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Dokumentenidentifikation DE19751811A1 10.06.1999
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von Bauelementen
Anmelder ABB Research Ltd., Zürich, CH
Erfinder Milanovic, Raiko, Dipl.-Ing., 69121 Heidelberg, DE;
Nøkleberg, Lars, Jar, NO
Vertreter Kutzsche-Konrad, L., Dipl.-Phys., Pat.-Ass., 69493 Hirschberg
DE-Anmeldedatum 24.11.1997
DE-Aktenzeichen 19751811
Offenlegungstag 10.06.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.06.1999
IPC-Hauptklasse G01N 23/00
IPC-Nebenklasse G01N 31/00   G01N 27/22   G01N 17/00   F17D 5/06   
Zusammenfassung Bauelemente sind einer starken Erosion ausgesetzt, wenn sie beispielsweise Bestandteil von Fördereinrichtungen für Erdöl sind, die auf dem Meeresboden installiert sind. Sie müssen deshalb kontinuierlich überprüft werden. Das ist bis jetzt sehr aufwendig, da diese Bauelemente (2) meist an schwer zugänglichen Stellen installiert sind, und es hierfür bis jetzt keine geeigneten Vorrichtungen gibt. Für ihre Prüfung muß deshalb Personal von einer Bohrinsel zu den Fördereinrichtungen geschickt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung kann der Zustand solcher Bauelemente (2) durch Detektion von radioaktiven Teilchen oder einer chemischen Verbindung kontinuierlich überprüft werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen von Bauelementen gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 4.

Solche Vorrichtungen kommen beispielsweise dort zu Anwendung, wo Bauelemente, die an schwer zugänglichen Stellen installiert sind, überprüft werden sollen, ob sie erodiert sind. Das ist beispielsweise bei Drosselventilen der Fall, die Bestandteile von Fördereinrichtungen sind, welche auf dem Meeresboden installiert sind. Diese Drosselventile sind auf Grund ihrer Einsatzbedingungen verstärkter Erosion ausgesetzt. Das gilt insbesondere für die Bauteile dieser Drosselventile, die mit Meerwasser und Erdöl ständig in Berührung kommen. Diese Bauelemente müssen wegen der stark erosiven Eigenschaften der Medien und der Strömung sehr oft ausgetauscht werden. Da es bis jetzt keine geeigneten Verfahren und Vorrichtungen gibt, mit denen der Zustand der Drosselventile überprüft werden kann, ist es nicht möglich den richtigen Zeitpunkt zu bestimmen, wann der Austausch eines Bauteils bzw. der Austausch des ganzen Drosselventils erfolgen muß. Aus diesem Grund werden zur Zeit die in Frage kommenden Bauteile entweder nach Versagen oder im regelmäßigen Turnus ausgetauscht, was hohe Kosten verursacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem vor allem Bauelemente, die an schwer zugänglichen Stellen installiert sind, kontinuierlich überprüft werden können. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Die Aufgabe, welche das Verfahren betrifft, wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Aufgabe, welche die Vorrichtung betrifft, wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 4 gelöst.

Weitere erfinderische Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.

Die einzige zur Beschreibung gehörige Figur zeigt eine Überwachungsvorrichtung 1, ein Drosselventil 2 und einen Detektor 3. Das Drosselventil 2 besteht bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Zylinder 4, dessen Mantelfläche mit Löchern 5 versehen ist. Im Innern des Zylinders 4 ist ein Kolben 6 installiert, der vertikal bewegt werden kann. Die äußeren Abmessungen des Kolbens 6 sind so gewählt, daß er sich gerade noch innerhalb des Zylinders 4 bewegen läßt. Befindet sich der Kolben 6 am oberen Ende des Drosselventils 2, so sind alle Löcher 5 offen und ein strömendes Medium beispielsweise ein Gemisch 12 aus Wasser und Öl kann hindurch geleitet werden. Die Löcher 5 lassen sich dadurch verschließen, daß der Kolben 6 nach unten bewegt wird. Um die Innenwand des Zylinders 4 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren prüfen zu können, wird dieser aus einem Metall oder einer Legierung gefertigt, die mindestens ein Metall enthält, das durch Bestrahlung radioaktiv wird. Dieses Metall muß so gewählt werden, daß seine Halbwertszeit nach der Bestrahlung hinreichend groß ist. Vorzugsweise sollte diese wenigstens vier Jahre betragen. Am besten ist ein Metall, das durch Beschuß mit Neutronen radioaktiv wird, da diese Strahlungsquelle leicht erreichbar und kostengünstig ist. Der Detektor 3 ist unterhalb des Ausflusses 4A des Zylinders 4 installiert und über eine Signalleitung 6 mit einer Auswertevorrichtung auf einer Bohrinsel (hier nicht dargestellt) verbunden. Über eine elektrische Versorgungsleitung 7 wird der Detektor 3 mit der erforderlichen elektrischen Spannung versorgt. Abweichend von der hier gezeigten Darstellung kann der Detektor 3 auch an einer anderen hierfür geeigneten Stelle (hier nicht dargestellt) installiert werden, die beispielsweise in Strömungsrichtung gesehen weiter vom Ausfluß 4A entfernt liegt. Es muß immer nur sichergestellt werden, daß alle radioaktiven Teilchen erfaßt werden. Wird der Detektor 3 nicht unmittelbar am Ausfluß 4A installiert, so hat das den Vorteil, daß der Detektor 3 leichter zugänglich ist. Mit Hilfe des Detektors 3, der beispielsweise als ionisierender Zähler ausgebildet ist, werden die radioaktiven Teilchen 4T erfaßt, die sich auf Grund von Erosion von der Innenwand des Zylinders 4lösen. Aus der Menge der Teilchen 4T, die über einen definierten Zeitraum erfaßt werden, kann auf den Zustand der Innenwand des Zylinders 4 geschlossen werden. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, daß die erodierten Teichen 4T nicht in einen direkten Kontakt mit dem Zähler gelangen müssen, um registriert zu werden. Die Detektion ist zudem von einem Strömungsprofil unabhängig.

Eine andere Möglichkeit des Verfahrens besteht darin, in der Begrenzungswand des Zylinders 4 kleine Kammern 4K auszubilden, die mit radioaktiven Teilchen 4T gefüllt werden. Hierfür sind ebenfalls Teilchen 4T zu verwenden, die über eine ausreichende Halbwertszeit verfügen. Plutonium wäre hierfür beispielsweise geeignet. Die Kammern 4K sind nach der Fertigstellung des Zylinders 4 zunächst durch den metallischen Werkstoff verschlossen, aus dem der Zylinder 4 gefertigt ist. Durch die Erosion wird der Werkstoff abgetragen, und die Kammern 4K werden freigelegt. Die Teilchen 4T werden aus dem Zylinder 4 geschwemmt und von dem Detektor 3 erfaßt. Aus der Tatsache, daß die Kammern 4K freigelegt sind, kann auf den Zustand des Zylinders 4 geschlossen werden.

An Stelle von radioaktiven Teilchen 4T kann in die Kammern 4K auch ein Salz 4T in Form von CuSO4, NiSO4 oder NiCl2 gefüllt werden. In diesem Fall wird ein als Analysegerät ausgebildeter Detektor 3 verwendet. Das Analysegerät 3 weist ferner die Eigenschaft auf, daß die gelösten Salze 4T durch eine angelegte Spannung auf seiner Kathode (hier nicht dargestellt) abschieden werden. Die Schicht, die sich auf der Kathode bildet, ruft eine leicht meßbare Kapazitätsänderung hervor und ist ein Maß für die freigesetzte Menge an Salz 4T und somit der Erosion.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Prüfen von Bauelementen, insbesondere von Drosselventilen (2), dadurch gekennzeichnet, daß sich die von jedem Bauelement (2) lösenden Teilchen (4T) erfaßt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bauelement (2) bereichsweise radioaktiv ausgebildet wird, und daß sich die lösenden Teilchen (4T) mit einem Detektor (3) erfaßt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Begrenzungswand des Bauelements (2) radioaktive Teilchen (4T) und/oder eine chemische Verbindung (4T) eingebettet werden, und daß freigelegte Teilchen (4T) erfaßt und/oder Reaktionsprodukte der chemischen Verbindung ermittelt wird.
  4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Detektor (3), der mit einer elektrischen Versorgungsleitung (7) in Verbindung steht, im Bereich des Ausflußes (4A) des Bauelements (2) installiert und über eine Signalleitung (6) an eine Auswertevorrichtung angeschlossen ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen (4T) mit einer Halbwertszeit von wenigstens vier Jahren in Kammern (4K) in der Begrenzungswand des Bauelements (2) eingebettet sind.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Salz in Form von CuSO4, NiSO4 oder NiCl2 in Kammern (4K) in der Begrenzungswand des Bauelements (2) eingebettet sind.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß der Detektor (3) als ionisierender Zähler oder Analysegerät ausgebildet ist.






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