DE2014631A1

DE2014631A1 - Lecksuchsystem

Info

Publication number: DE2014631A1
Application number: DE19702014631
Authority: DE
Inventors: John Alfred Lynnfield Center Mass. Roberts (V.St.A.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-04-02
Filing date: 1970-03-26
Publication date: 1970-11-05
Also published as: US3577769A; FR2038161A1

Description

Lecksuchsystem

■Die Erfindung betrifft ein Lecksuchsystem zur Feststellung von Lecks von flüssigen oder gasförmigen.Materialien aus geschlossenen Behältern. Das System findet besonders Anwendung bei Geräten, die für die Lecksuche an Behältern, wie Kühlschlangen, Kompressoren, unter Druck stehenden Behältern oder Verteilern von gasförmigen und flüssigen Materialien usw. angewendet werden, während diese eine Fließfertigung durchlaufen. Diese Prüfung wird an einer Leckprüfstation durchgeführt, in der die Behälter einzeln auf die Gesamtleckrate überprüft und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Prüfung angenommen oder zurückgewiesen werden.

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Ein Lecksuchgerät der genannten Art umfaßt typischerweise ein Gehäuse für den zu überprüfenden Behälter, welches als Sammelbehälter für das zu messende Gas dient. Um die gesamte Leckrate festzustellen, wird der Behälter mit einem Meßgas beschickt. Im Falle eines Lecks strömt das Meßgas in den Sammelbehälter, von wo es zu einem Gasmeßfühler gepumpt wird, der auf das Meßgas anspricht. Der Meßfühler wird geeicht, um anzuzeigen, ob irgendeine festgestellte Leckrate außerhalb vorgegebener Grenzen liegt. Bei einigen Anwendungen, beispielsweise dann, wenn der Behälter zur Speicherung von giftigen oder Explosiven Gasen oder Flüssigkeiten benutzt wird, müssen sehr kleine Lecks festgestellt werden (d.h. Konzentrationen im Bereich von 1 üil pro Billion (billion)), und dies erfordert einen sehr empfindlichen Gasmeßfühler. In einer anderen US-Anmeldung der Anmelderin mit Ser. No. 694 604, hinterlegt am 29. Dezember 1967, wird bereits ein Meßfühlertyp mit der erforderlichen Empfindlichkeit in Form eines Lecksuchers für Halogene beschrieben. Obwohl ein solcher Meßfühler die erforderliche Empfindlichkeit besitzt, ergeben sich aus einer Anpassung an die Leckprüfung im Fertigungsprozeß Probleme, da infolge der inhärenten Betriebscharakteristik von Meßfühlern mit hoher Empfindlichkeit zwischen den einzelnen _ Prüfungen eine relativ lange Erholzeit erforderlich ist. Eine ™ solche Charakteristik besteht darin, daß die Eichung des Meßfühlers durch Änderungen oder Impulse in der Gasströmungsgeschwindigkeit beeinflußt werden. Dies beeinflußt den Wärmeabgleich der erhitzten ionenerzeugenden Elektroden, welche den Stromfluß steuern, der die Konzentration des Meßgases anzeigt. Solche Änderungen oder Impulse in der Durchflußgeschwindigkeit treten wahrscheinlich dann auf, wenn zwischen den einzelnen Prüfungen Steuerventile betätigt werden, um den Meßfühler anzukoppeln und abzukoppeln. Dies erfordert eine lange Warteperiode, um den Gleichgewichtszustand wieder herzustellen. Eine weitere solche Charakteristik besteht darin, daß der Meßfühler, wenn er einer hohen Konzentration des Meßgases ausgesetzt wird, wie sie bei einem beträchtlichen Leck auftreten kann, sich absättigt und

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unempfindlich wird. Wenn dies geschient, ist eine lange Wartezeit erforderlich, bevor der Meßfühler wieder seine normale Empfindlichkeit annimmt» Daher neigt die inhärente Charakteristik des Meßfühlers froher Empfindlichkeit dazu, die PrÜfgeschwinäigkeit zu verlangsamen» Dies vervielfacit die Anzahl der bei einer vorgegebenen Prüf geschwindigkeit erforderlichen Leek^- prüfstationen mit einer' entsprechenden Erhöhung der Kosten..

Es ist demgemäß ein 2iel der vorliegenden Erfindung, ein Lecksuchsystern unter Verwendung eines Gasmeßfühlers hoher Empfindlichkeit zu liefern, welches im wesentlichen die Warteperiode zur Erholung des Meßfühlers zwischen den Prüfungen beseitigt und dadurch die Geschwindigkeit des Prüfbetriebes stark vergrößert.

Ein weiteres Ziel «ter Erfindung ist es,.ein Lecksuchsystem zu liefern, welches die Sättigung des Meßfühlers im Falle eines beträchtlichen Le^ks verhindert.

Ein weiteres Ziel der. Erfindung ist es, ein Lecksuchsystem mit einem Gasmeßfühler zn erhalten, bei dem entweder ein Spülgas oder ein Meßgas auf den Meßfühler geschaltet werden kann, ohne die Gasdurchflüßgesehwindigkeit und die Eichung des Meßfühlers zu ändern.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Kurz gesagt, wird gemäß der Erfindung ein Leckprüfsystem vorgesehen, das ein Sammelgefäß besitzt, in das der zu prüfende Behälter, der mit einem Meßgas beschickt ist, eingeschlossen werden kann. Das Meßgas wird mit konstanter Geschwindigkeit von dem ' Sammelbehälter zu einem Gasmeßfühler über eine Meßgasleitung gepumpt, der für das Meßgas empfindlich ist. Während der Betriebsbereitschaftsperiode beim Einsetzen und Herausnehmen des zu prü-

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fenden Behälters wird auf den Einlaß der Meßgasleitung Spülgas mit einer Durchflußgeschwindigkeit gegeben, die größer ist als die vorgenannte Purapgeschwindigkeit, so daß nur Spülgas zu dem Meßfühler gelangt. Während der Meßperiode, wenn der Sammelbehälter verschlossen ist, wird die Zufuhr von Spülgas unterbrochen, so daß das Meßgas aus dem Sammelbehälter zu dem Meßfühler gepumpt wird, welcher jedes Leck mit ausströmendem Meßgas anzeigt. Im Falle eines Lecks betätigt der Meßfühler Ventile zur Zufuhr von Spülgas zu der Meßgasleitung, um dadurch die Leitung von dem Meßgas zu reinigen, und ebenso unmittelbar zu dem Meßfühler und sperrt dadurch jegliche Zufuhr von Meßgas zu dem Meßfühler. Dies geschieht vor dem Sättigungspunkt des Meßfühlers und dadurch wird die Sättigung und die sich daraus ergebende lange Erholzeit verhindert. Um Fluktuationen oder pulsierende Änderungen in der GaaStrömungsgeschwindigkeit an dem Meßfühler infolge der Ventilsteuerung des Spülgases und des Meßgases zu verhindern, ist in die Meßgasleitung zwischen den Sammelbehälter und den Meßfühler eine Meßgaskammer eingefügt. Dieser wird das Gas mit einer größeren Geschwindigkeit als die Pumpgeschwindigkeit zugeführt und der Strömungsüberschuß wird aus der Kammer abgelassen. Dies verhindert, daß Änderungen der Gasströmung infolge der Ventilwirkung den Meßfühler erreichen und seine Eichung beeinflussen.

Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den zugehörigen Abbildungen.

Figur 1 ist eine perspektivische Ansiftt einer Leckprüfstation, welche für die Leckprüfung bei der Produktion von verschlossenen Behältern verwendet wird, auf die das System der Probenahme und der Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann.

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Figur 2 ist eine schematische Darstellung und zeigt die Verbin dung der verschiedenen Komponenten des Leckprüfsystems untereinander. .

Figur 3 zeigt bestimmte konstruktive Einzelheiten des Meßfühlers, der einen Teil des Systems der Figur 2 bildet.

Figur 4 ist eine Kurvendarstellung des Sättigungseffektes an dem Gasmeßfühler.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Leckprüfstation, die für die Leckprüfung in der Fertigung von verschlossenen Behältern geeignet ist. Die Station kann beispielsweise benachbart zu einem Fließband in einer Fließfertigung installiert werden. Wie gezeigt, umfaßt die Leckprüfstation eine Konsole 10 mit einem vorderen Tisch 11 und einer Plattform 12, auf die der Bedienende einen verschlossenen Behälter 13 stellt, der geprüft werden soll. Ein Laufwagen 14 kann dazu verwendet werden, um den Behälter in seine Lage zu bewegen und während der Prüfung zu halten. Ein vertikal beweglicher Deckel oder eine Haube 15 ist über der Plattform.12 durch Haltebügel 16 und 17 gehaltert, welche an Stäben 18 und 19 befestigt sind und durch einen geeigneten Servomotor (nicht gezeigt), der sich unterhalb des Tisches 11 befindet, vertikal bewegt werden. Der PrüfVorgang wird gesteuert durch die Druckknöpfe 20 und verschiedene Zustände ¹¹ Start"j. "angenommen", "zurückgewiesen" usw. werden durch Anzeigelampen 21 an der Vorderplatte der Konsole 10 angezeigt. Nachdem der Behälter 13 in seine Lage auf der Plattform 12 gebracht wurde, drückt der Bedienende einen Druckknopf, um die Haube 15 auf die Plattform 12 abzusenken und dadurch einen geschlossenen Sammelbehälter 22 für das aus dem Behälter austretende zu messende Probengas zu bilden. Figur 1 zeigt eine Doppeleinheit, an der die Steuereinrichtung nebeneinander zweifach vorhanden ist, so daß der Bedienende eine im allgemeinen mit der Ziffer 23 bezeichnete Einheit beschicken kann, während

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in der im allgemeinen mit der Ziffer 24 bezeichneten zweiten Einheit eine Prüfung gerade vorgenommen wird. In der nachfolgenden Beschreibung wird lediglich auf die Einheit 23 Bezug genommen, wobei selbstverständlich der Betrieb der Einheit 24 identisch ist.

Figur 2 zeigt das Lecksuchsystem mit einem Gasmeßfühler 25 hoher Empfindlichkeit, welcher das aus dem zu prüfenden verschlossenen Behälter 13 austretende Meßgae feststellt. Vorzugsweise ist der Meßfühler 25 ein bekannter Halogen-Lecksucher, welcher ein Ausgangssignal in Form eines elektrischen Stroms abgibt, wenn ein Meßgas, das Halogen oder eine Halogenverbindung enthält, durch den Meßfühler strömt. Der Ausgangsstrom ändert sich mit der Konzentration des Gases und spricht auf Konzentrationen bis hinunter zu einem Teil pro Billion an. Bei einigen Leckprüfanwendungen kann der verschlossene Behälter 13 bereits mit einer Substanz beschickt sein, die eine Halogenverbindung, beispielsweise Dichlorodifluoromethan (R-12), enthält. In diesem Falle ist es nicht notwendig, zur Leckprüfung dem Behälter ein Meßgas zuzufügen. Bei anderen Anwendungen, beispielsweise wenn der Behälter zum Zeitpunkt der Prüfung leer ist, ist es notwendig, den Behälter 13 mit einem Meßgas zu beschicken, für das der Meßfühler 25 empfindlich ist. Zu diesem Zwecke ist ein Tank 26 vorgesehen, der ein Meßgas unter Druck enthält. Dies kann beispielsweise ein Gemisch von Luft und einer Halogenverbindung, wie Dichlorodifluoromethan sein. Das Mischgas wird dem Behälter 13 durch eine Leitung 27 mit einem Ventil 28 zugeführt. Typischerweise erstreckt sich die Leitung 27 nach oben durch die Plattform 12 hindurch und hat am Ende einen flexiblen Abschnitt 29, der so beschaffen ist, daß er in einer gasdichten Verbindung mit einem Anschlußstück 30 verbunden werden kann, das sich in den Behälter 13 hinein fortsetzt. Während der Deckel 15 geöffnet ist, verbindet der Bedienende den flexiblen Teil 29 mit dem Behälter 13 und belädt diesen durch öffnen des Ventils 28 mit dem Meßgas.

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Bevor die Leckprüfung durchgeführt werden kann, muß die Atmosphäre in dem Sammelbehälter 22 durch Spülung von irgendwelchem restlichen Meßgas oder mit Halogen verunreinigter Umgebungsatmosphäre gereinigt werden. Zu diesem Zwecke ist eine Quelle für unter Druck stehendes halogenfreies, gereinigtes Spülgas vorgesehen. Diese Quelle kann beispielsweise ein Tank 31 sein, der Aktivkohle enthält, durch die aus einer Versorgungsleitung 32 Preßluft geführt wird. Der Ausdruck "Spülgas" bedeutet hier ein Gas, aus dem jegliche Halogenverbindung entfernt wurde, so daß der Meßfühler 25 nicht durch eine Änderung seines Ausgangssignals anspricht, wenn das Spülgas durch den Meßfühler strömt. M Das Spülgas wird den Sammelbehälter 22 über eine Leitung 33 zugeführt, die sich nach oben durch die Plattform 12 hindurch in dem Sammelbehälter erstreckt. Die Leitung 33, welche durch an elektromagnetisch betätigtes, normalerweise geöffnetes Ventil 3Ί gesteuert wird, ist über die Leitungen 35, 36 und 37 mit einer Spülgasquelle 31 verbunden. Ein Druckregler 38 hält den Spülgasdruck auf einem konstanten Wert. Die Gasströmungsgeschwindigkeit wird auf einen gewünschten Wert dadurch eingestellt, daß der Strömungswiderstand in der Leitung 33 auf irgendeine geignete Weise eingestellt wird und die Strömungsgeschwindigkeit kann bequem an einem Durchflußmesser 39 in der Leitung 35 abgelesen werden.

Das zu prüfende Probengas strömt aus dem Sammelbehälter 22 zu dem Meßfühler'25 über eine Probengasleitung 40. Das Einlaßende 41 der Leitung 40 ist benachbart zu dem Sammelbehälter an die Leitung 33 gekoppelt und ein Auslaßende 42 ist an den Meßfühler 25 gekoppelt. In diesem Zusammenhang wird der Ausdruck "Probengas" oder "Meßgas" für Gas in dem Sammelbehälter 22 verwendet, das für Prüfzwecke durch die Meßgasleitung 40 zu dem Meßfühler 25 strömt und ein Halogen enthält oder nicht enthält, in Abhängigkeit davon, ob in den Sammelbehälter 22 durch ein Leck im Behälter 13 beispielsweise halogenhaltiges Gas einströmt oder nicht.

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Um zu veranlassen, daß das Meßgas aus dem Sammelbehälter 22 mit einer konstanten Geschwindigkeit ohne Pulsieren zu dem Meßfühler 25, wie es beispielsweise durch den Betrieb von Steuerventilen verursacht werden könnte, strömt, ist das untenstehend beschriebene Pumpensystem vorgesehen.

In die Meßgasleitung 40 zwischen das Einlaßende 41 und das Auslaßende 42 ist ein Meßgassammelbehälter oder Kammer 43 eingefügt, die einen Einlaß 44, einen Auslaß 45 und eine zur Atmosphäre hin offene Ablaßleitung 46 besitzt. Das Probengas wird von dem Auslaß 45 der Kammer 43 zu dem Meßfühler 25 mit Hilfe einer Pumpe 47 mit konstanter Pumpgeschwindigkeit gepumpt. Das auf diese Weise gepumpte Probengas verläßt den Meßfühler 25 über eine Leitung 48 und wird durch einen Auslaß 49 in die Atmosphäre abgelassen. Die Pumpgeschwindigkeit der Pumpe 47 wird auf einen gewünschten konstanten Wert eingestellt, welcher in irgendeiner geeigneten Weise an einem Strömungsmesser 50 in der Leitung 48 abgelesen werden kann. Das Probengas wird von dem Sammelbehälter 22 durch die Leitung 33 und den Einlaß|4l der Probengasleitung 40 zu der Kammer 43 mit Hilfe einer zweiten Pumpe 51 gepumpt. Die Pumpgeschwindigkeit der Pumpe 51 wird auf geeignete Weise so eingestellt, daß sie größer ist als die Pumpgeschwindigkeit der Pumpe 47* so daß stets überschüssiges Gas durch den Auslaß 46 ausströmt. Die Durchflußgeschwindigkeit des Spülgases durch die Leitung 35 bei geöffnetem Ventil 34 wird so eingestellt, daß sie größer ist "als die Pumpgeschwindigkeit der Pumpe 51, wobei das überschüssige Spülgas in den Sammelbehälter 22 strömt. Bei dieser Anordnung ist es offensichtlich, daß bei geöffnetem Ventil 34 das Spülgas dem Sammelbehälter 22 über die Leitung 33 und ebenfalls dem Meßfühler 25 über die Leitung 40 zugeführt wird. Wenn das Ventil 34 geschlossen wird, pumpen die beiden Pumpen 51 und 47 Probengas aus dem Sammelbehälter 22 zu dem Meßfühler 25 durch die Probengasleitung 40. Daher ist das Ventil 34 ein Steuerorgan zur Steuerung der Strömung entweder von Spülgas oder von Probengas zum Meßfühler 25. Da die Pumpe

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mit einer konstanten Geschwindigkeit pumpt, die kleiner ist äs die Geschwindigkeit der Pumpe 51, erhält der Meßfühler 25 das Gas mit konstanter Geschwindigkeit und die Strömung ist relativ unempfindlich gegenüber Schwankungen, wie sie durch die Betätigung des Ventils 34 verursacht werden können. Dies verhindert Eichfehler oder Änderungen des Ausgangssignals am Meßfühler 25 undjdie dadurch entstehende üngenauigkeit, welche sonst infolge von Änderungen im Wärmeabgleich der ionenerzeugenden Elektroden des Meßfühlers, wie noch weiter unten erklärt wird, auftreten würde.

Für einige Anwendungsfälle, besonders wenn das Volumen des Sammelbehälters 22 groß ist, um große verschlossene zu prüfende Behälter 13 aufzunehmen, kann die Strömung des Spülgases durch die Leitung 33 zur Ausspülung des angesammelten Meßgases nicht ausreichend sein. Für solche Anwendungen kann eine zusätzliche Spülgasleitung 51 vorgesehen werden, um dem Sammelbehälter aus der Quelle 31 über eine Leitung 52 Spülgas zuzuführen, welches durch das von Hand eingestellte Ventil 53 gesteuert wird. Die Strömungsgeschwindigkeit des zusätzlichen Spülgases kann bequem an einem Durchflußmesser 5^ in der Leitung 52 abgelesen werden. Gewünschtenfalls kann die Zirkulation des Gases im Sammelbehälter 22 durch einen motorbetriebenen Ventilator 55 verstärkt werden, um zu gewährleisten, daß eine einheitliche Probe zu dem Meßfühler 25 gepumpt wird. .

Zwecks Verhinderung der Übersättigung des Meßfühlers 25 durch das Meßgas und um ein Mittel zur Anzeige eines Lecks vorzusehen, ist das nachstehend beschriebene System für die automatische Anzeige und Steuerung vorgesehen. Im Falle eines Lecks im Behälter 13, welchesjdurch den Meßfühler 25 festgestellt wird, wird sofort dem Meßfühler über eine Leitung 36, ein normalerweise ge-, schlossenes elektromagnetisches Ventil 57 und eine an den Auslaß *»2 der Meßgasleitäng ¹IO angeschlossene Leitung 58 aus der

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Quelle 31 Spülgas zugeführt. Die Geschwindigkeit, mit der das Spülgas bei geöffnetem Ventil 57 durch die Leitung 58 strömt, wird an einem Durchflußmesser 59 abgelesen und durch irgendein geeignetes Mittel so eingestellt, daß sie größer ist als die Strömungsgeschwindigkeit durch den Meßfühler 25. Daher fließt das überschüssige Spülgas durch die Meßgasleitung 40 zurück und wird über eine Auslaßleitung 60 an die Atmosphäre abgegeben, welche durch ein normalerweise geschlossenes elektromagnetisches Ventil 61 gesteuert wird. Gleichzeitig wird das Ventil 34 geöffnet, so daß das Spülgas in den Einlaß 41 der Probengasleitung, die Pumpe 51» die Kammer 43 und die Pumpe 47 eintritt und an der Auslaßleitung 60 austritt. Um diese Strömungsverteilung zu gewährleisten, ist eine Verengung 62 in die Auslaßleitung 60 eingefügt, um die erforderliche Strömungshemmung zu gewährleisten. Daher wird in der Zeit, in der dem Meßfühler 25 Spülgas unmittelbar zugeführt wird, die Meßgasleitung 40 von beiden Enden her vom restlichen Meßgas freigespült, so daß vor der nächsten Prüfung kein weiteres Meßgas in den Fühler 25 eintreten wird. Um dies automatisch zu bewerkstelligen, ist ein Leckrelais 63 vorhanden, das, wie untenstehend beschrieben, durch das Ausgangssignal des Meßfühlers 25 beajeinem Meßwert unterhalb des Sättigungswertes betätigt wird. Das Relais 63 hat zwei normalerweise offene Kontaktsätze 64 und 65 und einen Satz 66 normalerweise geschlossener Kontakte. Wenn ein Probenschalter 67 geschlossen wird, wird ein Schaltkreis von einem Netzteil 68 durch die Kontakte 66 geschlossen und die Betätigungsspule des Ventils 34 wird stromführend, wodurch das Ventil geschlossen wird und die Strömung des Meßgases aus dem Sammelbehälter 22 über die Meßgasleitung 40 zu dem Meßfühler 25 auslöst. Wenn ein Leck auftritt, wird es durch den Meßfühler 25 festgestellt, wodurch eine Erhöhung des Ausgangssignals bewirkt wird und das Relais 63 wird daraufhin stromführend gemacht. Die Kontakte 64 schließen sich und geben "!trom auf die Ventile 6l und 54 und öffnen sie und die Kontakte 66 öffnen sich und machen das Ventil 34 sbromlos und öffnen es dadurch. Dies bewirkt, daß das Spülgas unmittelbar dem

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Meßfühler 25 und beiden Enden der Meßgasleitung ¹IO zugeführt wird, um das restliche Meßgas durch die Auslaßleitung 60 auszutreiben. Gleichzeitig schließen sich die Kontakte 65 und. schließen einen Schaltkreis zur Signallampe 80, und man erhält dadurch eine Anzeige dazu, daß in dem Behälter 13 ein Leck existiert.

Eine geeignete Anordnung, um aus dem Meßfühler 25 ein Ausgangssignal zu Betätigung des LeckreUäs 63 zu erhalten, ist in Fiugr 3 gezeigt. Der Halogenmeßfühler 25 hat in der abgebildeten Form eine ionenaussendende Elektrode 70 in Form einer Wendel, die in einem Abstand um eine IonensammeIelektrode 71 herum angeordnet ist. Die Ionenemitterelektrode 70 wird dabei elektrisph beheizt durch den Strom einer Wechselspannungsquelle 72» Die positive Seite einer Gleichspannungsquelle 73 ist über ein Meßinstrument 74 und einen Widerstand 75 mit der Elektrode 70 verbunden. Die negativ geerdete Seite der Gleichspannungsquelle 73 ist mit der IonensammeIelektrode 71 verbunden. Das durch die Meßgasleitung 40 eintretende Meßgas tritt zunächst in einen Diffusor 40a ein, fließt dann zwischen den Elektroden 70 und 71 hindurch und verläßt den Meßfühler 25 durch die Leitung 48. Die Leitung 40 hat einen kleineren Durchmesser als die Leitung 48, so daß die Geschwindigkeit der Gasströmung aus dem Sammelbehälter 22 zu dem Meßfühler erhöht und dadurch die Ansprechzeit verringert wird. Diese Konstruktion ist beschrieben in dem US-Patent 3 071 722 der Anmelderin.

Der Halogenmeßfühler ist durch die Tatsache gekennzeichnet, daß Ionen an der ionenemittierenden positiven Elektrode 70 gebildet werden, wenn das zwischen den Elektroden 70, 71 strömende Gas ein Halogen oder eine Halogenverbindung enthält. Die Ionen werden von der negativ geladenen Elektrode 71 angezogen und bewirken, daß ein Gleichstrom fließt, der durch das Meßinstrument 74 angezeigt wird. Die Größe des Gleichstroms ändert sich in dem Betriebsbereich des Meßfühlers mit dem Wert der Konzentration des Halogens. Außerhalb dieses Bereichs ist der Meßfühler ge-

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sättigt. Diese Sättigungscharakteristik ist in Figur H dargestellt, welche die Änderung des Ausgangsstroms des Meßfühlers zeigt, wenn durch den Meßfühler progressiv gesteigerte Konzentrationen von Halogen strömen, welche zur Auslösung der Sättigung ausreichen. Wenn das Probengas kein Halogen enthält, d.h. kein Meßgas vorhanden ist, dann besitzt der Strom im Meßfühler einen niedrigen Blindwert I₁. Wenn zu dem Zeitpunkt T. eine sich progressiv erhöhende Konzentration des Meßgases in dem Probengas erscheint, dann steigt der Strom im Meßfühler schnell längs einer Kurve auf einen Sättigungswert I~ zum Zeitpunkt T_ an. Wenn jetzt von Halogen oder Meßgas freies Spülgas dem Meßfühler zugeführt wird, dann nimmt der Ausgangsstrom I allmählich längs einer Kurve D ab, bis er schließlich zum Zeitpunkt T, auf den ursprünglichen Wert I₁ zurückkehrt. Das Zeitintervall T, - Tg, das der Meßfühler für die Rückkehr zu dem ursprünglichen Zustand benötigt, kann in der Größenordnung von 4 oder 5 Minuten liegen. Wenn eine Sättigung des Meßfühlers zugelassen würde, würde diese Zeitverzögerung offensichtlich die Prüfgeschwindigkeit verringern, da der Meßfühler in seinen Ausgangszustand zurückkehren muß, beer eine weitere Messung vorgenommen werden kann. Die Sättigung des Meßfühlers wird durch eine solche Einstellung des LeckreId.s verhindert, daß dieses an einem Wert des Ausgangsstromes I, betätigt wird, welcher wesentlich unterhalb des Sättigungswertes I₂ liegt. Es ist zu beachten, daß hierdurch das Zeitintervall für die Rückkehr des Wertes des AusgangsStroms des Meßfühlers auf den ursprünglichen Wert I₁ auf ein Zeitintervall T₅ - T₁J verkürzt wird, welches wenige Sekunden lang ist. Das Relais 63 wird auf eine Erhöhung des Meßfühlerausgangs oberhalb des Anfangswertes I₁ hin ausgelöst. Zu diesem Zweck wird ein Verstärker 76 verwendet, dessen Eingang über den Widerstand 75 geschaltet ist und dessen Ausgang über die Leitungen 77 und 78 «it der Relaisspule 63 verbunden ist. Da der Spannungsabfall über dta Widerstand 75 proportional dem Ausgangsstrom des Meßfühlers 25 ist, ist der Relaisstrom ebenfalls proportional. Durch Einstellung des Potentiometers 69 im Nebenschluß zur Relaisspule

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kann das Relais 63 veranlaßt werden, bei jedem gewünschten Wert des AusgangsStroms des Meßfühlers, beispielsweise beim Strom I,, anzusprechen.

Der Betrieb des Leckprüfsystems nach der vorliegenden Erfindung sei nachstehend kurz zusammengefaßt. Wenn der Deckel 15 geöffnet ist, setzt der Bedienende den zu prüfenden Behälter 13 auf die Plattform 12 und schließt die Gasverbindung 29 für das Mischgas an, wenn der Behälter 13 nicht schon mit einem Meßgaa beschickt ist. Der Deckel 15 wird dann bei geöffnetem Probenschalter 67 geschlossen, so daß das Spülgas aus der Quelle 31 dem Sammelbehälter 22 durch das offene Ventil/zugeführt wird. Dann wird das Ventil 28 geöffnet, um den Behälter 13 mit Meßgas aus dem Tank 26 zu beschicken. Der Probenschalter 67 wird dann geschlossen und dadurch das Ventil 34 geschlossen, wodurch Probengas aus dem Sammelbehälter 22 über die Leitung 40 zu dem Meßfühler 25 gepumpt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist das Leekrelais 63 stromlos, die Ventile öl und 57 sind geschlossen und die Leckanzeigelampe 80 ist stromlos. Wenn in dem Behälter 13 kein Leck vorhanden ist, wird sich der Ausgangsstrom am Meßfühler 25 nicht ändern und das Relais 63 wird nicht ansprechen. Nach einem vorgegebenen Meßintervall, welches durch eine nicht-: gezeigte Schaltuhr angezeigt werden kann_s wird dem Bedienenden mitgeteilt, daß kein Leck vorhanden ist. Er öffnet dann den Deckel 15, öffnet den Schalter 67 und damit das Ventil 3^ unö gibt Spülgas auf den Bereich des Sammelbehälters 22 _s us: Jegliches restliches Meßgas zu entfernen, wenn der Anschluß 29 gelöst wi* um den Behälter 13 herauszunehmen. Wie weiter oben erläutert, kann über die Leitung 51 noch zusätzliches Spülgas zugeführt werden.

Wenn während einer Prüfung ein Leck auftritt, dann wird der Ausgangsstrom des Meßfühlers auf einen vorgegebenen Wert I, ansteigen und veranlassen, daß das Relais 63 anspricht und die Kontakte 64-und .65 schließt und die Kontakte 66 öffnet. Dies bewirkt, daß sich das Ventil 57 öffnet und sofort dem Meßfühler 25 Spülgas

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zufUhrt und dadurch die Sättigung des Meßfühlers verhindert. Die Ventile 61 und 3Ί öffnen sich ebenfalls, so daß das Spülgas an beiden Enden der Meßgasleitung 40 eintritt, um restliches Meßgas zu entfernen und durch die Auslaßleitung 60 herauszutreiben. Die Signallampe 80 leuchtet auf und bietet ein "Zurückgewiesen"-Signal, welches dem Bedienenden mitteilt, daß der Behälter 13 ein Leck aufweist und zurückzuweisen ist. Wenn der Strom des Meßfühlers 25 auf den Anfangswert I₁ zurückgeht, fällt das Leckrelais 63 ab, wodurch die Ventile 57 und 61 geschlossen und das Ventil 3¹* geöffnet werden. Der Bedienende öffnet dann den Meßschalter 67, hebt den Deckel 15 ab und entfernt den zurückzuweisenden Behälter 13. Spülgas wird erneut dem Sammelbehälter 22 und dem Meßfühler 25 zugeführt und die Anlage ist bereit für die nächste Prüfung.

Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß das beschriebene Pumpsystem den Meßfühler 25 vca c3ers Änderungen der Durchfluß-

geschwindigkeit und Impulsen w^hren-l der Betätigung der Ventile abtrennt und dadurch dar Wärmeabgleich der Meßfühlerelektroden 70 und 71 nicht beeinflußt wird. Dies beseitigt eine lange Wartezeit vor dem Eintreten der Gleichgewichtsströmungs bedingungen vor der Durchführung jeder Prüfung. Ebenso wird die Sättigung des Meßfühlers dadurch verhindert, daß die Strömung des Meßgases zum Meßfühler sofort unterbrochen wird, sobald ein Leck festgestellt wird. Dies umgeht die Notwendigkeit einer relativ langen Wartezeit, bevor der Meßfühler vor der nächsten Prüfung in seinen Normalzustand zurückkehrt. Dadurch beschleunigt das Leckprüfsystem nach der vorliegenden Erfindung in großem Maße die Prüfgeschwindigkeit und verbessert dadurch den Wirkungsgrad der Prüfeinrichtung.

In den Abbildungen 1, 2 und 3 und der zugehörigen Beschreibung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung enthalten. Für den Fachmann ist jedoch offensichtlich, daß verschiedenste Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den

Umfang der Erfindung zu belasten.

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Claims

- 15 -Patentansprüche

(^ 1.J Leckprüf ay s tem zur Feststellung von Lecks in einem Behälter mittels eines Meßgases, dadurch gekennzeichnet , daß es die folgenden Teile umfaßt:

a) ein Gehäuse für den Behälter (13), das einen Sammelbehälter (22) für das Meßgas bildet,

b) ein Meßfühler (25), der auf das durchströmende Meßgas anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, welches sich entsprechend der Konzentration des Meßgases ändert,

c) eine Meßgasleitung (40) mit einem an den Sammelbehälter (22) angeschlossenen Einlaß (41) und einem an den Meßfühler (25) angeschlossenen Auslaß (42),

d) Steuervorrichtung (3¹O zur Steuerung der Strömung des Meßgases aus dem Sammelbehälter (22) durch die Leitung zu dem Meßfühler (25),

e) Vorrichtung (63) zur Betätigung der Steuervorrichtung (3Ό und zur Auslösung eines Meßgasstroms durch die Leitung (HO) zu dem Meßfühler (25),

f) und eine Vorrichtung, die auf einen vorgegebenen Wert des Ausgangssignals von dem Meßfühler (25), der unterhalb des Sättigungswertes liegt, anspricht zur Betätigung der Steuervorrichtung zur Unterbrechung des Meßgasstromes durch die Leitung zu dem Meßfühler, um dadurch die Sättigung des Meßfühlers zu verhindern. .

2. Lecksuchsystem nach Anspruch 1, d a d u r e h g e k e η nzeichnet , daß es noch eine Leckanzeigevorrichtung (80) besitzt, die durch den Meßfühler (25) betätigt wird, wenn dessen Ausgangssignal den vorbestimmten Wert erreicht.

3. Lecksuchsystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e η η·· zeichnet , daß die Steuervorrichtung umfaßt:

a) eine Vorrichtung (47, 51) zum Pumpen des Gases durch die Meßgasleitung (¹IO) zu dem Meßfühler (25) mit einer konstanten Pumpgeschwindigkeit,

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b) sowie eine Vorrichtung zur Zufuhr eines Spülgases zur Meßgasleitung (40) mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als die konstante Pumpgeschwindigkeit, so daß die Strömung des Meßgases aus dem Sammelbehälter (22) zu dem Meßfühler (25) ausgeschlossen wird.

¹J. Lecksuchsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuervorrichtung umfaßt:

a) eine Quelle (31) für ein Spülgas, das frei von dem Meßgas (tracer gas) ist,

b) eine Spülgasleitung (33, 35, 36) zur Verbindung der Quelle (3D mit der Meßgasleitung (²IO), und

c) eine Ventileinrichtung (3²O zur Steuerung des Spülgases durch die Spülgasleitung.

5. Lecksuchsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuervorrichtung umfaßt:

dem

a) eine Quelle (3D eines von /Meßgas freien Spülgases,

b) eine erste Spülgasleitung (33), die durch ein erstes Ventil (3¹O gesteaert wird und die Quelle (3D mit dem Einlaß (11) der Meßgasleitung (40) verbindet,

c) eine zweite Spülgasleitung (58), die durch ein zweites

α Ventil (57) gesteuert ist und die Quelle (31) mit dem Auslaßende (42) der Meßgasleitung (¹IO) verbindet.

d) eine an die Meßgasleitung (¹IO) zwischen dem Auslaß- und dem Einlaßende angekoppelte und durch ein drittes Ventil (61) gesteuerte Ablaßleitung (60),

e) eine durch Signal betätigbare Vorrichtung (63) zur gemeinsamen Betätigung des ersten (3¹I), zweiten (57) und dritten (61) Ventils.

6. Lecksuchsystem zur Feststellung von Lecks durch ein Meßgas an einem Behälter, dadurch gekennzeichnet , daß es die folgenden Elemente umfaßt:

a) ein Gehäuse (22) für den Behälter (13), welches einen Gassammelraiun bildet,

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b) einen auf das durchströmende Meßgas ansprechenden Meßfühler (25), der daraufhin ein Ausgangssignal erzeugt und so geeicht ist, daß er auf Änderungen in der Durchflußgeschwindigkeit anspricht,

c) eine Meßgasleitung (40) mit einem an dem Sammelbehälter (22) angeschlossenen Einlaß (41) und einem an den Meßfühler (25) angeschlossenen Auslaß (42),

d) ein Gehäuse, das eine Meßgaskammer (43) bildet, die an die Meßgasleitung (40) zwischen dem Einlaß- und Auslaßende (41, 42) angeschlossen ist, wobei diese Kammer (43) einen Ablaß (46) besitzt, thj\

e) eine erste Pumpvorrichtung/zum Pumpen von Gas aus der Meßgaskammer (43) durch die Meßgasleitung (40) zu dem Meßfühler (25) mit einer konstanten Pumpgeschwindigkeit,

f) eine zweite Pumpvorrichtung (51) zum Pumpen von Gas in die Meßgaskammer (43) von dem Einlaß (41) der Meßgasleitung (40) mit eher Pumpgeschwindigkeit, die größer ist als die Pumpgeschwindigkeit der ersten Pumpvorrichtung (47), wobei der Gasüberschuß die Meßgaskammer. (43) durch die Atflaßleitung (46) verläßt, .

g) eine Vorrichtung, umfassend eine Spülgasleitung (33), die durch ein Ventil (34) gesteuert ist und zur Zufuhr eines Spülgases zum Einlaß (41) der Meßgasleitung (40) mit einer Geschwindigkeit dient, die größer ist als die Pumpgeschwindigkeit der zweiten Vorrichtung (51), wodurch das Spülgas zu dem Meßfühler (25) gepumpt wird und der Überschuß in den Sammelbehälter (22) eintritt, wenn das Ventil (34)

,geöffnet ist und das Meßgas aus dem Sammelbehälter (22) zu dem Meßfühler (25) gepumpt wird, wenn das Ventil (34) geschlossen ist und

h) eine Vorrichtung (63) zur Betätigung des Ventils (34) zur Steuerung der Strömung des Spülgases und des Meßgases zu dem Meßfühler, wobei die Gasdurchlaßgeschwindigkeit und damit die Eichung des Meßfühlers durch die Betätigung des Ventils unbeeinflußt ist.

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7. Lecksuchsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß es weiterhin enthält:

a) Vorrichtung zum Schließen des Ventils, um Meßgas aus dem Sammelbehälter zu dem Meßfühler zu pumpen und

b) auf ein Ausgangssignal von dem Meßfühler ansprechende Steuervorrichtung zur automatischen öffnung des Ventils, wenn ein Leck des Meßgases aus dem Behälter in dem Sammelbehälter durch den Meßfühler festgestellt ist.

8. Lecksuchsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß es eine Leckanzeigevorrichtung (80) enthält, die ebenfalls durch ein Ausgangssignal von dem Meßfühler betätigbar ist.

9. Lecksuchsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß es enthält:

a) eine zweite durch ein Ventil (57) gesteuerte Spülgasleitung (58) zur Zufuhr von Spülgas zum Auslaß (42) der Meßgasleitung (40),

b) eine durch ein Ablaßventil (61) gesteuerte Ablaßleitung (60), die an die Meßgasleitung (40) zwischen der ersten Pumpvorrichtung (47) und dem Auslaßende (42) angekoppelt ist,

c) eine Vorrichtung (63) zur gemeinsamen Betätigung der Spülgasventile (34, 57) und des Ablaßventils (61), um das Meßgas aus der Meßgasleitung (40) herauszuspülen.

10. Lecksuchsystem, dadurch gekennzeichnet , daß es die folgenden Teile umfaßt:

a) einen Sammelbehälter (22), der so eingerichtet ist, daß er den auf Leeis zu prüfenden Behälter (13) einschließen kann,

b) einen Meßfühler (25) zur Peststellung des aus dem Behälter (13) austretenden Gases,

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e) öine Meßiäslfttung (iö) zuffi Anschluß des Sammelbehälters

(22) aft dett feßfühlei* (25)*

d) eine Pumpvorrichtung (Ϊ?) zum Pumpen von Gas durch die Meßgäsleitung (10) zu dein Meßfühler (25) mit konstanter Pumpgeschwindigkeit j

e) eine Vorrichtung, die eine durch ein Ventil (3*1) gesteuerte Spülgas leitung (33) züi· Zuführ von Spülgas zu dem Einlaß (ki) der Meßgasleitung (i*O) mit einer Geschwindigkeit enthält, die größer ist als die Pumpgeschwindigkeit, wodurch das Spülgas zu dem Meßfühler gepumpt wird und der Gasüberschuß in den Sammelbehälter (22) eintritt, wenn das Ventil (31) offen ist und Meßgas aus dem Sammelbehälter in den Meßfühler durch die Pumpvorrichtung (Ϊ7) gepumpt wird, wenn das Ventil (3¹Ogeschlossen ist.

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