DE1650123C3 - Einrichtung zur Anzeige von Undichtheiten an doppelwandigen Behältern für flussiges Lagergut - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Solche und ähnliche Einrichtungen sind bereits bekannt (DE-AS 1150 248, AT-PS 2 29 801, AT-PS 30 285). Bei diesen bekannten Einrichtungen ist ein in Abhängigkeit vom jeweiligen Druck im Testraum gesteuerten Druckschalter zum Ein- und Ausschalten der Luftpumpe bei störungsfreiem Betrieb, d. h. bei NichtVorhandensein einer störenden Undichtheit vorhanden. Als Mittel, die ein Unterschreiten des unteren Wertes des Drucksollwertbereichs als Kriterium einer Leckage anzeigen, können dabei entweder solche vorgesehen sein, die in Abhängigkeit von einer Verzögerung oder einem Ausbleiben der Herbeiführung des unteren Drucksollwerts ansprechen, oder solche, die allein druckabhängig, d. h., wenn der infolge der Undichtheiten sich ändernde Druck einen Leckalarmdruckwert erreicht, ansprechen (vgl. DE-AS 11 50 248, Spalte 2, Zeile 34 bis Spalte 3, Zeile 6).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der eingangs genannten Gattung auf einem neuen Wege mit verhältnismäßig geringem Aufwand eine hinreichend hohe Meß- und Ansprechgenauigkeit zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in dem Patentanspruch 1 gekennzeichnete Maßnahme gelöst. Wenn der Druck im Testraum sich verändert, ändert sich die Leistungsaufnahme des elektrischen Antriebs der Luftpumpe. Gleicht sich also infolge von Undichtheiten der Druck im Testraum mehr oder weniger aus, so äußert sich dies in einer der Charakteristik der verwendeten Luftpumpe entsprechenden Veränderung der Leistungsaufnahme. Dieser Effekt wird nach der Erfindung zum Bewirken der Leckanzeige ausgenutzt.

Die Einrichtung ist sowohl für einen Testraum mit überatmosphärischem Druck als auch für einen Testraum mit Unterdruck geeignet Soweit in dieser Beschreibung von einem »unteren« Wert des DrucksoII-wertbereichs die Rede ist, ist damit der dem atmosphärischen Druck zunächst gelegene der beiden Grenzwerte dieses Bereichs gemeint.

Zusätzliche Maßnahmen zur möglichen weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden ist die Erfindung anhand mehrerer vereinfacht in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele veranschaulicht

F i g. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau der Einrichtung in schema tischer Darstellung;

F i g. 2 zeigt das Leistungsaufnahme-Druckdiagramm der Luftpumpe der Einrichtung;

F i g. 3 zeigt die Einrichtung bei Verwendung einer Vakuumpumpe als Luftpumpe 6 mit intermittierendem Betrieb und Messung der Leistungsaufnahme 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 Magnetschalters;

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

Bei dem in Fig. 1 dargestellten grundsätzlichen Aufbau der Einrichtung wird der gegenüber der Atmosphäre und dem Behälterinneren gasdicht abgeschlossene Testraum 3, der von der Wandung des Behälters 1 und der Ummantelung 2 als Zwischenraum gebildet wird, über die Rohrleitung 5 durch die Luftpumpe 6 in einem bestimmten Solldruckbereich (oder Sollunterdruckbereich) gehalten. Der Antrieb der Luftpumpe erfolgt über den Luftpumpenantrieb 7 (beispielsweise einen Schwingankermotor). Im Stromkreis des Luftpumpenantriebs befinden sich die Stromquelle 8, das Meßwerk 9 sowie der Schalter 10. Erfahrungsgemäß verläuft das Leistungsbedarfs-Druck-(bzw. Unterdruck) -diagramm einer elektrisch angetriebenen Luftpumpe beispielsweise ähnlich wie aus F 1 g. 2 ersichtlich. Mit höher werdender Druckdifferenz P an der Luftpumpe steigt die Leistungsaufnahme N des Luftpumpenantriebs. Die größte Leistungsaufnahme ist also dann zu erwarten, wenn die Luftpumpe ihre maximale Förderdruckhöhe (bzw. ihre maximale Vakuumhöhe) erreicht hat. Dieser Wert ist mit bekannten Mitteln bei jeder Art von Luftpumpen einstellbar zu begrenzen, beispielsweise durch ein Druck» (oder Vakuum-) Begrenzerventil oder durch Veränderung der mechanischen Vorspannung der Schwingankerfeder eines Luftpumpen-Schwingankermotorantriebes.

Bei absolut dichtem Testraum, konstantem Vakuum, Begrenzung dei' Förderdruckhöhe (bzw. Vakuumhöhe) auf Pz und Vernachlässigung etwaiger Temperatur- und elektrischer Spannungsschwankungen würde das Meß-

werk 9 bei einem Druck Pj im Testraum stets eine Leistungsaufnahme Ni des Luftpumpenantriebs messen und anzeigen.

Diese Leistungsaufnahme müßte auch dann gemessen und angezeigt werden, wenn bei intermittierendem Betrieb die Luftpumpe durch den Schalter 10 vorübergehend ausgeschaltet war und nach einer bestimmten Zeit wieder eingeschaltet wird. Da in jedem derartigen System zur Überwachung der Undichtheit eines Testraumes mitius Drucks oder Unterdrucks jedoch kleinere, für den Normalbetrieb unwichtige Undichtheiten auftreten, beispielsweise infolge schlecht schließender Ventile usw, wird der Druck im Testraum nicht in jedem Falle auf dem Wert Pj verharren, sondern je nach Größe der (betriebsmäßig unwichtigen und natürlichen) Undichtheiten und der Förderleistung der Pumpe zwischen den Werten P₂ und P₃ variieren, wobei die Druckdifferenz P3/P2 ein Kriterium der natürlichen, zulässigen Undichtheiten des gesamten Systems darstellt Die Leistungsaufnahme wird sich entsprechend zwischen den Werten Λ/iund Λ/3 bewegen.

Der untere wert P2 des Drucksoiiwertbereiehs P₂, Pi kann also als Grenze der zulässigen Druckabsenkung (Vakuumverringerung) festgelegt werden, von der an die Luftpumpe wieder in Betrieb gesetzt werden muß. Triit zu der natürlichen Undichtheit des Systems eine über das normale Maß hinausgehende Undichtheit, beispielsweise ein Loch in der Ummantelung 2 des Behälters 1, und ist die durch diese zusätzliche Undichtheit strömende Luftmenge größer als die Förderleistung der Luftpumpe, sinkt der Druck (das Vakuum) im Testraum 3 unter den Wert P₂ ab und erreicht schließlich den Wert P\. Dieser Druckabfall (Vakuumabfall) auf den Wert P\ wird noch schneller erreicht, wenn die Luftpumpe intermittierend abgeschaltet wird, selbst wenn die Förderleistung der Luftpumpe höher ist als die durch das Loch strömende Luftmenge. Die Betriebsruhepausen der Luftmenge bestimmen hierbei die Meßempfindlichkeit des Systems und müssen in einem solchen Falle so eingestellt sein, daß genügeno Zeit vor dem Wiedereinschalten der Luftpumpe vorhanden ist, um den Druck (das Vakuum) bei einem anzuzeigenden Leck auf den Wert P\ oder gar noch weiter absinken zu lassen.

Wie aus dem Diagramm F i g. 2 hervorgeht, ist die Leistungsaufnahme A/der Luftpumpe bei einem Druck (Vakuum) der Größenordnung P_T auf den Wert N\ gesunken. Dieser Wert /Vi wird von dem Meßwerk 9 gemessen und entweder unmittelbar auf einer Skala als Kriterium einer vorhandenen, unerwünschten Undichtheit angezeigt oder/und in weitere Steuersignale, beispielsweise Informationen zur Auslösung optischer und/oder akustischer Leckage-Alarmsignale verwandelt. Die Signale des Meßwerkes können aber auch noch andere Schaltvorgärge bewirken, beispielsweise die Luftpumpe oder/und den speziellen Antrieb für die intermittierende Betätigung des Schalters 10, der die Luftpumpe in voreinstellbaren Intervallen ein- und wieder ausschaltet, abschalten.

Für die Wirksamkeit der vorstehend beschriebenen Einrichtung ist es ohne Bedeutung, ob der Testraum durch Vakuum oder durch Überdruck überwacht wird, solange keine Flüssigkeit in den Testraum durch ein Leck eindringen kann. Die erforderlichen Werte für den Solldruckbereich im Testraum müssen lediglich so gewählt wc den, da3 in jedem Falle (auch bei höherem Druck im Behälter oder außerhalb seiner Ummantelung ein Druckabfall ode; Abfall des Vakuums und damit ein deutliches Sinken des Leistungsbedarfs bei Vorhandensein einer unerwünschten Undichtheit bis zum Auslösen eines Alarm- oder sonstigen Steuersignals erfolgt.

Besteht jedoch die Möglichkeit, daß Flüssigkeit durch eine Undichtheit in der Testraumwandung in den Testraum eindringen kann, beispielsweise flüssiges Lagergut oder Grundwasser, zeigt eine Abwandlung der angegebenen Einrichtung eine weitere Lösung auf (siehe F i g. 3). Der Testraum 3 wird in diesem Falle, beispielsweise durch eine Vakuumpumpe als Luftpumpe 6 überwacht. In der Leitung 5 ist zwischen Vakuumpumpe und Testraum 3 ein im Normalbetriebszustand offenes Ventil 11 (z.B. ein Schwimmerventil) angeordnet, daß sich selbsthaltend (selbstsperrend) schließt und nicht mehr ohne fremden Eingriff öffnet, wenn Flüssigkeit in das Ventil oder die Leitung 5 eindringt. Gleichzeitig wird bei dieser Anordnung in der Leitung 5 zwischen Vakuumpumpe und Ventil eine definierte künstliche Undichtheit 12 zur Atmosphäre hergestellt, beispielsweise durch Anbringung ein- Sintermetallfilters zwischen Leitung 5 und Atmosphäre.

Solange keine Flüssigkeit in den Testraum oder die Leitung zwischen Testraum und Vakuumpumpe eindringen kann, das System also dicht ist, gilt für die Funktion des Verfahrens im Solldruckbereich das in den vorstehenden Absätzen Gesagte. Das Vakuum wird sich also immer im Solldruckbereich bewegen. Tritt jedoch eine Undichtheit ein, durch die Flüssigkeit in den Testraum gelangt, wird sich dieser langsa.n 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 einen solchen Wert annehmen, daß die Alarm- und/oder Steuersignale ausgelöst werden. Bei einer zu kurzen Leitungslänge und einem zu kleinen Querrchnir der Leitung 5 ist die Zwischenanordnung eines kleinen Rezipienten zwischen Vakuumpumpe und Ventil vorgesehe;., um ein größeres Luftvolumen für die Vakuumpumpe und damit ein längeres Verweilen im Bereich der dem größeren Luftvolumen entsprechenden (nach Fig. 2: kleineren) Leistungsaufnahme bei einem Verschluß des Schwimmerventils 11 zur sicheren Auslosung der Alarm- und/oder Steuersignale zu bewirken.

Um zu verhindern, daß die Unterbrechung des Stromkreises des Pumpenantriebs bei intermittierendem Betrieb 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 Betrie^-pause der Luftpumpe, insbesondere jedoch geringe Zeit langer unterbricht. Beispielsweise wird dieser Schalter 2? wenige Sekunden .lach dem Schließen des Schalters 10 geschlossen und wenige Sekunden vor dem öffnen des Schalters 10 geöffnet.

Im Stromkreis des Luftpumpenantriebs 7 befinden sich die Stromquel.e 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 bufindet. 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 Fig.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 Selbsthaltekontakt oder Kipprelais ausgebildet werden.

Fig.4 zeigt eine Abwandlung der Einrichtung nach Fig.3, bei der unter Fortfall des Stromrelais im Stromkreis des Luftpumpenantriebs ein Spannungsrelais 16 parallel zum Luftpumpenantrieb 7 angeordnet ist. Bei dieser Anordnung verhalten sich Druck- bzw. Unterdruckwerte reziprok zu der Größe des Spannungsabfalls am Luftpumpenantrieb, d. h., bei hohem Druck im Testraum während des Nörmalbetriebszustandes ist die Spannung am Relais niedriger als bei niedrigem Druck im Testraum infolge einer uner-

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 Schalter 10 intermittierend öffnet und schließt. Im Nortnalbetriebszustand schließt das Spannungsrelais 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 auch als Relais mit Selbsthaltekontakt oder Kipprelais ausgebildet werden.
Bei allen vorstehend beschriebenen Anordnungen wird die Luftpumpe 6 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. Anstelle der Eisenscheibe 19 karin auch dort ein Magnet angeordnet sein. Ebenfalls kann anstelle des Ringmagneten 20 eine Eisenscheibe angebracht werden, wenn

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angebracht ist. Werden zwei Magneten gleichzeitig verwendet, ist die Polung so vorzunehmen, daß sich beide anziehen. In keinem Fall, weder bei Verwendung von zwei Magneten, noch bei Verwendung von einem Magneten und einer Eisenscheibe darf die Anziehungskraft so groß sein, daß der Schwimmer hochgezogen wird, ohne daß Flüssigkeit in das Schwimmergehäuse eindringt. Beim Aufschwimmen des Schwimmers 23 wird dft. Dichtung 21 gegen den Ventilsitz 22 gedrückt und zusätzlich durch Magnetkraft gehalten, damit schließt das Ventil dicht ab.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Anzeige von Undichtheiten an doppelwandigen Behältern für flüssiges Lagergut, insbesondere Mineralöl, in deren Wandzwischeinraum (Testraum) ein vom normalen Atmosphärendruck und vom Behälterinnendruck abweichender Druck (Über- oder Unterdruck) von einer an den Testraum angeschlossenen Luftpumpe innerhalb eines Drucksollwertbereichs gehalten wird, wobei Mittel vorgesehen sind, die ein Unterschreiten des unteren Wertes des Drucksollwertbereichs im Wandzwischenraum als Kriterium einer Leckage anzeigen, dadurch gekennzeichnet, daiß als Mittel zum Bewirken der Anzeige solche vorgesehen sind, weiche die Leistungsaufnahme des elektrischen Luftpumpenantriebs (7) der an den Testraum (3) angeschlossenen Luftpumpe (6) während des Funkbetriebs selbsttätig messen und bei Erreichen eines vorbestimmten, von den den Drucksollwertbereich (P2, Pi) begrenzenden Werten (Ni, Ni) der Leistungsaufnahme abweichenden Wertes (Ni) ansprechen.

2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftpumpe (6) in vorbestimmten Intervallen in Betrieb und wieder außer Betrieb gesetzt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Messung bzw. Anzeige der Undichtheiten mindestens für die Dauer der Betriebspause der Luftpumpe (6) oder geringe Zeit ΙέΙ/iger zi unterbrechen.