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Verfahren und Einrichtung zur Feststellung von undichten Ventilen,
Flanschen oder sonstigen Verbindungsstellen in unter Druck stehenden Rohrleitungen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Feststellung von undichten
Ventilen, Flanschen oder sonstigen Verbindungsstellen in unter Druck stehenden Rohrleitungen
unter Ausnutzung physikalischer Erscheinungen und soll eine örtliche Untersuchung
der vielfach an schwer zugänglichen Stellen befindlichen Ventile, Flanschen o. dgl.
auf ihre Undichtigkeit ersetzen. In gewissen Betrieben, z. B. solchen,
welche
Gase unter hohem Druck verwenden, läßt sich noch weniger als in normalen Betrieben
vermeiden, daß die den Lauf der Gase steuernden Ventile infolge Abnutzung oder sonstiger
Ursachen mit der Zeit undicht werden. Hierdurch besteht beispielsweise in chemischen
Betrieben die Gefahr des Eintretens von ungewollten chemischen Reaktionen und, damit
im Zusammenhang stehend, von Explosionen. Dieser Gefahr entgegenzuwirken, dient
vorliegende Erfindung, die von der Erscheinung ausgeht, daß die Rohrwandungen durch
das Durchströmen der Gase oder Flüssigkeiten oder durch sonstige dem Betrieb eigentümliche
Umstände in bestimmte Schwingungen versetzt werden, deren Schwingungszahl von der
Bauart und der Beschaffenheit des ganzen Systems abhängt. Diese Schwingungen erzeugen
einen Ton, der stets die gleiche Höhe und Stärke besitzt, wenn der ganze Rohrquerschnitt
voll dem Gas oder von der Flüssigkeit ausgefüllt wird. Hierin tritt auch keine wesentliche
bemerkbare Änderung ein, wenn in irgendwelchen Rohrstücken der Durchfluß durch Ventile
gesperrt wird. Diese Rohrstücke schwingen dann, angeregt durch die mit ihnen verbundenen
Rohrleitungen, in der bisherigen Weise mit. Anders verhält es sich dagegen, wenn
durch die undichte Stelle eines Ventils beispielsweise ein dünner Gasstrahl in das
durch das Ventil eigentlich abgeschlossene Rohr gelangt. Da die Geschwindigkeit
dieses Gasstrahles größer ist als die des normalere weise den ganzen Rohrquerschnitt
ausfüllenden Gasstromes, so wird er, so bald er auf die Wandung des Rohres hinter
dem Ventil auftrifft, dieses dort in eine schnellere Schwingung versetzen und damit
an dieser Stelle einen höheren Ton erzeugen, der dem normalen Störungston übergelagert
ist.
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Die Erfindung nutzt nun zur Feststellung eines Fehlers der angegebenen
Art die Änderung der Schwingungen bzw. des Tönens eines Rohrsystems durch die infolge
der Undichtigkeit eines Rohrstückes entstehenden besonderen Schwingungen aus. Dies
kann in der Weise geschehen, daß untersucht wirft, an welcher Stelle des ganzen
Rohrsystems, dessen 'Schwingung bzw. dessen durch die Schwingungen hervorgerufener
Ton bekannt ist, eine Änderung des Grundtones eintritt. Zum Nachweis dieser Schwingungs-
oder Tonänderung können die an sich bekannten Einrichtungen zur Untersuchung mechanischer
Schwingungen Verwendung finden, beispielsweise die Kuhntschen Röhren. Anstatt der
durch die Undichtigkeit hineingebrachten Änderung in der Grundschwingung nachzugeben,
kann man auch so vorgehen, daß man die Grundschwingung unterdrückt und untersucht,
ob eine höhere Schwingung festgestellt werden kann. Für ,ein derartiges Aussieben
der Grundschwingungen können beispielsweise Helmholzsche Resonatoren Verwendung
finden. Anstatt die Untersuchung lediglich akustisch vorzunehmen, können auch an
sich bekannte optische Apparate, beispielsweise Zungenfrequenzmesser, zur Anwendung
kommen.
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Da die Amplituden der durch eine Undichtigkeit auftretenden Rohrschwingungen
infolge der dem Druck des Gases angepaßten starken Rohrwandung nur äußerst klein
sind, ist allerdings auch der Nachweis mit Hilfe der rein akustischen oder optischen,
auf mechanische Schwingungen ansprechenden Al)-parate nur sehr unvollkommen zu erbringen.
Infolgedessen sieht die vorliegende Erfindung zur Erleichterung der Ausführung des
Verfahrens eine telephonische Anordnung vor, die darin besteht, daß die Rohrleitungen
nlit Hilfe eines 1likrophons abgehört werden, dessen Stromänderungen, die von dem
Tönen der Rohrwandungen hervorgerufen werden, an einem Telephon festgestellt werden
können. Um die Feststellung zu erleichtern, ob es sich beim Ansprechen des Telephons
um die normale Grundschwingung handell-oder um eine durch die Undichtigkeit hervorgerufene
besondere Schwingung (Fehlerschwingung), läßt sich mit Hilfe der telephonischen
Schaltung leicht ein Aussieben der Grundschwingung vornehmen. Beispielsweise wird
als Telephon ein solches genommen, das nur auf Schwingungen irn Bereich der Fehlerschwingung
anspricht, jedenfalls nicht auf einen Schwingungsbereich der Grundschwingung. Infolgedessen
wird ein solches Telephon, sofern lediglich die Grundschwingung vorhanden ist, nicht
ansprechen, auch wenn es innerhalb seines ganzen Ansprechbereiches verstellt wird.
Wird jedoch durch das Aufnahmemikrophon eine im Bereich einer Fehlerschwingung liegende
Schwingung aufgenommen, so wird sich diese bei entsprechender Einstellung des Aufnahmetelephons
feststellen lassen. An Stelle eines auf bestimmte Schwingungen äbstimmbaren Telephons
kann auch durch bestimmte Schaltungen die Grundschwingung aus dem Erregerstromkreis
des Telephons ausgesiebt werden, beispielsweise durch eine sogenannte Siebkette.
Um die Schaltung für die angegebene Untersuchung besonders geeignet zu machen, können
die vom Mikrophon aufgenommenen Schwingungen zunächst noch verstärkt werden. Von
besonderem Vorteil ist jedoch eine Schaltung, durch die zunächst die Grundschwingungen
ausgesiebt und die von der Undichtigkeit eines Ventils herrührenden besonderen Schwingungen
nach dem Aussieben
in bekannter Weise durch einen Verstärker, Elektronenröhre
o. dgl., in dem Telephon hörbar gemacht werden.
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Auf der Zeichnung ist eine für das neue Verfahren geeignete Schaltungsanordnung
schematisch veranschaulicht, die dazu dienen soll, die Ausübung des Verfahrens zu
schildern.
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Von einer Rohrleitung i zweigt ein Rohr 3 ab, das durch ein eingebautes
Ventil unter gewissen Betriebsverhältnissen abgeschlossen wird. Um festzustellen,
ob das Ventil in Ordnung ist, wird die hinter dem Ventil liegende Rohrleitung abgehört.
Zum Abhören findet nach der telephonischen Ausführungsform des Verfahrens ein Mikrophon
a Verwendung, das mit dem Telephon 8 in Verbindung steht. Bei dem dargestellten
Schaltungsbeispiel ist in der Schaltung ein llbertrager 4 vorgesehen, der sowohl
die vom Mikrophon z aufgenommenen normalen Rohrschwingungen als auch die durch eine
Undichtigkeit des Ventils hervorgerufenen besonderen Schwingungen zum Röhrenverstärker
5 leitet, der in bekannter Weise mit einer Heizbatterie 6 und einer Anodenbatterie
7 zusammengeschaltet ist. Die sekundäre Wicklung 9 des Übertragers q. wird mit Hilfe
eines veränderlichen Kondensators io auf die Frequenz der Fehlerschwingung abgestimmt,
wobei die Frequenz des allgemeinen Tones des schwingenden Röhrensystems unterdrückt
wird, und es gelangen infolgedessen. nur die durch die Undichtigkeit hervorgerufenen
besonderen, im allgemeinen höher liegenden Schwingungen zum Gitter i i der Verstärkerröhre
5, welche dann verstärkt im Telephon 8 wahrnehmbar werden.
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Das beschriebene Verfahren läßt sich in der Weise abändern, daß an
Stelle eines Telephons 8 ein Meßgerät unter Zwischenschaltung einer an sich bekannten
Einrichtung zum Gleichrichten solcher Schwingungen Elektronenröhre, Detektor, Thermoelement,
Barretter o. dgl., verwendet wird, um die die Undichtigkeit eines Ventils anzeigenden
besonderen Schwingungen sichtbar zu machen. An sich ist die Anwendung dieser Einrichtungen
bekannt und unterscheidet sich nicht von den Anordnungen, wie sie beispielsweise
in der drahtlosen Telegraphie gebräuchlich sind. Eine sehr brauchbare Anordnung
bildet das sogenannte Röhrenvoltmeter, das ohne weiteres an Stelle des Telephons
8 angeschlossen werden kann. Ob ein Telephon oder ein Meßgerät zum Nachweis der
besonderen Schwingungen verwendet wird, hängt zum Teil von Betriebsverhältnissen
ab, die für den vorliegenden Erfindungsgedanken von untergeordneter Bedeutung sind.
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Zur Ausübung des Verfahrens können die einzelnen Bestandteile in beliebiger
Weise zu einem Apparatsatz zusammengebaut werden. Die Erfindung sieht einen Zusammenbau
in folgender Weise vor. Das zum Empfangen der Schwingungen dienende Mikrophon ist
an einer Tragvorrichtung, Stange o. dgl. angebracht, so daß es bequem an die zu
untersuchende Rohrleitung angelegt oder vermittels eines Hakens an diese angehängt
werden kann. Die übrigen Bestandteile der Einrichtung, die Verstärkerröhre, die
erforderlichen Regulierwiderstände, der Übertrager, die Kondensatoren und insbesondere
der das Aussieben bewirkende regelbare Kondensator, werden in einem Beikasten untergebracht,
der ein Aufstellen an dem Untersuchungsort ermöglicht. Mit diesem Beikasten ist
einerseits das Mikrophon verbunden, anderseits das Abhörtelephon, das zweckmäßig
als Kopftelephon ausgebildet ist. Durch eine derartige Anordnung der Einrichtung
kann die Untersuchung von einer einzigen Person vorgenommen werden. Diese hängt
mit Hilfe eines Gurtes den Beikasten um, setzt das Kopftelephon auf und hängt mit
der einen Hand die Stange des Mikrophons an die zu untersuchende Leitung, während
sie mit der anderen Hand nach Inbetriebsetzung der Verstärkerröhre den veränderlichen
Kondensator so lange einstellen kann, bis eine gute Lautstärke im Telephon erzielt
ist. Bleibt das Telephon in Ruhe, so kann daraus geschlossen werden, daß das an
die untersuchte Leitung angeschlossene Ventil in Ordnung ist.
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Dä in gewissen Betrieben die Handhabung einer Stange zum Anlegen des
Mikrophons ungeeignet ist, sieht die Erfindung eine andere Anordnung vor, die darin
besteht, däß in der Nähe des zu untersuchenden Ventils ein Mikrophon fest mit der
Rohrleitung verbunden wird und eine zweiadrige Leitung vom Mikrophon nach einer
Steckdose führt, die an einer leicht zugänglichen Stelle angeordnet ist. Der Beikasten
der Meßeinrichtung wird nun in üblicher Weise durch eine Steckerv erbindung an das
Mikrophon angeschlossen, und die Untersuchung kann in der beschriebenen Weise vorgenommen
werden.
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Wenn an Stelle eines Telephons als Untersuchungsapparat ein Meßgerät
Verwendung findet, so kann dieses ebenfalls in dem Beikasten untergebracht sein.
Das Meßgerät kann aber auch getrennt von dem Beikasten von der die Untersuchung
vornehmenden Person als Brustapparat getragen werden, so daß diese bei der H?ndhabung
derMeßeinrichtung die Teilung des Meßgerätes ständig vor Augen hat. Zur Erleichterung
der Handhabung können sämtliche Teile, die mit dem Beikasten zu verbinden sind,
durch biegsame
Schnüre und Steckschalter angeschlossen werden.
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Das beschriebene Verfahren sowie die angegebene Meßeinrichtung kann
nicht nur zur Untersuchung undichter Ventile Verwendung finden, sondern kann mit
gleicher Wirkung auch dazu dienen, Flansche oder sonstige Rohrverbindungen auf ihre
Dichtigkeit zu untersuchen. Erfahrungsgemäß tritt an einer undichten Stelle ein
feiner Strahl von Gas oder Flüssigkeit aus dem Rohr aus, der dabei ein schwaches
Geräusch hervorruft. Solche feinen Strahlen an den undichten Stellen können insbesondere
bei Gasen nicht mit dem Auge erkennbar gemacht werden, zumal in den meisten Fällen
derartige Stellen schlecht zugänglich sind. Ein in die Nähe gehaltenes Mikrophon
wird aber das durch die Undichtigkeit verursachte Zischen aufnehmen, und mit Hilfe
der beschriebenen Meßeinrichtung kann die Undichtigkeit nachgewiesen werden.