Leckstellen sind unerwünschte und ungewollte Öffnungen in Bauteilen, Bauteilanschlüssen und Leitungen. Sie verursachen durch den Ein- oder Austritt von flüssigen oder gasförmigen Medien Schäden. Um diese Leckstellen zu orten, stehen verschiedene Methoden und Diagnosegeräte zur Verfügung.
Bis vor etwa 40 bis 50 Jahren gab es kaum technische Verfahren, um Leckstellen zu orten. Man ging mit einem guten Gehör und einem Schraubendreher als einfachem Hilfsmittel auf die Suche. Den durchgehenden Metallstab des Schraubendrehers stellte man auf die zu überprüfende Wasserleitung, und das Ohr legte man auf das obere Ende des Holzgriffs. Aufgrund der Schallübertragung konnten die Fließgeräusche der Leitung abgehorcht werden. Mit dem Fortschritt der Technik entwickelten sich die Ortungssysteme weiter. Die Horchgeräte der ersten Generation verstärkten lediglich die Geräusche. Im Wesentlichen bestanden sie aus einem Taststab oder einer Glocke mit einem Geräuschverstärker. Aber auch medizinische Geräte, wie zum Beispiel ein Stethoskop, wurden als Geräuschverstärker eingesetzt. Später wurden diese Horchgeräte zur Frequenzanalyse weiterentwickelt. Der eingebaute Filter eliminierte verschiedene Frequenzen und ermöglichte dem Leckorter Neben- oder Störgeräusche auszufiltern. Die Thermografie hielt Ende der 1960er- Jahre Einzug in die Bauwerksdiagnostik. Die Systeme ermöglichten, flächige Temperaturunterschiede bildlich darzustellen. Sie wurden zur Leckortung aber eher selten eingesetzt, da die verwendeten Kameras wegen ihrer Größe und ihres Gewichts unhandlich waren. Außerdem mangelte es noch an Erfahrungswerten. Eine weitere Möglichkeit, die Oberflächentemperatur zu ermitteln, brachten die Pyrometer. Mit diesen Einpunkt-Temperatur- Messgeräten können an fokussierten Stellen Anomalien aufgezeigt werden.
Sich auf die Suche nach dem Leck begeben
Im Folgenden werden die derzeitig an- gewandten Methoden und Verfahren zur Ortung von Leckstellen im Einzelnen kurz beschrieben. Die Reihenfolge entspricht dem praktischen Ablauf einer Leckortung. Um sich zerstörungsfrei ein Bild über Feuchtigkeit und die Feuchtigkeitsverteilung in einem fraglichen Bauteil zu verschaffen, stehen dem Leckorter vier Verfahren zur Verfügung: Widerstandsmessverfahren, Dielektrisches Verfahren, Mikrowellen-Verfahren und Neutronenradiometrie (Troxler- Sonde). Da es sich hierbei um gängige Verfahren handelt, wird auf deren Funktionsweise nicht näher eingegangen. Die Verfahren zur Leckortung kann man entsprechend ihrer Funktionsprinzipien unterscheiden:
- visuelle Verfahren,
- akustische Verfahren,
- Gasspürverfahren,
- Infrarotortung/Thermografie,
- Kanal-TV, Videoskop für Kanäle und Abwasserleitungen.
Visuelles Verfahren: Den Schaden in Augenschein nehmen
Eine erste Möglichkeit besteht darin, den Schaden in Augenschein zu nehmen und die dabei gewonnenen visuellen Eindrücke zu bewerten. Ergänzt wird diese Bewertung durch Informationen zum Objekt, zum erstmaligen Auf-treten des Schadens, seiner Häufigkeit und so weiter.
Akustische Verfahren: Mit Horchgeräten genauer hinhören
Die ersten Horchgeräte bestanden lediglich aus einem Taststab mit einem Geräuschverstärker. Im Zuge der Weiterentwicklung bauten die Hersteller in die Horchgeräte Steilpassfilter ein, mit denen Störfrequenzen ausgefiltert werden konnten. Bei den ersten Frequenzanalysegeräten bestanden diese noch aus mechanischen Schiebereglern. Im Laufe der Jahre wurden diese durch berührungsempfindliche Displays ersetzt. Die Technik hat sich grundsätzlich nicht geändert, dem Leckorter stehen heute aber neben dem Taststab auch eine Auswahl von Bodenmikrofonen und Horchglocken zur Verfügung. Die Technik der Frequenzanalyse kann nur bei druckführenden Leitungssystemen zur Leckortung eingesetzt werden. Dabei wird die Leitung auf Fließ- und Ausströmgeräusche untersucht. Es werden zwei Grundgeräusche unterschieden:
- der Körperschall in Rohrmaterial und Wassersäule,
- das eigentliche Leckgeräusch, das beim Austreten an der Leckstelle entsteht und sich kugelförmig ausbreitet.
Der Ton, der entsteht, wenn das Medium das Rohr an der Leckstelle verlässt, ist vielfältig und kann daher nicht beschrieben werden. Es kann zum Beispiel an der Leckstelle ein heller hoher Ton zu hören sein. Aber je weiter sich der Leckorter von der Austrittsstelle entfernt, desto dumpfer und tiefer klingt der Ton.
Korrelationsanalyse
Das Grundprinzip der Korrelationsanalyse ist dasselbe wie bei der Frequenzanalyse. Nur die Entscheidung, wo sich eine Leckstelle befindet, übernimmt nicht mehr der Leckorter aufgrund seiner Erfahrung, sondern eine im Korrelator verbaute Software. Nach Eingabe der bekannten und ermittelten Parameter, wie Materialart, Durchmesser der Leitung und Abstand zwischen den beiden Messpunkten, errechnet der Korrelator über die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Leckgeräuschs im Rohr die Lage der Leckstelle. Dazu benötigt man zwei Sende-(Mikrofone)/ Empfangseinheiten sowie den Korrelator. Die Sender/Empfänger werden an der zu untersuchenden Leitung angekoppelt, zum Beispiel über die Schieber, und sind per Funk mit dem Korrelator verbunden. Anhand des Zeitunterschieds, den das Geräusch jeweils braucht, um beim Korrelator (Empfänger) über die beiden Wege einzutreffen, errechnet die Software die Position der Fehlerquelle.
Spürgas-/Tracergas-Verfahren: Das Leck mit Gas aufspüren
In den Anfangszeiten wurde hauptsächlich Helium als Spürgas eingesetzt. Dieses Edelgas ist zum einen sehr teuer und steht zum anderen nicht immer in den erforderlichen Größenordnungen zur Verfügung. Deshalb wird heute hauptsächlich Formiergas mit einem Anteil von 90 Prozent Stickstoff und 10 Prozent Wasserstoff oder 95 Prozent Stickstoff und 5 Prozent Wasserstoff eingesetzt. Helium kommt nur noch in industriellen und sensiblen Bereichen zum Einsatz. Die zu untersuchenden Leitungssysteme müssen komplett entleert werden, da sich das Formiergas nicht mit Wasser mischt. Danach füllt man die Leitung mit Gas und geht den gesamten zu untersuchenden Bereich mit einem Sensor ab. Austretendes Gas erzeugt am Gerät eine akustische und optische Meldung.
Autor: Wolfgang Böttcher
Dieser Beitrag ist Teil eines Artikels aus B+B BAUEN IM BESTAND, Ausgabe 1-2015.
Sie möchten erfahren, wie der Beitrag weiter geht? Als Abonnent haben Sie vollen Zugriff auf das BauenimBestand24.de- Fachbeiträge-Archiv . Neben diesem Beitrag stehen Ihnen dort über 2.000 Fachartikel aus der B+B BAUEN IM BESTAND sowie fünf weiteren Fachzeitschriften zur Verfügung.