Warum sind luft- und gasdichte Rohrabdichtungen wichtig?
In diesem Beitrag wird erläutert, wie wichtig die Abdichtung von Rohren ist, um den Durchfluss von Luft und potenziell gefährlichen Gasen zu verhindern. Darüber hinaus werden einige Methoden zur Prüfung der Luft- oder Gasdichtigkeit einer Abdichtung dargelegt.
Sicherheit sollte ein vorrangiges Ziel für wirksame Abdichtungsstrategien sein. Aus diesem Grund sollte eine Abdichtungsstrategie vorsehen, dass Elektro- und Kommunikationsrohre an allen Gebäudeeingängen abgedichtet werden, um das Eindringen von gefährlichen Gasen wie Kohlenmonoxid, Methan und flüchtigen Kohlenwasserstoffen einzuschränken. In Gebieten, in denen unterirdisch Methan vorkommt, sind Abdichtungen manchmal sogar rechtlich vorgeschrieben.
Kohlenmonoxid ist ein giftiges und brennbares Gas, das bei der anaeroben Zersetzung von Kabelisolierungen und aus anderen Quellen entsteht. Es gibt Fälle, in denen hohe Konzentrationen die Evakuierung ganzer Gebäude erforderlich machten. Das tödliche Kohlenmonoxid hat einen großen Entflammbarkeitsbereich und unterstützt Verbrennungsvorgänge.
Ein gutes Rohrabdichtungsprotokoll verbessert die Luftqualität in Innenräumen. Rohrabdichtungen verhindern, dass Allergene und andere Chemikalien und Schadstoffe aus dem Außenbereich in das Gebäude gelangen. Diese unsichtbaren, aber hartnäckigen Reizstoffe können das Leben schwer machen und langfristige Gesundheitsprobleme verursachen.
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Was sagt die Vorschrift?
Abschnitt 322.B.4 des National Electrical Safety Code (NESC) sieht vor:
Der Teil eines Rohres, der durch eine Außenmauer, einen Boden oder ein Dach eines Gebäudes installiert wird, muss Dichtungen innerhalb des Rohres und äußere Dichtungen an der Außenfläche des Rohres am Eintrittspunkt in das Gebäude aufweisen, die die Wahrscheinlichkeit des Eindringens von Gas in das Gebäude reduzieren sollen. Die Verwendung von Dichtungen kann durch Gasentlüftungsvorrichtungen ergänzt werden, um die Ansammlung von Gasüberdruck in der Leitung zu minimieren.
Während in vielen Elektrovorschriften die Abdichtung von Rohren oder Kanälen gegen Feuchtigkeit beschrieben wird, geht es im NESC ausdrücklich um die Abdichtung gegen Gase aus Sicherheitsgründen. Dadurch soll verhindert werden, dass Luft und Gase von außen in das Innere des Gebäudes und von einem Raum in den anderen gelangen.
Wie viel Gasdruck muss eine Abdichtung standhalten?
Gase bestehen aus kleinen Molekülen, die ständig in Bewegung sind. Diese Moleküle bewegen sich fortlaufend weiter und treffen aufeinander. Unter erhöhtem Druck bewegen sich immer mehr Moleküle im selben Raum. Diese Moleküle üben eine abstoßende Kraft aus und stoßen gegeneinander. Gas dehnt sich konstant aus, um ein gegebenes Volumen vollständig auszufüllen. Wenn man es zulässt, dehnt sich das Gas aus und fließt durch ein Rohr in ein Gebäude. Daher kann schon ein kleiner Druckunterschied eine große Wirkung haben. Luft ist nur eines von vielen Gasgemischen, aber es ist das praktischste Beispiel für dieses Phänomen. Eine aufgeblasene Kuppel ist ein gutes Beispiel für diese Kraft. Der Innendruck muss nur geringfügig höher sein als der Außendruck, mit einer Differenz von 0,0036 psi (0,00025 bar), um die Kuppel in Position zu halten.
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Der Druckunterschied zwischen Außenatmosphäre und dem Innenraum des Gebäudes ist minimal. Um effektiv zu sein, muss die Gebäudeabdichtung keinem hohen
Druckunterschied standhalten. Um gasdicht zu sein, muss die Abdichtung das Gas (Luft) vollständig und ohne Leckagen halten.
Wie man erkennt, ob eine Abdichtung luftdicht und gasdicht ist
Der pneumatische Drucktest funktioniert ähnlich wie die hydrostatische Prüfung und bietet eine gute Methode, um eine robuste Gasabdichtung zu testen. Hydrostatische Prüfungen werden durchgeführt, um den hohen Wassersäulendruck zu testen, der in unterirdischen Systemen auftreten kann. Der Aufbau für den pneumatischen Test ist derselbe, aber ohne Wasser. Der Druck der Luft (oder eines anderen Gases) liegt direkt an der Abdichtung an.
Bei diesem System wird ein Rohr abgedichtet, der Gasdruck wird erhöht und mit einem Druckmesser überprüft. Gasleckagen können durch Druckverlust auf der unter Druck stehenden Seite der Abdichtung oder durch Messung des Gasstroms mit einem Manometer durch das andere Ende der Abdichtung erkannt werden. Es ist möglich, den Gasstrom mit einem Ballon zu ermitteln oder das Vorhandensein von Gasblasen zu erkennen, indem das System unter Wasser getaucht wird.
Gut konzipierte Rohrabdichtungen können einem enorm hohen Druck standhalten. Nachstehend sehen Sie verschiedene Testergebnisse.
Geschlossenzellige Polymerabdichtung
Gut konzipierte Rohrabdichtungen können einem enorm hohen Druck standhalten. Nachstehend sehen Sie verschiedene Testergebnisse.
Mechanische Dichtung
Die Testergebnisse zeigen, dass es sich um starke Abdichtungen handelt, die hohem Druck standhalten. Der Druck in Autoreifen beträgt in der Regel 32 bis 35 psi, und diese speziellen Rohrabdichtungen können einer ähnlichen Kraft standhalten. Das ist viel mehr, als in der Regel notwendig ist, um eine den Vorschriften entsprechende, luftdichte Abdichtung der Rohre zu erzielen.
Luftstrom und Luftdruck
Manchmal besteht das Ziel darin, den Gasdurchtritt zu minimieren, aber eine gewisse Gasentweichung zu ermöglichen. In diesem Fall ist es erstrebenswert, den Weg des Gasstroms durch die Abdichtung zu verstehen.
Luftdruck ist das Maß für die Kraft, die auf eine Fläche einwirkt. Bei den pneumatischen Dichtungstests wird die Abdichtung einem Gasdruck ausgesetzt, der in Kraft pro Fläche gemessen wird: psi (Pfund pro Quadratzoll) oder bar (106 Dynes pro Quadratzentimeter) Wenn es notwendig ist, die Abdichtung zu entlüften, wird die Messung des Gasstroms interessant. Gasstrom ist das Maß für das Gasvolumen über die Zeit. Der Strom wird in scfm (Standard-Kubikfuß pro Minute) oder m3/min (Kubikmeter pro Minute) gemessen.
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Luftstrombegrenzung und Messung
Wenn die Abdichtung eine Gasentlüftungsfunktion erfordert, ist es möglich, Änderungen des Luftdurchsatzes zu messen. Es wurde ein Testgerät entwickelt, das eine Druckluftquelle mit einstellbarem Druck nutzt, die an einem Ende zu einer Rohrabdichtung führt. Ein Durchflussmesser wird an der anderen Seite des Rohres angeschlossen, um den Standard-Luftdurchsatz zu messen.
Der eingehende Luftdruck kann von 5 bis 30 psi (0,3 bis 2 bar) in Schritten von 5 psi (0,34 bar) variiert werden, und der resultierende Luftstrom wird aufgezeichnet.
Bei diesem Test wurde ein leerer Abschnitt eines 50-mm-Rohres verwendet, um einen Basis-Luftdurchsatz aufzuzeichnen. Alle Tests wurden in einem 50-mm-Rohr derselben Größe durchgeführt. Es wurde eine luftdichte Abdichtung mit einem 6,4-mm-Rohr installiert, um den Luftstrom zu begrenzen, aber dennoch eine Entlüftung zu ermöglichen.
Darüber hinaus wurden offenzellige Schaumstoffe getestet. Die Zellstruktur dieses Polymers lässt unter Druck etwas Gas und Wasser durch. Diese Arten von Schaumstoffen werden gelegentlich verwendet, um Wasser oder Luftpartikel zu begrenzen oder zu filtern. Im Rohr wurden zwei unterschiedlich tiefe Abdichtungen aus offenzelligem Schaumstoff installiert. Die Daten sind in Diagramm 1 zu sehen.
Diagramm 1: Luftstrom im Vergleich zum Luftdruck für Abdichtungen mit unterschiedlichen Begrenzungen
Unter höherem Druck gibt es einen höheren Luftstrom. Es ist möglich, den Luftstrom weiter zu begrenzen, indem man den Durchmesser des Rohres innerhalb der geschlossenen Abdichtung verringert. Es ist auch möglich, spezielle, offenzellige Polymertechnologien zu verwenden, um den Luftstrom zu begrenzen. Hier kann der Luftstrom sowohl durch die Konstruktion des Materials als auch durch die Tiefe der Abdichtung begrenzt werden.
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Die Wissenschaft der Abdichtung
Es gibt Lösungen, um Gase abzudichten und gegen hohen Druck zu schützen. Es ist auch möglich, Strömungselemente in die Abdichtung zu integrieren. Bestimmen Sie Ihre Anforderungen. Was sind die Sicherheitsaspekte? Welche Arten von Gasen sind vorhanden? Wie viel Druck sollte standgehalten werden? Wenn Sie sich für die Installation einer Abdichtung entscheiden, achten Sie darauf, dass Sie die richtige Dichtungslösung verwenden. Berücksichtigen Sie die Konstruktion und überprüfen Sie die Testergebnisse.