DE4311947A1 - Meßelektrode für Leckortungssysteme - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßelektrode für die Ortung von Lecks in einem flächigen Dichtungsmaterial, insbesondere einer Dichtungsfolie.

Flächige Dichtungsmaterialien zur flüssigkeitsdichten Abdichtung von Bauwerken, wie beispielsweise Wasserbecken, Teiche und insbesondere Mülldeponien, bestehen nach dem Stand der Technik aus miteinander verschweißten Bahnen aus Kunststoffolien. Bei solchen Dichtungsmaterialien kann nicht ausgeschlossen werden, daß sie im Laufe der Zeit Lecks bekommen. Um solche Lecks gezielt festzustellen und orten zu können, ist eine bekannte Dichtungsfolie mit über die ganze Folie über Kreuz verlegten und gegeneinander durch die Folie isolierten Meßelektroden versehen, die an einer Meß- und Auswerteeinheit zur Leckortung angeschlossen sind (PCT/EP91/00038).

Die besonderen Anforderungen an eine solche mit Meßelektroden versehene Folie bestehen darin, daß sie dehnfähig ist, um Setzungen des Deponieauflagers auffangen zu können. Dabei sollen auch die Meßelektroden die Dehnung mitmachen können. Wegen des chemisch aggressiven, im Deponiegut enthaltenen Sickerwassers sollen die Elektroden vor allem korrosionsbeständig sein und darüber hinaus mit möglichst niedrigem Übergangswiderstand an das die Meßelektroden umgebende Erdreich beziehungsweise Deponiegut koppeln.

Der Erfindung liegt deshalb zunächst die Aufgabe zugrunde, eine Meßelektrode zu schaffen, die gegen Korrosion durch aggressive Medien beständig ist und einen niedrigen Übergangswiderstand an das sie umgebende Medium, insbesondere an das sie umgebende Erdreich und Deponiegut, hat.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Meßelektrode aus einem elektrisch leitfähigen Bündel nicht metallischer Fasern besteht, die mindestens zum Teil aus Karbon bestehen.

Die erfindungsgemäße Meßelektrode ist wegen des verwendeten leitfähigen Karbons korrosionsbeständig und hat einen geringen Übergangswiderstand zu ihrer Umgebung, weil wegen der durch den Faseraufbau bedingten hohen Kapillarwirkung Feuchtigkeit aus der Umgebung angezogen wird. Darüber hinaus ist sie leicht biegsam und flexibel, so daß sie setzungsbedingte Formänderungen der Dichtungsfolie problemlos mitmacht.

Die Meßelektrode läßt sich in ihrer Form den verschiedenen Anforderungen ihres vorgesehenen Einsatzes anpassen. Nach einer Ausgestaltung ist sie als Gewebe mit insbesondere diagonal verlaufenden Kett- und Schußfäden ausgeführt. In diesem Fall ist sie besonders flexibel aber auch dehnfähig. Sie kann als Schlauch oder Band ausgebildet sein. Aber auch eine Ausbildung als Vlies oder als Seil ist denkbar.

Um gezielt bestimmte Bereiche überwachen zu können, kann sie bis auf den vorgesehenen Meßbereich flüssigkeitsdicht ummantelt sein. Entweder fehlt im Meßbereich der Mantel vollkommen oder der Mantel ist im Meßbereich perforiert.

Da die Leckortung nach dem obengenannten bekannten System darauf basiert, daß Meßelektroden über durchfeuchtetes Erdreich und/oder Deponiegut und das Leck elektrisch miteinander verbunden sind, wird die Erkennung eines Lecks verzögert, wenn das Leck sehr klein ist und das Leck von den nächsten Meßelektroden verhältnismäßig weit entfernt sind. Dieser Nachteil läßt sich durch Verwendung einer als Gewebe oder Vlies ausgebildeten, auf einer oder beiden Seiten des flächigen Dichtungsmaterials angeordneten Meßelektrode beseitigen, wenn diese Meßelektrode mit Scharen von Meßleitungen verbunden ist, die, wie an sich bekannt, auf beiden Seiten des Dichtungsmaterials angeordnet sind und sich kreuzen. In diesem Fall ersetzt die als Gewebe oder Vlies ausgebildete, sich über die gesamte Fläche des Dichtungsmaterials erstreckende Elektrode das sonst zu durchfeuchtende Erdreich. Sobald nämlich die elektrische Verbindung über das Leck zu dem Gewebe oder Vlies hergestellt ist, kann das Leck über die Meßleitungen geortet werden. Das Meßprinzip ist das gleiche wie beim Stand der Technik, nämlich, daß über die wegabhängigen unterschiedlichen Widerstände des Gewebes oder des Vlieses zwischen dem Leck und den einzelnen Meßleitungen das Leck geortet werden kann.

Unabhängig von seiner Verwendung als Meßelektrode läßt sich das elektrisch leitfähige Bündel nicht metallischer Fasern, die zum Teil aus Karbon bestehen, auch als Widerstandsheizleiter beim Verschweißen von thermoplastischen Kunststoffen verwenden, wenn es an beziehungsweise in der zu verschweißenden Fläche angeordnet ist. Hier gilt wie bei der Meßelektrode, daß ein solcher Widerstandsheizleiter vor allem in den Fällen vorteilhaft verwendbar ist, in denen sich in seiner Umgebung aggressive Medien befinden. Vorzugsweise sind dabei die Fasern in die Oberfläche der die Dichtungszone bildenden Teile eingeschmolzen. Alternativ kann der Widerstandsheizleiter von dem durch Zugabe von Leitruß leitfähig eingestellten thermoplastischen Kunststoff gebildet werden.

Die Zufuhr von elektrischer Energie zum Aufheizen des Widerstandsheizleiters kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Widerstandsheizleiter als Band ausgebildet und zwischen zwei elektrisch leitenden, insbesondere in dem thermoplastischen Kunststoff eingebetteten oder aufgepreßten Zuleitungen angeordnet und mit seinen Rändern auf der gesamten Länge elektrisch leitend mit den Zuleitungen verbunden ist. In diesem Fall läßt sich durch Anlegen einer Spannung der Heizleiter entweder gleichzeitig auf seiner gesamten Länge oder in Form einer wandernden Schweißzone aufheizen. Letzteres wird dadurch erreicht, daß bei einem bestimmten Verhältnis zwischen Zuleitungswiderstand und Heizleiterwiderstand die Spannung allmählich gesteigert wird. Wird nämlich die Spannung allmählich gesteigert, dann werden die Fasern des Widerstandsheizleiters im Anfangsbereich zunächst bis auf Schweißtemperatur erhöht und dann zerstört. Diese Art der Aufheizung und Zerstörung, verbunden mit dem Verschweißen in der Schweißzone schreitet bis zum Ende der Schweißzone allmählich fort. Die wandernde Schweißzone hat gegenüber der gleichzeitigen Verschweißung auf der gesamten Länge der Schweißzone den Vorteil, daß die Anschlußleistung der Zuleitungen klein gehalten werden kann. Da für das Verschweißen ein örtlicher Druck von Vorteil ist, kann mit dem Wandern der Schweißzone auch der Ort der Druckbeaufschlagung wandern. Es versteht sich, daß dieser Gedanke der Erfindung nicht an Fasern aus Karbon gebunden ist. Natürlich ist es auch bei der ersten Alternativen möglich, durch Überstrom am Ende der Verschweißung die Fasern zu zerstören. Werden am Ende die Fasern des Widerstandsheizleiters zwischen den Zuleitungen zerstört, dann sind die beiden vorzugsweise aus Bündeln von zumindest teilweise aus Karbonfasern bestehenden Zuleitungen nicht mehr leitfähig miteinander verbunden, so daß bei einem Leck in der Schweißnaht Feuchtigkeit die Zuleitungen überbrückt. Diese Überbrückung kann dann als Anzeichen für eine defekte Schweißnaht gewertet werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Meßelektrode in Form eines Gewebebandes im Längsschnitt,

Fig. 2 eine Dichtungsfolie mit einem beidseits angeordneten Gewebe und darauf angeordneten Meßleitungen im Querschnitt und

Fig. 3-5 überlappend miteinander durch einen Widerstandsheizleiter miteinander verschweißte Dichtungsfolien in drei verschiedenen Ausführungen im Querschnitt.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bildet ein Gewebeband 1 mit diagonal verlaufenden Kett- und Schußfäden 1a, 1b ein elektrisch leitfähiges Bündel nicht metallischer Fasern, die mindestens zum Teil aus Karbon bestehen. Dieses Bündel 1 ist von Kunststoff 2 ummantelt.

In einem Meßabschnitt in dieser Kunststoffummantelung 2 sind zwei Perforationen 3 angeordnet, über die Feuchtigkeit aus der Umgebung in das Bündel 1 eindringen kann. Das bedeutet, daß nur im Bereich der Perforation 3 Feuchtigkeit detektiert werden kann.

Die besonderen Vorteile einer solchen Meßelektrode bestehen darin, daß sie wegen des Einsatzes von Fasern eine große Kapillarwirkung und von daher einen geringen Übergangswiderstand zu dem sie umgebenden Material, insbesondere dem Erdreich oder dem Deponiegut, hat. Auch auf Dauer bleibt dieser geringe Übergangswiderstand erhalten, weil das verwendete Fasermaterial korrosionsbeständig ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Meßelektrode hochflexibel und wegen des diagonalen Verlaufs von Kett- und Schußfäden dehnbar ist. Sie kann deshalb setzungsbedingte Formänderungen der Dichtungsfolie, auf der sie regelmäßig fest verlegt ist, beschädigungsfrei mitmachen.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 zeigt eine Dichtungsfolie 4 mit einem Leck 5. Auf beiden Seiten der Dichtungsfolie 4 ist vollflächig ein Gewebe 6, 7 oder Vlies aufgebracht, das auch das Leck 5 überdeckt. Auf dem Gewebe 6 sind sich kreuzende Scharen von Meßleitungen 8, 9 angeordnet. Das Gewebe 6, 7 besteht mindestens teilweise aus Karbonfasern. Die Meßleitungen 8-10 können Bündel von Karbonfasern sein.

Der Einsatz von Gewebe 6, 7 zumindest auf der dem abzudichtenden Gut gegenüberliegenden Seite gegenüber einem System ohne Gewebe 6, 7 hat den Vorteil, daß sehr frühzeitig ein Leck erkannt wird. Angenommen, die abzudichtende Flüssigkeit steht beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 auf der oberen Seite der Dichtungsfolie 4, dann genügt es, wenn durch das Leck 5 die Flüssigkeit das Gewebe 7 erreicht, weil dann das leitfähige Gewebe 7 den Kontakt zu der Meßleitung 10 herstellt. Bei dem bekannten System mußte zunächst noch das umgebende Erdreich durchfeuchtet werden, um die elektrische Verbindung zur Meßleitung 10 herzustellen.

Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 3-5 geht es um die Verbindung von Teilen aus thermoplastischem Kunststoff. In diesem Fall sind an den Rändern einander überlappende Folien 11-16 miteinander verschweißt. In gleicher Weise ist auch eine Verschweißung anderer thermoplastischer Teile denkbar.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist ein flächiger Widerstandsheizleiter 17, insbesondere aus Karbonmaterial, vor allem in Form von einem Bündel von Fasern, zum Beispiel in Form eines Gewebes oder Vlieses in der Folie 11 eingebettet. Alternativ kann der Widerstandsheizleiter von einer dünnen Lage des durch Zugabe von Leitruß leitfähig eingestellten thermoplastischen Kunststoffes gebildet werden. Durch Aufheizen des Widerstandsheizleiters 17 wird das thermoplastische Material plastifiziert und unter Druck miteinander verschweißt.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 unterscheidet sich von dem der Fig. 3 darin, daß zwei elektrische Widerstandsheizleiter 18 mit Abstand voneinander parallel zueinander in der Dichtungsfolie 13 eingebettet sind.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 handelt es sich um eine Kombination der Ausführungsbeispiele der Fig. 3 und 4. Zwischen zwei elektrischen, mit Abstand voneinander und parallel zueinander angeordneten elektrischen Leitern 19 befindet sich ein Widerstandsheizleiter 20 in Form eines Bandes. Der Widerstandsheizleiter 20 kann als Gewebeband aus Fasern, insbesondere aus Karbonfasern oder aus durch Leitruß leitfähig eingestellten thermoplastischen Kunststoff, bestehen. Durch Zufuhr von elektrischem Strom über die Zuleitungen 19 wird der Widerstandsheizleiter 20 aufgeheizt und damit das umgebende thermoplastische Material für das Verschweißen plastifiziert. Dies kann auf der gesamten Länge der Schweißnaht gleichzeitig erfolgen aber auch fortschreitend. Im letzteren Fall sind die Widerstandsverhältnisse von Zuleitungen 19 und Widerstandsheizleiter 20 derart aufeinander abzustimmen, daß bei allmählicher Anhebung der Spannung der Widerstandsheizleiter 20 nicht nur fortschreitend erwärmt, sondern zerstört wird. Übrig bleiben dann die elektrisch voneinander isolierten Zuleitungen 19, die als Feuchtigkeitsdetektoren verwendbar sind.

Claims (11)

1. Meßelektrode für die Ortung von Lecks in einem flächigen Dichtungsmaterial, insbesondere einer Dichtungsfolie, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektrode aus einem elektrisch leitfähigen Bündel (1, 6, 7, 18, 19) nicht metallischer Fasern besteht, die mindestens zum Teil aus Karbon bestehen.

2. Meßelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektrode als Gewebe ausgebildet ist (Fig. 1).

3. Meßelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe diagonal verlaufende Kett- und Schußfäden (1a, 1b) aufweist.

4. Meßelektrode nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe als Schlauch oder Band ausgebildet ist (Fig. 1).

5. Meßelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektrode als Vlies (6, 7) ausgebildet ist.

6. Meßelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektrode als Seil ausgebildet ist.

7. Meßelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektrode bis auf einen Meßbereich flüssigkeitsdicht ummantelt ist (Fig. 1).

8. Verwendung einer Meßelektrode nach Anspruch 2, 3 oder 5 auf einer oder beiden Seiten des flächigen Dichtungsmaterials (4) mit elektrisch mit der beziehungsweise den Meßelektroden (6, 7) verbundenen, auf beiden Seiten des flächigen Dichtungsmaterials (4) angeordneten, sich kreuzenden Scharen von Meßleitungen (8-10).

9. Heizleiter zum Verschweißen von thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere unter Verwendung einer Meßelektrode nach Anspruch 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter (17, 18, 20) aus einem elektrisch leitfähigen Bündel nicht metallischer Fasern besteht, die mindestens zum Teil aus Karbon bestehen und an beziehungsweise in der zu verschweißenden Fläche angeordnet ist.

10. Heizleiter zum Verschweißen von thermoplastischen Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter aus einem durch Zusatz von Leitruß leitfähig eingestellten thermoplastischen Kunststoff besteht, der an bzw. in der zu verschweißenden Fläche angeordnet ist.

11. Heizleiter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der als Band ausgebildete Heizleiter (20) zwischen zwei Zuleitungen (19) angeordnet und mit seinen Rändern auf der gesamten Länge elektrisch leitend mit den Zuleitungen (19) verbunden ist.