DE1650123B2

DE1650123B2 - Einrichtung zur anzeige von undichtheiten an doppelwandigen behaeltern fuer fluessiges lagergut

Info

Publication number: DE1650123B2
Application number: DE1967N0030911
Authority: DE
Inventors: der Anmelder GOIm 3 02 ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-07-14
Filing date: 1967-07-14
Publication date: 1973-02-22
Also published as: DE1650123A1; DE1650123C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Anzeige von Undichtheiten an doppelwandigen Behältern für flüssiges Lagergut, insbesondere Mineralöl, in deren Wandzwischenraum (Testraum) ein vom normalen Atmosphärendruck und vom Behälterinnendruck abweichender Druck von einer an den Testraum angeschlossenen Pumpe innerhalb eines Drucksollwertbereichs gehalten wird, wobei Mittel vorgesehen sind, die eine Verzögerung oder ein Ausbleiben der Herbeiführung des Unterdrucksollwerts im Wandzwischenraum als Kriterium einer Leckage anzeigen.

Bei bereits bekannten Einrichtungen dieser Gattung (österreichische Patentschrift 230 285) ist die elektrische Schaltvorrichtung, die bei störungsfreiem Betrieb, d. h. bei NichtVorhandensein einer störenden Undichtheit zum Ein- und Ausschalten der Pumpe dient, ein in Abhängigkeit vom jeweiligen Druck im Testraum gesteuerter Druckschalter, und als Mittel, das im Falle des Auftretens einer Leckage eine Verzögerung oder ein Ausbleiben der Herbeiführung des Unterdrucksollwerts als Kriterium einer Leckage anzeigt, kann dabei ein zusätzlicher Druckschalter bzw. eine zusätzliche Stufe des gleichen Druckschalters oder ein Druckschalter in Verbindung mit einem Zeitschaltwerk vorgesehen sein. Solche Anordnungen sind jedoch mit einem verhältnismäßig hohen Aufwand verbunden, vor allem sind Druckschalter, wie sie hierbei benötigt werden, bei der erforderlichen Ansprechgenauigkeit und Lebensdauer sehr aufwendig und außerdem empfindlich gegen Vibi alionseinflüsse der Luftpumpen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß eine hinreichend hohe Meß- und Ansprechgenauigkeit mit verhältnismäßig geringem Aufwand erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-S löst, daß als Mittel zum Bewirken der Anzeige solche vorgesehen sind, die die Leistungsaufnahme des elektrischen Antriebs der an den Testraum angeschlossenen Pumpe während des Pumpbetriebs selbsttätig messen und in Abhängigkeit von einer Änderung

ίο dieser Leistungsaufnahme ansprechen. Wenn der Druck infolge Vorhandenseins einer störenden Undich Jieit, d. h. eines Lecks abnimmt, ändert sich die Antriebsleistung der Pumpe. Dieser Effekt wird hier zum Bewirken der Anzeige ausgenutzt, indem die Leistungsaufnahme der an den Testraum angeschlossenen Luftpumpe während des Pumpbetriebes selbsttätig gemessen und Änderungen der Leistungsaufnahme auf Grund vorhandener Undichtheiten als Zeichen solcher Undichtheiten selbsttätig angezeigt werden.

Die neue '. inrichtung ist sowohl für einen Testraum mit atmosphärischem Überdruck als auch für einen Testraum mit atmosphärischem Unterdruck geeignet. Beide Fälle untei scheiden sich lediglich durch einige zusätzliche Maßnahmen bei der Verwendung von Unterdruck im Testraum und die Art der zu verwendenden Luftpumpen (Vakuumpumpe oder DruckluftpumpiA

Weiterhin läßt sich eine Einrichtung gemäß der Erfindung dahingehend weiter ausgestalten, daß die Pumpe in vorbestimmten Intervallen in Betrieb und wieder außer Betrieb gesetzt wird, wobei Mittel vorgesehen sein können, um in an sich bekannter Weise die Messung bzw. Anzeige der Undichtheiten mindestens für die Dauer der Betriebspässe der Pumpe oder geringe Zeit langer zu unierbrechen.

In den Zeichnungen ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen stark vereinfacht veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt das grundsätzliche Verfahrensprinzip in schematischer Darstellung;

Fig. 2 zeigt das Leistungsaufnahme-Druckdiagramm der Luftpumpe einer erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Einrichtung bei Verwendung einer Vakuumpumpe als Luftpumpe 6 mit intermittierendem Betrieb und Messung der Le^:stungsaufnahme des Luftpumpenantriebs mittels eines Stromrelais 13;

F i g. 4 zeigt als Beispiel der verschiedenen Möglichkeiten der Messung der Leistungsaufnahme des Luftpumpenantriebs sowie Steuerung des intermittierenden Betriebes der Luftpumpe die Messung des Spannungsabfalls am Luftpumpenantrieb 7, der in Serie mit einem Gleichrichter 28 geschaltet ist, und die Unterbrechung bzw. Schließung des Luftpumpenstromkreises mittels eines berührungslos durch ein Zeitwerk mit rotierendem Magneten gesteuerten Magnetschalter;

F i g. 5 zeigt ein Beispiel der verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten des Schwimmerventils 11 der Anzeigeanordnung nach F i g. 3.

An Hand eines Beispiels soll die Wirkungsweise des Verfahrens gemäß der Erfindung erläutert werden.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten grundsätzlichen Verfahrensprinzip wird der gegenüber der Atmosphäre und dem Behälterinneren gasdicht abge-

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schlossenen Testraum 3, der von der Wandung des Luftpumpe intermittierend abgeschaltet wird, selbst

Behälters 1 und der Ummantelung 2 als Zwischen- wenn die Förderleistung der Luftpumpe höher ist als

raum gebildet wird, über die Rohrleitung 5 durch die durch das Loch einströmende Luftmenge. Die

die Luftpumpe 6 in einem bestimmten Solldruckbe- Betriebsruhepausen der Luftpumpe bestimmen u. a.

reich (oder Sollunterdruckbereich) gehalten. Der 5 die Meßempfindlichkeit des Systems und müssen in

Antrieb der Luftpumpe erfolgt über den Luftpum- einem solchen Falle so eingestellt sein, daß genügend

penantrieb 7 (beispielsweise einen Schwinganker- Zeit vor dem Wiedereinschalten der Luftpumpe vor-

.motor). Im Stromkreis des Luftpumpenantriebs be- handen ist, um den Druck (das Vakuum) bei einem

finden sich die Stromquelle 8, das Meßwerk 9 sowie anzuzeigenden Leck auf den Wert P₁ oder gar noch

der Schalter 10. Erfahrungsgemäß verläuft das Lei- io weiter absinken zu lassen.

stungsbedarfs-Druck- (bzw. Unterdruck-) -diagramm Wie aus dem Diagramm F i g. 2 hervorgeht, ist die

einer elektrisch angetriebenen Luftpumpe ähnlich wie Leistungsaufnahme N der Luftpumpe bei einem

aus F i g. 2 ersichtlich. Mit höher werdender Druck- Druck (Vakuum) der Größenordnung P₁ auf den

differenzP an der Luftpumpe steigt die Leistungs- Wert N₁ gesunken. Dieser Wert N₁ wird von dem

aufnahme N des Luftpumpenantriebs. Die größte 15 Meßwerk 9 gemessen und entweder unmittelbar auf

Leistungsaufnahme ist also dann zu erwarten, wenn einer Skala als Kriterium einer vorhandenen, uner-

die Luftpumpe ihre maximale Förderdruckhöhe wünschten Undichtheit angezeigt oder'und m weitere

(bzw. ihre maximale Vakuumhöhe) erreicht hat. Steuersignale, beispielsweise !nfo-iationen zur Aus-

Dieser Wert ist mit bekannten Mitteln bei jeder Art lösung optischer und/oder akustischer Leckage

von Luftpumpen einstellbar zu begrenzen, oeispiels- 20 Alarmsignale verwandelt. Die Signale des Meßwer-

wcise durch ein Druck- (oder Vakuum-) -Begrenzer- kes können aber auch noch andere Schaltvorgänge

ventil oder durch Veränderung der mechanischen bewirken, beispielsweise die Luftpumpe oder/und den

Vorspannung der Schwingankerfeder eines Luftpum- speziel'en Antrieb für die intermittierende Betätigung

pen-Schwingankermotorantriebes. des Schalters 10, der die Luftpumpe in voreinsteTlba-

Bei absolut dichtem Testraum, konstantem Va- 25 ren Intervallen ein- und wieder ausschaltet, abschal-

kuum. Begrenzung der Förderdruckhöhe (bzw. Va- ten.

kuumhöhe) auf P_;! und Vernachlässigung etwaiger Für die Wirksamkeit des vorstehend beschriebenen

Temperatur- und elektrischer Spannungsschvvankun- Verfahrens ist es ohne Bedeutung, ob der Testraum

gen würde das Meßwerk 9 bei einem Druck P₃ im durch Vakuum oder durch Überdruck überwacht

Testraum stets eine Leistungsaufnahme/V._t des Luft- 30 wird, solange keine Flüssigkeit in den Testraum durch

pumpenantriebs messen und anzeigen. ein Leck eindringen kann. Die erforderlichen Werte

Diese Leistungsaufnahme müßte auch dann ge- für den Solldruckbereich im Testraum müssen ledigmessen und angezeigt werden, wenn die Luftpumpe lieh so gewählt werden, daß in jedem Falle (auch bei durch den Schalter 10 vorübergehend ausgeschaltet höheren Drucken im Behälter, der Rohrleitung, des war und nach einer bestimmten Zeit wieder einge- 35 Gefäßes oder außerhalb deren Ummantelung) ein schaltet wird. Da in jedem derartigen System zur Druckabfall oder Abfall des Vakuums und damit ein Überwachung der Undichtheit eines Testraumes mit- deutliches Sinken des Leistungsbedarfes bei Vorhantels Druck oder Unterdruck jedoch kleinere, für den densein einer unerwünschten Undichtheit bis zum Normalbetrieb unwichtige Undichtheiten auftreten, Auslösen eines Alarm- oder sonstigen Steuersignals beispielsweise infolge schlecht schließender Ventile 40 erfolgt.

usw., wird der Druck im Testraum nicht in jedem Besteht jedoch die Möglichkeit, daß Flüssigkeit Falle auf dem Wert P₃ verharren, sondern je nach durch eine Undichtheit in der Testiaumwandung in Größe der (betriebsmäßig unwichtigen und natür- den Testraum eindringen kann, beispielsweise flüssilichen) Undichtheiten und Förderleistung der Pumpe ges Lagergut oder Grundwasser, zeigt eine Abvvandzwischen den Werten P., und P., variieren, wobei die 45 lung des angegebenen Verfahrens eine weitere Lö-Druckdifferenz P^/P., ein Kriterium der natürlichen, sung auf (s. F i g. 3). Der Testraum 3 wird in diesem zulässigen Undichtheiten des gesamten Systems dar- Falle, beispielsweise durch eine Vakuumpumpe überstellt. Die Leistungsaufnahme würde sich entspre- wacht. In der Leitung 5 ist zwischen Vakuumpumpe chend zwischen den Werten N., und N₁, bewegen. und Testraum ein im Normalbetriebszustand offenes

Bei längerer Unterbrechung des Betriebs der Luft- 50 Ven.il 11 (z. B. ein Schwimmerventil) angeordnet,

pumpe, wie dies im vorliegenden Fall durch inter- dal' sich selbsthaltend (selbstsperrend) schließt und

mittierende Betätigung des Schalters 10 vorgesehen nicht mehr ohne fremden Eingriff öffnet, wenn Flüs-

ist, wird der Druck (das Vakuum) im Testraum in- sipkeit in das Ventil oder die Leitung 5 eindringt,

folge der natürlichen Undichtheiten schneller absin- Gleichzeitig wird bei dieser Anordnung in der Lei-

ken und den Wert P₂ früher erreichen als bei laufen- 55 tung 5 zwischen Vakuumpumpe und Ventil eine de-

der Pumpe. P. kann also als Grenze der zulässigen finierte künstliche Undichtheit 12 zur Atmosphäre

Druckabsenkimg (Vakuumverringerung) festgelegt hergestellt, beispielsweise durch Anbringung eines

'verdcn, von der an die Luftpumpe wieder in Betrieb Sintermetallfilters zwischen Leitung 5 und Atmo-

gesetzt werden muß. Tritt zu der natürlichen Un- Sphäre.

dichtheit des Systems eine über das normale Maß 60 Solange keine Flüssigkeit in den Testraum oder

hinausgehende Und'chthcit, beispielsweise ein Loch die Leitung zwischen Testraum und Vakuumpumpe

in der Ummantelung 2 des Behälters 1. und ist die eindringen kann, das System also dicht ist, gilt für

durch diese zusätzliche Undiehtheit einströmende die Funktion des Verfahrens im Solldruckbereich

Luflmer.gc größer als die Förderleistung der Luft- das in den vorstehenden Absätzen Gesagte. Das

pumpe, sinkt der Druck (das Vakuum) im Test- 65 Vakuum wird sich also immer im Solldruckbereich

raum 3 über den Wert P., ab und erreicht schließlich bewegen. Tritt jedoch eine Undiehtheit ein, durch den Wert P₁. Dieser Druckabfall (Vakuumabfall) auf die Flüssigkeit in den Testraum gelangt, wird sich Hen Wert P. wird noch schneller erreicht, wenn die dieser langsam auffüllen, bis die Flüssigkeit das

Ventil 11 erreicht und vorübergehend, jedoch für längere Zeit, oder dauerhaft schließt. Durch die künstliche definierte Undichtheit 12 wird der Unterdruck in der Leitung 5 in den Betriebspausen der Vakuumpumpe zusammenbrechen und die Leistungsaufnahme beim Anlauf der Vakuumpumpe so hoch sein, daß die Alarm- und/oder Steuersignale ausgelöst weiden. Bei einer zu kurzen Leitungslänge und einem zu kleinen Querschnitt der Leitung 5 ist die Zwischenanordnung eines kleinen Rezipienten zwischen Vakuumpumpe und Ventil vorgesehen, um ein größeres Luftvolumen für die Vakuumpumpe und damit ein längeres Verweilen im Bereich höherer Leistungsaufnahme bei einem Verschluß des Schwimmerventil 11 zur sicheren Auslösung der Alarm- und/oder Steuersignale zu bewirken.

Um zu verhindern, daß die Unterbrechung des Stromkreises des Pumpenantriebs bei intermittierendem Betrieb, insbesondere bei Messung der Stromaufnahme des Pumpenantriebs als Kriterium einer Undichtheit, das Alarmsignal auslöst, sind weitere Mittel vorgesehen, beispielsweise ein zusätzlicher Schalter 29, der im Stromkreis der Alarmvorrichtung angeordnet ist und der diesen Stromkreis mindestens für die Dauer der Betriebspausc der Luftpumpe, insbesondere jedoch geringe Zeit langer unterbricht. Beispielsweise wird dieser Schalter 29 wenige Sekunden nach dem Schließen des Schauers 10 geschlossen und wenige Sekunden vor dem Öffnen des Schalters K) geöffnet.

Die Einrichtung gemäß F i g. 3 ist dadurch gekennzeichnet, daß der Testraum 3 durch eine Vakuumpumpe als Luftpumpe 6 überwacht wird. In der Leitung 5 ist zwischen Vakuumpumpe und Testraum ein im Normalbetriebszustand offenes Ventil 11, z.B. ein Schwimmerventil gemäß F i g. 5 angeordnet, das sich selbslhaltend (selbstsperrcnd) schließt und nicht mehr ohne fremden Eingriff öffnet, wenn Flüssigkeit in das Ventil oder in die Leitung 5 eintritt. In der Leitung 5 befindet sich die definierte künstliche Undichtheit 12 gegenüber der Atmosphäre. Im Stromkreis des Luftpumpenantriebs 7 befinden sich die Stromquelle 8. das Stromrelais 13 sowie der Schalter 10. Das Stromrelais 13 steuert den Stromkreis der Alarmvorrichtung 18. in dem sich außer der Stromquelle 8 auch der Schalter 29 befindet. Die Alarmvorrichtung 18 kann so ausgelegt werden, daß das von ihr abgegebene Alarmsignal nur durch fremden Eingriff wieder ausgeschaltet werden kann. Der Einfachheit halber ist in der Zeichnung F i g. 3 diese Anordnung nicht mit angegeben; dem Fachmann dürfte eine solche Maßnahme jedoch bekannt sein. Die Schalter 10 und 29 werden durch das Zeitwerk 17 und die gemeinsame Antriebswelle 27 über die Nocken 14 und 25 derart intermittierend betätigt, daß der Schalter 10 jeweils früher geschlossen und später geöffnet wird als der Schalter 29. Das Stromrelais 13 kann auch als Relais mit SclbsthaltekonUikt oder Kipprclais ausgebildet werden.

F i g. 4 zeigt eine Abwandlung der Einrichtung nach Fig. 3, bei der unter Fortfall des Stromrelais im Stromkreis des Luftpumpenantriebs ein Spannungsrelais parallel zum Luftpumpenantrieb ange-, ordnet ist. Bei dieser Anordnung verhalten sich Druck bzw. Unterdruckwerte reziprok zu der Größe des

ίο Spannungsabfalls am Luftpumpenantrieb, d. h., bei hohem Druck im Testraum während des Normalbetriebszustandcs ist die Spannung am Relais niedriger als bei niedrigem Druck im Testraum infolge einer unerwünschten Undichthcit.

Im Stromkreis des Luftpumpenantriebs 7 befindet sich der Gleichrichter 28 (wie bei einigen handelsüblichen Schwinganker-Luftpumpen vorgesehen), die Stromquelle 8 und der Magnetschalter 10. Das Zeitwerk 17 treibt über die Antriebswelle 27 den rotierenden Magneten 15 an, der den Schaller 10 intermittierend öffnet und schließt. Im Normalbetriebszustand schließt das Spannungsrclais 16 den Stromkreis des Zeitwerkes 17 bei Auftreten einer Undichtheit und bei Ansprechen des Spannungsrelais 16 wird der Stromkreis des Zeitwerkes 17 geöffnet und der Stromkreis der Alarmvorrichtung 18 dauerhaft — und nur durch fremden Eingriff löschbar — geschlossen. Das Spannungsrelais 16 kann mich als Relais mit Selhsthaltckontakt oder Kipprclais ausgebildet werden.

Bei allen vorstehend beschriebenen Anordnungen wird die Luftpumpe6 durch den Luftpumpenantrieb 7 über die Verbindung 26, beispielsweise eine rotierende Achse oder ein schwingendes Gestänge oder eine ähnlich wirksame Vorrichtung angetrieben.

Bei dem Schwimmerventil gemäß Fig. 5 handelt es sich um eine spezielle Ausführung des Ventils 11. Im Schwimmerraum 24 des Ventils 11 befinden sich der Schwimmer 23, der leicht in vertikaler Richtung beweglich ist, mit der Dichtung 21, dem Ventilsitz 22 und einer Eisenscheibe 19 sowie der Ringmagnet 20. An Stelle der Eisenscheibe 19 kann aucb lort ein Magnet angeordnet sein. Ebenfalls kann an Meile des Ringmagneten 20 eine Eisenscheibe angebracht werden, wenn an Stelle der Eisenscheibe 19 ein Magnet am Schwimmer angebracht ist. Werden zwei Magneten gleichzeitig verwendet, ist die Polung so vorzunehmen, daß sich beide anziehen. In keinem Fall, weder bei Verwendung vcn zwei Magneten, noch bei Verwendung von einem Magneten und einer Eisen-

so scheibe darf die Anziehungskraft so groß sein, daC der Schwimmer hochgezogen wird, ohne daß Flüssigkeit in das Schwimmergehäuse eindringt. Beim Aufschwimmen des Schwimmers 23 wird die Dichtung 21 gegen den Ventilsitz 22 gedruckt und zusätzlich durcr Magnetkraft gehalten, damit schließt das Venti dicht ab.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Anzeige von Undichtheiten an doppelwandigen Behältern für flüssiges Lagergut, insbesondere Mineralöl, in deren Wandzwischenraum (Testraum) ein vom normalen Atmosphärendruck und vom Behälterinnendruck abweichender Druck von einer an den Testraum angeschlossenen Pumpe innerhalb eines Druck-Sollwertbereichs gehalten wird, wobei Mittel vorgesehen sind, die eine Verzögerung oder ein Ausbleiben der Herbeiführung des Unterdrucksollwerts im Wandzwischenraum als Kriterium einer Leckage anzeigen, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Bewirken der Anzeige solche vorgesehen sind, welche die Leistungsaufnahme des elektrischen Antriebs der an den Testraum angeschlossenen Pumpe während des Pumpbetriebs selbsttätig messen und in Abhängigkeit von einer Änderung dieser Leistungsaufnahme ansprechen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe in vorbestimmten Intervallen in Betrieb und wieder außer Betrieb gesetzt wird, wobei, falls erforderlich, Mittel vorgesehen sind, um in an sich bekannter Weise die Messung bzw. Ar, sige der Undichtheiten mindestens für die Dauer der Bt;t-^;ebspause der Pumpe oder geringe Zeit länper zu unterbrechen.