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Leckschutzeinrichtung Die Erfindung betrifft eine Leckschutzeinrichtung,
insbesondere vakuummetrische Leckschutzeinrichtung zur Ueberwachung eines doppelwandigen
Tanks, welcher der Lagerung von Flüssigkeiten, insbesondere von Kohlenwasserstoffen,
dient, die mindestens einen Anteil an leicht flüchtigen Bestandteilen enthalten,
mit einer Pumpe, um Luft oder ein anderes Medium aus dem Zwischenraum zwischen den
Tankwandungen abzusaugen, und einer Alarmeinrichtung, welche beim Auftreten eines
Lecks anspricht.
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Für die Lagerung von Flüssigkeiten, z. B. von Brenn- und Treibstoffen,
welche beim Auslaufen das Grundwasser gefährden können, bestehen in vielen Ländern
Vorschriften, die den Rückhalt eventueller Leckverluste fordern und Mittel vorschreiben,
die beim Auftreten eines Lecks einen Alarm auslösen.
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Bei erdverlegten Tanks, die meistens zylindrisch sind, wird vielfach
ein sogenanntes vollvakuummetrisches Leckschutzgerät vorgesehen, das im Innern des
Tanks über dem Heizöl einen Unterdruck erzeugt, der wenig grösser ist als der Druck
der jeweils vorhandenen Oelsäule. Entsteht ein Leck, so löst ein Absinken des Unterdruckes
einen Alarm aus. Der noch vorhandene Unterdruck reicht jedoch aus, um die gelagerte
Flüssigkeit weiterhin im Tank zurückzuhalten.
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Es sind auch schon doppelwandige Tanks bekannt geworden, Bei solchen
Tanks können die Wandungen aus zwei in Abstand voneinander angebrachten starren
Wandungen bestehen. Es ist aber auch möglich, nachträglich einen einwandigen Tank
zu einem doppelwandigen Tank auszugestalten, indem eine Innenhülle aus elastischer
Kunststofffolie angebracht wird, wobei zwischen der starren Aussenwand und der Kunststofffolie
ein drainagefähiges Material, z. B. offenporiger Kunststoff-Schaum angebracht wird.
In beiden Fällen von doppelwandigen Tanks kann die Dichtheit des Zwischenraumes
den Tankwandungen wiederum durch ein Vakuumgerät unter Kontrolle gehalten werden.
Ein Abfallen des Unterdruckes durch ein Leck in der äusseren oder inneren Tankwandung
wird dann durch das Gerät registriert und führt zu optischem und akustischem Alarm.
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Werden jedoch Flüssigkeiten, wie z. B. Benzin gelagert, die leicht
flüchtig sind oder einen Anteil an leicht flüchtigen Bestandteilen enthalten, so
darf die Leckerkennung nicht durch Erzeugung eines Unterdruckes im Zwischenraum
zwischen den Tankwandungen erfolgen, weil bei einem Undichtwerden
der
inneren Wandungen von der Flüssigkeit grosse Mengen von leicht flüchtigen Bestandteilen
in Form von Dampf und Gas angesaugt würden.
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Bei der Lagerung von Flüssigkeiten, deren Flammpunkt unter 55°C liegt,
wird daher in der Regel so vorgegangen, dass doppelwandige Lagertanks mit starren
Wänden verwendet werden, wobei der Zwischenraum mit einem unter Druck stehenden
Medium überwacht wird. Dies ist natürlich nicht möglich, wenn die Innenwand lediglich
aus einer Kunststofffolie besteht, denn diese würde dem Druck nicht standhalten.
Infolgedessen bestand bis jetzt für die nachträgliche Sanierung von alten, einwandigen
Lagertanks für Treibstoffe und dergleichen, keine wirtschaftliche Lösung zur Leckerkennung.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leckschutzeinrichtung
zu schaffen, die sich auch zur Ueberwachung von doppelwandigen Tanks eignet, welche
der Lagerung von Flüssigkeiten, insbesondere von Rohlenwasserstoffen, dienen, die
mindestens einen Anteil an leicht flüchtigen Be-Insbesondere von solchen, standteilen
enthalten7 enthalten,-~d-e-rën unter unter ungefähr 550 C liegt. Das Leckschutzgerät
soll sich auch für solche Lagertanks eignen, deren eine Wandung nicht steif ausgebildet
ist, also beispielsweise aus einer Kunststofffolie besteht.
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Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass eine auf Dämpfe
oder Gase der gelagerten Flüssigkeit ansprechende Sonde vorgesehen ist, welcher
die Absaugluft zugeführt wird und durch welche über Steuermittel die Alarmeinrichtung
betätigbar
ist, wenn solche Dämpfe oder Gase in der Absaugluft aus dem Zwischenraum zwischen
den Tankwandungen enthalten sind.
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Im Gegensatz zur Leckerkennung durch Erzeugung eines Druckes im Zwischenraum
zwischen den Tankwandungen, kann die vorliegende Leckschutzeinrichtung auch bei
Lagertanks verwendet werden, bei denen nur eine Tankwandung steif ausgebildet ist.
Das Gerät ermöglicht es auch, alte, einwandige Lagertanks für Treibstoff und dergleichen,
deren Flammpunkt un-0 ter 55 C liegt, dadurch zu sanieren, dass nachträglich eine
Innenwandung aus einer Kunststofffolie unter Zwischenlage eines Abstandhalters eingebaut
wird.
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Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung kann die Pumpe eine Umwälzpumpe
sein,die in geschlossenem Kreislauf das zwischen den Tankwandungen enthaltene Medium
umwälzt. In diesem Falle wird durch den geschlossenen Kreislauf jegliche Explosionsgefahr
vermieden, da überhaupt keine explosiven Dämpfe oder Gase nach aussen dringen können.
Dabei kann im Raum zwischen den Tankwandungen Normaldruck, Ueberdruck oder Unterdruck
herrschen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Pumpe
eine Vakuumpumpe sein, die beim Ansprechen der Sonde über die Steuermittel abschaltbar
ist. Diese vorteilhafte Ausführungsform ist von besonderem Interesse für die Sanierung
von einwandigen Tanks durch eine Innenwandung aus Runststofffolie, wenn das Vakuum
diese Folie an der Tankwandung,bzw. dem dazwischen gelegten Abstandhalter
festhält.
Auch hier besteht keine Gefahr, dass gefährliche Mengen eines explosiven Gases nach
aussen gelangen, weil sofort nach Ansprechen der Sonde die Vakuumpumpe abgeschaltet
wird.
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Bei einer weiteren Ausführungsform werden die Vorteile der bisher
beschriebenen Ausführungsformen dadurch kombiniert, dass ausser der Umwälzpumpe
noch eine Vakuumpumpe vorgesehen ist, die beim Ansprechen der Sonde über die Steuermittel
abschaltbar ist. Spricht die Sonde während der normalen Funktion der Umwälzpumpe
an, so gelangen überhaupt keine explosiven Gase nach aussen. Spricht die Sonde erst
im Betrieb der Vakuumpumpe an, so wird diese sofort abgestellt, so dass wie beim
vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel keine gefährlichen Mengen an explosiven
Gasen oder Dämpfen nach aussen gelangen können.
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Es ist schliesslich noch zu beachten , dass bei den beiden letzten
Ausführungsbeispielen immer auch die Vorteile eines vakuummetrischen Leckschutzgerätes
in bekannter Weise realisierbar sind.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun in bezug auf eine schematische
Zeichnung näher beschrieben.
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In der Zeichnung ist ein doppelwandigex Tank 10 schematisch dargestellt.
An diesen Tank 10 ist ein Leckschutzgerät 12 mittels verschiedener Leitungen angeschlossen.
Das Leckschutzgerät kann im wesentlichen als Vakuumleckschutzgerät mit einer Vakuumpumpe
20 gebaut sein. Der nachfolgenden Beschreibung liegt denn auch eine Leckschutzeinrichtung
zugrunde,
die als vakuummetrische Leckschutzeinrichtung bezeichnet werden kann.
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Es ist aber zu beachten, dass statt einer Vakuumpumpe 20 oder zusätzlich
zu einer solchen auch eine Umwälzeinrichtung 21 vorgesehen sein könnte, die lediglich
das im Zwischenraum 16 zwischen den Tankwandungen 13,14 enthaltene Medium umwälzt,
um in diesem die bei einem Leck der Innenwandung 14 vorhandenen Dämpfe oder Gase
der Lagerflüssigkeit festzustellen. Diese Ausgestaltungen werden noch am Ende der
nachfolgenden Ausführungen näher betrachtet werden.
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Der Tank 10 weist eine Aussenwandung 13 und eine Innenwandung 14 auf.
Wenn die Lecküberprüfung mittels Unterdruck erfolgt, wie dies zur Erkennung eines
Lecks in der Aussenwandung 14 zweckmässig ist, kann mindestens eine der Tankwandungen
13 oder 14 aus einem flexiblen Material, z. B.
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aus einer elastischen Kunststofffolie bestehen. Der Tank 10 kann also
auch ein Brennstofftank sein, der nachtrAglich dadurch saniert wurde, dass unter
Zwischenlage eines drainagefähigen Materials eine Tankwandung 14 aus elastischer
Kunststofffolie angebracht wurde.
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Der Zwischenraum 16 zwischen den Tankwandungen 13 und 14 ist über
eine Absaugleitung 18 mit der Vakuumpumpe 20 des Vakuumleckschutzgerätes 12 verbunden.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung befinden sich in der Absaugleitung
18 eine Fltssigkeitssicherung 22, ein Magnetventil 24, ein Staubfilter 26, eine
Sonde 28 und ein Adsorptionsfilter
30. Die Auspuffleitung 32 der
Vakuumpumpe 20 ist mit der Entlüftungsleitung 34 des Tanks 10 verbunden. Vom Zwischenraum
16 des Tanks 10 führt ferner eine Messleitung 36 zum Druckschalter 38 des Leckschutzgerätes
12. In dieser Druckleitung kann ebenfalls ein Magnetventil 40 vorgesehen sein.
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Der Druckschalter 38 weist zwei Schaltkontakte 38-1 und 38-2 auf.
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Der Schaltkontakt 38-1 liegt im Stromkreis der Vakuumpumpe 20. Der
Schaltkontakt 38-2 dient dazu, einen optischen Alarm 44 und einen akutischen Alarm
46 einzuschalten, wenn der Druck im Tank unter einen bestimmten Wert sinkt.
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Von besonderer Bedeutung für die vorliegende Erfindung ist die Sonde
28. Die Sonde 28 ist vorteilhaft von der Art, bei der durch Dämpfe oder Gase der
gelagerten Flüssigkeit elektrische Werte geändert werden. Es wäre aber auch denkbar,
eine Sonde vorzusehen, bei der Dämpfe oder Gase der gelagerten Flüssigkeit, also
beispielsweise Benzindämpfe zu der Quellung eines Materials führen, das dann ein
elektrisches Schaltorgan betätigt.
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Die Sonde ist an geeignete Steuermittel zur Ausführung von en Steuerfunktion
angeschlossen. Je nacn Art der sonde 26 lst diese beispielsweise direkt oder über
einen Verstärker 48 an ein Relais 50 angeschlossen, dessen Wicklung mit der Bezugsziffer
51 bezeichnet ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Relais 50 zwei
Kontakte 50-1, 50-2 auf.
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Beim gezeigten Ausführungsbeispiel liegt der Umschaltkontakt 50-1
im Stromkreis der Vakuumpumpe 20. Diese wird also bei einem Ansprechen der Sonde
28 ausser Betrieb gesetzt. Der gleiche Umschaltkontt 50-1 wird dazu benützt, eine
spezielle Anzeigelampe 56 beim Ansprechen der Sonde 28 anzuschalten. Die Alarmlampe
56 zeigt daher an, dass ein Leck in der Innenwandung 14 des Tanks 10 besteht. Der
Kontakt 50-1 schliesst, wenn er umgeschaltet ist, ebenfalls den Stromkreis für die
beiden Magnetventile 24 und 40, welche beim Feststellen von Dämpfen oder Gasen der
gelagerten Flüssigkeit somit geschlossen werden, um einer Explosionsgefahr vorzubeugen.
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Beim vorliegenden Gerät ist auch noch eine Betriebsanzeigelampe 60
vorgesehen, die anzeigt, dass das Vakuuman Leckschutzgerät eine Stromquelle 52 angeschlossen
ist.
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Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Sonde 28 auf der Niederdruckseite
der Vakuumpumpe 20 angeschlossen. Es wäre aber auch möglich, die Sonde 28 am Ausgang
der Vakuumpumpe anzuschliessen. Dasselbe trifft auch für das Adsorptionsfilter 30
zu, das aber in nach der Sonde 28 in die Entlüftungsleitung eingebaut werden müsste.
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Das Adsorptionsfilter 30 enthält ein Filtermaterial, das Gase oder
Dämpfe der gelagerten Flüssigkeit absorbieren kann.
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Als solches Filtermaterial eignet sich beispielsweise Aktivkohle,
Silicagel, Aktiverde, etc. Durch das Einschalten eines solchen Filters 30 wird verhindert,
dass explosive Gase oder Dämpfe nach aussen gepumpt werden. Die Flüssigkeitssicherung
22 verhindert ein Ansaugen von Flüssigkeit durch die Vakuumpumpe. Eine solche Flüssigkeitssicherung
weist normalerweise
einen Schwimmer auf, der durch eindringende
Flüssigkeit angehoben wird und die Saugleitung 24 verschliesst. Das Staubfilter
26 wird zweckmässigerweise vorgesehen, um die Sonde 28 und die Vakuumpumpe 20 vor
etwaigem Staub zu schützen.
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Es soll nun die Funktion der Leckschutzeinrichtung näher beschrieben
werden. Beim Anschluss des Gerätes an die Stromquelle 52 leuchtet die Betriebslampe
60. Die Vakuumpumpe 20 saugt über die Saugleitung 18 Luft aus dem Zwischenraum 16.
Bei Erreichen eines bestimmten Unterdruckes wird der Kontakt 38-1 des Druckschalters
38, der über die Messleitung 36 mit dem Zwischenraum 16 des Tanks in Verbindung
steht, geöffnet, so dass die Vakuumpumpe 20 abgeschaltet wird. Durch kleinste, nie
zu vermeidende Undichtheiten im System sinkt der Unterdruck allmählich wieder auf
einen bestimmten Wert ab, bei welchem der Druckschalter 38 den Kontakt 38-1 wieder
schliesst, damit die Vakuumpumpe 20 den ursprünglichen Unterdruck wieder herstellt.
Dieser bestimmte Unterdruck wird also ständig aufrechterhalten.
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Tritt nun aber z. B. durch Korosion oder andersweitg an der äusseren
Tankwandung 13 oder der inneren Tankwandung 14 oder in den Leitungen 18 und 36 oder
im Gerät selbst ein Leck auf, so kann der Unterdruck unter den bestimmten Wert abfallen
und zwar bis zu einem relativ tiefen Wert, bei dem der Kontakt 38-2 des Druckschalters
38 umgeschaltet wird. Durch diesen Kontakt 38-2 wird der akustische Alarm 46 und
der optische Alarm 44 eingeschaltet.
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Wird dann das Leck behoben und das Gerät wieder in Betrieb genommen,
so wird der gewünschte bestimmte Unterdruck wieder
hergestellt,
so dass der Kontakt 38-2 wieder ausschaltet, also der akustische und optische Alarm
nicht mehr betätigt wird. Das Gerät arbeitet dann wieder wie vorher beschrieben.
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Bei einem Leck in der inneren Tankwandung 14 wäre es auch möglich,
das nicht sofort eine erhebliche Verminderung des Unterdruckes im Zwischenraum 16
entsteht und somit der Druckschalter 38 vorerst noch keinen Alarm auslöst.
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In diesem Falle könnte die Vakuumpumpe20 explosive Dämpfe der leicht
flüchtigen Lagerflüssigkeit durch die Auspuffleitung in die Entlüftungsleitung 34
nach aussen pumpen.
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Aus diesem Grunde wurden denn auch bisher Vakuum-Leckschutzgeräte
zur Ueberwachung von doppelwandigen Tanks, die der Lagerung von leicht flüchtigen
Flüssigkeiten dienen,als ungeeignet angesehen, Gemäss der vorliegenden Erfindung
wird jedoch durch die Sonde 28 das Vorhandensein von Dämpfen oder Gasen der gelagerten
Flüssigkeit festgestellt, so dass direkt oder über den Verstärker 48 das Relais
50 betätigt wird. Durch den Kontakt 50-2 wird der optische und akustische Alarm
44, 46 eingeschaltet und durch das Umschalten des Umschaltkontätes 50-1 wird die
Vakuumpumpe 20 stromlos, so dass sie keine explosiven Dämpfe nach aussen pumpen
kann. Gleichzeitig werden aber durch den gleichen Kontakt 50-1 die Magnetventile
24 und 40 geschlossen, so dass der Zwischenraum 16 des Tanks 10 nach aussen abgeschlossen
ist. Da beim vorliegenden Ausführungsbeispiel auch ein Adsorptionsfilter 30 der
Sonde 28 nachgeschaltet ist, gelangen auch im Anfangsstadium vor dem Ansprechen
der Sonde 28 keine gefährlichen Dämpfe oder Gase aus dem
Tankzwischenraum
16 nach aussen. Sie werden vielmehr vom Filter 30 absorbiert.
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Erwähnenswert ist noch, dass der Kontakt 50-1 auch die Anzeigelampe
56 anschaltet, die anzeigt, dass ein Leck in der Innenwandung 14 besteht.
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Es ist zu beachten, dass bei der beschriebenen Ausbildung eine doppelte
Absicherung bei einem Leck in der Innenwandung besteht. Einmal kann durch das Absinken
des Unterdruckes der Druckschalter 38 betätigt werden, und andererseits kann durch
die Sonde 28 ein Auftreten von Gasen oder Dämpfen der Lagerflüssigkeit festgestellt
werden.
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Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass bei der beschriebenen Leckschutzeinrichtung
verschiedene Modifikationen möglich sind. Wie bereits erwähnt, ist es auch möglich,
die Sonde 28 an den Ausgang der Vakuumpumpe 20 zu schalten, in welchem Falle auch
das Filter 30 wiederum der Sonde 28 nachgeschaltet werden müsste. In vielen Fällen
wird es auch möglich sein, auf die Magnetventile 24 und 40 zu verzichten. Auch das
Filter 30 dürfte in den meisten Fällen unndig sein, es sei denn, es würden äusserst
hohe Ansprüche gestellt, also praktisch gefordert, dass auch kleinste Mengen von
Dämpfen oder Gasen der gelagerten Flüssigkeit nicht nach aussen gelangen dürften.
Des weiteren ist es dem Fachmann auch möglich, anstelle eines mechanischen Relais
eine elektronische Festkörpereinrichtung für entsprechende Schaltfunktionen zu benützen.
Wenn also in dieser Beschreibung von einem Relais gesprochen wird, erfolgt
dies
nur beispielhaft, wobei keine Beschränkung auf ein elektromagnetisches Relais beabsichtigt
ist.
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Da es möglich ist, dass kleinste Mengen der Lagerflüssigkeit, z. B.
infolge Diffusion durch das Kunststofffolienmaterial der Innenwandung 14 in den
Zwischenraum 16 gelangen,erscheint es auch zweckmässig, Mittel z. B. eine Brückenschaltung
vorzusehen, mit welchen die Ansprechempfindlichkeit der Sonde 28 oder der Alarmeinrichtung
regelbar ist.
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In der Zeichnung ist noch punktiert die sehr einfache Ausführungsform
dargestellt, bei der einfach eine Umwälzeinrichtung 21 Luft aus der Absaugleitung
18 der Sonde 28 zugeführt und über die Leitung 36 wieder in den Tankzwischenraum
16 geleitet wird. Es besteht somit ein geschlossener Kreislauf. Wie auch bereits
ausgeführt, kann die Umwälzeinrichtung 21 auch zusätzlich zur Vakuumpumpe 20 verwendet
werden, wobei es dann zweckmässig ist, dass die Sonde 28 der Luft, die von der Umwälzpumpe
21 oder der Vakuumpumpe bewegt wird, ausgesetzt ist.