DE2317301C3 - Vorrichtung zur Leckanzeige - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Leckanzeige von Flüssigkeit zwischen relativ zueinander abdichtend verstellbaren Maschinenteilen mit einem innerhalb eines Hohlzylinders gegen Druck abgedichtet verschiebbaren Plunger mit Stellstange.

Es gibt viele Anwendungsfälle, bei denen die Ermittlung eines Leckflusses an einer Dichtung zwischen zwei Maschinenteilen, wie z. B. zwischen einem verstellbaren Schieber- oder Ventilabsperrglied und der diesem zugeordneten Sitzfläche sehr wichtig ist. Das ist insbesondere bei sogenannten Meßprüfern für Flüssigkeitsrohr- leitungen der Fall, in denen zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßende eines Meßrohres eine Austauschstation und Vorrichtungen, welche einen Flüssigkeitsdurchsat£ durch die Austauschstation während eines Meßumlaufs verhindern, vorgesehen ist. Zwecks Ver meidung von Meßfehlern muß jeder durch die Aus tauschstation hindurch auftretende Leckfluß unverzüglich festgestellt und beseitigt werden.

Eine bekannte Ausführungsform eines Leckdetektors für Meßprüfung ist in der US-Patentschrift 34 23 988 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform sind in der Austauschstation des Meßprüfers zwei in Reihe hintereinandergeschaltete Schieber angeordnet. Zur Anzeige eines Leckflusses durch die Austauschstation wird der zwischen den beiden Schiebern befindliche Raum zur Atmosphäre hin entlüftet und jeder anschließend auf Grund eines Leckflusses an einem der beiden Schieber auftretende Druckanstieg angezeigt. Entsprechend dem Vorschlag in der US-Patentschrift 33 98 761 wird das Schiebergehäuse entlüftet, wonach jeder leckbedingte Druckanstieg einen Druckschalter betätigt, welcher seinerseits eine Anzeigeschaltung steuert.

Eine Eigenheit derartiger Leckanzeigevorrichtungen besteht darin, daß das in der vorstehend beschriebenen Weise durch Entlüften erzielte Druckdifferential für niedrige Drücke nicht für eine zuverlässige Betriebsanzeige ausreicht. Wenn andererseits sehr hohe Drücke auftreten, kann die Leckanzeige unzuverlässig sein, da durch das Entlüften zur Atmosphäre ein übermäßig hohes Druckdifferential an der Dichtung erzeugt wird.

Durch das Lüften wird ein Differentialdruck erzeugt, welcher vom Leitungsdruck abhängig ist. Weiterhin ist beim Entlüften unumgänglich, daß zumindest etwas Flüssigkeit austritt, was in vielen Fällen unerwünscht oder in hohem Maße störend ist.

Bei einem anderen bekannten Meßprüfer (GB-PS 12 Ol 762) ist jeder Ventilsitzring mit zwei voneinander im Abstand befindlichen Dichtungsgliedern versehen, so daß man den Druck zwischen diesen Dichtungsgliedern prüfen kann, wenn das Ventil geschlossen ist, um eine etwaige Leckage festzustellen.

Eine andere bereits bekannte Leckanzeigevorrichtung (US-PS 33 98 761) ist an einem Schieberventil angebracht, das zu beiden Seiten der Schieberplatte mit Dichtungsringen versehen ist. Ein mit dem Ventilkör perraum verbundenes Entlüftungsventil wird kurzzeitig geöffnet, um den Innendruck dieses Raumes bis auf den Atmosphärendruck zu erniedrigen. Danach wird die Entlüftung fortgesetzt und ein etwaiger Druckanstieg in dem Körper, der durch ein Leck verursacht sein könnte, festgestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß innerhalb eines großen Breichs unterschiedlicher Leitungsdriicke eine zuverlässige Leckanzeige möglich wird, ohne daß Flüssigkeit aus einem abgeschlossenen Raum entlüftet zu werden braucht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hohlzylinder von einer beidseitig in erwei-

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terte Flüssigkeitsräume mündenden Rohrhülse gebildet ist und der Plunger zwischen einer außerhalb der Rohr-I₁QIsP befindlichen, eingefahrenen und einer innerhalb (Jer Rohrhülse befindlichen, ausgefahrenen Stellung verstellbar ist; der Plunger weist zwei an den itirnseiten ci^Res Abstandsstücks kleineren Querschnitts als die ■■Rohrhülse angebrachte, einander entgegengesetzt gerichtete, aus einem elastischem Werkstoff bestehende, hapfförmige Dichtungen auf, die jeweils einen sich im entspannten Zustand kegelförmig verjüngenden Randflansch mit einer endseitigen, in Dichtungseingriff mit der zylindrischen Innenfläche der Rohrhülse bringbaren Umfangsfläche von im entspannten Dichtungszustand wesentlich größerem Durchmesser als dem der Rohrstutzeninnenfläche haben; die Randflansche der Dichtungen sind in der in den Rohrstutzen ausgefahrenen Plungerstellung zusammendrückbar und unter der Einwirkung von Biegungskräften spannbar ausgebildet; dabei ist der bei ausgefahrenem Plunger in dem von dem Dichtungen und dem Abstandsstück begrenzten Raum herrschende statische Druck niedriger als der statische Druck in dem auf der Einfahrseite der Plunger in den Rohrstutzen befindliche Raum, derart, daß ein Druckdifferential zwischen diesem Raum und dem zwischen den Dichtungen befindlichen Raum erzeugbar ist· der letztgenannte Raum ist durch eine die Wand der Rohrhülse durchsetzende, in deren Innenraum mündende Rohrleitung und mindestens der eine der beiden Erweiterungsräume durch eine in ihn mündende Rohrleitung mit einer den Differentialdruck beider Räume und dessen Änderungen als Kriterium einer etwaigen Leckage anzeigenden Einrichtung verbunden.

Bei einer solchen Vorrichtung wird in dem geschlossenen Raum zwischen den entgegengesetzt angeordneten Dichtungsgliedern ein beträchtlicher Druckabfall dadurch hergestellt, daß die Dichtungsglieder eine Kontraktion erfahren, wenn sie in die Rohrhülse gedrückt werden. Außerdem wird der Differentialwert zwischen dem statischen Druck in dem erweiterten Flüssigkeitsraum an einen Ende der Rohrhülse und dem niedrigeren Druck nutzbar gemacht, der in dem geschlossenen Raum zwischen den Dichtungsgliedern hergestellt wird.

Ferner läßt sich die Vorrichtung gemäß der Erfindung noch dadurch weiter ausgestalten, daß die auf den Differentialdruck ansprechende Einrichtung einen Druckschalter mit zwei geschlossenen Druckkammern und einem diese trennenden druckabhängigen Ansprechglied aufweist, und daß die eine Druckkammer über eine Rohrleitung mit dem Innern der Rohrhülse und die andere über eine Rohrleitung mit einem der erweiterten Flüssigkeitsräume verbunden ist, »o daß der Druckschalter durch das Druckdifferential betätigbar ist, und daß der Druckschalter zur Steuerung einer das Über- bzw. Unterschreiten eine vorbestimmten Werts des Druckdifferentials anzeigenden elektrischen Schaltung dient.

Beim Erfindungsgegenstand wird daher im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen und Verfahren ein Druckdifferential erzeugt, das sich durch Verspannen der Dichtungen ergibt, wenn diese in eine Abdichtlage gegen die Innenfläche des Rohrstutzens oder eine entsprechende Sitzfläche gebracht werden. Die an beiden Enden des Rohrstutzens befindlichen Flüssigkeitsräume stehen mit Rohrleitungen oder anderen, flüssigkeitsdicht abgeschlossenen Räumen in Verbindung. Wenn der Plunger in die ausgefahrene Lage innerhalb des Rnhrstntzens gebracht wird, werden die elastischen Dichtungen verspannt, wobei dn Druckabfall in dem zwischen den Dichtungen befindlichen Raum entsteht. Eine Abnahme dieses Druckabfalls zeigt das Vorhandensein eines Lecks an.

Die Erfindung wird im nachfolgenden an Hand des in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, in welcher

F i g. 1 ein seilweise im Schnitt dargestellter seitlicher Aufriß der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 ein Schnitt durch den Plunger der Fig. 1. F i g. 3 ein Teilquerschnitt mit dem teilweise in den Rohrstutzen eingefahrenen Plunger von F i g. 2 und

F i g. 4 ein F i g. 3 entsprechender Teilquerschnitt, jedoch mit völlig in den Rohrstutzen eingefahrenem Plunger ist.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, sind zwei Rohrleitungen für Flüssigkeit 11 und 12 durch einen Rohrstutzen 13 miteinander verbunden. Das eine Ende des Rohrstutzens i3 ist als T-Stück 14 ausgebildet, in dem sich ein Plunger 16 befindet. Der Plunger ist an einer Stellsiange 17 befestigt, welche durch eine an dem einen Ende des T-Stücks befestigte Verschlußplatte 18 durchgeführt ist Das äußere Ende der Stellstange 17 ist mit einem Stellantrieb 19 beispielsweise in Form eines doppelwirkenden hydraulischen Kraftzylinders verbunden, mit dem der Plunger zwischen der in F i g. 1 in ausgezogenen Linien dargestellten eingefahrenen Stellung und der in gestrichelten Linien angedeuteten zweiten Endstellung innerhalb des Rohrstutzens 13 verstellbar

In F i g. 2 sind die Einzelheiten des Plungeraufbaus dargestellt. Dieser besteht aus zwei einander entgegengesetzt gerichteten, napfförmigen Dichtungen 21 und

22 aus einem elastischen Werkstoff, wie z. B. synthetischem Gummi oder Elastomer. Die Grundflächen der Dichtungen sind an den Stirnseiten eines Abstandsrings

23 eingespannt, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als der der zylindrischen Innenfläche 24 des Rohrstutzens 13 Die Randflansche 26 und 27 der Dichtungen haben solche Abmessungen, daß sie bei innerhalb des Rohrstutzens 13 befindlichem Plunger in der in F1 g. 4 dargestelltten Weise zusammengedrückt und zugleich verspannt sind. Im verspannten Zustand innerhalb des Rohrstutz»ns 13 sind außerdem die Umfangsflachen 28 und 29 der Randflansche 26 bzw. 27 dicht gegen die Innenfläche 24 des Rohrstutzens 13 an in einem Axialabstand befindlichen ringförmigen Dichtflächen angedrückt. . · ■ 1

Die Grundflächen der Dichtungen sind beispielsweise vermittels endseitiger Einspannscheiben 31 und an dem Abstandsring 23 befestigt. Die StHlstange 17 ist beispielsweise, wie dargestellt, in den Abstandsnng eingeschraubt und verspannt gleichzeitig die Einspannscheibe 31 gegen die eine Stirnfläche der Dichtung Die Einspannscheibe 32 ihrerseits ist vermittels Schrauben 33 gegen die Grundfläche der Dichtung 22 gehalten. Selbstverständlich kann der Plunger auch einen anderen Aufbau aufweisen, so können insbesondere die Dichtungen in unterschiedlicher Weise gelagert und eingespannt sein, ohne daß dadurch die Wirkungsweise beeil.trächtigt wird.

Der Innendurchmesser des Rohrstutzens 13 kann beispielsweise 20,3 cm (8 Zoll), und der Durchmesser der Umfangsflachen 28 und 29 der Dichtungen 21 und 22 im entspannten Zustand derselben etwa 21,6 cm (8.5

Zoll) betragen. .

Wenn der Plunger aus seiner eingefahrenen in die ausgefahrene Stellung gebracht wird, kommt der Rand-

flansch 27 der Dichtung 22 zunächst in Eingriff mit der sich verjüngenden Einführfläche 36 des Rohrstutzens 13, und bei weiterer Bewegung wird der Randflansch

27 der Dichtung 22 beim Einführen in den Rohrstutzen entsprechend F i g. 3 zusammengedrückt und verspannt. In dieser Lage steht der am einen Ende des Rohrstutzens befindliche Raum 37 in freier Verbindung mit dem Rohrstutzen auf derselben Seite der Dichtung. Wenn nun der Plunger weiter in die in F i g. 4 dargestellte voll ausgefahrene Stellung verstellt wird, wird der Randflansch 26 der Dichtung 21 beim Einführen in den Rohrstutzen in die in F i g. 4 dargestellte Lage zusammengedrückt und verspannt. Die Umfangsflächen

28 und 29 der Dichtungen stehen dann in vollem Dichteingriff mit der zylindrischen Innenfläche 24 des Rohr-Stutzens 13 und der Plunger bewirkt eine einwandfreie Abdichtung zwischen den an den Enden des Rohrstutzens 13 befindlichen Räumen 37 und 38.

Es wurde nunmehr gefunden, daß bei Verstellung des Plungers in die voll ausgefahrene Stellung und aufeinanderfolgendem Zusammendrücken und Verspannen der Dichtungen beim Einführen derselben in die zylindrischen Innenfläche 24 ein erheblicher Druckabfall in dem zwischen den Dichtungen befindlichen Raum 39 auftritt. Dieser Abfall des Drucks unter den im Raum 37 herrschenden Druck ist auf die Veränderung der physikalischen Raumform der Dichtung 21 zurückzuführen, wenn deren Randflansch 26 beim Einführen in die zylindrische Innenfläche 24 zusammengedrückt und durch Biegung verspannt wird. Mit einer praktischen Ausführungsform des Plungers wurde gefunden, daß der Druckabfall einem verhältnismäßig konstanten Druckdifferential zwischen dem in Raum 37 und dem in dem geschlossenen Raum 39 herrschendem Druck beim Ausfahren des Plungers entspricht. Wenn der Plunger in einem Meßprüfer zum Abdichten der Austauschstation verwendet wird, liegt dieses Druckdifferential üblicherweise im Bereich von 0,7 bis 1 at und bleibt für einen vorgegebenen Plungeraufbau und vorgegebene Betriebsbedingungen konstant, sofern sich der statische Druck innerhalb des Raums 37 nach Ausfahren des Plungers nicht verändert. Im Betrieb von Meßprüfern behält der Druck innerhalb des Raums 37 seinen Wert innerhalb eines Zeitraums praktisch unverändert bei, so daß eine Leckprüfung durchgeführt werden kann.

Sobald der Plunger in die ausgefahrene Stellung gebracht worden ist, steigt natürlich bei Vorhandensein eines Leckflusses an einer der beiden Dichtungen der Druck innerhalb des Raums 39 an, so daß das Druckdifferential abnimmt. Es wurde gefunden, daß eine solche Druckdifferentialabnahme eine zuverlässige Leckanzeige darstellt.

In F i g. 1 ist das auf das vorstehend beschriebene Druckdifferential ansprechbare Leckanzeigegerät dargestellt, durch das jede auf Grund eines Leckflusses an einer der beiden Dichtungen bedingte Differentialdruckabnahme angezeigt wird. Der Raum 39 ist über eine Rohrleitung 41 mit einem auf ein Druckdifferential ansprechbaren Druckschalter 42 verbunden, welcher zwei geschlossene Flüssigkeitsdruckkammern aufweis die durch ein durch Flüssigkeitsdruck verstellbare Glied (wie z. B. eine Membran) voneinander getrenn sind. Jede durch Flüssigkeitsdruckunterschiede in dei beiden Kammern bedingte Verlagerung des Druckglie des führt zur Betätigung elektrischer Kontakte. Dh Rohrleitung 41 ist mit der einen Kammer des Druck schalters 42 verbunden, während die andere Kamme des Druckschalters über eine Rohrleitung 43 mit den Raum 37 verbunden ist. Eine weitere, normalerweisi gesperrte Rohrleitung 44 verbindet den Raum 38 mi dem Schalter 42. In jeder Rohrleitung 41, 43 und 44 is jeweils ein Druckmesser 46,47 bzw. 48 angeordnet; di< Druckmesser sind jedoch nicht erforderlich. Die Rohr leitung 44 kann auch weggelassen werden und dien hier lediglich zur Veranschaulichung eines abgeänder ten Meßverfahrens.

Die Verbindungen zu den Kammern des Druckschal ters 42 bilden ein geschlossenes Flüssigkeitssystem, ir dem praktisch keine Flüssigkeitsströmung auftritt.

Die Kontakte des Druckschalters 42 sind mit Anzei gevorrichtungen wie z. B. elektrischen Glühlampen 51 und 52 (von z. B. roter und grüner Farbe) verbunden welche jeweils in von den Kontakten des Druckschalter^ 42 ausgehenden und vermittels einer gemeinsamer Energiequelle wie z. B. einer Batterie 56 gespeister Schaltkreisen 53 bzw. 54 liegen. Wenn das an deir Druckschalter 42 anliegende Druckdifferential einer vorbestimmten Wert überschreitet, leuchtet die eine (z. B. grüne) Glühbirne, und wenn das Druckdifferenz unter einen vorbestimmten Mindestwert abnimmt, erlöscht die Lampe und die andere Lampe (z. B. die rote] leuchtet auf.

Die Arbeitsweise vermittels der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt. Wenn der Plunger 16 entsprechend der Darstellung von Fig.! voll eingefahren ist. stehen die Räume 37 und 38 in freier gegenseiti ger Verbindung. Zur Unterbrechung dieser Verbindung wird der hydraulische Stellantrieb 19 betätigt, um der Plunger in die in F i g. 1 in gestrichelten Linien sowie ir F i g. 4 dargestellte ausgefahrene Lage zu bringen. Zum Ende der Verstellbewegung des Plungers wird die Dichtung 21 zusammengedrückt und verspannt, wobei der Druck innerhalb des Raums 39 unter den Druck in Raum 37 abnimmt. Das Druckdifferential wird an den Druckschalter 42 angelegt und schließt in diesem die entsprechenden Kontakte, so daß die Lampe 51 aufleuchtet. Wenn diese Lampe kurzzeitig aufleuchtet, erfolgt kein Leckfluß in den Raum 39, so daß auch kein Leckfluß zwischen den Räumen 37 und 38 besteht Wenn jedoch an einer der beiden Dichtungen ein Leckfhiß auftritt, verringert sich das Druckdifferential, so daß bei Unterschreiten eines vorbestimmten Mindestwerts, der durch die Einstellung des Druckschalters 42 vorgegeben werden kann, die Lampe 51 abgeschaltet wird und die Lampe 52 aufleuchtet und den Leckfluß anzeigt.

Die vorstehend genannten Bedingungen, d. h. Bestehen eines Leckflusses oder Dichtigkeit, lassen sich auch durch Ablesen der Druckmesser 46 und 47 feststellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   '-'■Ι. Vorrichtung zur Leckanzeige von Flüssigkeil zwischen relativ zueinander abdichtend verstellbaren Maschinenteilen mit einem innerhalb eines Hohlzyünders gegen Druck abgedichtet verschiebbaren Plunger mit Stellstange, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder von einer beidseitig in erweiterte Flüssigkeitsräume (37, 38) mündenden Rohrhülse (O) gebildet ist und der Plunger (16) zwischen einer außerhalb der Rohrhülse befindlichen, eingefahrenen und einer innerhalb der Rohrhülse befindlichen, ausgefahrenen Stellung verstellbar ist und zwei an den Stirnseiten eines Abstandsstücks (23) kleineren Querschnitts als die Rohrhülse angebrachte,. einander entgegengesetzt gerichtete, aus einem elastischen Werkstoff bestehende, napfförmige Dichtungen (21, 22) aufweist, die jeweils einen sich im entspannten Zustand kegelstumpfförmig verjüngenden Randflansch (26 bzw. 27) mit einer endseitigen, in Dichtungseixgriff mit der zylindrischen Innenfläche (24) der Rohrhülse bringbaren Umfangsfläche (28 bzw. 29) von im entspannten Dichtungszustand wesentlich größerem Durchmesser als dem der Rohrstutzeninnenfläche (24) haben, wobei die Randflansche der Dichtungen in der in den Rohrstutzen ausgefahrenen Plungerstellung zusammendrückbar und unter der Einwirkung von Biegungükräften spannbar ausgebildet sind und wobei der bei ausgefahrenem Plunger in dem von den Dichtungen (21, 22) und dem Abstandstück (23) begrenzten Raum herrschende statische Druck niedriger ist als der statische Druck in dem auf der Einfahrseite des Plungers in den Rohrstutzen befindlichen Raum (37), derart, daß ein Druckdifferential zwischen diesem Raum (37) und dem zwischen den Dichtungen befindlichen Raum (39) erzeugbar ist und wobei der letztgenannte Raum (39) durch eine die Wand der Rohrhülse (13) durchsetzende, in deren Innenraum mündende Rohrleitung (41) und mindestens der eine der beiden Erweitemngsräume (37, 38) durch eine in ihn mündende Rohrleitung (43 bzw. 44) mit einer den Differentialdruck beider Räume und dessen Änderungen als Kriterium einer etwaigen Leckage anzeigenden Einrichtung verbunden ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Differentialdruck ansprechende Einrichtung einen Druckschalter (42) mit zwei geschlossenen Druckkammern und einem diese trennenden, druckabhängigen Ansprechglied aufweist, und daß die eine Druckkammer über eine Rohrleitung (41) mit dem Innern der Rohrhülse (13) und die andere über eine Rohrleitung (43 bzw. 44) mit einem der erweiterten Flüssigkeitsräume (37 bzw. 38) verbunden ist, so daß der Druckschalter durch das Druckdifferential betätigbar ist. und daß der Druckschalter (48) zur Steuerung einer das Über- bzw. Unterschreiten eines vorbestimmten Werts des Druckdifferentials anzeigenden elektrischen Schaltung (51 bis 56) dient.