DE19652514A1

DE19652514A1 - Continuous measurement of flange connection leakage rate with seal to atmosphere e.g. for gas pipes

Info

Publication number: DE19652514A1
Application number: DE1996152514
Authority: DE
Inventors: Henner Prof Dr I Schmidt-Traub; Klaus Dipl Ing Kanschik; Jochen Meisel
Original assignee: SCHMIDT TRAUB HENNER PROF DR I
Current assignee: SCHMIDT TRAUB HENNER PROF DR I
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1996-12-17
Publication date: 1998-06-18

Abstract

The method has the leakage fluid flow entering a measuring chamber, which is formed by a ring mounted around the flange or a collar positioned around the flange. In addition an inert gas flow is introduced and mixes with the leakage fluid flow. Also the vol. flow of the inert gas/leakage fluid mixture and the concn. of the leakage fluid in the mixture or in a part amount of the mixture is measured, and from this the rate of leakage. With the measurement in an atmosphere loaded with the measurement gas, an encapsulation is provided for the flange connection, to which the inert gas with a small gauge pressure is supplied. A complete sealing of the capsule is not necessary.

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung zum kontinuierlichen Messen der Emissionen bzw. der Leckage von Flanschverbindungen. Hierzu wird um den zu messenden Flansch eine Manschette oder ein Ring montiert, so daß ein Meßraum zwischen der im Flansch eingesetzten Dichtung und der Manschette bzw. dem Ring gebildet wird. In dem Meßraum wird das austretende Medium mit einem Inertgas vermischt und anschließend das Gemisch einem Konzentrationsmeßgerät zugeführt.The invention relates to a measuring arrangement for the continuous measurement of emissions or the leakage of flange connections. This is done around the flange to be measured a sleeve or a ring is mounted, so that a measuring space between the in the flange inserted seal and the sleeve or the ring is formed. In the measuring room the escaping medium is mixed with an inert gas and then the mixture fed to a concentration meter.

Aus verfahrenstechnischen Gründen ist es oft notwendig, Flanschverbindungen zu montieren, in denen in der Regel Flachdichtungen eingesetzt werden. Dabei tritt stets eine gewisse Leckage auf, die zum einen aus Diffusionsvorgängen durch das Dichtungsmaterial und zum andern durch die Randgängigkeit des Mediums zwischen Flanschblatt und Dichtung herrührt. Diese Leckage ist somit systembedingt und hat seine Ursache nicht im Versagen der Dichtung bzw. des Systems Flansch/Dichtung. Im Rahmen bekannter Publikationen werden aber stets Meßverfahren zum Erkennen einer Leckage aufgrund einer Undichtigkeit vorgestellt. So dient das in DE 40 21 369 beschriebene Verfahren lediglich dazu, eine Flanschverbindung zu überwachen, um im Falle einer Undichtigkeit bzw. des Versagens der Dichtung die Leckage zu erkennen und anzuzeigen. Eine Messung der Konzentration des Leckagestroms ist bei diesem Verfahren nicht das Ziel. For procedural reasons it is often necessary to use flange connections mount in which flat gaskets are generally used. One always occurs certain leakage, on the one hand from diffusion processes through the sealing material and on the other hand due to the medium 's ability to move between the flange and Poetry stems. This leakage is therefore system-related and is not caused by Failure of the seal or the flange / seal system. As part of known However, publications are always measurement methods for detecting a leak due to a Leak introduced. So the method described in DE 40 21 369 only serves to monitor a flange connection so that in the event of a leak or Failure of the seal to detect and indicate the leak. A measurement of the Concentration of the leakage flow is not the goal with this method.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Meßanordnung zur kontinuierlichen Messung der Leckage einer Flanschverbindung anzugeben, mit der auch die systembedingten Emissionen einer solchen Verbindung mit hoher Genauigkeit direkt erfaßt werden können.In contrast, the invention has for its object to provide a measuring arrangement continuous measurement of the leakage of a flange connection with which the system-related emissions of such a connection directly recorded with high accuracy can be.

Im Unterschied zum in DE 40 33 473 beschriebenen Verfahren, das sich ausschließlich auf Gleitringdichtungen bezieht, kommt die Erfindung an statischen Flanschverbindungen zum Einsatz und hat daher einen wesentlich vereinfachten Aufbau und eine andere Funktion.In contrast to the method described in DE 40 33 473, which is based exclusively on Mechanical seals, the invention comes to static flange connections Use and therefore has a much simplified structure and another function.

Eine Anordnung, wie die in DE 41 27 104 angegebene Vorrichtung zum Prüfen der Dichtigkeit von Gasleitungen, kann zur Ermittlung der Leckage einer Flanschverbindung nicht eingesetzt werden, da die Leckageraten einer Flanschverbindung zu gering sind und nicht den erforderlichen Druckanstieg im Meßraum bewirken.An arrangement such as the device for checking the specified in DE 41 27 104 Tightness of gas pipes can be used to determine the leakage of a flange connection not be used because the leakage rates of a flange connection are too low and do not cause the required pressure increase in the measuring room.

Bei der Erfindung wird zur Lösung der Aufgaben eine Manschette oder ein Ring um den Flansch gelegt. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels ausführlich erläutert:
In Fig. 1 ist schematisch die Meßanordnung dargestellt. Um den Flansch wird ein Ring montiert, dessen Breite etwa der Flanschbreite entspricht. Der Ring ist gemäß Fig. 1 zweigeteilt, so daß bei der Montage die Flanschverbindung nicht gelöst werden muß. Fig. 2 zeigt die Verbindung der beiden Ringhälften mit einer Schraube. Der Meßraum wird nun durch den Bereich zwischen der Dichtung und dem angelegten Ring gebildet. Fig. 3 zeigt die Anordnung des Ringes um den Flansch. Zwischen Ring und Flansch und auch an den Schrauben entstehende Spalte können bei diesem Verfahren einfach durch eine Dichtmasse abgedichtet werden. Eine exakte Abdichtung ist nicht erforderlich, da bei diesem Verfahren im Meßraum ein leichter Unterdruck erzeugt wird, so daß ein Austreten des Meßgases auszuschließen ist. Der Ring selbst besteht gemaß Fig. 1 aus zwei Hälften, die mit Hilfe zweier Schrauben gemäß Fig. 2 miteinander verbunden werden. Zu diesem Zweck sind an beiden Ringhälften zwei Gewindebohrungen angebracht. Zusätzlich wird zur Abdichtung zwischen die beiden Ringhälften eine Dichtung gelegt. An den beiden Ringhälften befindet sich auch je eine durchgehende, mit einem Gewinde versehene Bohrung, an die jeweils ein Anschlußstück für eine Schlauchverbindung angebracht wird. Über den einen Anschluß wird das Inertgas dem Meßraum zugeführt, so daß dieses sich im Meßraum mit dem Meßgas vermischt. Über den zweiten Anschluß wird das Meßgas- Inertgas-Gemisch einem Konzentrationsmeßgerät zugeführt, wobei vorher der Volumenstrom bestimmt wird. Die Meßgenauigkeit bei dieser Vorgehensweise liegt entsprechend den zum Einsatz kommenden Apparaten zur Konzentrationsmessung im ppm- Bereich. Die gewonnen Meßwerte können über einen elektrischen Ausgang direkt einer rechnergestützen Meßwerterfassung zugeführt werden und stehen somit quasi verzögerungsfrei zur Weiterverarbeitung zur Verfügung.In the invention, a cuff or ring is placed around the flange to achieve the objects. The invention is explained in detail below using an exemplary embodiment:
In Fig. 1 the measuring arrangement is shown schematically. A ring is mounted around the flange, the width of which corresponds approximately to the flange width. The ring is according to Fig. 1 divided into two parts, so that the flange must not be dissolved during assembly. Fig. 2 shows the connection of the two ring halves with a screw. The measuring space is now formed by the area between the seal and the ring applied. Fig. 3 shows the arrangement of the ring around the flange. With this method, a sealant can be used to easily seal between the ring and flange and also the gaps that occur on the screws. An exact seal is not necessary, since with this method a slight negative pressure is generated in the measuring room, so that leakage of the measuring gas can be excluded. According to FIG. 1, the ring itself consists of two halves which are connected to one another with the aid of two screws according to FIG. 2. For this purpose, two threaded holes are made on both ring halves. In addition, a seal is placed between the two ring halves for sealing. On the two halves of the ring there is also a continuous, threaded bore, to each of which a connector for a hose connection is attached. The inert gas is supplied to the measuring space via one connection, so that it mixes with the measuring gas in the measuring space. The sample gas / inert gas mixture is fed to a concentration measuring device via the second connection, the volume flow being determined beforehand. The measuring accuracy with this procedure is in the ppm range according to the devices used for concentration measurement. The measured values obtained can be fed directly to a computer-assisted measured value acquisition via an electrical output and are thus available for further processing virtually without delay.

Um die Einsetzbarkeit des Verfahrens auch in einer mit dem Meßgas belasteten Atmosphäre zu gewährleisten, ist zusätzlich eine Umkapselung der Flanschverbindung gemaß Fig. 4 vorgesehen. Bei dieser Umkapselung handelt es sich um ein die Meßanordnung umhüllende Anordnung, die sich dadurch auszeichnet, daß sie nicht vollständig dicht gegenüber der Atmosphäre sein muß, da das Inertgas mit einem geringen Überdruck zugeführt wird, so daß auf diese Weise ein Eintreten von mit dem Meßgas belasteten Umgebungsluft ausgeschlossen werden kann. Die Inertgaszufuhr zum Meßraum liegt bei dieser Anordnung im Inneren der Umkapselung.In order to ensure that the method can also be used in an atmosphere loaded with the measurement gas, encapsulation of the flange connection according to FIG. 4 is additionally provided. This encapsulation is an arrangement enveloping the measuring arrangement, which is characterized in that it does not have to be completely sealed from the atmosphere, since the inert gas is supplied with a slight excess pressure, so that in this way the measuring gas enters polluted ambient air can be excluded. In this arrangement, the inert gas supply to the measuring space lies inside the encapsulation.

Claims

1. A method for measuring the leakage rate of a flange connection with a seal that seals a fluid-carrying pressure chamber from the atmosphere, wherein a leakage fluid flow that determines the leakage rate emerges through the seal, characterized in that the leakage fluid flow enters a measurement chamber that by a the flange-mounted ring or a sleeve placed around the flange is formed, into which an inert gas stream is additionally introduced and mixed with the leakage fluid stream, and then the volume flow of the inert gas / leakage fluid mixture and the concentration of the leakage fluid in the mixture or in one Partial flow of the mixture is measured and the leak rate is determined from it.

2. The method according to claim 1, characterized in that encapsulation when measuring in an atmosphere contaminated with the sample gas the flange connection is provided, which is the inert gas with a slight excess pressure is supplied so that a complete sealing of the capsule is not necessary.

3. The method according to any one of claims 1 to 2, characterized in that working with a measuring apparatus with electronic output and the measured values an electronic data processing are supplied so that a Further processing and recording of the results can be done on a computer.