DE2449518A1

DE2449518A1 - Detektor zur ueberwachung des oeffnens eines verschlusses

Info

Publication number: DE2449518A1
Application number: DE19742449518
Authority: DE
Inventors: Alfred Palin; John Wesley Slack
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1973-10-17
Filing date: 1974-10-17
Publication date: 1975-05-07
Also published as: US3936621A; GB1488798A

Description

PATENTANWÄLTE

D R.-IN G. H. FlNCKE DIPL.- IN G. H. BOHR DIPL.- ING. Sv STAEGER

Dr. Fincke · Bohr · Staegar . 8 Mönchen 5 · MOllerstroßa

8 Mönchen 5. 17 · Oktober 1974 MDIIerstraße 31 Fernruf: (OB?)'2AiOiO Telegrammei Claims München Telex ι 5 239 03 claim d

Mapped. 23633 - Dr.K/hö

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Case MD.26523

IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITED, London - Großbritannien

"Detektor zur überwachung des Öffnens eines Verschlusses"

PRIORITÄT: 17. Oktober 1973 - Großbritannien

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur überwachung des Öffnens eines Verschlusses, beispielsweise eines Verschlusses auf einem chemischen Reaktionsbehälter.

Der Druck innerhalb eines Reaktionsbehälters kann manchmal zu hoch werden und zur Folge haben, daß ein Verschluß sich

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ORSGlNAL INSPECTED

öffnet, beispielsweise durch den Innendruck im Behälter. Der Verschluß kann beispielsweise ein Deckel, ein Stopfen oder ein Sicherheitsventil oder eine Dichtung sein, die aus einem Film, einer Scheibe oder einer Platte besteht, welche auf einer Öffnung des Behälters angeordnet sind. Wenn es wichtig ist, zu wissen, ob sich so ein Verschluß öffnet, damit man beispielsweise einen automatischen Verschließungsmechanlsmus betätigen oder eine andere geeignete Maßnahme treffen kann, wird ein Detektor in die Nachbarschaft des Verschlusses angeordnet. Eine übliche Form eines Verschlusses, und zwar insbesondere für chemische Reaktionsbehälter, da in diesem unerwartet ein übermäßiger Druck auftreten kann, ist ein Verschluß, der als Berstscheibe bekannt ist. Die erwähnten'Detektoren werden oftmals in Kombination mit Berstscheiben verwendet, so daß unmittelbar nach dem Auftreten eines gefährlichen Zustands innerhalb des Behälters und dem Bersten der Scheibe der Detektor diesen Bruch feststellt und ein geeignetes Signal abgibt, beispielsweise ein Signal, welches einen Arbeiter alarmiert oder automatisch die Reaktion, die ausgeführt wird, zum Abbruch bringt.

Gegenstand der Erfindung ist also ein Detektor für die Überwachung des öffnens eines Verschlusses, der aufgrund einer Unterbrechung eines elektrischen Stromkreises arbeitet. Der Detektor ist dadurch gekennzeichnet, daß er ein sprödes elektrisch leitendes Element aufweist, das zwischen zwei elektrischen Anschlüssen in solcher Weise angeordnet ist, daß, wenn irgendein Teil des leitenden Elements oder der Halterung desselben in eine Vielzahl von Bruchstücken zerbricht, der elektrische Stromkreis zwischen den Anschlüssen unterbrochen wird, wobei die Bruchstücke solcherart sind,

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INSPECTED

daß -sie sich nicht mehr in einer Weise anordnen können, daß der elektrische Stromkreis nach dem öffnen des Verschlusses wiederhergestellt wird.

Das spröde elektrisch leitende Element kann beispielsweise aus einem spröden elektrisch leitenden Material, vorzugsweise Grafit, bestehen.. Es kann aber auch aus einer dünnen Schicht eines leitenden Materials bestehen, das von einem spröden nicht-leitenden Material"getragen wird. Ein Beispiel hierfür ist eine Metallschicht auf einem zerbrechlichen Substrat. Geeignete Metalle sind beispielsweise Aluminium, Gold, Silber oder Kupfer. Geeignete Substrate bestehen beispielsweise aus Glas, Porzellan oder einem spröden Kunststoff, beispielsweise Styrol. Das zerbrechliche Substrat kann irgendeine geeignete Form aufweisen, wie z.B. die Form eines Streifens, einer Platte, eines Stabs oder eines Rohrs. Das bevorzugte Substrat ist Glas. Besonders bevorzugt wird ein Glassubstrat in Rohrform. Der Verschluß kann beispielsweise ein Deckel, ein Stopfen, ein Sicherheitsventil oder eine Dichtung sein. Eine übliche Form, die sich besonders für chemische Vorrichtungen eignet, ist eine Berstscheibe. Um das öffnen des Verschlusses zu überwachen, wird der Detektor in der Nähe des Verschlusses in solcher Weise angeordnet, daß beim öffnen der Detektor bricht. Je nach der Form des Verschlusses kann der Detektor innerhalb oder außerhalb eines Behälters, der einen solchen Verschluß aufweist, angeordnet sein.

Das elektrisch leitende Element besitzt vorzugsweise einen spröden rohrförmigen Träger, auf dessen Oberfläche eine Schicht eines leitenden Materials (beispielsweise eine dünne Metallschicht) angeordnet ist, wobei diese Schicht vorzugsweise sich auf der Innenoberfläche des rohrförmigen Trägers befindet.

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Zwei elektrische Anschlüsse, von denen elektrische Leitungen ausgehen, sind so angeordnet, daß sie mit der Schicht des leitenden Materials eine Verbindung herstellen, damit ein elektrischer Stromkreis über die Oberfläche des Trägers aufgebaut werden kann.

Der rohrförmige Träger kann irgendeine zweckmäßige Form aufweisen. Es wurde jedoch gefunden, daß Träger, die außen über einen Teil ihrer Länge eine zylindrische Form aufweisen, für die Befestigung an einem Behälter am zweckmäßigsten sind, da ein zylindrisch geformtes Teil leicht in eine Dichtung, wie z.B. eine Stopfbüchse, eingesetzt werden kann. So kann ein elektrisch leitendes Element, das einen Träger dieser Form aufweist, so angeordnet werden, daß es sich als Finger über die mit dem Verschluß verdeckte Öffnung erstreckt. Bei dieser Ausführungsform wird entweder die Schicht aus leitendem Material auf dem Träger oder der Träger selbst so geformt, daß ein U-förmiger Leitungsweg gebildet wird, der sich von den Anschlüssen, die an einem Ende des Fingers angeordnet sind, erstreckt, so daß die U-förmige Biegung an einer Stelle angeordnet ist, die ein Zertrümmern des Trägers und/oder eine Unterbrechung des Stromkreises sicherstellt, wenn der Verschluß sich öffnet.

Die elektrischen Anschlüsse können an irgendeiner zweckmäßigen Stelle des leitenden Elements angeschlossen sein. Beispielsweise können die Anschlüsse auf dem Verschluß oder dem Körper des verschlossenen Behälters befestigt sein, wobei eine.elektrische Verbindung hergestellt wird, wenn das leitende Element auf seinem Träger angeordnet ist. Der Zusammenbau des spröden Elements kann mühsam und schwierig sein, weshalb es bevorzugt wird, sowohl die Anschlüsse als auch das elektrisch

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leitende Element als einen einzigen Zusammenbau auszuführen (vorzugsweise werden beide Anschlüsse an ein Ende eines leitenden Elements angeschlossen, das eine Im wesentlichen zylindrische Form oder eine Fingerform aufweist, wie es oben beschrieben wurde), so daß der gesamte Zusammenbau einschließlich des spröden leitenden Elements in bequemer Weise auf einem Behälter angeordnet oder befestigt werden kann, so daß es sich über die durch den Verschluß verdeckte öffnung erstreckt.

wenn ein Bruch eines Teils des leitenden Elements eintritt, dann wird der Stromkreis zwischen den Anschlüssen unterbrochen, wobel· die zertrümmerten Teile des spröden Materials we gge schleudert werden und. ein Kontakt auch bei einem unglücklichen Zusammentreffen der zertrümmerten Stücke nicht wieder hergestellt werden kann.

Um einen neuen Detektor für die überwachung eines erneuten öffnens des Verschlusses (normalerweise muß eine neue Berstscheibe in den Behälter eingesetzt werden) einzusetzen, muß ein neues leitendes Element zusammen mit den Anschlüssen über die öffnung in der Nähe des Verschlusses angeordnet werden. Der Vorteil der Anordnung beider Anschlüsse an einem Ende des fingerförmigen Elements liegt darin, daß nur eine einzige Halterung am Behälter erforderlich ist und keine^ zeitraubende Ausrichtung des spröden leitenden Elements zwischen den Trägern nötig ist. Wenn der U-förmige Leitungsweg innerhalb eines Glasfingers mit einem im wesentlichen zylindrischen Außenquerschnitt gebildet wird, dann kann ein solcher Glasfinger durch ein kreisförmiges Loch, von außen her eingeführt werden, ohne daß andere Fittings oder Befestlgungsorgane am Behälter gelöst werden müssen·.

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Da viele chemische Reaktionsbehälter korrosive Materialien und sehr oft auch.extreme Wetterbedingungen aushalten müssen, ist es vorteilhaft, daß die. Anschlüsse und der elektrisch leitende Weg des spröden leitenden Elements vor korrosiven Materialien geschützt, werden. Der Detektor arbeitet zuverlässiger, wenn der leitende Weg von einem korrosiven Angriff und auch vor Feuchtigkeitskondensation geschützt wird, da nämlich hierdurch eine Erdung für den Strom erzeugt werden könnte, so daß der elektrische Stromkreis zwischen den Anschlüssen auch bestehen bleibt, wenn der Detektor bricht. Die Anschlüsse und die anderen äußeren elektrischen Verbindungen können mit einem Schutzbelag bedeckt werden. Es wird jedoch bevorzugt,, das leitende Material durch den Träger dadurch zu schützen, daß man die Metallschicht auf der Innenoberfläche des spröden Trägers aufbringt, der in zweckmäßiger Weise aus einem an den Enden permanent verschlossenen Glasrohr besteht.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor-r richtung wird nun anhand der Figuren 1 und 2 näher beschrieben. Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den gesamten Detektor, und Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das spröde leitende.· Element sowie einen Schnitt an der Linie A-A.

Eine geflanschte Metallscheibe 1 besitzt eine zentrale Bohrung, in welche, eine zylindrische Glassonde 11 mit.Gleitsitz eingesetzt ist. Die Metallscheibe ist so ausgebildet, daß sie auf einem Gegenflansch (nicht gezeigt), der sich auf einem Reaktionsbehälter befindet, mit Hilfe von Bolzen (nicht gezeigt), welche durch Löcher 8 hindurchgehen, aufgeschraubt werden kann. Die einander gegenüberliegenden Flansche sind durch einen flexiblen Dichtungsring 6 gegeneinander abgedichtet. Eine Stopfbüchse

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wird durch O-Ringe 5 zu beiden Seiten einer Hülse 3 gebildet, die dicht auf·das Glaselement 11 paßt.

Eine Stopfbüchsenmutter 2, die durchbohrt ist, so daß sie die Glassonde 11 aufnehmen kann, hält einen Zwischenring ¹J fest, so daß die Stopfbüchse eine Dichtung abgibt. Sie ist in den geflanschten Deckel 1 eingeschraubt. Isolierte Drähte 9» die aus der Glassonde herauskommen, sind in einem Endblock 12 befestigt, welcher innerhalb einer Schutzkappe I^ angeordnet ist, die auf ein Gewindeteil 15 der Metallscheibe aufgeschraubt ist, wobei zwischen beiden ein Dichtungsring 7 angeordnet ist. Der Endblock 12 ist von der Umwelt durch einen Deckel 10 geschützt, der auf ein Außengewinde 19 der Kappe I^ aufgeschraubt ist und gegenüber diese mittels eines flexiblen Rings 18 abgedichtet ist.

Von außen herführende elektrische Drähte (nicht gezeigt) sind am Endblock 12 befestigt, wobei sie in die Kappe I^ durch eine Stopfbüchse l6 eintreten. Die Drähte sind permanent mit einer Silberablagerung auf der Innenseite der Glassonde 11 verbunden, die näher in Fig. 2 gezeigt ist. Das Glaselement besteht aus zwei Rohren von halbkreisförmigem Querschnitt, die dadurch gebildet sind, daß eine sieh in Längsrichtung erstreckende Glasplatte 22 in das Rohr eingesetzt ist. Jedes halbkreisförmige Rohr ist innerlich vollständig versilbert. Der Silberbelag eines jeden Rohrs ist unabhängig jeweils mit einem Draht 9 verbunden, wozu Verbindungen 20 dienen, die in die Glasrohre mit einem Bindemittel 23 eingedichtet sind. Die Silberbeläge der beiden halbkreisförmigen Rohe sind am anderen Ende 21 der Sonde 11 dadurch miteinander verbunden, daß die mittlere Platte 22 kurz vor dem Ende 21 aufhört.

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Beim Gebrauch wird eine durchgehende elektrische Verbindung über die Drähte 9, die Verbindungen 20 und die am Ende 21 miteinander in Berührung stehenden Silberbeläge der halbkreisförmigen Rohre des Glaselements hergestellt. Die Glassonde wird in der Nachbarschaft des Verschlusses angeordnet, der überwacht werden soll (wie z.B. eine Berstscheibe auf einem Teil einer Vorrichtung), so daß, wenn der Verschluß nachgibt (beispielsweise wenn die Berstscheibe bricht) die Glassonde zertrümmert wird. Unmittelbar nach der Zertrümmerung eines Teils der Glassonde wird der elektrische Stromkreis zwischen den Verbindungen 20 unterbrochen und kann auch nicht wieder hergestellt werden, da nämlich durch die Zertrümmerung ein Teil des Glaselements, welches den Silberbelag trägt, samt diesem Silberbelag abgebrochen wird.

Das Glaselement kann auch aus irgendeinem anderen Formstück bestehen, welches eine innerlich metallisierte Oberfläche aufweist, wie z.B. aus einem normalen zylindrischen Rohr, welches in U-Form gebogen ist, und zwar vorzugsweise derart, daß die Arme des U-über ihre gesamte Länge einander berühren, wie dies in Fig. 3 zu sehen ist. Die oben beschriebene Ausführungs form und die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ausführungsform besitzen den Vorteil eines kreisförmigen äußeren Querschnitts, zwischen dem und der Seitenwandung eines Reaktionsbehälter leicht mit Hilfe einer normalen Stopfbüchse eine Abdichtung hergestellt werden kann. Spröde Elemente mit anderen Querschnittsformen können in zweckmäßiger Weise in eine zylindrische Hülse eingesetzt werden, so daß eine normale Stopfbüchse verwendet werden kann, sofern dies erforderlich ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist in Fig. 4 zu sehen.

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Parallele Arme 1, 2 eines U-Rohrs aus Glas mit kreisförmigem Querschnitt sind in ein Harzbindemittel 3.eingebettet, welches einen Hohlraum innerhalb einer Metallschutzkappe k mit kreisförmigem Querschnitt füllt, die durch ein Außengewinde 5 in eine mit einem entsprechenden Gewinde ausgerüstete Öffnung (nicht gezeigt) eines Reaktionsbehälters oder einer anderen Vorrichtung eingesetzt werden kann. Die inneren Oberflächen der Ciasarme 1 und 2 sind versilbert. Federverbindungen 6 und 7 machen einen' elektrischen Kontakt innerhalb eines jeden Arms mit der Silberschicht. Elektrische Leitungen 8, 8' gehen durch die Schutzkappe 4 und das Bindemittel j5 hindurch und machen jeweils einen Kontakt mit einer der Federverbindungen, so daß ein elektrischer Stromkreis entlang der Arme 1 und 2 und rund um die Biegung 9 des U-Rohrs gebildet wird. Die elektrischen Leitungen können entweder Isolierte, flexible Niederspannungsleitungen sein, die durch Löcher in der Schutzkappe 4 hindurchgehen» oder sie können starre Verbindungsstifte sein₃ die in das Metall der Schutzkappe unter Isolierung eingesetzt sind, und zwar mit Hilfe eines nicht-leitenden Materials, wie z.B. Glas.

PATENTANSPRÜCHE:

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OB-WWi.H.FlNCKE, DIPI.-ING.H.BOHS OWUa. 8. STASGEO

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

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1/ Detektor für die überwachung des öffnens eines Ver- .. \y Überwachung

Schlusses, bei welchem ein elektrischer Stromkreis Zur / des üf fnens des Verschlusses verwendet wird, dadurch
gekennzeichnet, daß er ein sprödes elektrisch leitendes Element aufweist, das zwischen zwei elektrischen Anschlüssen in solcher Weise angeordnet ist, daß, wenn irgendein Teil des leitenden Elements oder der Halterung derselben in eine Vielzahl von Bruchstücken zerbricht, der elektrische Stromkreis zwischen den Anschlüssen unterbrochen wird, wobei die Bruchstücke
solcherart sind, daß sie sich nicht mehr in einer Weise anordnen können, daß der elektrische Stromkreis nach dem öffnen des Verschlusses wiederhergestellt wird.
2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Element aus einer Metallschicht auf einem Glassubstrat besteht.
3- Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Glassubstrat die Form eines Rohrs aufweist.
■4. Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr auf der inneren Oberfläche mit einer Metallschicht bedeckt ist.
5- Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Element aus einem spröden
rohrförmigen Träger besteht, auf dem eine Schicht eines leitenden Materials niedergeschlagen ist.

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6. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus leitendem Material auf einer inneren Oberfläche des rohrförmigen Trägers niedergeschlagen ist.
7. Detektor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element über einen Teil seiner äußeren Länge.eine zylindrische Außenform aufweist.
8. Detektor nach einem der Ansprüche 5> 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Weg, der durch das leitende Material auf dem rohrförmigen Träger gebildet wird, U-förmig ist.
9. Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlüsse, an welche elektrische Drähte angeschlossen werden können, einen Kontakt mit dem elektrisch leitenden Element machen, so daß ein durchgehender Stromweg über einen wesentlichen Teil der Oberfläche des Trägers entsteht, wenn ein elektrischer Strom zu den Anschlüssen geführt wird.
10. Detektor nach einem der Ansprüche 5 bis 9_y dadurch gekennzeichnet, daß das leitende. Material aus einem Metall besteht.
11. Detektor nach einem der Ansprüche 2 bis 4 oder 10, -dadurch gekennzeichnet, daß das Metall aus Silber besteht.
12. Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie auch eine Schutzabdeckung auf den Anschlüssen und/oder anderen elektrischen Verbindungen aufweisen.

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W. 8. STAEQBt

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