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Vorrichtung zur Uberwachung der Dichtheit eines doppelwandigen Behälters
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der Dichtheit eines doppelwandigen
Behälters, insbesondere Heizölbehälters, in dessen Zwischenraum in der Doppeiwandung
mittels einer an diesen angeschlossenen Luftabsaugvorrichtung ein Besugsunterdruck
erzeugt wird, dessen Zusammenbrechen infolge von Behälterundichtheiten als Kriterium
einer Leckage ausgewertet und zur Auslösung einer Alarmeinrichtung verwendet wird.
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Es ist bereits bekannt, Heizölbehälter doppelwandig; auszubilden und
in der Doppelwandung ein Vakuum zur Kontrolle der Behälterdichtheit zu errichten.
Das Zusammenbrechen bzw. der Ausfall des Vakuums kann dann als Anzeige und Hinweis
dafEr benutzt werden, daß zumindest eine der Behälterwandungen undicht bzw. leck
geworden ist. Beim Neubau von Heizölbehältern wird die Doppelwandigkeit gleich werkseitig
durch einen Behälteraufbau mit zwei metallischen BehAlterwandungen vorgesehen. Bei
bereits verlegten und in Betrieb befindlichen einwandigen Behältern schafft man
die Doppelwandigkeit dadurch, daß nachträglich in die Behälter eine dichte Blase
aus flexiblem,
lagerstoffestem Kunststoff eingelegt wird, die. bei
gefülltem Behalter den Lagerstoff umgibt und diesen nicht mit der metallischon Außenwand
in Berührung gelangen läßt. Die Dichtheit solcher Behälter kann beispielsweise dadurch
überwacht werden, daß an den zwischen der starren Außenwand und der Kunststoffblase
gebildeten Raum eine Vakuumpumpe mit druckabhängiger Einsatzregelung angeschlossen
wird, die den Druck im Behälterzwischenraum selbsttätig auf einen in Grenzen liegenden
Unterdrucksollwert hält. Sollte ein Leck auftreten, so kann die Pumpe diesen Sollwert
nicht aufrechterhalten, und Anzeigeeinrichtungen sprechen auf das Ausbleiben des
Unterdrucks zwecks Alarmgabe an.
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Derartige Überwachungsvorrichtungen haben u.a. den Nachteil, daß der
Aufwand ftir die Mechanik der druckabhängigen Einsatzregelung zu groß ist und daß
die Vakuumpumpen relativ schnell verschleißen und ersetzt werden Essen. Die Anwendung
der Mechanik für die Einsatzregelung der Pumpe läßt sich auch nicht umgehen, weil
die z0Zt. ftir diesen Anwendungszweck geeigneten und verfügbaren Pumpen bei Dauerbetrieb
und ohne Wartung eine nur geringe Lebensdauer hätten.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Beseitigung der aufgezeigten
Nachteile und in der Schaffung einer Überwachungsvorrichtung, durch die mit äußerst
einfachen und billigen Mit-teln eine betriebssichere Überwachung der Behälterdichtheit.
über lange Zeiträume möglich wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird die eingangs erwähnte Vorrichtung erfindungsgemäß
so ausgebildet, daß der ständig laufenden Absaugvorrichtung ein Drosselorgan zugeordnet
wird, welches den von der Absaugvorrichtung aus dem Behälterzwischenraum in einer
Zeiteinheit abgesaugten Luftmengenstrom auf einen Höchstwert begrenzt.
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Dieses Drosselorgan, welches als Düse ausgebildet sein kann, wird
zweckmäßig der Absaugvorrichtung vorgeschaltet und liegt in der 'von der Absaugvorrichtung
zum Behälterzwischenraum führenden Saugleitung. Als Absaugvorrichtung wird vorteilhaft
ein mit eine Elektromotor ständig angetriebenes Ventilatorgebläse verwendet.
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Die Erfindung wird jetzt anhand eines schematisch in der anliegenden
Zeichnung dargestellten AusführunSsbeispiels im. einzelnen näher erläuterte Die
Zeichnung zeigt einen doppelwandigen Behälter 1, bei dem die Doppelwandigkeit durch
eine äußere metallische Behälterwand 2 und eine eingelegte Kunststoffblase 3 gebildet
wird, die am oberen Behälterstutzen 4 geeIgnet durch einen Klemmring od. dgl. befestigt
wird. Durch die Doppelwandigkeit wird ein freier Zwischen raum 5 gebildet, der auf
später beschriebene Weise auf einem bestimmten Bezugsunterdruck gehalten wird. Füllstutzen
und- Falls sowie Entnahmeleitungen werden nicht dargestellt und beschrieben,! da
deren Aufbau und Funktionsweise allgemein bekannt sind und nicht zur Erfindung gehören.
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An den Zwischenraum 5 ist eine Saugleitung 6 angeschlossen, die
zu
einer Absaugeinrichtung 7 geführt ist. Erfindungsgemäß istdieser ständig laufenden
Absaugeinrichtung 7 ein Drosselorgan 8 zugeordnet, welches den von der Absaugvorrichtung
aus dem Zwischenräum 5 in einer Zeiteinheit abgesaugten Luftmengenstrom auf einen
Höchstwert begrenzt. Dieses vorzugsweise als Luftdüse ausgebildete Drosselorgan
liegt gemäß dem Ausführungsbeispiel in der Saugleitung 6 und ist somit der Absaugvorrichtung
7 vorgeschalte#, die hier ein mit einem Elektromotor ständig angetriebenes Ventilatorgebläse
ist, in einem Gehäuse 9 liegt und auf der Saugseite mit dem Raum 5 und auf der Druckseite
über den Stutzen 10 mit-Außenluft in Vertbindung steht.
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Ein Druckmeßrohr 11 verläuft im Zwischenraum 5 von oben aus zum Boden
des Behälters und steht über ein Rohrstück 12 mit einem Alarmdruckschalter 13 in
Verbindung, der auf einen festgelegten Unterdruckgrenzbereich eingestellt ist und
dann einen Alarmkontakt 14 aus der dargestellten Stellung in die gestrichelt gezeigte
Lage bringt, wenn der Druck im Raum 5 einen vorher bestimmten Druckwert überschreitet,
wenn also infolge von Lecks entweder Luft oder. Wasser von außen oder Lagerstoff
von innen in.
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:den Zwischenraum eintritt. Falls sich der kontakt 14 in der gestrichelt
gezeigten Stellung befindet, wird ein Stromkreis ge-Schlossen, in dem eine Alarmlampe
15 und ein Tonsignalgeber 16 liegen. Mittels eines Handschalters 17 kann der Stromkreis
unterbrochen und die akustische Alarmgabe aufgehoben werden.
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Die Funktionsweise der Überwachungsvorrichtung ist folgende.
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Die ständig laufende Absaugvorrichtung 7 zieht über die Drossel bzw.
Düse 8 Luft aus dem Zwischenraum 5 ab und baut in diesem mit einer durch die Düse
bestimmten Zeitkonstante ein Vakuum bis zu einem bestimmten Unterdruckwert auf.
Der aufgrund von unvermeidlichen feinsten Poren und grundsätzlich unschädlichen
kleiinnen Undichtheiten auftretende Vakuumabfall wird dabei durch das iVentilatorgeblAse
ständig wieder aufgehoben, ohne daß der Alarmschalter 13 betätigt wird. Wenn das
notwendige Bezugsvakuum erreicht ist, läuft die Absaugvorrichtung 7 quasi leer und
wälzt nur Luft im Gehäuse 9 um.
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Die Absaugvorrichtung und das Drosselorgan sind so ausgelegt, daß
der in der Zeiteinheit mögliche Buftmengenstrom durch das Drosselorgan geringer
als der durch die Absaugvorrichtung erzeug te bzw. erzeugbare Luftmengenstrom gehalten
wird. Wenn man also davon ausgeht, daß der Bezugßunterdruck im Zwischenraum 5 einmal
nach Inbetriebnahme erreicht ist, wird dieser Unterdruck durch das ständig laufende
Gebläse aufrechterhalten und bestimmt. Fall3 das Gebläse 7 eine sttindliche Luftförderleistung
von beispielsweise 200 Litern pro Stunde hat und damit s.B. ein Vakuum im Raue 5
von etwa 30 cm Wassersäule aufbaut, kann die vorzugsweise regelbare Drossel 8 nach
Schaffung des gewttnschten Vakuums so eingestellt werden, daß sie stündlich s.B.
nur 20 Liter Luft durchläßt, um den Druckanstieg wieder abzubauen, der, wie vorher
erwähnt wurde, durch in kleinere, keinen Alarm verursachende Un-
Sdichtheiten
eintretende Luft od. dgl. entsteht. Wenn jetzt ein Leck auftritt, durch das etwa
stündlich 100 Liter Luft in den Ratwn 5 eindringen kann, so kann das Gebläse 7 das
ursprüngliche Vakuum nicht aufrechterhalten und augenblicklich wieder lierstellen,
da die vom Gebläse aus dem Zwischenraum höchstens absaugbare Luftmenge wegen der
vorgeschalteten Drossel auf 20 Liter pro Stunde begrenzt ist. Dies hat swangsweise
zur Folge, daß der auf einen Grenzbereich um den gewünschten Vakuumdruck eingestellte
Schalter 13 unmittelbar nach Auftreten des Lecks und Druckanstieg: im Raum 5 in
Betrieb gesetzt wird und die Alarmeinrichtungen betätigt. Die durch die Einstellung
der Drossel bestimmbare Anisprechzeit kann in Anpassung an die jeweils gewünschten
Verhältnisse natürlich beliebig eingeregelt werden.
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Falls eine Leckage an der Behälterinnenwand bzw. an der Kunststoffblase
3 auftritt, so gelangt Behätgrflüssigkeit in den Boidenbereich des Zwisohenraums
5, die u.a. durch den Sog aufgrund des Vakuums im Meßrohr 11 in diesem hochsteigt
und den Druck zum Nullpunkt hin ansteigen läßt, wodurch der Alarmschalter 13 anspricht.
Der gleiche Vorgang tritt auf, wenn Flüssigkeit von außen durch ein Leck in der
Wand 2 in den Zwischenraum gelangt. Es ist also in jedem Fall ein sicheres Ansprechen
der Alarmeinrichtungen gegeben, und zwar unabhängig davon, in welcher Behälterwand
ein Leck entsteht und welches Medium~durch diese Lecks in den Zwischenraum eintritt.
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Es ist einzusehen, daß sich die Wahl des Ventilatorgebldses 7
hinsichtlich
dessen Leistung nach dem Wert des gewünschten Unter drucks im Raum 5 richtet und
daß der Druckschalter 13 auf diesen Druckwert und somit auch wiederum auf die Gebläseleistung
abgestimmt werden muß. Gemäß dem vorher geschilderten Beispiel würde also ein Gebläse
mit einer stündlichen Förderleistung von 200 tern im Zwischenraum einen Unterdruck
von 30 cm WassersCule erzeugen. Der auf diesen Unterdruckwert- abgestimmte Alarmschalter
kann also beispielsweise in Funktion treten, wenn der Unterdruck auf 28 cm Wassersäule
abgefallen ist.
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Falls man wünscht, von der Leistung der Absaugvorrichtung bzw.
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des Ventilatorgebläses unabhängig zu werden und z.B. auch Gebläse
höhrer Leistungen einzusetzen,ohnedabei auch gleichzeitig den vorher festgelegten
Unterdruckwert von 30 cm Wassersäule ändern zu wollen, so kann dies dadurch erreicht
werden, daß in die Saugleitung 6 ein Schaltelement eingebaut wird, das die Saugleitung
dann sperrt, wenn das Gebläse den gewünschten Unterdrucki wert im Zwischenraum 5
aufgebaut hat. Die weitere Saugkapazität des Gebläses wird dann nicht ausgenutzt.
Dieser geringe Nachteil aufgrund der Überdimensionierung des Gebläses wird dadurch
aufge wogen, daß die immer vorliegenden geringen Leistungsunterschiede handelsüblicher
Gebläse ausgeglichen werden können und daß der erstrebte Unterdruckwert im Zwischenraum
unter allen möglichen Bedingungen erreicht und ständig aufrechterhalten werden kann.
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Das Schaltelement muß verständlicherweise die a;e Leitung 6 dann wiel
der freigeben, wenn aus irgendeinem Grunde das Vakuum im Zwischerlraum
unter
den durch seinen Ansprechwert gegebenen Unterdruck abfällt. Die Alarmbereitschaft
der Überwachungsvorrichtung wird hierdurch im übrigen nicht beeinflußt.
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Als Schaltelement bietet sich beispielsweise ein Unterdruckischal1
ter an, der ein Sperrventil in der iSaugleitung 6 zwecks deren Abdichtung dann betätigt,
wenn der Unterdruck im Zwischenraum 5 den vorher festgelegten Wert zu überschreiten
sucht. Solche Regeleinrichtungen sind bekannt.
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Eine andere Ausführungsform für ein sperrendes Schaltelement ist in
der Darstellung schematisch wiedergegeben und mit dem Bezugszeichen 18 versehen.
Es handelt sich dabei um ein federbelastetes Ventil, das in der Saugleitung 6 eingebaut
ist. Die Kugel 19 des Ventils wird durch die Ventilfeder 20 nach unten auf den Ventilsitz
gedrückt und sperrt in dieser Lage die Leitung 6 ab.
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Wenn man-wiEder von der Voraussetzung ausgeht; daß im Zwischenraum
5 ein Unterdruck von 30 cm Wassersäule erzeugt werden soll, auf den auch der Alarmschalter
13 abzustimmen ist, und wenn man annimmt, daß das Gebläse 7 so stark ist, daß es
beispielsweise einen nicht gewünschten Unterdruck im Zwischenraum von beispiels
Walweise 40 cm Wassersäule erzeugen könnte, so ergibt sich im Lusammenhang mit der
Wirkungsweise des Sperrelements bzw. Ventils 18 folgendes. Nach dem Einschalten
des Gebläses 7 entsteht an dessen Saugseite ein starker und etwa 40 cm Wassersäule
entsprechender Unterdruck, der sich auch oberhalb des Ventils 18 ausbildet.
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Da anfangs im Raum 5 beispielsweise atmosphärischer Druck oder geringer
Unterdruck herrscht, wird wegen der vorliegenden Druck differenz bzw. unterschiedlichen
Drucke auf beiden Seiten der Kugel 19 diese sich unter weiterer Spannung der Feder
20 voq rem Sitz abheben und die Leitung 6 für die Luftabsaugung aus dem Zwischenraum
5 freigeben. Hierbei wird die Druckdifferenz ständig geringer. Falls die der Druckdifferenz
entsprechende Kraft auf das Ventil gerade gleich oder kleiner als' die Vorspannkraft
der Feder 20 wird, schließt das Ventil 18 die Saugleitung 6 ab, da sich die Ventilkugel
auf den Ventilsitz legt. Die Vorspannung der Ventilfeder muß so gewählt werden,
daß das Ventil schließt, wenn im Raum 5 der gewollte Unterdruck herrscht, also gemäß
dem Beispiel bei 30 cm Wassersäule Unterdruck. Da das Gebläse gemäß den vorher gestellten
Voraussetzungen einen Unterdruck von 40 cm Wassersäule erzielen kann, herrrscht
also unter den gegebenen Bedingungen am Ventil eine Druckdifferenz von 10 cm Wassersäule,
auf welche die Federkraft des Ventils eingestellt werden muß. Es ist also so, daß
die Vorspannung des Ventils 18 gerade so eingeregelt werden muß, daß bei einem bestimmten
Druckdifferenzwert das Ventil geschlossen wird.
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Ein,stellbare Ventile dieser Art sind bekannt. Die Regelung der Vorspannung
kann s.B. dadurch eriol$tn, daß die Druckkraft der Feder bzw. ihre Länge und somit
der Federweg variiert wird. Biel Absaugvorrichtungen mit unterschieditohon Förderleistungen
wird die Ventilvorspannung bei Jedem Einbau von Fall zu Fall so einige regelt, daß
der gewünschte Unterdruckwert im Zwischenraum 5 erzielt
wird und
die sich aus der Differenz des Zwischenraumunterdrucks und des durch das Gebläse
erzeugDaren Unterdrucks ergebende Kraft am Ventil durch die Federvorspannkraft kompensiert
wird.
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Abschließend sei noch erwähnt, daß die Überwachungsvorrichtung natürlich
auch bei solchen Behältern eingesetzt werden kann, bei denen die Doppelwand aus
zwei Metallwänden gebildet wird. Außerdem könnten anstelle der Saugventilatorgebläse
auch ständig laufende Strahlpumpen und dgl. verwendet werden.