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Method and arrangement for detecting leaks in a gas-filled system Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Erkennung und/oder Ortung von Leckagen an einem gasgefüllten System, wobei Leckstellen mit einem externen Lecksuchgerät erkannt werden, roskopischer Stoff eingebracht wird, der nach Auftreten einer Leckage durch eindringende Feuchtigkeit seine elektrische Leitfähig stark erhöht und ein elektrisch auswertbares Signal abgibt auf Grund dessen ein selektives Markierungsgas (13) in das System gegeben wird, das an der Leckstelle detektierbar ist.Method for detecting and / or locating leaks in a gas-filled system, whereby leaks are detected with an external leak detector, roscopic material is introduced which, after the occurrence of a leak, greatly increases its electrical conductivity through penetrating moisture and emits an electrically evaluable signal on the basis of this a selective marking gas (13) is added to the system, which is detectable at the leak point.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Erkennung und/oder Ortung von Leckagen an einem gasgefüllten System, wobei Leckstellen mit einem externen Lecksuchgerät erkannt werden.The invention relates to a method and an arrangement for detecting and / or locating leaks in a gas-filled system, wherein leaks are detected with an external leak detector.

An Gasleitungen, Druckbehältern und technischen Anlagen, in denen Gase aufbewahrt werden müssen, beispielsweise in Kühlanlagen, ist es vielfach erforderlich, die Dichtigkeit der Behältnisse zu überwachen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die enthaltenen Stoffe brennbar, giftig, teuer oder umweltschädlich sind.In gas lines, pressure vessels and technical equipment in which gases must be stored, for example in refrigeration systems, it is often necessary to monitor the tightness of the containers. This is especially the case if the substances contained are combustible, toxic, expensive or harmful to the environment.

Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Anordnungen bekannt, mit denen eine Lecksuche möglich ist. Die hierzu verwendeten Geräte reagieren für das jeweilige Medium sensitiv, einige Geräte auch selektiv.In the prior art, various methods and arrangements are known with which a leak detection is possible. The devices used for this purpose are sensitive to the respective medium, and some devices are also selective.

Um eine schnelle und empfindliche Detektion des Ortes der Leckstellen zu gewährleisten, darf sich das zu überwachende Medium im Umfeld seines Behälters nur in geringen Konzentrationen befinden und muss sich sehr schnell verflüchtigen.In order to ensure a quick and sensitive detection of the location of the leaks, the medium to be monitored in the vicinity of its container may only be in low concentrations and must volatilize very quickly.

Bei den meisten Applikationen können diese Bedingungen nicht ausreichend erfüllt werden. So kann bei FCKWs aufgrund der niedrigen Dampfdrücke und der großen molaren Massen eine Anreicherung im Leckbereich erfolgen, die die Suche erschwert oder sogar unmöglich macht.For most applications, these conditions can not be sufficiently met. CFCs can be enriched in the leak area due to the low vapor pressure and large molar masses, making it difficult or even impossible to search.

Für die Detektion von schweren Kohlenwasserstoffen bestehen ähnliche Probleme.Similar problems exist for the detection of heavy hydrocarbons.

Bei Stoffen, die in verhältnismäßig hohen Konzentrationen in der Umgebung des zu überwachenden Systems vorhanden sind, wird die Überwachung noch erschwert, da kein Konzentrationsgefälle vorhanden ist, um kleine Leckagen zu erkennen. Beispielsweise ist die Überwachung von Leckagen an CO2-Gefäßen sehr schwierig, da die Konzentration von CO2 je nach Umgebungsbedingungen grundsätzlich mehr als 350 ppm beträgt. Da der Einsatz von CO2 als umweltfreundliches Medium für Kälteanlagen angestrebt wird, besteht für die Überwachung solcher Anlagen ein großer Bedarf.For substances that are present in relatively high concentrations in the environment of the system to be monitored, the monitoring is made even more difficult because there is no concentration gradient to detect small leaks. For example, the monitoring of leaks in CO 2 vessels is very difficult, since the concentration of CO 2 is always more than 350 ppm, depending on the ambient conditions. Since the use of CO 2 is sought as an environmentally friendly medium for refrigeration systems, there is a great need for the monitoring of such systems.

Aus DE 23 02 738 A1 ist ein Verfahren zur raschen Feststellung der Anwesenheit einer Flüssigkeit bekannt, bei dem man die Wirkungen einer raschen Reaktion zwischen zwei eine pyrotechnische Zusammensetzung bildenden Stoffen ausnutzt, wobei diese Reaktion ihrerseits durch die Wärmewirkung einer Reaktion mindestens eines dieser Stoffe mit der festzustellenden Flüssigkeiteit ausgelöst wird.Out DE 23 02 738 A1 discloses a method of rapidly detecting the presence of a liquid by exploiting the effects of rapid reaction between two substances forming a pyrotechnic composition, this reaction in turn being triggered by the thermal action of a reaction of at least one of these substances with the liquid to be detected.

EP 0 525 593 A1 beschreibt einen Sensorschlauch, welcher an einem zu überwachenden Medium verlegt ist, das beispielsweise in einer Rohrleitung strömt. In der Nähe des Sensorschlauches oder direkt an diesem ist ein Mateiral angeordet, das in Kontakt mit dem zu überwachenden Medium chemisch reagiert. Es erzeugt dabei einen Stoff, der in den Sensorschlauch eindiffundieren und mit einem an den Sensorschlauch angeschlossenen Detektor nachgewiesen werden kann. EP 0 525 593 A1 describes a sensor tube which is laid on a medium to be monitored, which flows for example in a pipeline. In the vicinity of the sensor tube or directly to this is a Mateiral angeordet, which reacts chemically in contact with the medium to be monitored. It generates a substance that can diffuse into the sensor tube and can be detected with a detector connected to the sensor tube.

Ferner ist in US 3 927 351 A ein isoliertes Röhrensystem für unterirdische Heizungsrohre beschrieben, bei dem ein Rohr von einem elektrischen Leiter umschlossen ist, welcher auf einem im normalen Zustand trockenem hygroskopisches Material angeordnet ist. Mit dem hygroskopischeb Material kann Feuchtigkeit detektiert werden.Furthermore, in US 3,927,351 A describes an insulated tube system for underground heating pipes in which a pipe is enclosed by an electrical conductor which is arranged on a normally dry hygroscopic material. Moisture can be detected with the hygroscopic material.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Anordnung anzugeben, die es gestatten, auch kleine Leckagen an gasgefüllten Behältern auch in solchen Fällen zu erkennen, bei denen die Konzentration des austretenden Gases sich nur wenig von der Konzentration des den Behälter umgebenden Mediums unterscheidet.The invention has for its object to provide a method and an arrangement which allow to detect even small leaks in gas-filled containers in such cases, in which the concentration of the exiting gas differs only slightly from the concentration of the medium surrounding the container ,

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, und mit einer Anordnung, welche die im Anspruch 6 angegebenen Merkmale aufweist, gelöst.The object is achieved with a method having the features specified in claim 1, and with an arrangement having the features specified in claim 6, solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Bei Auftreten von Feuchtigkeit wird das System aktiviert, indem durch eindringende oder vorhandenen Restfeuchte in dem zu überwachendem System an einem dort untergebrachten Material eine anfängliche nicht vorhandene Leitfähigkeit erzeugt wird, die zu einem auswertbaren Signal führt und durch Anlegen einer Spannung zu einem Elektrolysestrom führt, der die Zersetzung des Materials bewirkt und ein Markierungsgas erzeugt.Upon the occurrence of moisture, the system is activated by an initial non-existent conductivity is generated by penetrating or existing residual moisture in the system to be monitored on a material there, resulting in an evaluable signal and leads by applying a voltage to an electrolysis current, the causes the decomposition of the material and generates a marking gas.

Die Verwendung eines speziellen Markierungsgases mit kleiner Molekülgröße und geringer Masse gewährleistet, dass dieses sich bei Auftreten einer Leckage nicht in der Umgebung anreichert und ermöglicht es, in einfacher Weise und ohne größere Aufwendungen, Leckstellen sicher zu ermitteln. Das Gas kann mit einfachen Mitteln in der Anlage erzeugt oder in diese injiziert werden.The use of a small diameter, small mass, tagging gas ensures that it does not accumulate in the environment when a leak occurs, and makes it possible to reliably detect leaks in a simple manner and without major expense. The gas can be generated by simple means in the system or injected into it.

Vorteilhaft ist dabei, dass sowohl das Austreten unerwünschter oder gefährlicher Gase aus dem zu überwachenden System in die Umwelt erkannt werden kann, als auch die Funktionsfähigkeit einer Anlage zu überwachen, die durch auftretende Undichtigkeiten beeinträchtigt wird. Hierzu wird das dabei auftretende Konzentrationsgefälle infolge der Rückströmung äußerer Stoffe ausgewertet.It is advantageous that both the leakage of unwanted or dangerous gases from the system to be monitored can be detected in the environment, as well as to monitor the functioning of a system that is due to occurring Leaks are impaired. For this purpose, the concentration gradient occurring as a result of the backflow of external substances is evaluated.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Im Beispiel ist die Anwendung in einer Kühlanlage dargestellt.The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment. The example shows the application in a cooling system.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:In the accompanying drawing show:

1 eine schematische Darstellung der Gesamtanlage, 1 a schematic representation of the entire system,

2 einen Längsschnitt durch einen Trockenbehälter mit Überwachung durch einen hygroskopischen Stoff, und 2 a longitudinal section through a drying container with monitoring by a hygroscopic substance, and

3 eine Überwachungsanordnung mit zusätzlichem Markierungsgas. 3 a monitoring arrangement with additional labeling gas.

In Kühlanlagen sind die Kühlmedien üblicherweise in großer Menge vorhanden sind und werden im System umgewälzt. Leckagen können deshalb nicht sofort erkannt werden. Häufig führen Restfeuchtigkeit im System oder von außen eindringende Feuchtigkeit zu Korrosion und verstärken bestehende ungefährliche Undichtigkeiten, so dass die ordnungsgemäße Funktion gestört wird. Deshalb werden diese Anlagen üblicherweise mit Trockenmitteln versehen, die zwar die Korrosionswirkung einschränken, Leckagen aber nicht erkennen und die dadurch verursachten Funktionsstörungen auch nicht verhindern können.In cooling systems, the cooling media are usually present in large quantities and are circulated in the system. Therefore, leaks can not be detected immediately. Frequently residual moisture in the system or moisture entering from the outside leads to corrosion and reinforces existing harmless leaks, so that the proper function is disturbed. Therefore, these systems are usually provided with desiccants, although restricting the corrosion effect, but not detect leaks and the malfunction caused by it can not prevent.

Die in 1 gezeigte Gesamtanlage enthält einen Kompressor 1 und einen luftgekühlten Kondensator 2, in dem die abgeführte Wärme anfällt. Vom Kondensator 2 gelangt das flüssige Kältemittel zum Trockenbehälter 3 und von dort über das Expansionsventil 4 in den Verdampfer 5, der mit einem Gebläse 6 gekoppelt ist.In the 1 Overall system shown contains a compressor 1 and an air-cooled condenser 2 , in which the heat dissipated. From the condenser 2 the liquid refrigerant reaches the drying container 3 and from there via the expansion valve 4 in the evaporator 5 that with a blower 6 is coupled.

In 2 ist der Trockenbehälter 3 im Schnitt dargestellt. Er verfügt über ein elektrisch leitendes Trocknergehäuse 7, in das das Kältemittel über das Einströmrohr 8 gelangt und durch die Ausströmöffnung 9 wieder austritt. Dabei strömt es durch das Trockenmittel 10. Das Trockenmittel 10 enthält einen hygroskopischen Stoff, der beim Auftreten einer Leckage durch die eindringende Feuchtigkeit und das damit verbundene Konzentrationsgefälle der Feuchtigkeit zwischen dem Inneren und Äußeren des geschlossenen Systems leitfähig wird. Das Einströmrohr 8 ist durch das Isolierstück 11 gegenüber dem Trocknergehäuse 7 elektrische isoliert. Am Einströmrohr 8 und am Trocknergehäuse 7 sind elektrische Anschlussleitungen 12 angebracht. Damit kann durch Anlegen einer elektrischen Spannung ein Signal abgenommen werden, das das Vorhandensein einer Leckstelle anzeigt, indem sich die Leitfähigkeit ändert. Es ist auch möglich, unterschiedliche Metallelektroden anzuordnen, die bei Eintritt von Feuchtigkeit ein galvanisches Element bilden und eine Spannung erzeugen, so dass ohne das Anlegen einer äußeren Spannung die Elektrolyse ausgelöst werden kann und das Markierungsgas abgeschieden wird. Beispielsweise können hierzu Elektroden aus Kupfer und aus Zink verwendet werden.In 2 is the drying container 3 shown in section. It has an electrically conductive dryer housing 7 into which the refrigerant flows through the inlet pipe 8th passes and through the discharge opening 9 exits again. It flows through the desiccant 10 , The desiccant 10 contains a hygroscopic material which becomes conductive in the event of leakage from the ingress of moisture and the concomitant concentration gradient of moisture between the interior and exterior of the closed system. The inflow pipe 8th is through the insulating piece 11 opposite the dryer housing 7 electrical isolated. At the inflow pipe 8th and on the dryer housing 7 are electrical connection cables 12 appropriate. Thus, by applying an electrical voltage, a signal can be taken which indicates the presence of a leak by the conductivity changes. It is also possible to arrange different metal electrodes, which form a galvanic element on entry of moisture and generate a voltage, so that without the application of an external voltage, the electrolysis can be triggered and the marking gas is deposited. For example, electrodes made of copper and zinc can be used for this purpose.

Das Trockenmittel 10 besteht aus einem Material, das durch einen Elektrolysestrom zersetzt wird und ein leichtes und selektives Gas ausscheidet. Dieses Gas kann sich im geschlossenem System gut verteilen und tritt an der Leckstelle aus, wo es detektiert werden kann. Damit kann auch der Ort des Leckes ermittelt werden.The desiccant 10 consists of a material which is decomposed by an electrolysis current and precipitates a light and selective gas. This gas can be well distributed in the closed system and exits at the leak where it can be detected. Thus, the location of the leak can be determined.

3 erläutert eine Ausführung, bei der am Kühlanlagensystem eine zusätzliche Überwachungseinheit angeordnet ist, mit der beim Auftreten einer Leckstelle ein Markierungsgas 13 in das Kühlanlagensystem geleitet wird. Die Überwachungseinheit ist an einer Adapterstelle 18 mit dem Kühlanlagensystem verbunden. Sie besteht aus einem Trockenmittelgehäuse 15 in dem das Trockenmittel 10 in Form einer Patrone angeordnet ist. Das Trockenmittel 10 ist mit dem Feuchtefühler 16 und der Gegenelektrode 17 elektrisch kontaktiert. Durch die als Rohr ausgebildete Gegenelektrode 17 gelangt das Kühlmittel in das Trockenmittelgehäuse 15 mit dem dort eingebrachten Trockenmittel 10. Beim Vorhandensein von Feuchtigkeit sondert das Trockenmittel 10 wie oben beschrieben ein Markierungsgas ab. 3 explains an embodiment in which the cooling system, an additional monitoring unit is arranged, with the occurrence of a leak, a marking gas 13 is directed into the cooling system. The monitoring unit is at an adapter point 18 connected to the cooling system. It consists of a desiccant housing 15 in which the desiccant 10 is arranged in the form of a cartridge. The desiccant 10 is with the humidity sensor 16 and the counter electrode 17 electrically contacted. Through the counter electrode formed as a tube 17 the coolant enters the desiccant housing 15 with the desiccant introduced there 10 , In the presence of moisture, the desiccant separates 10 as described above from a labeling gas.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass das Markierungsgas 13 aus einem Markierungsgasbehälter 14 in das Kühlanlagensystem geleitet wird. Das Markierungsgas 13 gelangt in diesem Fall durch ein Ventil in das Kühlsystem. Das Ventil wird geöffnet, wenn infolge der detektierten Feuchtigkeit ein Signal abgegeben wird. Als Ventil kann vorteilhaft ein elektrisch betätigtes Ventil oder ein Schmelzventil verwendet werden.Another possibility is that the labeling gas 13 from a marking gas container 14 is directed into the cooling system. The marking gas 13 enters in this case through a valve in the cooling system. The valve is opened when a signal is emitted due to the detected humidity. As a valve advantageously an electrically operated valve or a melting valve can be used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kompressorcompressor
22
Kondensatorcapacitor
33
Trockenbehälterdry container
44
Expansionsventilexpansion valve
55
VerdampferEvaporator
66
Gebläsefan
77
Trocknergehäusedryer housing
88th
Einströmrohrinflow
99
Ausströmöffnungoutflow
1010
Trockenmitteldesiccant
1111
Isolierstückinsulating
1212
elektrische Anschlussleitungelectrical connection line
1313
Markierungsgasmarking gas
1414
MarkierungsgasbehälterMarking gas tanks
1515
TrockenmittelgehäuseDesiccant housing
1616
Feuchtefühlerhumidity sensor
1717
Gegenelektrodecounter electrode
1818
Adapteradapter

Claims (11)

Verfahren zur Erkennung und/oder Ortung von Leckagen an einem gasgefüllten System, wobei Leckstellen mit einem externen Lecksuchgerät erkannt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in dem System ein hygroskopischer Stoff eingebracht wird, der nach Auftreten einer Leckage durch eindringende Feuchtigkeit seine elektrische Leitfähig stark erhöht und ein elektrisch auswertbares Signal abgibt auf Grund dessen ein selektives Markierungsgas (13) in das System gegeben wird, das an der Leckstelle detektierbar ist.A method for detecting and / or locating leaks in a gas-filled system, wherein leaks are detected with an external leak detector, characterized in that in the system, a hygroscopic substance is introduced, which greatly increases its electrical conductivity after occurrence of leakage by moisture penetrating and an electrically evaluable signal due to which a selective labeling gas ( 13 ) is introduced into the system, which is detectable at the leak. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem hygroskopischen Stoff durch Anlegen einer elektrischen Spannung ein Elektrolysestromfluß erzeugt wird, welcher zur Zersetzung des hygroskopischen Stoffes und zum Ausscheiden des Markierungsgases (13) führt.A method according to claim 1, characterized in that in the hygroscopic substance by applying an electrical voltage an electrolysis current flow is generated, which for the decomposition of the hygroscopic substance and for the precipitation of the labeling gas ( 13 ) leads. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Anlegen einer elektrischen Spannung im hygroskopische Stoff ein Stromfluß erzeugt wird, mit dem ein Ventil geöffnet wird, welches ein Markierungsgas (13) aus einem Markierungsgasbehälter (14) in das System strömen lasst.A method according to claim 1, characterized in that a current flow is generated by applying an electrical voltage in the hygroscopic substance, with which a valve is opened, which is a marking gas ( 13 ) from a marking gas container ( 14 ) into the system. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als hygroskopischer Stoff Ammoniumcarbonat oder Phosphorpentoxid verwendet wird.Method according to one of claims 2 or 3, characterized in that as a hygroscopic substance ammonium carbonate or phosphorus pentoxide is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Markierungsgas Wasserstoff verwendet wird.Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that hydrogen is used as the labeling gas. Anordnung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der ein gasgefülltes System mit einem Gassensor überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem gasgefüllten System ein Trockenbehälter (3) befindet, der Mittel zur Erzeugung eines Markierungsgases sowie ein hygroskopisches Trockenmittel (10) enthält, welches durch Feuchtigkeit seine elektrische Leitfähigkeit stark erhöht, und der Trockenbehälter (3) mit elektrischen Anschlußleitungen (12) verbunden ist und außerhalb des gasgefüllten Systems mindestens ein Gassensor zur Ermittlung der Leckstelle angebracht ist.Arrangement, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 5, in which a gas-filled system is monitored with a gas sensor, characterized in that in the gas-filled system a drying container ( 3 ), the means for generating a marking gas and a hygroscopic desiccant ( 10 ), which greatly increases its electrical conductivity through moisture, and the drying container ( 3 ) with electrical leads ( 12 ) and at least one gas sensor for detecting the leak is mounted outside the gas-filled system. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als hygroskopisches Trockenmittel (10) ein Stoff eingesetzt ist, der bei Stromfluss ein Markierungsgas (13) abscheidet.Arrangement according to claim 6, characterized in that as hygroscopic desiccant ( 10 ) a substance is used, which is a marker gas ( 13 ) separates. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das gasgefüllte System mit einem Markierungsgasbehälter (14) verbunden ist, in dem das Markierungsgas (13) aufbewahrt wird, und das Markierungsgas (13) durch ein von einem Stromfluss durch das Trockenmittel (10) geöffnetes Ventil aus dem Markierungsgasbehälter (14) in das System strömt.Arrangement according to claim 6, characterized in that the gas-filled system with a marking gas container ( 14 ), in which the labeling gas ( 13 ) and the labeling gas ( 13 ) by a flow of current through the desiccant ( 10 ) opened valve from the marking gas container ( 14 ) flows into the system. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Ventil ein Schmelzventil verwendet wird.Arrangement according to claim 8, characterized in that a melting valve is used as the valve. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im hygroskopischen Trockenmittel (10) Metallelektroden aus verschiedenem Material angeordnet sind, die bei Eintritt von Feuchtigkeit die Elektrolyse ausgelösen und das Markierungsgas abgescheiden.Arrangement according to one of claims 6 to 8, characterized in that in the hygroscopic desiccant ( 10 ) Metal electrodes of different material are arranged, which trigger the electrolysis and deposit the marking gas on entry of moisture. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupfer- und eine Zinkelektrode verwendet werden.Arrangement according to claim 10, characterized in that a copper and a zinc electrode are used.
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