Sicherheitshausanschlussleitung "Safe Pipe"

Prof. L. Zentner
 

Für die Absicherung von Gasrohrleitungen werden heutzutage standardmäßig Gasströmungswächter eingesetzt (Abb. 1). Diese sollen im Falle einer Leckage (beispielsweise durch Baggerangriffe von außen) den unkontrollierten Austritt von Gas vermeiden. Herkömmliche Gasströmungswächter sind in der Lage bei Erreichen eines unzulässig hohen Durchflusswertes im Gasrohr einen Verschluss der Rohrleitung zu erzeugen, indem ein Verschlusskörper (3) entgegen einer Linearfeder (2) in den Ventilsitz (1) geschoben wird. Dazu ist keinerlei Aktuatorik oder Sensorik erforderlich.

Aufgrund von Ablagerungen und Verschmutzungen im Rohrleitungssystem kann es zu Störungen bis hin zu einem vollständigen Ausfall der Sicherheitseinrichtung bei konventionellen Systemen kommen. Außerdem ist es bei herkömmlichen Rohrleitungssystemen nicht möglich untypische äußere Belastungen (z.B. außerordentliche Erdverschiebungen infolge von Baggerangriffen) frühzeitig zu detektieren und dadurch Unfälle zu verhindern bevor diese passieren. Nicht zu letzt weisen die bis dato eingesetzten Gasströmungswächter einen hohen Strömungswiderstand auf.

Das Gesamtziel des BMBF-geförderten Projektvorhabens "Safe Pipe" bestand in der Neuentwicklung eines Rohrleitungssystems für gasförmige und andere Medien. Durch die Integration von Sensorik in der Rohrleitung sollen mechanische Beanspruchungen im erdverlegten Bereich frühzeitig detektiert werden. Über ein Mess- und Auswertesystem werden unübliche Belastungswerte erkannt und als Warnmeldung kabellos an die zuständigen Stellen weitergeleitet. Durch die frühzeitige Gefahrenerkennung sollen somit die katastrophalen Folgen von Gasunfällen vermindert bzw. vermieden werden.

Ein wesentlicher Schwerpunkt des Projektvorhabens bestand in der Entwicklung eines neuartigen Sicherheitsventils für Rohrleitungen nach dem biologischen Vorbild der Hoftüpfel (Abb. 2, Links). Eine Öffnung in der Zellwand (Porus) wird durch einen beweglichen Schließkörper (Torus) verschlossen, wenn eine ausreichend hohe Differenz zwischen dem inneren Druck in der Zelle und dem umgebenden äußeren Druck vorherrscht. Die Bewegungsfähigkeit des Schließkörpers wird dabei über dessen elastische Aufhängung an mehreren nachgiebigen Elementen (zusammengefasst: Schließhaut) gewährleistet. Dieses biologische Prinzip wurde auf ein technisches Prinzip (Abb. 2, Mitte) übertragen und konstruktiv umgesetzt (Abb. 2, Rechts).

Die technische Lösung (Abb. 2, Rechts) zeichnet sich durch einen Verschlusskörper (1) aus, der über drei elastische Aufhängungselemente (2) im Ventilgehäuse (3) befestigt ist. Durch die gezielte geometrische Gestaltung der elastischen Aufhängung ist es möglich, ein Schaltverhalten mit zwei stabilen Schaltzuständen (geöffnet/geschlossen) einzustellen. Durch die optimale Nutzung des vorhandenen Bauraumes und die Verwendung weniger Einzelteile zeichnet sich die neue Lösung im Weiteren durch einen verringerten Strömungswiderstand, sowie durch einen reduzierten Fertigungsaufwand aus.

Die erforderlichen Entwicklungsarbeiten an dem neuartigen Sicherheitsventil wurden vom Fachgebiet Getriebetechnik an der Technischen Universität Ilmenau durchgeführt.

Am 25. März 2009 wurden die Ergebnisse des Projektes Safe Pipe höchst öffentlichkeitswirksam im Rahmen der Veranstaltung „365 Tage im Land der Ideen“ in Weimar präsentiert. Während seiner gesamten Laufzeit wurde das Projekt "Safe Pipe" zahlreich ausgezeichnet.

FITR - Forschungsinstitut für Tief- und Rohrleitungsbau Weimar e.V.
- Koordinator -

TU Ilmenau - FG Nachgiebige Systeme (ehemals FG Mechanismentechnik)

Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Institut für Technik und ihre Didaktik

Forschungszentrum Jülich
Institut für Chemie und Dynamik der Geosphäre ICG-III: Phytosphäre

Hochschule Mittweida
Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik, Lehr- und Forschungsgruppe Optronik

IMM Holding GmbH Mittweida

UST Umweltsensortechnik GmbH Geschwenda

egeplast Werner Strumann GmbH & Co. KG Greven

AZ Gastechnik GmbH Olbernhau

10/2007 - 03/2009

BMBF – Bundesministerium für Bildung und Forschung