DE2346218A1

DE2346218A1 - Kontrolleinrichtung zur ueberwachung von medien in leitungen oder behaeltern

Info

Publication number: DE2346218A1
Application number: DE19732346218
Authority: DE
Inventors: Heinrich Budde
Original assignee: ASF GmbH
Current assignee: ASF GmbH
Priority date: 1973-09-13
Filing date: 1973-09-13
Publication date: 1975-03-27

Description

ASF Gesellschaft für elektrotechnische Warn- und Sicherungsgeräte
mbH & Co. KG

8 München 60

Karl-Hromadnik-Str. 13

Patentanmeldung

Kontrolleinrichtung zur überwachung von Medien in
Leitungen oder Behältern

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontrolleinrichtung zur überwachung vorzugsweise unter Druck stehender, umweltschädigender gasförmiger oder flüssiger Medien in Leitungen oder Behältern, die zwischen einem Außen- und einem Innenmantel einen Kontrollraum aufweisen, an welchen die Kontrolleinrichtung über eine Meßleitung angeschlossen is*t, wobei die Kontrolleinrichtung einen mit der Meßleitung verbundenen
Druckschalter, von diesem betätigbare Alarm- und Signaleinrichtungen, sowie eine an die Meßleitung angeschlossene
Prüfmediumquelle zur Aufrechterhaltung eines Prüfdruckes im Kontrollraum aufweist.

Zur überwachung und Leckanzeige an Leitungen oder Behältern für umweltschädigende Medien sind bisher verschiedene Kontrolleinrichtungen bekannt geworden. Kontrolleinrichtungen der eingangs genannten Art setzen einen doppelwandigen Behälter voraus,

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der innerhalb seines Innenmantels das umweltschädigende Medium aufnimmt und zwischen Innen- und Außenmantel einen Kontrollraum bildet. Bekannte Leckanzeiger arbeiten mit einem Unterdruck oder einem überdruck im Kontrollraum, der von einer kleinen Pumpe, vorzugsweise Membranpumpe, aufrechterhalten wird. Die einzustellende Höhe des Überdruckes oder Unterdruckes richtet sich nach der statischen Füllhöhe im Lagerbehälter und liegt geringfügig über bzw. unter dem Fülldruck und wird über einen Druckschalter gesteuert. Sobald ein festgelegtes Fördervolumen der Pumpe infolge Undichtigkeit nicht mehr in der Lage ist, den geforderten über- oder Unterdruck aufrechtzuerhalten, erfolgt Alarmgabe. Derartige Einrichtungen sind ausschließlich für Behälter geeignet, in denen das gelagerte Medium unter atmosphärischem Druck steht oder über Luftpendelleitungen mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Bei Behältern oder auch Leitungen, in denen das zu überwachende Medium unter ggf. auch einem höheren Druck steht, kann die den Druck im Kontrollraum aufrechterhaltende Pumpe der Kontrolleinrichtung den notwendigen Überdruck im allgemeinen nicht herstellen, es sei denn, sie wird sehr groß dimensioniert. Eine solche Kontrolleinrichtung ist dann für übliche Anwendungen zu aufwendig.

Auch sind mit einem geringen Unterdruck im Kontrollraum gegenüber dem zu überwachenden Medium im Behälter arbeitende Einrichtungen der genannten Art für die Lecküberwachung von brennbaren Flüssigkeiten mit einem Flammpunkt unter 55 C wegen der dabei erforderlichen Explosionsschutzmaßnahmen nicht anwendbar. Es sind daher bereits mit einer frostsicheren Flüssigkeit, die aus bis zu 8o%Glykol besteht, im Kontrollraum/Asbeifeen bekannt geworden. Auch hier ist es bei unter Druck stehenden zu überwachenden Medien schwierig, den Kontrollraum bzw. hier die Kontrollflüssigkeit, unter den erforderlichen entsprechenden Druck zu setzen.

/ arbeitende Einrichtungen

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Ein weiteres Problem ergibt sich bei der überwachung von umweltschädigende Medien führenden Leitungen. Es sind doppelwandige Leitungen bekannt geworden, deren zwischen einem Außenmantel und einem Innenmantel gebildeter Zwischenraum mit Einrichtungen der oben genannten Art zu überwachen ist. Der zwischen den Leitungsmänteln gebildete Kontrollraum ist sehr eng und erstreckt sich über eine große Länge. Die bisher angewendete überwachung des Kontrollraumes mittels eines Unterdruckes funktioniert in diesem Falle nicht, da durch den verhältnismässig engen Luftspalt des Kontrollraumes und der dadurch eintretenden Drosselwirkung im Falle einer Undichtigkeit eine Druckübertragung praktisch nicht eintritt. Die andere Möglichkeit, die überwachung durch eine Kontrollflüssigkeit im Kontrollraum vorzunehmen, scheitert aus den gleichen Gründen. Es kann nur mit einem überdruck im Kontrollraum derartiger Leitungen gearbeitet werden. Dieser muß jedoch zur Überwindung der Drosselverluste eine erhebliche Höhe haben, d.h. erheblich höher liegen als der Druck, unter dem das zu schützende Medium innerhalb der Leitung steht. Es muß somit schon aus den konstruktiven Gegebenheiten der doppelwandigen Leitung ein erheblicher Druck im Kontrollraum aufrecht erhalten werden, für dessen Aufrechterhaltung die oben erwähnten Probleme bestehen. Diese Probleme vergrößern sich noch, wenn das zu überwachende Medium in der Leitung selbst bereits unter einem nicht unerheblichen Druck steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontrolleinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie unabhängig von der Art des zu überwachenden umweltschädigenden Mediums an jeden Kontrollraum einer Leitung oder eines Behälters anechließbar ist, insbesondere auch dann, wenn das zu überwachende Medium unter Druck steht

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und die Überwachung mit einem nicht unerheblichen Überdruck im Kontrollraum erfolgen muß.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss bei einer Kontrolleinrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die Prüfmediumquelle aus einem austauschbar an die Kontrolleinrichtung anschließbaren Druckspeicher mit gasförmigem oder flüssigem Prüfmedium besteht und in der Anschlußleitung des Druckspeichers an die Meßleitung ein Schaltventil vorgesehen ist, das von einem Zeitschalter gesteuert wird und den Druckspeicher für vorgebbare Zeitintervalle mit der Meßleitung verbindet. Die Anordnung eines unabhängigen austauschbaren Druckspeichers gewährleistet, daß je nach gegebener Anwendung der Kontrolleinrichtung immer der notwendige Kontrolldruck verfügbar ist. Die Zuführung des Prüfmediums, vorzugsweise ein inertes Gas, zum Kontrollraum wird über den Zeitschalter und das Schaltventil derart gesteuert, daß nur in einem bestimmten Zeitintervall kurzzeitig das Schaltventil geöffnet wird und damit der Kontrollraum mit Prüfmedium bestimmten Druckes versorgt wird. Der geschlossene Zustand des Schaltventiles, gesteuert durch den Zeitschalter, ist immer langer als der geöffnete Zustand des Schaltventils.

Bei einer Undichtigkeit des Außenmantels strömt das im Kontrollraum befindliche Prüfmedium zur Atmosphäre bzw. Umgebung aus. Bei einer Undichtigkeit des Innenmantels strömt infolge des geringfügig höheren Druckes im Kontrollraum Prüfmedium in den Innenmantel, d.h. zu dem zu überwachenden Medium ein. Tritt eine der erwähnten Undichtigkeiten auf, fällt in dem erwähnten längeren Zeitintervall des geschlossenen Schaltventiles der Kontrolldruck ab.

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Eine Druckergänzung über den Druckspeicher ist durch das geschlossene Schaltventil unterbunden. Ist die Undichtigkeit so groß, daß der Druck unter den am Druckschalter eingestellten Wert fällt, so werden durch den mit dem Druckschalter verbundenen elektrischen Schaltkontakt in bekannter Weise die Alarm- und Signaleinrichtungen betätigt.

Nicht zu vermeidende, geringfügige Undichtigkeiten im Kontrollsystem werden bei der über den Zeitschalter eingestellten kurzfristigen Öffnung des Schaltventiles durch Nachführen von Prüfmedium aus dem Druckspeicher ausgeglichen. Der Zeitintervall der Öffnungs- und Schließzeiten des Schaltventiles ist von einer festzulegenden Undichtigkeitsrate abhängig.

Entscheidend für die Erfindung ist, daß eine derartige Einrichtung universell für die verschiedenen Überwachungsprobleme anwendbar ist. Es bedarf lediglich der Wahl des geeigneten Prüfmediums durch Anschluß eines entsprechenden Druckspeichers,in welchem das Prüfmedium unter einem vorgegebenen Druck steht. Zweckmässig besteht der Druckspeicher aus einer handelsüblichen, mit einem Inertgas gefüllten Druckgasflasche. Die erfindungsgemässe Kontrolleinrichtung ist eigensicher. Enthält der Druckspeicher bzw. die Druckgasflasche nach längerer Benutzung der Einrichtung nicht mehr genügend Prüfmedium unter dem notwendigen Druck, so wird in dem Zeitintervall des geöffneten Schaltventiles nicht mehr genügend Prüfmedium in den Kontrollraum nachgeführt und der Druckschalter wird, da der eingestellte Kontrolldruck im Kontrollraum nicht mehr erreicht wird, die Alarm- und Signaleinrjuchtungen auslösen. Für normale Überwachungsprobleme wird beispielsweise eine handelsübliche Stickstoffbombe mit wenigen hundert Litern komprimierten Stickstoffes als

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gespeichertes Prüfmedium mehr als ein Jahr vorhalten, auch dann, wenn die wegen geringfügiger Undichtigkeiten nachzuführende Menge an Prüfmedium an der oberen Grenze der zulässigen Menge liegt.

In zweckmässiger Ausbildung der Erfindung sind der Druckschalter, die Alarm- und Signaleinrichtungen, der Zeitschalter und das Schaltventil in einem Kontrollgerät vereinigt, das eine Anschlußkupplung für die Meßleitung und eine Anschlußkupplung für die Anschlußleitung des Druckspeichers aufweist. Damit ist ein einheitliches universell verwendbares Gerät geschaffen, das über die Anschlußkupplungen für das jeweilige Kontrollproblem lediglich mit der Meßleitung und der Anschlußleitung mit einem geeigneten Druckspeicher zu verbinden ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Meßleitung im Bereich der Anschlußkupplung an dem Kontrollgerät zusätzlich eine Prüfkupplung auf, an die die Anschlußleitung des Druckspeichers unmittelbar anschließbar ist. Dadurch ist es möglich, daß bei Neuinbetriebnahme oder Wiederaufnahme des Betriebes der Kontrollraum zunächst unmittelbar von dem Druckspeicher aus gefüllt und auf den gewünschten Kontrolldruck gebracht werden kann und erst anschließend der Anschluß des Druckspeichers an das Kontrollgerät und damit die Meßleitung über das Schaltventil zur oben erläuterten laufenden Überwachung erfolgen kann.

Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen _; gekennzeichnet. Eine beispielsweise Ausführungsform wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben, deren einzige Abbildung schematisch ein erfindungsgemässes Kontrollgerät mit Druckspeicher und überwachter Leitung darstellt.

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Eine mit gasförmigem oder flüssigem Medium unter Druck stehende Leitung 1 oder auch ein Gefäß ist auf Dichtigkeit zu überwachen. Die Leitung 1 ist in bekannter Weise mit einem druckfesten Außenmantel 2 umgeben, so daß zwischen der mediumführenden Leitung 1 und dem Außenmantel 2 ein Kontrollraum 3 entsteht. Mittels einer handelsüblichen Druckgasflasche 4, gefüllt mit invertem Gas (z.B. Stickstoff), wird über ein entsprechendes Druckminderventil 5 bei direktem Anschluß an die selbstschliessende Prüfkupplung 6 in der Meßleitung Io der Kontrollraum 3 mit Prüfgas beschickt. Der am Druckminderventil 5 einzustellende Prüfdruck soll über dem in der mediumführenden Leitung 1 anstehenden Betriebsdruck liegen, Nach erfolgtem Druckausgleich zwischen eingestelltem Kontrolldruck am Druckspeicher 4 und Kontrollraum 3 wird die Anschlußleitung 7 an der Anschlußkupplung 8 des Kontrollgerätes 21 als Zuführung zum Magnetventil 9 angeschlossen. Der Kontrollraum 3 der zu. überwachenden mediumführenden Leitung 1 wird an der Anschlußkupplung 22 mit der Meßleitung Io fest angeschlossen. Nach Anschluß des Kontrollgerätes 21 am elektrischen Versorgungsnetz über die am Klemmen 11, 17 übernimmt das Kontrollgerät 21 die Überwachung des Kontrollraumes 3 der mediumführenden Leitung 1 auf folgende Weise:

Der im Kontrollgerät 21 befindliche Zeitschalter 12 gibt in einem Zeitintervall von z.B. 59 Minuten für die Dauer von z.B. 1 Minute die Stromzufuhr zur öffnung des Magnetventiles 9 frei, Damit sollen nicht zu vermeidende, geringfügige Undichtigkeiten im Kontrollsystem oder Druckverluste ausgeglichen werden. In der anschließenden Ruhepause von z.B. 5 9 Minuten, während der das Magnetventil 9 geschlossen bleibt, überwacht der Druckschalter 13 den anstehenden Druck im Kontrollraum 3. Fällt während der Ruhepause der Druck im Kontrollraum 3 in unzulässiger Weise infolge einer Undichtigkeit ab, wird über den dem Druckschalter 13 nachgeordnete Kontakt IU die Alarmlampe 15 und

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das Alarmhorn 16 eingeschaltet. Die festgestellte Undichtigkeit muß unter Anwendung herkömmlicher Mittel beseitigt werden.

Über die Anschlußklemme 17 des Kontrollgerätes 21 kann ein .Fernsignalgeber oder auch ein Impulsgeber für z.B. Förderaggregate und deren Steuerung angeschlossen werden. Bei kleineren Undichtigkeiten kann der Anschluß 8 des Druckspeichers unter Umgehung des Magnetventiles 9 an der Prüfkupplung 6 angeschlossen werden. Dadurch wird die Feststellung einer möglichen Undichtigkeit erleichert. Des weiteren wird der Austritt von Förder- oder Lagergut aus der Leitung 1 in den Kontrollraum 3 durch den vom Druckspeicher 4 gelieferten höheren Druck unterbunden.

Die Kontrollampe 18 zeigt den ordnungsgemäßen Betrieb der Kontrolleinrichtung an. Mittels des plombierbaren Schalters 19 kann der akustische Alarm während der Dauer der Fehlersuche abgeschaltet werden. Das Kontrollxnstrument 2o zeigt den jeweils anstehenden Druck im Kontrollraum an.

Die Kontrollzeiten zur Betätigung des Magnetventiles 9 über den Zeitschalter 12 können den örtlichen Verhältnissen angepasst werden, wobei zu beachten ist, daß die Prüfzeiten oder die Unterbrechung der Stromzufuhr zum Magnetventil 9 nicht kürzer sein sollen, als die Arbeitsphase des Magnetventiles. Der Grad einer zulässigen Undichtigkeit oder eines Druckverlustes wird durch die Ruhezeit des Magnetventils 9 und durch die Dimensionierung der Anschlußleitung 7 zwischen Druckspeicher 4 und Kontrollgerät 21 bestimmt.

Bei einer hier nicht dargestellten Form und Erweiterung des Kontrollgerätes 21 kann durch Einbau eines zweiten Zeitgliedes die Kontrollmöglxchkeit erweitert werden. Ein verstellbares

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elektronisches Kurzzeitglied bis ca. 2oo Sekunden regelt die Öffnungszeiten des Magnetventils, während ein zweites mechanisches Zeitrelais bis zu 24 Stunden oder mehr die Unterbrechungszeiten der öffnung des Magnetventils 9 steuert. Die elektrische Schaltung kann hierbei so ausgelegt werden, daß im Alarmfall - ohne Löschung des Alarms- automatisch die Öffnung des Magnetventils 9 für eine näher zu bestimmende Zeit erfolgt. Anschließend geht das Kontrollgerät in den normalen Zeittakt, kurze Zeit der Öffnung des Magnetventils und lange Schließzeiten, zurück. Bei dieser Schaltunp werden plötzliche Druckschwankungen in'-" der zu überwachunrexiden Leitung oder im Gefäß zwar optisch gemeldet, führen iedoch nicht zu einem akustischen Alarm.

- Io -

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Claims

Ansorüche

1. Kontrolleinrichtung zur Überwachung vorzugsweise unter Druck stehender umweltschädigender, gasförmiger oder flüssiger Medien in Leitungen oder Behältern, die zwischen einem Außen- ; · und einem Innenmantel einen Kontrollraum aufweisen, an welchen die Kontrolleinrichtung über eine Meßleitung angeschlossen ist, wobei die Kontrolleinrichtung einen mit der Meßleitung verbundenen Druckschalter, von diesem betätigbare Alarm- und Signaleinrichtungen, sowie eine an die Meßleitung angeschlossene Prüfmediumquelle zur Aufrechterkaltung eines Prüfdruckes im Kontrollraum aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfraediurao-«^ quelle aus einem austauschbar an die Kontrolleinrichtung anschließbaren Druckspeicher (H) mit gasförmigem oder flüssigem Prüfmediura besteht und in der Anschlussleitung (7) des DrucJcspeichers an die Meßleitung (lo) ein Schaltventil (9) vorge- . sehen ist, das von einem Seitschalter (12) gesteuert wird und den Druckspeicher (4) für vorgebbare Zeitirfervalle mit der Meßleitung (Io) verbindet.

2. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschalter (13) die Alarm- und Signaleinri.ch.tungen (16, 18) der Zeitschalter (12) und das Schaltventil (90 in einem Kontrollgerät (21) vereinigt sind, das eine Anschluß— kupplung (22) für die Meßleitung CIo) und eine Anschlußkupplung (8) für die Anschlußleitung (7) des Druckspeichers CU) aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß der Druckspeicher C4) aus einer handelsüblichen mit einem Inertgas gefüllten Druck gasflasche besteht.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- ! durch gekennzeichnet, daß in der Anschlußleitung (7) zwischen dem '

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Druckspeicher (4) und dem Schaltventil (9) bzw. der Anschlußkupplung (8) ein Druckreduzierventil (5) vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßleitung CIo) im Bereich der Anschlußkupplung (22) zusätzlich eine Prüfkupplung (6) aufweist, an die die Anschlußleitung (7) des Druckspeichers CH) unmittelbar anschließbar ist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil ein Magnetventil (9) ist und der Zeitschalter (12) von einem Uhrwerk mit einem den Stromkreis des Magnetventiles (9) schließenden Schaltkontakt gebildet ist.

Der Patentanwalt

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