DE3110820A1

DE3110820A1 - Verfahren und elektrisch leitender draht zur erfassung der lage eines elektrisch isolierenden, unterirdisch verlegten durchlaufenden gegenstandes

Info

Publication number: DE3110820A1
Application number: DE19813110820
Authority: DE
Inventors: Masakazu Osaka Morioka; Syuichi Nakamura
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1980-03-19
Filing date: 1981-03-19
Publication date: 1982-01-14
Also published as: JPS56132586A; US4573016A; BE887993A; NL180547C; FR2478827A1; FR2478827B1; CA1176343A; GB2072348B; NL8101354A; NL180547B; US4449098A; GB2072348A; JPH0247714B2

Description

Osaka Gas Company Limited Osaka, Japan

Verfahren und elektrisch leitender Draht zur Erfassung der Lage eines elektrisch isolierenden, unterirdisch verlegten durchlaufenden Gegenstandes

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erfassung der Lage eines unterirdisch verlegten, elektrisch isolierenden durchlaufenden oder sehr langen Gegenstandes von der Erdoberfläche durch die Verwendung elektromagnetischer Wellen und auf einen elektrisch leitenden Draht zur Anordnung längs des durchlaufenden Gegenstandes zur Durchführung des Verfahrens-

Gewöhnlich werden die vorstehend erwähnten elektrisch leitenden Drähte allgemein für unterirdische Rohrleitungen aus Kunstharz benötigt, die der Förderung von beispielsweise Stadtgas oder Stadtwasser dienen.

Nach dem Stand der Technik ist eine Anordnung bekannt, gemäß der ein metallischer Draht auf die Umfangsfläche eines unterirdischen Rohres aus Kunstharz längs der Achse des Rohres in einem Zustand gelegt- wird, daß das Verschwinden des nackten^Drahtes durch Korrosion im Lauf der Zeit unvermeidlich ist.

Nach einer anderen bekannten Anordnung ist der elektrisch leitende Draht mit einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial zur Vermeidung der Korrosion des Drahtes unter der Erde beschichtet. Bei der vorstehend beschriebenen bekannten Anordnung wird jedoch, falls der elektrisch leitende Draht zufällig durch Grabungsoder Ausschachtarbeiten im Boden brechen oder durchschnitten werden sollte, die Ausbreitung des elektrischen Stromes völlig unterbrochen, wodurch folglich auch die Erzeugung elektromagnetischer Wellen aufgehoben wird, so daß es völlig unmöglich wird, die Lage des isolierten Drahtesjvon der Erdoberfläche zu erfassen.

Wenn die Frequenz der elektromagnetischen Welle äußerst hoch gemacht wird, kann es möglich werden, den Strom von einem Schnittende des leitenden Drahtes zu seinem anderen Schnittende durch den Erdboden zu leiten. Jedoch ergibt sich im Fall, wo die elektromagnetischen Wellen solch extrem hoher Frequenzen zu verwenden sind, ein anderes Problem, daß es nämlich schwierig wird, den leitenden Draht über eine große Entfernung von dem Punkt der Stromquelle aus zu erfassen.

Außerdem ist es zur Verbindung der elektrisch leitenden Drähte miteinander erforderlich, zunächst deren äußere Überzugsschichten zur elektrischen Verbindung der Kerndrähte zu entfernen, wobei es außerdem nötig ist, die verbundenen Teile mit einer Abdichtmasse od. dgl. zum Schutz gegen Korrosion abzudecken, so daß erhebliche Arbeitsstunden für die Verbindungsarbeiten erforderlich sind.

Im übrigen war es in den Fällen, wo Stahlrohre mit den Kunststoffrohren verbunden werden, allgemeine Praxis, den bloßen Draht oder den mit der äußeren Überzugsschicht bedeljfcten Draht, der längs des Kunststoffrohres vorgesehen ist, mit dem Stahlrohr durch Löten oder ein Thermitschweißverfahren zu verbinden, und daher werden die Verbindungsarbeiten unerwünscht weiter verkompliziert.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Erfassung eines unterirdisch verlegten durchlaufenden langen Gegenstandes unter Überwindung der erwähnten technischen Probleme und auch einen elektrisch leitenden Draht für diese Erfassung zur Verwendung bei diesem Erfassungsverfahren zu entwickeln. Außerdem ist Aufgabe der Erfindung, einen elektrisch leitenden Draht zur Erfassung eines unterirdisch verlegten langgestreckten Gegenstandes der vorstehend erläuterten Art zu entwickeln, der elektrische Leitfähigkeit aufweist und frei von unerwünschter Korrosion ist.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist zunächst ein Verfahren zur Erfassung der Lage eines

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Gegenstandes durchlaufender Länge unter der Erde mittels von einem längs des Gegenstandes verlegten Draht abgestrahlter elektromagnetischer Wellen, mit dem Kennzeichen, daß man den elektrisch leitenden Draht durch Bedecken eines flexiblen metallischen Kerndrahtes mit einer äußeren überzugsschicht aus einem flexiblen und elektrisch leitenden hochpolymeren organischen Material herstellt, den elektrisch leitenden Draht unter der Erde längs des unterirdisch verlegten Gegenstandes anordnet, dem elektrisch leitenden Draht einen Hochfrequenzstrom zuführt und davon abgestrahlte elektromagnetische Wellen zur Erfassung des unterirdisch verlegten Gegenstandes auffängt.

Dabei kann man den Hochfrequenzstrom zwischen den Enden des elektrisch leitenden Drahtes zuführen.

Erfindungsgemäß wird also elektrischer Strom durch den Erdboden mittels der Überzugsschicht des prahtes geleitet, wenn dem Draht Hochfrequenz strom zugeführt wird, wodurch es möglich wird, die Lage der unterirdisch verlegten Gegenstände von der Erdoberfläche auch im Fall zu erfassen, wenn der Draht durchgeschnitten ist.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein elektrisch leitender Draht zur Durchführung dieses Verfahrens, mit dem Kennzeichen, daß er einen flexiblen metallischen Kerndraht und eine auf den flexiblen metallischen Kerndraht aufgebrachte äußere überaugsschicht aus einem flexiblen und elektrisch leitenden hochpolymer en organischen Material aufweist.

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Die äußere Überzugsschicht des elektrisch leitenden Drahtes ist dadurch herstellbar, daß man wahlweise Kohlenstoffpulver oder Metallpulver in Kunstharz oder Gummi einmischt. Die äußere Überzugsschicht weist vorzugsweise einen spezifischen Widerstand im Bereich zwischen angenähert über 10 JX . cm und unter 50 000 JX.. cm, insbesondere angenähert 100Jl* cm auf.

Da die Überzugsschicht aus einem hochpolymeren organischen Material mit elektrischer Leitfähigkeit besteht, gibt es keine Möglichkeit,daß sie beispielsweise aufgrund eines Röstens od. dgl. bei unterirdischer Verlegung verschwindet, und daher kann der leitende Draht halbpermanent ohne Verlust seiner elektrischen Leitfähigkeit verwendet werden. Außerdem ist es aufgrund der Tatsache, daß diese Überzugsschicht selbst auch elektrisch leitend ist, sogar in dem Fall, wo der leitende Draht zufällig, z. B. bei Grabungsarbeiten usw., durchschnitten wird, möglich,daß der elektrische Strom von der Überzugsschicht an einem Schnittende des leitenden Drahtes zur Überzugsschicht an dessen anderem Ende durch den Erdboden fließt und daher vom elektrischen Strom elektromagnetische Wellen erzeugt werden, wodurch es ermöglicht wird, die Lage von der Erdoberfläche aus zu erfassen. Außerdem braucht man beim Verbinden der elektrisch leitenden Drähte, da deren Überzugsschicht elektrisch leitend ist, die miteinander zu verbindenden Drähte- lediglich in gegenseitigen Kontakt zu bringen, und eine direkte Verbindung zwischen den Kerndrähten ist nicht unbedingt erforderlich, so daß eine solche Verbindung äußerst erleichtert ist. Zusätzlich können die eine Flexibilität aufweisenden Kerndrähte und Überzugsschichten ohne weiteres längs der unterirdisch

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verlegten langgestreckten Gegenstände angeordnet werden, was zu einer Erleichterung der Installationsarbeiten dafür führt. Weiter braucht zum elektrischen Verbinden des leitenden Drahtes mit den metallischen Rohren u. dgl. der leitende Draht nur um das metallische Rohr gelegt zu werden, um ein Fließen des elektrischen Stroms zu bewirken, was eine erhebliche Vereinfachung der Verbindung sarbei ten bedeutet.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht zur Veranschaulichung des Prinzips zum Erfassen der Lage eines unterirdisch verlegten Rohres unter Verwendung eines elektrisch leitenden Drahtes nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine fragmentarische Seitenansicht, die in vergrößertem Maßstab den Zustand zeigt, wie der leitende Draht auf dem Rohr vorgesehen ist;

Fig. 3 eine Fig. 2 ähnliche Ansicht zur besonderen Darstellung einer Abwandlung dieser Anordnung;

Fig. 4 eine teilweise weggebrochene Seitenansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus des leitenden Drahtes nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

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Fig. 5 eine Perspektivdarstellung des Aufbaus einer Verbindung zwischen den leitenden Drähten; und

Fig. 6 eine fragmentarische Seitenansicht zur Veranschaulichung der Verbindung zwischen einem leitenden Draht und einem Stahlrohr.

Die folgende Beschreibung entspricht dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, stellt jedoch keine Beschränkung des allgemeinen Prinzips der Erfindungjflar.

Fig.l zeigt eine schematische Seitenansicht zur Veranschaulichung des Prinzips der Erfassung der Lage eines unterirdisch verlegten Rohres 2 in einem Nichttrockenzustand zur Förderung von Stadtgas unter Verwendung eines elektrisch leitenden Drahtes 1. Mit dem z. B. aus Kunstharz, wie Polyäthylen, bestehenden Rohr 2 sind Zweigrohre 3 und 4 aus einem elektrisch isolierenden Kunstharz verbunden. Die Zweigrohre 3 und 4 sind weiter mit Stahlrohren 5 und 6 verbunden, die an Gasbrenneinrichtungen 9 und 10 über Gasmesser 7 und 8 zur Verwendung des Stadtgases beispielsweise in Wohnhäusern usw. geschlossei^sind. Längs des Rohres 2 ist der elektrisch leitende Draht 1 vorgesehen, der mit einem Ende jedes der elektrisch leitenden Drähte 11 und 12 verbunden ist, die längs der Zweigrohre 3 und 4 angeordnet sind. Die leitenden Drähte 11 und 12 haben einen gleichartigen Aufbau wie den des leitenden Drahtes 1. Die anderen Enden der leitenden Drähte 11 und 12 sind mit den Stahlrohren 5 bzw. in einer weiter unten anhand der Fig. 6 njäher beschriebenen Weise verbunden.

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Zur Erfassung der Lage, wo das Rohr 2 verlegt ist, von der Erdoberfläche aus sind Ausgangsanschlüsse einer Hochfrequenzstromquelle 13 zwischen den Stahlrohren 5 und 6, wie dargestellt, angeschlossen. Die Hochfrequenzstromquelle 13 gibt elektrischen Strom mit Frequenzen z. B. im Bereich von 2 kHz bis 100 kHz mit einer Spannung von weniger als angenähert 60 V ab. Durch Erfassen der elektromagnetischen Wellen, die vom leitenden Draht 1 zur Erdoberfläche abgestrahlt werden, ist es möglich, die Lage des Rohres 2 unter der Erde zu , finden, £^as sich längs des leitenden Drahtes 1 erstreckt. Der leitende Draht 1 und das Rohr 2, die vorstehend beschrieben wurden, werden unter der Erde im Tiefenbareich von z. B. 0,6 bis 1,2 m von der Erdoberfläche verlegt.

In Fig. 2 ist die Art dargestellt, wie der elektrisch leitende Draht 1 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung längs des Rohres 2 angebracht ist. Nach diesem Ausführungsbeispiel ist der leitende Draht 1 beispielsweise auf einer geraden Linie längs der Achse des Rohres 2 angeordnet, wobei Bänder 14, die gleichzeitig den Außenumfang des Rohres 2 und den des leitenden Drahtes umgeben, den leitenden Draht an der Außenumfang sf lache des Rohres 2 festlegen.

In Fig. 3 ist eine Abänderung der Anordnung in Fig. 2 dargestellt, wonach der leitende Draht 1 gemäß der Erfindung ebenfalls längs des Rohres 2 vorgesehen ist. Nach dieser Abwandlung ist der leitende Draht wendelförmig oder spiralförmig um den Außenumfang des Rohres 2 gelegt, und daher können die für die Anordnung in Fig. 2 beschriebenen Bänder 14 bei der Abwandlung nach Fig. 3 entfallen.

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Im Rahmen der Anordnung nach Fig. 1 kann Erfassung der Lage des leitenden Drahtes 1 und folglich der des Rohres 2 von der Erdoberfläche aus alternativ ein Verfahren angewandt werden, wonach eine Elektrode 15 in den Boden gesenkt wird, wobei der elektrische Strom zwischen dieser Elektrode 15 und dem Stahlrohr 6 oder 5 von einer Hochfrequenzstromquelle 16 angelegt wird.

Fig.4 zeigt den elektrisch leitenden Orahtfnach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ein Teil aus Klarheitsgründen weggebrochen ist. Der leitende Draht 1 ist durch Aufbringen einer Überzugsschicht 18 auf einen metallischen Kerndraht 17 hergestellt. Der aus metallischem Material, wie z. B. Kupfer, Eisen, usw., die gute Leiter elektrischer Ströme sind, bestehende Kerndraht 17 wird durch Verdrallen oder Verlitzen einer Mehrzahl einzelner Drähte erhalten und weist Flexibilität auf. Die tlberzugsschicht 18 besteht aus einem hochpolymeren organischen Material und weist ebenfalls Flexibilität und elektrische Leitfähigkeit auf. Die vorstehend beschriebene Überzugsschicht 18 kann aus einem Material zusammengesetzt sein, das man durch Einmischen von Kohlenstoffpulver oder einem metallischen Pulver in ein Kunstharz, wie z. B. Polyäthylen, usw., Kunstkautschuk oder Naturgummi herstellt, und soll einen spezifischen Widerstand zwischen angenähert über 10 -Π- . cm und angenähert unter 50 000-CL. cm, vorzugsweise 100 -Π-. cm haben. Die Überzugsschicht 18 mit dem spezifischen Widerstand im vorstehend beschriebenen Bereich läßt sich erhalten, indem man 50 bis 60 Gewichtsteile Acetylenkohlenstoff mit 100 Gewichtsteilen Chloroprenkautschuk oder Naturkautschuk usw. vermischt. Falls der spezifische Widerstand der

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Überzugsschicht 18 unter etwa 1O-A-. cm liegt, wird das Mischungsverhältnis des Kohlenstoffpulvers oder metallischen Pulvers im Vergleich mit der Menge des Kunstharzes oder Kautschuks zu hoch, was zu einer schlechteren Flexibilität führt, so daß es schwierig wird, den elektrisch leitenden Draht 1 gemäß der Erfindung herzustellen. Andererseits wird es, wenn der spezifische Widerstand der Überzugsschicht 18 etwa 50 OOOJT-. cm überschreitet und eine entsprechend höhere Isolierwirkung hat, völlig unmöglich, die Erfassung durchzuführen, wenn der leitende Draht durchschnitten wird, wie oben bezüglich des Standes der Technik festgestellt wurde.

Gemäß Fig. 5, die einen Verbindungszustand der leitenden Drähte 1 zeigt, werden die Enden der zu verbindenden leitenden Drähte 1 parallel aufeinandergelegt, wi e dargestellt ist, und miteinander mit. Strängen aus einem elektrisch leitenden oder elektrisch isolierenden Material zusammengebunden. In der vorstehend beschriebenen Weise werden die Überzugsschichten 18 elektrisch miteinander verbunden, und auch ohne eine direkte Verbindung zwischen den Kerndrähten 17 lassen sich die leitenden Drähte 1 in den Zustand bringen, wo sie elektrisch verbunden sind.

Gemäß Fig. 6, die den Verbindungszustand zwischen dem auf dem Zweigrohr 3 vorgesehenen leitenden Draht und dem Stahlrohr 5 zeigt, wird der leitende Draht mit dem dem leitenden Draht 1 gleichartigen Aufbau entsprechend obigen Erläuterungen um das Stahlrohr gewickelt, durch welche Anordnung es möglich ist, daß elektrischer Strom durch den leitenden Draht 11 und das Stahlrohr 5 fließt. Demgemäß ist die zur Verbindung

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zwischen dem leitenden Draht 11 und dem Stahlrohr 5 erforderliche Arbeit erheblich vereinfacht. Gleichartige Verfahren, wie vorstehend beschrieben, können auch für die Verbindung zwischen dem längs des Zweigrohres vorgesehenen leitenden Draht 12 und dem Stahlrohr 6 durchgeführt werden. Ein Ende 17a des Kerndrahtes kann von der Überzugsschicht 18 befreit und durch Löten oder Thermitschweißen mit dem Stahlrohr 5 verbunden werdenjEs sei hier erwähnt, daß, obwohl nicht besonders dargestellt, nach einer weiteren Abwandlung gemäß der Erfindung aer^raht 17 auch durch einen einzelnen Draht mit genügender Flexibilität gebildet sein kann. Es sei auch darauf hingewiesen, daß der Erfindungsgedanke in seiner Anwendung nicht auf das Rohr 2 und die Zweigrohre 3 und 4, wie in den vorstehenden Beispielen beschrieben, beschränkt ist, sondern in weitem Umfang auf verschiedene andere langgestreckte, unterirdisch verlegte Gegenstände anwendbar ist.

Beispiel

Gemäß Fig. 1 werden der leitende Draht 1 gemäß der Erfindung, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, und das Rohr 2 angenähert 1,2 m unter der Erdoberfläche verlegt. Die Stromquelle 13 liefert elektrischen Strom mit 2 kHz und 6 V. Es wurde gefunden, daß sich die Lage des Rohres 2 an der Erdoberfläche längs 100 bis 200 m zwischen den Rohren 3 und 4 in dem Fall erfassen läßt, wo der Draht 1 durchlaufend ist. Es wurde außerdem festgestellt, daß die Lage des Rohres 2 an der Erdoberfläche

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längs 40 bis 100 m zwischen den Rohren 3 und 4 in dem Fall erfaßbar ist, wo die Erde in einem Bereich des spezifischen Widerstandes von 1000Jl-. cm bis 5 OOOil. cm ist und ein Teil des Drahtes 1 in einer Länge von angenähert 0,5 bis 1,0 m abgeschnitten ist.

Dagegen ist es, wenn der herkömmliche elektrisch leitende, mit dem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial überzogene Draht anstelle des Drahtes 1 verwendet wird, unmöglich,das Rohr 2 in dem Fall zu erfassen, wo der 0,5 bis 1,0 m lange Teil des herkömmlichen Drahtes abgeschnitten ist.

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Claims

Paten tansprüche

1.) Verfahren zur Erfassung der Lage eines Gegenstandes durchlaufender Länge unter der Erde mittels von einem längs des Gegenstandes verlegten Draht abgestrahlter elektromagnetischer Wellen,

dadurch geke nnzeichnet, daß man den elektrisch leitenden Draht (1) durch Bedecken eines flexiblen metallischen Kerndrahtes (17) mit einer äußeren überzugsschicht (18) aus einem flexiblen und elektrisch leitenden hochpolymeren organis dien Material herstellt, den elektrisch leitenden Draht (1) unter der Erde längs des unterirdisch verlegten Gegenstandes (2) anordnet, dem elektrisch leitenden Draht (1) einen Hochfrequenzstrom zuführt und davon abgestrahlte elektromagnetische Wellen zur Erfassung des unterirdisch verlegten Gegenstandes (2) auffängt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß man den Hochfrequenzstrom zwischen den Enden des elektrisch leitenden Drahtes (1) zuführt.

3. Elektrisch leitender Draht zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß er einen flexiblen metallischen Kerndraht (17)

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und eine auf den flexiblen metallischen Kerndraht (17) aufgebrachte äußere Überzugsschicht (18) aus einem flexiblen und elektrisch leitenden hochpolymeren organischen Material aufweist.

4. Elektrisch leitender Draht nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die äußere Überzugsschicht (18) durch wahlweises Einmischen von Kohlenstoffpulver oder Metallpulver in Kunstharz oder Gummi hergestellt ist.

5. Elektrisch leitender Draht nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die äußere Überzugsschicht (18) einen spezifischen Widerstand im Bereich zwischen angenähert über 10 SL. cm und unter 50 000 -TL.cm aufweist.

6. Elektrisch leitender Draht nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die äußere Überzugsschicht (18) vorzugsweise einen spezifischen Widerstand von angenähert 100 S\- . cm aufweist.

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