DE1775250C3

DE1775250C3 - Einrichtung zum Anzeigen von Undichtheiten an einem Behälter für flüssiges Lagergut

Info

Publication number: DE1775250C3
Application number: DE19681775250
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Filing date: 1968-07-19
Publication date: 1977-09-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Anzeigen von Undichtheiten an einem Behälter für flüssiges Lagergut, insbesondere Mineralöl, mit einem Bezugsraum (Testraum), in dem ein vom normalen Aimosphärendruck abweichender Druck (Überdruck bzw. Unterdruck) von einer an den Testraum angeschlossenen, intermittierend elektrisch angetriebenen Pumpe bei NichtVorhandensein einer störenden Undichtlheit innerhalb eines Drucksollvvertbereichs gehalten wird, wobei im Stromkreis des elektrischen Antriebsmotors der Pumpe eine die Ein- und Ausschaltvorgänge bewirkende elektrische Schaltvorrichtung mit vorbeistimmter Einschaltdauer angeordnet ist, und mit einem an den Testraum angeschlossenen Druckmesser zum Steuern einer Signalvorrichtung, dessen Ansprechwert einem zwischen dem Atmosphärendruck und dem Sollwertbereich liegenden Alarmdruckwert entspricht (OE-PS 2 29 801 und DT-PS 11 50 248).

Es sind verschiedene Ausführungsformen von Einrichtungen zum Anzeigen von Undichtheiten an einem Behälter für flüssiges Lagergut bekannt. Der Lagerbehälter kann dabei z. B. ein doppelwandiger Lagerbehälter sein, dessen Wandzwischenraum als Bezugsraum (Te:straum) dient. Handelt es sich um einen ursprünglich einwandigen starren Behälter, insbesondere einen einwandigen Stahlbehälter, so kann der Wandzwischenraum durch Anbringung einer Auskleidung oder Umhüllung etwa in Form einer Blase aus flexibler Kunststoffolie gebildet sein. Der Dirucksollwertbereich muß dann, bezogen auf den normalen Atmosphiirendruck, im Unterdruckbereich liegen. Bei einer bekannten solchen Ausführungsform ist die ständig mit dem Wandzwischenraum verbundene Vakuumpumpe mit einer Einrichtung zur druckabhängigen Einsatzregelung versehen, welche den Unterdruck im Wandzwischenriium, soweit er infolge unvermeidlicher und unschädlicher kleiner Undichtheiten absinkt, selbsttätig innerhalb eines bestimmten Unterdruckbereichs (Unterdrucksollwert) hält, und es sind Mittel vorgesehen, die eine Verzögerung oder ein Ausbleiben der Herbeiführung des Unterdrucksollwertes im Wandzwischenraum als Kriterium einer Leckage anzeigen (deutsche Patentschrift 11 50 248). - Handelt es sich um einen doppelwandigen Behälter mit starren Wandungen, so kann der Drucksollwertbereich im Wandzwischenraum gewünschtenfalls auch im Überdruckbereich gewählt werden (deutsche Patentschrift 12 84 202). Es sind außerdem Einrichtungen der eingangs genannten Art bekannt, bei denen der Lagerbehälter ein starrer, luftdicht verschlossener, einwandiger Behälter ist und der Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Behälter als Bezugsraum (Testraum) dient, wobei der Drucksollwert im Unterdruckbereich liegt und bei Nichtvorhandensein einer unzulässigen Undichtheit mindestens so groß ist wie die hydrostatische Druckhöhe der Flüssigkeit an der tiefsten Stelle des Behälters (deutsche Patentschrift 11 42 084).

Zum Steuern des elektrischen Antriebes der zwecks alarmfreier Regelung des Druckes im Testraum intermittierend arbeitenden Pumpe sind be¹ diesen bekannten Einrichtungen Druckschalter erforderlich, die bei kleinen Druckdifferenzen ansprechen müssen. Insbesondere bei Einrichtungen, bei denen die Größe des Testraumes in Abhängigkeit vom Füllstand des Behälters veränderlich ist, also bei Verwendung eines einwandigen, starren, luftdicht verschlossenen Behälters, sind Druckschalter mit hoher Ansprechempfindlichkeit erforderlich, insbesondere Membrandruckschalter mit großflächiger Membrane, die relativ »euer sind.

Zur Auslösung der Signalvon ich lung diei.t bei den genannten Einrichtungen ein Druckmesser, dessen Ansprechwerl: einem zwischen dem Atmosphärendruck und dem Sollwertbereich liegenden Alarmdruckwert entspricht. Der Druckmesser kann erst dann die Anzeige bewirken, wenn die Leckverluste, d. h. die durch die Gesamtheit der vorhandenen Undichtheiten (bei Unterdruck) eindringende bzw. (bei Überdruck) entweichende Luftmenge, größer werden als die von der Pumpe bei deren Dauerbetrieb geförderte Luftmenge. Eine Erhöhung der Meßempfindlichkeit ist daher bei den bekannten Einrichtungen nur durch Verkleinerung der von der Pumpe bei deren Dauerbetrieb erbrachten Förderleistung, d. h. durch an der Pumpe selbst zu treffende Vorkehrungen, Anbringung von Drosselventilen od. dgl., möglich. Eine Leistungseinstellung schwach dimensionierter Pumpen auf diese Art ist jedoch wegen der erforderlichen Genauigkeit sehr aufwendig und außerdem auch wenig zuverlässig.

Eine hohe Meßempfindlichkeit der Leckanzeige ist aus vielerlei Gründen erwünscht. Das gilt besonders für die erwähnten Ausführungsformen mit einem einwandigen, starren, dicht verschlossenen Lagerbehälter, bei denen der Drucksollwert im Unterdruckbereich liegen muß. Hier könnte bei zu geringer Anzeigeempfindlichkeit während der Füllstandspeilung oder der Befüllung des Lagerbehälters und in der Zeit bis zur Wiederherstellung des Unterdrucksollwertes schon durch ein verhältnismäßig kleines Leck, wenn es noch nicht angezeigt ist, relativ viel Lagergut ausfließen. Durch eine hohe Meßempfindlichkeit der Anzeige wird auch erreicht, daß zur Wiederherstellung des Unterdrucks nach dem Peilen oder Befüllen des Behälters, während er nicht durch den Unterdruck gegen Ausfließen von

Lagergut gesichert ist, eine geringere Evakuierungsleistung (d. h. Luftfördermenge pro Zeiteinheit) der Pumpe erforderlich ist als bei unempfindlicheren Einrichtungen.

Um die Feinheit der Leckanzeige wählbar zu machen, ist ein Leckanzeigegerät für doppelwandige Flüssig- s keitsbehälter bekannt, bei dem in d"m Wandzwischenraum ein Unterdruck von einer daran angeschlossenen, intermittierend elektrisch angetriebenen Pumpe bei NichtVorhandensein einer störenden Undichtheit innerhalb eines Drucksollwertbereichs gehalten wird, wobei ι ο an den Testraum ein zum Ansteuern eines die Einschs'tdauer (t\) der Pumpe bestimmenden Zeitschalters dienender Druckschalter angeschlossen ist (DT-Gbm 19 65 509). Zur Feststellung und Anzeige eines störenden Lecks ist der Zeitschalter noch mit einem Signalgeber ausgerüstet, der eine Alarmeinrichtung dann in Tätigkeit setzt, wenn die Wiederansteuemng des Zeitschalters durch den Druckschalter vor dem Ablauf einer zweiten, wählbaren, an die Pumpzeit (t\) anschließenden konstanten Zeit (/2) erfolgt. Der ω Zeitschalter muß jedesmal nach Beendigung seiner Gesamtlaufzeit (U + (2), bevor er von dem Druckschalter erneut angesteuert werden kann, erst wieder in seine Ausgangsstellung zurückgestellt werden. Ein solcher druckabhängig anzusteuerender Zeitschalter mit begrenzter Laufzeit ist daher relativ aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der eingangs genannten Gattung die selbsttätige Aufrechterhaltung des Testraumdruckes durch eine vergleichsweise nur geringen Aufwand erfordernde Vorrichtung zu ermöglichen, die zugleich auf einfache Weise das feine und genaue Einstellen der Förderleistung der Pumpe und damit den Empfindlichkeitsgrad der Leckanzeige gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen angegebenen Merkmale gelöst. Dadurch wird die selbsttätige Aufrechterhaltung des Testraumdruckes in dem Sollwertbereich ohne Abhängigkeit vom Druck und zugleich eine feine Dosierbarkeit des in der Zeiteinheit von der Pumpe geförderten Volumens durch Ändern des Verhältnisses von Ein- und Ausschaltdauer und/oder der Schalthäufigkeit möglich.

Eine selbsttätig in vorbestimmten Zeitintervallen arbeitende !schaltvorrichtung, wie sie gemäß der Erfindung verwendet wird, kann z. B. aus einer gewöhnlichen, mit gleichförmiger Geschwindigkeit umlaufenden, Kontakte betätigenden Nockenscheibenanordnung bestehen. Sie ist erheblich einfacher und billiger als ein innerhalb enger Ansprechgrenzen arbeitender Druckschalter zum Ein- und Ausschalten der Pumpe und auch als ein Druckschalter in Verbindung mit einem Zeitschalter von begrenzter Laufdauer, der von dem Druckschalter angesteuert wird und die Pumpe für eine vorbestimmte Zeit einschaltet. Die Ein- und Ausschaltdaueir der periodisch in fest einstellbaren Zeitintervallen ein- und ausschaltenden Schaltvorrichtung ist ebenso wie die Schalthäufigkeit auf einfache Weise veränderbar. Dadurch läßt sich die Förderleistung der Pumpe den »natürlichen« Leckverlusten, d. h. dem als zulässig angenommenen, durch die »natürlichen« Undichtheiten einströmenden bzw. ent weichenden Volumen, beliebig anpassen, so daß die gewür.schte Anzeigeempfindlichkeit erreicht wird, ohne daß es dabei auf die genaue Lage und auf die Größe des gegenseitigen Abstandes der Grenzwerte des Druck-Spielraums bei NichtVorhandensein eines störenden Lecks oder auf die Bemessung der Pumpe entscheidend ankommt. Die Bemessung der Pumpe ist also unkritisch.

Es kann ohne Rücksicht auf die Druckverhältnisse im Testraum erreicht werden, daß die Arbeitsperiode der Pumpe im Vergleich zu ihrer Ruheperiode verhältnismäßig kurz ist und der Druck im Testraum sich beim Auftreten eines störenden Lecks bereits vor dem Wiedereinschalten der Fumpe bi:s zum Erreichen der Alarmdruckschwelle, bei welcher der die Signalvorrichtung auslösende Druckmesser anspricht, ausgleicht. Durch eine Vergrößerung der Schalthäufigkeit läßt sich das gleiche Fördervolumen in der Zeiteinheit mit einem niedrigeren Maximalunterschied des Tesiraumdruckes erreichen.

Nach einem eigenen älteren Vorschlag (Patentanmeldung P 16 50 123.8-12 vom 14. 7. 1967) werden bei einer Einrichtung zur Anzeige von Undichtheiten an doppelwandigen Behältern für flüssiges Lagergut, 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, Mittel zum Bewirken der Anzeige einer unzulässig großen Leckage vorgesehen, welche die Leistungsaufnahme des elektrischen Antriebs der an den Testratim angeschlossenen Pumpe während des Pumpbetriebs selbsttätig messen und in Abhängigkeit von einer Änderung dieser Leistungjauinahme ansprechen. Eine Möglichkeit zur weiteren Ausgestaltung einer solchen Einrichtung besteht nach dem älteren Vorschlag darin, daß die Pumpe in vorbestimmten Intervallen in Betrieb und wieder außer Betrieb gesetzt wird, wobei erforderlichenfalls Mittel vorgesehen sind, um die Messung bzw. Anzeige der Undichtheiten mindestens für die Dauer der Betriebspause der Pumpe oder geringe Zeit langer zu unterbrechen.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine mit Unterdruck arbeitende Ausführungsform einer Einrichtung gemäß der Erfindung an einem doppelwandigen Flüssigkeitslagerbehälter,

F i g. 2 und 3 veranschaulichen verschiedene Betriebszustände einer solchen Einrichtung.

In F i g. 1 sind mit 1 und 2 die Innenwandung und die Außenwandung eines doppelwandigen Lagerbehälters bezeichnet. Der Wandzwischenraum zwischen beiden bildet den Bezugsraum oder Testraum 3. An ihn ist über eine Rohrleitung 4 ständig eine Luftpumpe 5 angeschlossen. Sie hält periodisch arbeitend einen im Testraum 3 erzeugten Unterdruck innerhalb eines vorbestimmten Sollwertbereichs aufrecht.

Bei der erstmaligen Inbetriebnahme oder einer späteren Betriebskontrolle der Leckanzeigeeinrichtung kann das für deren Wirksamkeit erforderliche Grundvakuum des Drucksollwertbereichs beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß die Schalter 7 und 10 vorübergehend durch eine (nicht dargestellte) Überbrückung kurzgeschlossen werden, so daß die Luftpumpe so lange im Dauerbetrieb arbeitet, bis das Vakuum im Testraum innerhalb des Unterdruck-SollwtTtbereichs, vorzugsweise etwa an dessen oberer Grenze P3, liegt. Danach kann die Überbrückung aufgehoben und der Normalbetrieb der Leckanzeigeeinrichtung aufgenommen werden. Statt dessen kann aber auch für die Herstellung des Grundvakuums eine (nicht dargestellte) zusätzliche, vorübergehend an den Testraum 3 anschließbare Luftpumpe vorgesehen sein.

Das Meßglied eines an die Rohrleitung 4 angeschlossenen Druckmessers 13 betätigt den Schalter 7 derart,

daß bei steigendem Unterdruck der Schalter 7 auf die Stellung »a« schaltet, sobald bei der Evakuierung des Testraums 3 die untere Grenze P2 des Sollwertbereichs erreicht oder überschritten wird, und auf Stellung »b« schaltet, wenn der Unterdruck die untere Grenze P2 s des Sollwertbereichs um ein vorbestimmtes Maß, das mit dem Wert Pl gegeben ist, unterschreitet. Im Stromkreis der Luftpumpe 5 ist außer dem Schalter 7 der Schalter 10 angeordnet, der periodisch in vorbestimmten Intervallen mittels eines Zeitwerks, bestehend aus dem Antrieb 8, beispielsweise einem Getriebemotor, und einer Nockenscheibe 9 geöffr.et und geschlossen wird. Statt der Nockenscheibe 9 und des mechanischen Schalters 10 kann auch eine berührungslose Magnetschaltvorrichtung, die durch den Antrieb 8 angetrieben wird, oder eine andere, beispielsweise elektronische Schaltvorrichtung verwendet werden. Die Signalvorrichtung 11, die bei geschlossenem Stromkreis ein optisches oder akustisches Signal oder beides erzeugt, wird eingeschaltet, wenn der Schalter 7 auf Stellung »b« schaltet. Die Stromquelle 12 dient zur Energieversorgung. Das Rohrstück 6 ist der Auspuff der Luftpumpe.

Der Unterdruck im Testraum 3, der bei Nichtvorhandensein einer Leckage durch die periodisch in vorbestimmten Intervallen arbeitende Luftpumpe innerhalb seines Sollwertbereicns aufrechtgehalten wird, wird nun durch den Druckmesser 13, entweder kontinuierlich oder nur in den Betriebspausen der Luftpumpe, so überwacht, daß jede Undichtheit des Testraums 3 und der an diesen angeschlossenen j₀ Einrichtungen erfaßt, aber nur dann gemeldet wird, wenn ein Leck, also eine größere Undichtheit von einem bestimmten Mindestausmaß, vorhanden ist.

F i g. 2 und 3 veranschaulichen verschiedene Betriebszuständc. Dabei wird vorausgesetzt, daß der mit P bezeichnete Unterdruck im Testraum von vornherein bereits innerhalb des Sollwcrtbereichs liegt.

Durch die periodisch arbeitende Schaltvorrichtung wird die Pumpe im Zeitpunkt 0 eingeschaltet und im Zeitpunkt fi wieder ausgeschaltet. In diesem Zeitraum ₄₍₁ ist der Unterdruck im Testraum von dem Wert P2 etwa auf P3 angestiegen. Dieser Unterdruckbereich kann als Drucksollwcrtbercich der Leckanzeigeeinrichtung gelten; er kann nach oben und bis zu einem gewissen Maß auch nach unten verbreitert werden. Da der Unterdruck _4S im Testraum infolge feinster, unschädlicher »natürlicher« Undichtheiten der porösen Wandungen des Testraums, der Armaturen, der Vcrbindungsleitungen und der Leckanzeige vorrichtung, die jedoch noch nicht als schädliche Undichtheit im Sinne einer Leckage si> angesehen zu werden brauchen, allmählich nachlaßt, wird durch die Schaltvorrichtung 8 bis 10 etwa im Zeitpunkt h die Vakuumpumpe wieder eingeschaltet und im Zeitpunkt k ausgeschaltet. Die Einschaltdauer bzw. Arbeitsperiode dieser Schaltvorrichtung und dt mit s$ der Vakuumpumpe sowie ihre Ruheperiode sind fest eingestellt. Sie können von der Größe des Testraums, der Förderleistung der Pumpe, dem Ausmali der zulässigen natürlichen Undichtheiten und der gewünschten Anzeigempfiiulliehkeit des Systems abhün- do gig gemacht werden, Die Betriebspause der Pumpe wird so eingestellt, daß der Druckausgleich durch ein Leck den Unterdruck im Testraum bis zum Alurmpiinkt absinken läßt, bevor die Luftpumpe wieder eingeschaltet wird. '¹^

Bei normal dichtem Testraum wird der Unterdruck niemals tiefer sinken als die untere Grenze P2 des Drucksollwertbereichs. (In dem Diagramm F i g. 2 und 3 ist der Einfachheit halber der Druckanstieg beim Evakuieren und das Absinken des Unterdrucks infolge natürlicher Undichtheiten so gezeichnet, daß der Drucksollwertbereich die Grenze der jeweils erreichten oberen und unteren Unterdruckwerte darstellt.) Dadurch, daß die elektrische Schaltvorrichtung 8, 9, 10 periodisch selbsttätig arbeitet, wird durch die Pumpe das Vakuum im Testraum bei NichtVorhandensein einer schädlichen Leckage stets innerhalb des Drucksollwertbereichs gehalten.

Durch entsprechende Einstellung der maximalen Förderhöhe der Vakuumpumpe kann eine obere Grenze P3 des Unterdrucks im Testraum von einem solchen Betrag sichergestellt werden, daß im Leckagefall bei Eindringen von Flüssigkeit in den Testraum ein Auspumpen dieser Flüssigkeit durch die Pumpe vermieden wird.

Entsteht beispielsweise im Zeitpunkt /3 (F i g. 3) eine Leckage in einer der Testraumwandungen oder an einer anderen Stelle des angeschlossenen Systems, d. h. eine Undichtheit, die so groß ist, daß der Unterdruck steiler abfällt und beispielsweise im Zeitpunkt U, vor Erreichen des Zeitpunktes r₅, den Aiarmdruckwert Pl unterschreitet, so spricht der Druckmesser 13 an und schaltet den Schalter 7 von der Stellung a auf die Stellung b. Dadurch schließt dieser Schalter den Stromkreis der Signalvorrichtung 11, bringt diese zum Ansprechen (Alarmsignal) und unterbricht zugleich den Stromkreis der Vakuumpumpe 5, bevor dieser Stromkreis durch den Schalter 10 wieder geschlossen werden kann. Da die Vakuumpumpe 5 im Zeitpunkt /5 durch den Schalter 10 nicht mehr eingeschaltet werden kann, weil der Schalter 7 den Stromkreis unterbrochen hat, sinkt der Unterdruck im Zeitpunkt t₂ bis auf den Atmosphärendruck ab.

Die vorstehend beschriebene Anordnung unter Verwendung eines Unterdrucks im Testraum für doppclwandigc Lagerbehälter kann sinngemäß auch für ein- oder doppclwandigc Rohrleitungen und geschlossene ein- oder doppclwandige Gefäße anderer Art verwendet werden.

Auch kann bei TcstriUimen mit starren Wandungen statt eines Unterdruckes im Testraum auch ein Überdruck verwendet werden. In diesem Falle muß die Luftpumpe 4 mit dem Druckstutzen an den Testraum angeschlossen und statt eines Vakuummeters für den Druckmesser 13 ein Druckmanometer verwendet werden.

Bei Verwendung der Einrichtung für einwandige geschlossene Gefäße mit veränderlichem Testraum beispielsweise einwandige Lagerbehälter für Flüssigkci ti-n mit gegenüber der Atmosphäre dicht abgeschlosse ncn Armaturen und bei Verwendung eines Füllstandsan zeigers bekannter Art ktinn durch sinngemäße Übertra gting der l'üllstandsmcßwerte mit an sich bekanntet Mitteln auf die als Zcitschultwcrk arbeitende Schaltvor richtung H, !), 10 die Betriebsdauer und die Betriebspau se der Luftpumpe 5 so gesteuert werden, daß die infolg von Fullstundsilndcrungen auftretende Änderung de Testratimgröße keinen Einfluß auf die Wirksamkeit de Leckanzeigeeinrichtung hut.

Beispielsweise können mit infolge Lugetßutentniihm größer weidendem Testraum die Betriebsdauer de Luftpumpe oder deren Betricbspuusen oder beide gemeinsam vergrößert bzw. bei kleiner werdcndei Testraum verkleinert werden.

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Claims

Patentanspruch:

Einrichtung zum Anzeigen von Undichtheiten an einem Behälter für flüssiges Lagergut, insbesondere s Mineralöl, mit einem Bezugsraum (Testraum), in dem ein vom normalen Atmosphärendruck abweichender Druck (Überdruck bzw. Unterdruck) von einer an den Testraum angeschlossenen, intermittierend elektrisch angetriebenen Pumpe bei Nichtvorhandensein einer störenden Undichtheit innerhalb eines Drucksollwertbereichs: gehalten wird, wobei im Stromkreis des elektrischen Antriebsmotors der Pumpe eine die Ein- und Ausschaltvorgänge bewirkende elektrische Schaltvorrichtung angeordnei ist, und mit einem an den Testraum angeschlossenen Druckmesser zum Steuern einer Signalvorrichtung, dessen Ansprechwert einem zwischen dem Atmosphärendruck und dem Sollwertbereich liegenden Alarmdruckwert entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (8, 9, 10) so ausgebildet ist, daß sie periodisch in fest einstellbaren vorbestimmten Zeitintervallen ein- und ausschaltet, wobei das Zeitintervall der Betriebspause der Pumpe so gewählt ist, daß bei unerwünschter Undichtigkeit der Druck im Testraum unter den unteren Grenzwert des Drucksollwertbereichs absinkt, bevor das fest eingestellte Zeitintervall der Betriebspause endet.

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