DE102017006698A1

DE102017006698A1 - Unter- und überdruckdichter Molekularsiebbehälter

Info

Publication number: DE102017006698A1
Application number: DE102017006698.1A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: BVP GmbH
Current assignee: BVP GmbH
Priority date: 2017-06-25
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2037-07-15
Also published as: DE102017006698B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Molekularsiebbehälter, bei dem auf Kupplungsdosen und Stecker verzichtet wird und der bei Unterdruck und Überdruck niedrigste Leckraten gewährleistet.

Description

Behältnisse, die der Aufnahme von Molekularsiebe dienen, sind allgemein bekannt. Im Falle von H3/C14 Sammlern, bestehen sie z. B. aus Edelstahlrohren mit angeschweißten Endverschlüssen, ähnlich Klöppelböden, und dort angeschweißten Vorrichtungen zur Aufnahme verschiedener Fittings, bzw. Kupplungsdosen. Die Behältnisse erhalten als Füllung ein granulatförmiges Molekularsieb. Durch dieses Molekularsieb wird eine bestimmte Menge Gas, z.B. aus der Abluft von Kernkraftwerken, geleitet. Das Molekularsieb speichert das C14 und/oder das Tritium. Das Tritium kann einen Anteil organische und eine Teil anorganische Komponenten enthalten. Um diese zu speichern ist es erforderlich, die Probeluftmenge durch zwei verschiedene Behältern mit zwischengeschaltetem Katalysator zu leiten.
In DE 202013003543U1 sind die Nachteile des bisher eingesetzten Verfahrens beschrieben und es wird eine verbesserte Version des Sammelbehälters vorgeschlagen.
Beide Versionen, sowohl die in DE 202013003543U1 kritisierte als auch die dort beschriebene und verbesserte Ausführung, nutzen als Gaseinlass und -auslass herkömmliche, selbstdichtende Kupplungsdosen mit den entsprechenden, als Kupplungsstecker ausgeführten Gegenstücken.
Als „herkömmlich“ werden hier die am Markt verfügbaren und vielfach eingesetzten Kupplungen für Druckluft und unter Druck stehenden sonstige Gase bezeichnet. Diese sind so konstruiert, dass der anstehende Druck auf ein Ventil drückt und dieses gegen eine Dichtfläche, z.B. ein Gummi- oder Kunststoffring, drückt. Je höher der Systemdruck umso größer die Dichtwirkung.
Die beschriebenen Sammelflaschen kommen hauptsächlich in Verfahren zur Sammlung von Abluftproben in Kernkraftwerken und sonstigen kerntechnischen Anlagen zur Anwendung. Bei diesen Verfahren wird eine definierte Probeluftmenge angesaugt und mit leicht erhöhtem Druck über Kupplungsstecker und Kupplungsdosen in die Sammelflaschen und durch das Molekularsieb geführt. Der leichte Überdruck in Betrieb und bei den jährlichen wiederkehrenden Dichtigkeitsprüfungen reicht aus um von einer sehr guten Dichtigkeit oder einer ausreichend kleinen Leckrate der Kupplungsdosen aus zu gehen.
Das Qualitätsmanagement der Auswertelabore schreibt eine Prüfung mit Unterdruck vor. Nach eingehenden Prüfungen und Messungen der Dichtigkeit mit einem Vakuum zeigte sich jedoch, dass die Kupplungsdosen mit der ihnen gestellten Aufgabe, das Abdichten des Molekularsiebes gegen die Umwelt, überfordert waren.
Warum erfolgt die Dichtigkeitsprüfung mit einem Vakuum, statt in herkömmliche Weise mit Überdruck? Dies ist damit zu erklären, dass das in der Sammelflasche befindliche Molekularsieb ununterbrochen und zwangsweise CO2 und Wasser aus der Umluft sammelt und speichert. Geschieht dies in einem geschlossenen Behälter, wird der CO2- und Wasseranteil der eingeschlossenen Luft im Molekularsieb gespeichert, es entsteht dort schnell ein hoher Unterdruck. Der Unterdruck öffnet dann etwas die Dichtung der Kupplungsdose, es kann unkontrolliert Umgebungsluft nachströmen, die wieder im Molekularsieb gespeichert wird, daraufhin entsteht wieder ein Unterdruck im Behälter, der Kreislauf Ansaugen - Speichern - Ansaugen setz sich ununterbrochen fort.
Nun wird das Molekularsieb über die dann beidseitig des Sammelbehälters entstehenden Undichtigkeiten der Kupplungsdosen unfreiwillig mit Luft, und somit CO2 und Wasser beladen, was zu Verdünnung und Verfälschung der, z.B. in einem Kernkraftwerk oder Endlager gesammelten Mengen führt. Kommen noch, insbesondere bei längeren Lagerung und Transporten in kalten Jahreszeiten Temperaturschwankungen hinzu, verstärkt sich der vorbeschriebene Effekt.
Nun kann man einwenden, dass es Stopfen zum Verschluss der nicht in Gebrauch befindlichen Kupplungsdosen gibt. Das ist richtig, bei Versuchen ist aber festgestellt worden, dass diese Stopfen ebenfalls nur bei Überdruck und vielleicht auch noch bei schwachem Unterdruck wirksam sind. Für die Anwendung zu einer amtlichen Auswertung des Molekularsiebes ist die Unsicherheit aber zu groß.
Für den in den Sammelflaschen sich aufbauenden Unterdruck sind die herkömmlichen Kupplungsdosen nicht ausgelegt, bzw. es sind keine Vakuum-Kupplungsdosen am Markt erhältlich (genau: die Anmelder konnten keine finden). Es ist auch davon auszugehen, dass derlei Kupplungen extrem teuer und daher für das eingeführte Sammelverfahren unwirtschaftlich sind.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt eine Sammelflasche zu entwickeln, die ohne die vorgenannten Nachteile ihre Aufgaben erfüllt und sowohl gegen den betriebsmäßigen Überdruck und gegen den physikalisch im Behälter entstehenden und bei den Dichtigkeitsprüfungen eingesetzten Unterdruck jederzeit dicht ist.
Hierzu ist es vorgesehen, die Sammelflaschen aus den bewährten Komponenten der Vakuumtechnologie zu fertigen, wobei einige betriebs- und betreibertechnische Besonderheiten zu berücksichtigen sind.
Da eine Steckverbindung nicht in Frage kommt, werden im Idealfall Schlauchanschlüsse (1) eingesetzt, die mit ihren Flanschen direkt auf eine zentrierende Dichtung (2) sitzen und die mit einem Schnellspannring (3) dichtend auf ein Erweiterungs- oder Reduzierungsstück (4) zusammengepresst werden. Das Erweiterungsstück (4) dient dazu die Verwechselungsgefahr der Sammelflaschen (Organisch - anorganisch) wirkungsvoll zu verhindern. Dies erfolgt dadurch, dass z.B. die den organischen Teil sammelnde Flasche einen anderen Durchmesser als der nachgeschaltete, die anorganischen Komponenten sammelnde Behälter besitzt.
Der Schnellspannring (3) erlaubt dem Bediener einen bequemen Austausch der Sammelflaschen nach der gewählten Sammelperiode.
Das Erweiterungs- oder Reduzierungsstück (4) hat weiterhin die Aufgabe die Aufnahme einer Staubsperre (5) und die Verbindung zum Molekularsiebbehälter (6) herzustellen. Die Staubsperre (5) verhindert, dass das die nicht zu vermeidenden, staubförmigen Anteile des Molekularsiebes in die angeschlossenen Schläuche gelangt. Die Staubsperre kann beispielsweise aus einem Sintermetall, aus Filterpapier oder -fließ bestehen und ist als Dicht- und Zentrierring ausgelegt und wird mit einem Spannring (7) dichtend zusammen gepresst. Dieser Spannring ist mit einer Sechskantmutter (10), in idealer Weise einer Sonderausführung, versehen, so dass er, im Gegensatz zum Schnellspannring (3), nur mit einem geeigneten Werkzeug zu öffnen ist.
Ist der Spannring nach Füllung mit neuem Molekularsiebgranulat fertig fixiert, erhält er am Ende der zwei Schenkel (11) einen Plombendraht mit Plombe oder eine ähnliche Vorrichtung gegen unbefugtes Öffnen.
Am gegenüberliegenden Ende des Sammelbehälters ist eine weitere Staubsperre (5) und ein Erweiterungs- oder Reduzierstück (4); der Schlauchanschluss (1) und die Dichtung (2) werden mit einem Schnellspannring (3) dichtend verbunden.
Soll die Sammelflasche nach einer Sammelperiode beim Anwender oder nach der Wiederbefüllung durch das auswertende Labor, versendet werden, erhält sie an den beiden Enden zum unterdruckdichten Verschluss einen Blindflansch (9) der mit der Zentrierdichtung (2) dichtend mit dem Erweiterungs- oder Reduzierstück (4) verbunden ist. Hier kann nun von einer echten, lange Zeit gegen Vakuum und Überdruck wirkenden Dichtung die Rede sein.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung ist, dass die Schnittstelle Labor - Betreiber eindeutig definiert ist. Das Labor öffnet und verschließt die Sammelflasche an der Verbindung (4 - 5 - 6) mit einem Werkzeug den Spannring (7) und ist an dieser Stelle auch für die ordnungsgemäße Montage und die Dichtigkeit der Sammelflasche verantwortlich.
Der Betreiber trennt und verbindet die Sammelflasche von und mit den Schläuchen an der Schnittstelle (1 - 2 - 4) mit dem Schnellspannring (3) und trägt naturgemäß die Verantwortung für die Dichtigkeit dieser Verbindung.
Beide sorgen für einen korrekten Verschluss zum Versenden und Lagern der Sammelflaschen mit den Blindflanschen (9).
Sollte aus bestandserhaltenden Gründen weiterhin die bisher eingesetzten Steckverbindungen eingesetzt werden, kommen sogenannte Übergangsstücke zur Anwendung. Diese haben denselben Flansch wie z.B. der Schlauchanschluss (1) oder das Erweiterungsstück (4) und sind mit einem genormten Gewinde, z.B. NPT, versehen. Hier können nun herkömmliche Steckverbindungen eingeschraubt und zur Anwendung gebracht werden. Durch den Überdruck bei dem Betreiben des Sammelverfahrens ist die Dichtigkeit gewährleistet. Wichtig ist jedoch, dass der erfindungsgemäße, dichtschließende Blindflansch (9) bei Versand und Lagerung einsetzbar ist.
Das Ausführungsbeispiel 1 zeigt einen betriebsbereiten Molekularsiebbehälter mit den Schlauchanschlüssen (1).
Das Ausführungsbeispiel 2 zeigt den Molekularsiebbehälter Versandbereit mit den dichtschließenden Blindflanschen (9)
Bezugszeichenliste

1: Schlauchanschluss
2: Dichtungs- und Zentrierring
3: Schnellspannring mit Spannhebel
4: Erweiterungs- oder Reduzierstück
5: Sinterfilters
6: Molekularsiebbehälter
7: Spannring mit Gewinde und Mutter
8: Übergangsstück
9: Blindflansch
10: Sechskantmutter
11: Plombierbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202013003543 U1 [0002, 0003]

Claims

Unter- und überdruckdichter Molekularsiebbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass die an den jeweiligen Enden des Behälters (6) angeordneten Erweiterungs- oder Reduzierstücke (4) mit Blindflanschen (9) und Dichtungs- und Zentrierringe (2) beidseitig bei Lagerung und Versand den unter- und überdruckdichten Verschluss des Behälters (6) gewährleisten, ferner dass zwischen dem Behälter (6) und den Erweiterungs- oder Reduzierstücke (4) angeordneten Dichtungs- und Zentrierring als Staubsperre (5) gestaltet ist und die zu sammelnde Gas- oder Wasseranteile, z.B. C14/H3, beidseitig über die mit Dichtungs- und Zentrierringe (2) versehenen Schlauchanschlüsse (1) und den Erweiterungs- oder Reduzierstücke (4) in den mit Molekularsieb gefüllten Behälter (6) ein- und ausgeleitet werden, wobei unterschiedlich bemessene Erweiterungs- oder Reduzierstücke (4) zum Einsatz kommen und dass die Naht- oder Schnittstelle der Erweiterungs- oder Reduzierstücke (4) zur Staubsperre (5) und Behälter (6) plombierbaren Spannringe (7) mit Gewinde und mit Sechskant- oder Sondermutter (10) zur Anwendung kommen und ferner, dass an den beiden anderen Nahtstellen (1 oder 9 zu 2 und 4) Schnellspannringe mit werkzeuglos zu betätigende Spannhebel (3) eingesetzt werden.
Unter- und überdruckdichter Molekularsiebbehälter nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die bei Unterdrücken undichten Kupplungsdosen entfallen und dafür erfindungsgemäß Schlauchanschlüsse (1) die mittels Dichtungs- und Zentrierringen (2) und Schnellspannringen mit Spannhebel (3) auf den unterschiedlich bemessenen, reduzierenden Übergangsstücken (8) und den Staubsperren (5), z.B. zentrierenden Dichtringen und Sinterfilter (5), dichtend auf dem Molekularsiebbehälter (6) angeordnet sind
Unter- und überdruckdichter Molekularsiebbehälter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine genau definierte Schnittstelle die Verantwortungsbereiche von Auswertelabor und Betreiber festlegt, wobei für den Betreiber schraubenlose Schnellspannringe (3) und für das Auswertelabor schraubenbehaftete Spannringe (7) zur Anwendung kommen und eine Plombierung zur Sichtbarmachung einer unbefugten Öffnung vorgesehen ist.