Element zur Anzeige des Auftretens von Flüssigkeit in einem Raum
Es ist schon vorgeschlagen worden, Behälter und Leitungen für flüssige Brennstoffe, Trinkwasser usw. zwecks frühzeitiger Feststellung allfälliger Undichtheiten doppelwandig auszuführen und an geeigneten Stellen des Zwischenraumes zwischen beiden Wänden des Behälters bzw. der Leitung Fühlerelemente anzuordnen, die über ein Leiterpaar an einen Uberwa- chungsstromkreis angeschlossen sind und den Zustand dieses Stromkreises zwecks Auslösung eines Signals verändern, wenn an der betreffenden Stelle Flüssigkeit auftritt.
Wo der Behälter bzw. die Leitung dem Grundwasser oder Oberflächenwasser ausgesetzt ist, kann die durch solche Elemente feststellbare Leckflüssigkeit entweder infolge eines Lecks der äussern Wand eingedrungenes Wasser oder infolge eines Lecks der innern Wand durch diese ausgetretene Flüssigkeit sein.
Es ist bekannt, im Wärmeisolationsmantel von Fernheizrohrleitungen zwei Leiter eines Überwa- chungsstromkreises anzuordnen und diese durch poröses Material voneinander zu trennen, welches sie im trockenen Zustande elektrisch voneinander isoliert, aber beim Auftreten von Feuchtigkeit leitfähig wird und den Überwachungsstromkreis an der feuchten Stelle kurzschliesst und dadurch ein Signal auslöst. Diese Anordnung sowie andere bekannte Fühlervorrichtungen arbeiten nicht genügend eindeutig und zuverlässig, um mit Hilfe der bekannten Schaltungsmittel des Überwachungsstromkreises den Ort des Auftretens von Feuchtigkeit sowie die Art der aufgetretenen Flüssigkeit einwandfrei bestimmen zu können.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein in einem zu überwachenden Raum, beispielsweise an einer Stelle des Zwischenraumes zwischen innerer und äusserer Wand eines doppelwandigen Behälters oder Leitungsrohres anzuordnendes, an ein Leiter paar eines Überwachungsstromkreises anschliessbares Element zur Anzeige des Auftretens von Flüssigkeit in diesem Raum.
Dieses Element ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass es eine auf ihrer einen Seite von aussen für die Flüssigkeit zugängliche Platte aus saugfähigem Material aufweist, an deren entgegen- gesetzter Seite ein Streifen aus Material von bei Berührung mit Flüssigkeit sich ändernder elektrischer Leitfähigkeit anliegt, der zwei voneinander isoliertc, je an einen der Leiter des genannten Leiterpaares anschliessbare Polstücke miteinander verbindet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des den Gegenstand der Erfindung bildenden Anzeigeelementes dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch das Anzeigeelement,
Fig. 2 eine einen Teil dieses Elementes bildende Einlage, im Axialschnitt nach der Linie II-II von Fig. 3 und im gleichen Massstab wie in Fig. 1, jedoch für sich herausgezeichnet, und
Fig. 3 diese Einlage, in Richtung des Pfeiles 3 von Fig. 2 gesehen.
Das dargestellte Anzeigeelement besitzt ein Gehäuse 6 in Form einer Muffe aus vernickeltem Messing, das unten durch eine aufgeschraubte Kappe 9 verschlossen ist und innen eine Ringschulter aufweist, auf welcher die noch zu beschreibende, in Fig. 2 und 3 besonders dargestellte Einlage ruht.
Das Gehäuse 6, die Kappe 9 und die Einlage umschliessen eine Kammer 13, in welche die anzuzeigende Flüssigkeit von aussen durch Löcher 10 in der Gehäusewand eintreten kann.
Die erwähnte Einlage umfasst eine Ringscheibe 1 aus rostfreiem Stahl, deren mittlere Öffnung 2 von einem auf die Ringscheibe geklebten Blättchen 3 aus Filterpapier überdeckt wird. Die untere Seite dieses Blättchens ist somit für die anzuzeigende Flüssigkeit von aussen durch die Löcher 10 und die Kammer 13 zugänglich.
Auf die obere Seite des Blättchens 3 und der Ringscheibe 1 ist ein Streifen 4 aus einer pulverigen Masse aufgepresst, die aus einem innigen Gemisch von etwa 90 Teilen Graphitpulver und 10 Teilen Natriumchlorid sowie gegebenenfalls weiteren Zusätzen besteht; dieses innige Gemisch lässt sich mit Hilfe eines Ultraschallrüttlers erzeugen.
Über der aus den Bestandteilen 1, 3 und 4 bestehenden Einlage befindet sich eine Isolationsscheibe 5 aus Polymethacrylsäureester (Markenbezeichnung Plexiglas ), in der axial eine durch eine Mutter festgehaltene versilberte Messingschraube 7 mit Senk kopt sitzt, und zwar so, dass die Stirnfläche ihres Kopfes in der Isolationsscheibe 5 um etwa 0,2 mm versenkt liegt.
Über dieser Isolationsscheibe 5 und rings um die Mutter der Schraube 7 liegt ein Ring 12 aus Polytetrafluoräthylen (Markenbezeichnung Teflon ), der in einen Metallring 11 von winkelförmigen Querschnitt gefasst ist.
Die Teile 11, 12 und 5 werden unter Zusammendrückung des Ringes 12 durch eine in das Gehäuse 6 geschraubte Muffe 8 gegen die Innenschulter des Gehäuses gepresst.
Das beschriebene Anzeigeelement ist durch ein zweiadriges Kabel 15 in einen hier nicht näher zu beschreibenden Überwachungsstromkreis eingeschaltet. Zu diesem Zwecke ist der eine Leiter des Kabels am über die Befestigungsmutter vorstehenden obern Ende der Schraube 7, der andere Leiter am Metallring 11 mittels Weichlot angelötet. Durch eine im Innern der Muffe 8 untergebrachte und durch einen Nippel 16 zusammengedrückte Stopfbüchsenpackung 14 wird zugleich das Ende des Kabels 15 festgehalten und das dessen Leiterenden und die Lötstellen enthaltende Innere der Muffe 8 gegen aussen abgedichtet.
Im beschriebenen Element ist der Überwachungs- stromkreis vom einen Leiter des Kabels 15 nach dem andern über den Metallring 11, das untere Ende der Muffe 8, das Gehäuse 6, den Stahlring 1, den Streifen 4 aus Graphitmasse und die Schraube 7 geschlossen. Der Ring 1 und der Kopf der Schraube 7 sind durch einen ringförmigen Luftzwischenraum, der nur vom Streifen 4 überdeckt wird, voneinander isoliert. Dieser etwa 0,3-0,5 mm dicke Streifen weist im trockenen Zustand selbst einen hohen elektrischen Widerstand auf; überdies besteht zwischen ihm und der Schraube 7 wegen der in der Isolationsscheibe 5 versenkten Anordnung des Kopfes dieser Schraube nur ein schwacher Kontakt mit hohem Übergangswiderstand.
Indessen fliesst, auch wenn sich keine Flüssigkeit im Innern des Elementes befindet, ein messbarer Strom durch dieses, wenn zwischen den beiden Leitern des Kabels 15 die vorgesehene Messspannung aufrechterhalten wird.
Dringt jedoch bei einem doppelwandigen, mit Mineralöl gefüllten Behälter oder Leitungsrohr infolge Undichtheit von dessen innerer Wand solches Öl in den Zwischenraum zwischen beiden Wänden und füllt es durch die Löcher 10 die Kammer 13 eines in diesem Zwischenraum angeordneten Anzeigeelementes, so wird es durch das Filterpapierblättchen 3 aufgesogen und mit dem Graphitmassestreifen 4 in Berührung gebracht. Dadurch wird der elektri sche Widerstand der Graphitmasse stark vergrössert, indem das Öl sich zwischen deren an sich leitende Graphitpartikeln legt und sie voneinander isoliert; auf die Natriumchloridteilchen hat das Öl keinen Einfluss.
Überdies bewirkt das Öl eine Verschlechterung des Kontaktes zwischen dem Graphitstreifen 4 und der Oberfläche des Kopfes der Schraube 7 und damit eine Erhöhung auch des tXbergangswiderstan- des zwischen beiden. Im Überwachungsstromkreis lässt sich daher bei gleichbleibender Spannung zwischen beiden Leitern des Kabels 15 eine deutliche Verminderung des im tiberwachungsstromkreis durch das Element fliessenden Stromes feststellen, welche in bekannter Weise zur Auslösung eines Alarmsignals benützt werden kann.
Dringt hingegen bei demselben Anzeige element infolge Undichtheit der äussern Wand des doppelwandigen Behälters oder Leitungsrohres Wasser aus dessen Umgebung in die Kammer 13 und wird es durch das Filterpapierblättchen 3 mit dem Graphltmassestreifen in Berührung gebracht, so bildet es mit dem zwischen den Graphitpartikeln liegenden, sich im Wasser lösenden Natriumchlorid einen Elektroly- ten, der die Graphitpartikeln elektrischleitend miteinander verbindet. Überdies bringt es die Masse zum Quellen, wodurch auch ihr Kontakt mit dem Kopf der Schraube 7 verbessert wird.
In diesem Falle sinkt daher der elektrische Widerstand des durch das Anzeigeelement gebildeten Teiles des Überwachungs- stromkreises auf einen Bruchteil seines ursprünglichen Wertes, und der in diesem Stromkreis bei gleichbleibender Spannung fliessende Strom nimmt entsprechend zu. Auch diese Zunahme des Stromes kann zur Auslösung eines Alarmsignales benützt werden.
Damit dieses Alarmsignal nicht bereits durch eine vorübergehende kleine Feuchtigkeitszunahme bzw. das Auftreten von Kondenswasser in der Kammer 13 ausgelöst wird, kann in dieser Kammer ein Stückchen einer wasseraufsaugenden Substanz wie Silicagel angeordnet sein.
Element for indicating the occurrence of liquid in a room
It has already been proposed to double-wall containers and lines for liquid fuels, drinking water, etc. for the purpose of early detection of any leaks and to arrange sensor elements at suitable points in the space between the two walls of the container or the line, which are connected to a monitoring circuit via a pair of conductors are connected and change the state of this circuit to trigger a signal when liquid occurs at the point in question.
Where the container or pipe is exposed to groundwater or surface water, the leakage fluid detectable by such elements can either be water that has entered as a result of a leak in the outer wall or as a result of a leak in the inner wall through this leaked fluid.
It is known to arrange two conductors of a monitoring circuit in the thermal insulation jacket of district heating pipelines and to separate them from one another by porous material, which electrically isolates them from one another in the dry state, but becomes conductive when moisture occurs and short-circuits the monitoring circuit at the wet point and thereby triggers a signal. This arrangement and other known sensor devices do not work clearly and reliably enough to be able to correctly determine the location of the occurrence of moisture and the type of liquid which has occurred with the aid of the known switching means of the monitoring circuit.
The present invention relates to an element to be arranged in a space to be monitored, for example at a point in the space between the inner and outer wall of a double-walled container or pipe, to be connected to a pair of conductors of a monitoring circuit to indicate the occurrence of liquid in this space.
According to the invention, this element is characterized in that it has a plate made of absorbent material which is accessible from the outside for the liquid on one side and on the opposite side of which a strip of material with an electrical conductivity that changes when it comes into contact with liquid rests two mutually insulated, each connecting pole pieces connectable to one of the conductors of said pair of conductors.
In the drawing, an embodiment of the display element forming the subject of the invention is shown.
Show it:
1 shows an axial longitudinal section through the display element,
FIG. 2 shows an insert forming part of this element, in an axial section along the line II-II of FIG. 3 and on the same scale as in FIG. 1, but drawn separately, and
3 this insert, seen in the direction of arrow 3 in FIG.
The display element shown has a housing 6 in the form of a sleeve made of nickel-plated brass, which is closed at the bottom by a screwed-on cap 9 and has an annular shoulder on the inside on which the insert to be described, particularly shown in FIGS. 2 and 3, rests.
The housing 6, the cap 9 and the insert enclose a chamber 13 into which the liquid to be displayed can enter from the outside through holes 10 in the housing wall.
The above-mentioned insert comprises an annular disc 1 made of stainless steel, the central opening 2 of which is covered by a leaflet 3 made of filter paper glued onto the annular disc. The lower side of this leaflet is therefore accessible from the outside through the holes 10 and the chamber 13 for the liquid to be displayed.
On the upper side of the leaflet 3 and the annular disk 1, a strip 4 of a powdery mass is pressed, which consists of an intimate mixture of about 90 parts of graphite powder and 10 parts of sodium chloride and, if necessary, other additives; this intimate mixture can be generated with the aid of an ultrasonic vibrator.
Above the insert consisting of components 1, 3 and 4 is an insulating disk 5 made of polymethacrylic acid ester (brand name Plexiglas), in which a silver-plated brass screw 7 with a countersunk screw is axially held in place, in such a way that the face of its head is in the insulating disk 5 is sunk by about 0.2 mm.
A ring 12 made of polytetrafluoroethylene (brand name Teflon), which is held in a metal ring 11 of angular cross-section, is located above this insulating washer 5 and around the nut of the screw 7.
The parts 11, 12 and 5 are pressed against the inner shoulder of the housing by a sleeve 8 screwed into the housing 6 while the ring 12 is compressed.
The display element described is switched on by a two-wire cable 15 in a monitoring circuit not to be described in more detail here. For this purpose, one conductor of the cable is soldered to the upper end of the screw 7 protruding beyond the fastening nut, and the other conductor to the metal ring 11 by means of soft solder. A stuffing box packing 14 housed inside the sleeve 8 and compressed by a nipple 16 simultaneously holds the end of the cable 15 in place and seals the inside of the sleeve 8 containing the conductor ends and the soldered points from the outside.
In the element described, the monitoring circuit is closed from one conductor of the cable 15 to the other via the metal ring 11, the lower end of the sleeve 8, the housing 6, the steel ring 1, the strip 4 made of graphite compound and the screw 7. The ring 1 and the head of the screw 7 are isolated from one another by an annular air gap which is only covered by the strip 4. This approximately 0.3-0.5 mm thick strip has a high electrical resistance even when dry; In addition, there is only a weak contact with high transition resistance between it and the screw 7 because of the countersunk arrangement of the head of this screw in the insulating disk 5.
In the meantime, even if there is no liquid in the interior of the element, a measurable current flows through it if the intended measurement voltage is maintained between the two conductors of the cable 15.
If, however, in the case of a double-walled container or conduit pipe filled with mineral oil, as a result of a leak from its inner wall, such oil penetrates into the space between the two walls and fills the chamber 13 of a display element arranged in this space through the holes 10, it is through the filter paper 3 absorbed and brought into contact with the graphite compound strip 4. As a result, the electrical resistance of the graphite compound is greatly increased in that the oil lies between their graphite particles, which are conductive in themselves, and isolates them from one another; the oil has no influence on the sodium chloride particles.
In addition, the oil causes a deterioration in the contact between the graphite strip 4 and the surface of the head of the screw 7 and thus also an increase in the transition resistance between the two. In the monitoring circuit, with the voltage between the two conductors of the cable 15 constant, a significant reduction in the current flowing through the element in the monitoring circuit can be determined, which can be used in a known manner to trigger an alarm signal.
If, on the other hand, with the same display element, water from its surroundings penetrates into the chamber 13 due to a leak in the outer wall of the double-walled container or pipe and it is brought into contact with the strip of graphite compound through the filter paper 3, it forms with the one between the graphite particles Water-dissolving sodium chloride forms an electrolyte that connects the graphite particles to one another in an electrically conductive manner. It also causes the mass to swell, which also improves its contact with the head of the screw 7.
In this case, therefore, the electrical resistance of the part of the monitoring circuit formed by the display element drops to a fraction of its original value, and the current flowing in this circuit with constant voltage increases accordingly. This increase in the current can also be used to trigger an alarm signal.
So that this alarm signal is not triggered by a small temporary increase in moisture or the occurrence of condensation water in the chamber 13, a piece of a water-absorbent substance such as silica gel can be arranged in this chamber.