperrten Prüfraums als auch die Dichtwirkung der Abdichtelemente über ein Zeitintervall automatisch überwacht werden, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich alle mit dem Prüfmedium beaufschlagten Mess- und Prüfarmaturen (E, F, S) apparativ und automatisch auf Dichtigkeit und damit auf Leckageverluste an Prüfmedium überwacht werden, wobei der zu prüfende Rohrleitungsabschnitt unter Prüfdruck (p) gesetzt wird und sowohl der Prüfdruck (p) in dem von den Abdichtelementen (A₁, A₂, A₃) abgesperrten Prüfraum (P) als auch Referenzdrücke (p₁, p₂, p₃) in von den Abdichtelementen (A₁, A₂, A₃) gebildeten Referenzdruckräumen (R₁, R₂, R₃) über ein Zeitintervall (t_Start-t_prüf) auf Druckänderungen überwacht werden, und wobei außerdem ein weiterer Referenzdruck (p₄) in einem Referenzdruckraum (R₄) überwacht wird, der die mit dem Prüfmedium beaufschlagten Mess- und Prüfarmaturen (E, F, S,) druckdicht einschließt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche prüfungsrelevante Messdaten aus dem Prüfraum (P) und den Referenzdruckräumen (R₁, R₂, R₃, R₄) von einem Zentralrechner manipulationssicher erfasst, gespeichert, verarbeitet und geeignet protokolliert werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Temperatur des Prüfmediums zusätzliche Messdaten liefert.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Prüfmedium Druckluft, Vakuum, kontaminiertes Gas, Wasser, kontaminierte Flüssigkeit oder Nebel verwendet wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensoren Drucksensoren, optische Sensoren, akustische Sensoren, induktive Sensoren, kapazitive Sensoren und/oder auf Radioaktivität ansprechende Sensoren verwendet werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Datum und Zeit der Druckprüfung manipulationssicher erfasst, gespeichert und geeignet protokolliert werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten aus dem Prüfraum (P) und/oder den Referenzdruckräumen (R₁, R₂, R₃, R₄) leitungsgebunden (Draht, Glasfaser) oder drahtlos (Funk, Schall, Licht, IR) entweder an eine Relaisstation oder direkt an einen Zentralrechner übertragen werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen der Abdichtelemente (A₁, A₂, A₃) im Rohrleitungsabschnitt (K, H) zusätzlich zu den Prüfdaten auf Dichtigkeit manipulationssicher erfasst, gespeichert und geeignet protokolliert werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen mittels eines drahtlosen, für eine Ortsbestimmung geeigneten terrestrischen oder satellitengestützten Ortungssystems erfasst werden.
Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung von Rohrleitungen, insbesondere Abwasserleitungen, wobei der zu prüfende Rohrleitungsabschnitt allseitig mit Abdichtelementen absperrbar und unter Prüfdruck setzbar ist, und sowohl der Prüfdruck in dem von den Abdichtelementen abgesperrten Prüfraum als auch Referenzdrücke in von den Abdichtelementen gebildeten Referenzdruckräumen über ein Zeitintervall zentral auf Druckveränderungen überwachbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine für die Dichtheitsprüfung druckbeaufschlagbare Mess- und Prüfarmatur (E, F, S) innerhalb eines weiteren Referenzdruckraumes (R₄) apparativ druckdicht absperrbar und auf Dichtigkeit überwachbar ist, wobei dieser Referenzdruckraum (R₄) von einer Druckkammer und/oder von einem Druckmantel gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzdruckraum (R₄) für die Mess- und Prüfarmatur (E, F, S) mit Hilfe eines Absperrelementes (V) verschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrelement (V) eine Absperrblase mit oder ohne eigenen Referenzdruckraum ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzdruckraum (R₄) für die Mess- und Prüfarmatur (E, F, S) von einem Referenzdruckraum (R₁, R₂ oder R₃) eines Absperrelementes (A₁, A₂ oder A₃) gebildet ist.