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Einrichtung mit einem Innenraum für ein Fluid und Dichtungs
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mitteln und Verwendung der Einrichtung Die Erfindung betrifft eine
Einrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Bekannte Hähne, die beispielsweise in der Verfahrenstechnik zum Absperren
von Flüssigkeitsleitungen verwendet werden9 weisen ein Gehäuse und einen drehbar
in dessen Innenraum angeordo neten, im allgemeinen kugelförmigen Schliesskörper
auf. Dieser ist durch eine Welle drehfest mit einem ausserhalb des Gehäuse ses angeordneten
Handgriff verbunden. Die Welle ist durch eine Stopfbuchse hindurch geführt und mit
in dieser vorhandenen Dichtungen gegen aussen abgedichtet.
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Wenn nun die in der Stopfbuchse vorhandenen Dichtungen undicht werden,
so kann Flüssigkeit aus dem Hahn in die Umgebung austreten, wobei ein solches Leck
unter Umstndenwährend längerer Zeit unbemerkt bleiben kann. Je nach der Art der
Flüssigkeit und der Anlage kann ein Austritt von Flüssigkeit in die Umgebung einen
beträchtlichen Schaden und eventuell auch Gefahren verursachen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine diese Nachteile
vermeidende Einrichtung der einleitend genannten art 9 wie beispielsweise einen
Hahn, zu schaffen. Dabei soll insbesondere ein Leck, durch das ein Fluid, bei den
Dichtungsmitteln aus dem Innenraum austritt, wenn möglich schon feststellbar sein,
bevor das Fluid in den genannten anderen Raum gelangt. Dabei sollen Lecks insbesondere
auch dann feststellbar sein, wenn es sich beim Fluid um eine Flüssigkeit oder um
ein nach dem Austritt aus dem Innenraum flüssig werdendes Gas handelt und wenn nur
kleine Fluidmengen austreten.
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Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung der einleitend genannten
Art gelöst, wobei die Vorrichtung gemäss der Erfindung durch die Merkmale des Anspruches
1 gekennzeichnet ist.
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Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich
aus den Ansprüchen 2 bis 14.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung der Einrichtung gemäss
dem Anspruch 15.
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Eine zweckmässige Ausgestaltung der Verwendung ergibt sich aus dem
Anspruch 16.
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Die ein lichtdurchlässiges Organ aufweisende Ausgestaltung der Einrichtung,
wie sie durch den Anspruch 3 definiert wird, ist vor allem für Fluide vorgesehen,
die sich mindestens nach dem Austritt in den Leckprüfraum im flüssigen Aggregatszustand
befinden. Die Ausbildung des lichtdurchlässigen Organes sollte zweckmässigerweise
derart auf die optischen Eigenschaften des zu überwachenden Fluides abgestimmt sein,
dass das bei einem Leck in den Leckprüfraum gelangende Fluid eine vor dem AuStreten
des Lecks an der Grenzfläche stattfindende Totalreflexion aufhebt und einen Lichtaustritt
an der Grenzfläche ermöglicht.
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Das Fluid sollte zweckmässigerweise mindestens noch eine gewisse Lichtdurchlässigkeit
aufweisen und jedenfalls nicht die Reflexionswirkung eines Metalls besitzen. Flüssige
Metalle, wie etwa Quecksilber, wären also kaum überwachbar.
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Andererseits könnte aber das Fluid auch durch ein gallertartiges oder
fein körniges Gut gebildet sein, das derart beschaffen ist, dass es sich fluidartig
verhält und insbesondere ähnlich wie ein echtes Fluid in Berührung mit der Grenzfläche
des lichtdurchlässigen Organes gelangen kann. Des weitern müsse das Gut optische
Eigenschaften haben, die einen Lichtaustritt aus dem optischen Organ ermöglichen.
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Der Erfindungsgegenstand soll nun anhand in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele erläutert werden. In der Zeichnung zeigen die Figur 1 einen
Schnitt durch einen Hahn, die Figur 2 einen entlang der Linie II-II der Figur 1
durch den Hahn gelegten Schnitt, die Figur 3 einen Schnitt in grösserem Massstab
entlang der Längsachse des lichtdurchlässigen Organes, die Figur 4 eine schematische
Darstellung der Lichtstrahlung für den Fall, dass kein Leck vorhanden ist, die Figur
5 eine schematische Darstellung der Lichtstrahlung beim Vorhandensein eines Lecks,
die Figur 6 eine schematische Schnitt-Darstellung einer Variante einer Vorrichtung
mit Mitteln für die automatische Lecküberwachun, die Figur 7 ein Schema einer Schaltung
für die automatische Lecküberwachung und die Figur 8 eine Ansicht einer Variante
eines lichtdurchlässigen Organes.
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In den Figuren 1 und 2 ist eine Vorrichtung zum Absperren eines Fluids,
d.h. ein Hahn 1 mit einem Gehäuse 3 dargestellt.
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Das letztere weist zwei im allgemeinen hülsenförmige, mit Flanschen
versehene, mit Schrauben 5 miteinander verbundene Teile 7 und 9 auf. Der Teil 9
ist mit einem Stutzen-Ansatz 9a verstehen, in dem eine Buchse 11 befestigt ist.
An dieser ist ein Abschlussteil 13 lösbar befestigt.
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In dem einen Durchgang bildenden Innenraum 15 des Gehäuses 3 oder
genauer gesagt im Teil 9 ist ein Schl-iesskörper 21 drehbar gehalten, der einen
Teil einer Kugel bildet und mit einer Durchgangs-Öffnung 21a versehen ist. Der Schliesskörper
21 ist drehfest mit einer Welle 23 verbunden, die durch die Buchse 11 und den Abschlussteil
13 hindurch verläuft und an deren aus dem Gehäuse 3 herausragendem Ende ein Betätigungsorgan
25, nämlich ein Handgriff, starr, aber lösbar befestigt ist. Der Schliesskörper
21 kann also mittels des Betätigungsorganes 25 über die Welle 23 um die Achse 27
gedreht werden.
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Die Gehäuseteile 7,9, die Buchse 11, der Schliesskörper-21 und die
Welle 23 bestehen aus Metall. Die Innenflächen der seteile 7 und 9, der Buchse 11,
die Innen- und Aussenflächen des Schliesskörpers 21 und die Mantelfl'iche.der Welle
23 sind mit einem Überzug aus Kunststoff, beispielsweise Polytetrafluoräthylen,
versehen.
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Der Schliesskörper 21 ist auf sich-gegenUberliegenden Seiten durch
je einen elastisch deformierbaren Dichtungsring 31 gegen das Gehäuse 3 abgedichtet.
In der Buchse 11 9ind-"zweiil Dichtungspackungen mit die Welle angeordnet. Die innere
Dichtungspackung ist aus;Dicjhtungsringen 33 und Distanzringen 35 packung aus Dichtungsringen
37 und Distanzringen 39 gebildet. Zwischen den beiden Dichtungspackungen ist ein
besonders
ausgebildeter Distanzring ll5 angeordnet. Die Dichtungsringe
33,37 können beispielsweise aus ein wenig elastisch deformierbarem Kunststoff, etwa
Polytetrafluoräthylen-Schnur-Ringen, bestehen. Die Distanzrinp;e 35,39 und 45 bestehen
aus einem härteren, einigermassen starren Kunststoff, beispielsweise Polytrifluorchloräthylen.
Die.Buchse 11 dient also als Stopfbuchse und bildet zusammen mit dem Stutzen-Ansatz
9a) dem Abschlussteil 13, den Ringen 33, 35, 37, 39 und 45 eine als Ganzes mit 47
bezeichnete Wellen-Durehführung, die den Innenraum 15 des Gehäuses gegen den Aussen-oder
Umgebungsraum abdichtet.
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Wie man besonders deutlich aus der Figur 3 ersehen kanns weist der
Distanzring 45 zwei Flansche auf, die an den an ihn anstossenden Ringen 35, 39 anliegen
und diese abstützen. Der die beiden Flansche verbindende Steg fUllt den zwischen
den Flanschen vorhandenen Zwischenraum nicht vollständig aus. Zwischen der Innenfläche
des Steges und der Welle 23 ergibt sich also ein freier Ringspalt. Ferner bleibt
auch zwischen der Aussenfläche des Steges und der Innenfläche der Hülse 11 ein Ringspalt
frei. Der Steg ist ferner mit ihn radial durchdringenden Durchangsöffnunen versehen.
Die beiden Ringen spalte und die Durchgangsöffnungen bilden zusammen einen zwischen
der inneren und der äusseren Dichtungspackung vorhanden nen Hohlraum 51. Dieser
wird durch die Dichtungsringe 33 gegen den Innenraum 15 des Gehäuses 3 abgedichtet.
Gegen das umgebungsraumseite Ende der Wellen-Durchführung 47 hin ist der Hohlraum
51 durch die Dichtunlsringe 37 abgedichtet.
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Die Buchse 11 ist mit einer seitlichen Öffnung lla versehen, in die
ein radial zur Achse 27 verlaufender Stutzen 61 dicht eingeschweisst ist. Auf dessen
äusseres, mit einem Aussengewinde versehenen Ende ist eine ein Innengewinde aufweisende
Kappe 63 aufgeschraubt. Diese weist an ihrem der Buchse 11
abgewandten
Ende einen nach innen vorstehenden Kragen 63a auf.
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Im Stutzen 61 ist ein längliches, bezüglich einer rechtwinklig zur
Achse 27 verlaufenden Achse 65 rotationsymetrisches, lichtdurchlEssiges, optisches
Organ 67 eingesetzt.
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Dieses weist einen zylindrischen Abschnitt 67a auf, dessen Durchmesser
beispielsweise 6 bis 10 mm und dessen Länge mindestens das Doppelte seines Durchmessers
beträgt. Das der Welle 23 zugewandte Ende des Organes 67 ragt aus dem Stutzen 61
heraus in die Öffnung lla hinein, verjüngt sich zur Welle 23 hin und ist durch eine
im wesentlichen kegelförmige Grenzfläche 67b begrenzt, wobei aber der übergang vom
zylindrischen Abschnitt 67a zum kegelförmigen Endabschnitt und auch das dünnere
Ende des letzteren verrundet sind. Der Winkel zwischen dem kegelförmigen Teil der
Grenzfläche 67b und der Achse 65 beträgt 450. Das der Welle 23 abgewandte Ende des
Organes 67 wird durch einen scheibenförmigen Abschnitt 67c gebildet, der radial
ilber den Abschnitt 67a herausragt und eine zylindrische Mantelfläche und eine ebene,
radiale Stirnfläche aufweist, die ein Sicht- oder Kontrollfeld 67d bildet. Das optische
Organ 67 besteht aus einem einstückigen Körper aus einem durchsichtigen, optisch
isotropen Glas. Das Organ 67 besteht beispielsweise aus Pyrex-Glas mit dem Brechungsindex
1,474. Das Organ 67 wird durch den Kragen 63a der Kappe 63 gehalten und ist mit
zwei Dichtungsringen 71 und 73 gegen die Buchse 61 bzw. die Kappe 63 abgedichtet.
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Die innere Begrenzungsfläche des Kragens 63a verengt sich gegen das
Organ 67 hin konisch und begrenzt ein Fenster 69.
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Die Öffnung lla ist zwischen dem Stutzen 61 und der Innenfläche derjeni,zen
öffnung, die für die Durchführung der Welle 23 dient, teilweise durch einen Kunststoff-Zapfen
75 ausgefüllt, der mit dem die Innenfläche der Buchse 11 bedeckenden Überzug zusammenhängt.
Zwischen der kegelförmigen Grenzfläche 67b und
der dieser zugewandten
Grenzfläche des Zapfens 75 ist ein im Schnitt V-förmiger Hohlraum 55 vorhanden.
Dieser ist durch einen im Zapfen 75 vorhandenen Durchgang 53 mit dem Hohlraum 51
verbunden. Der Hohlraum 51, der Durchgang 53 und der Hohlraum 55 bilden zusammen
einen Leckprüfraum 57. Dieser ist normalerweise durch die Dichtungsringe 31, 33,
37, 71, 73 sowohl gegen den Innenraum 15 als auch gegen den Aussen- bzw. Umgebungsraum
dicht abgeschlossen.
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Nun soll die Arbeitsweise des Hahns 1 und insbesondere des op tischen
Organes 67 erläutert werden.
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Wenn sich der Schliesskörper 21 in seiner in der Figur 1 dargestellten
Stellung befindet, bildet der Innenraum 15 des Ge häuses 3 zusammen mit der Öffnung
21a des Schliesskörpers 21 einen offenen Durchgang. Durch Drehen des Schliesskörpers
21 um 90° kann dieser Durchgang gesperrt werden, wobei natürlich auch Zwischenstellungen
möglich sind. Der Hahn 1 sei nun in eine Leitung für ein Fluid, und zwar für eine
Flüssigkeit, ein geschaltet.
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Hier sei nun zunächst an einige grundlegende Merkmale der Lichtbrechung
und -reflexion erinnert. Ein erstes, optisch iso= tropes Medium habe den Brechungsindex
nl und sei durch eine Grenzfläche von einem zweiten, optisch isotropen Medium mit
dem Brechungsindex n2 getrennt. Wenn nun ein Lichtstrahl das erste Medium durchläuft
und unter dem Winkel al gegen das Einfallslot geneigt auf die Grenzfläche auftrifft,
kann eine Lichtbrechung stattfinden. Bei dieser tritt ein Teil des Lichtes in das
zweite Medium über, wobei a2 der Winkel zwischen dem austretenden Lichtstrahl und
dem auf die Grenzfläche gefällten Lot sei. Der Zusammenhang zwischen den Brechungsindexen
und Winkeln ist durch das Snelliussche Brechungsgesetz gegeben und kann durch die
folgende Formel dargestellt werden:
sin a2 - (nl/n2) sin al (1)
Wenn eine Lichtbrechung stattfindet, wird das einfallende Licht in einen die Grenzfläche
durchdrinbenden, gebrochenen Teil und in einen reflektierten Teil aufgeteilt. Wenn
das zweite Medium optisch dünner ist als das erste, d.h.
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wenn n2 kleiner als n1 ist, kann nun aber auch der Fall auftreten,
dass der in der Formel 1 auf der rechten Seite des Gleichheitszeichens stehende
Ausdruck rösser als 1 wird. In diesem Fall ist die Gleichung nicht mehr erfüllbar
und es findet keine Brechung, sondern Totalreflexion statt, d.h. das einfallende
Licht wird vollständig reflektiert.
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Im weitern wird nun das optische Organ 67 als erstes Medium betrachtet
land sein Brechungsindex mit nl bezeichnet. Das zweite Medium sei durch das sich
im Hohlraum 55 befindliche Medium gegeben und habe also den Brechungsindex n2.
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trenn die Dichtungringe 33 vollständig dicht sind, gelangt keine Flüssigkeit
aus dem Innenraum 15 ill den Leckprüfraum 57. Dieser enthält dann im Norr.zalfall
umgefähr unter Umgebungsdruck stehende Luft, könnte aber bei der Montage des: Hahns
auch evakuiert worden sein. Da n2 den Brechungsindex des Mediums im Hohlraum 55
bezeichnet, so ist na im Fall, dass der Hohlraum 55 Luft enthält, geringfügig grösser
als 1 und hat ungefähr den Wert 1,000272. Falls der Hohlraum evakuiert sein sollte,
wurde n2 natürlich genau den Wert 1 haben.
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Nun wird angenommen, dass, wie es-in der Figur q veranschaulicht ist,
aus der Umgebung ein Lichtstrahl 81 parallel zur Achse 65 durch die das Kontrollfeld
67d bildende.StirnflEche des optischen Organes 67 in dieses eindringt. Wenn.dieser.
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Lichtstrahl die Grenzfläche 67b erreicht, ist in der Formel 1
für
al der Wert 45° und filr nl der Wert 1,474 einzusetzen.
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Wenn man für n2 den Wert 1 oder 1,072 einsetzt, hat die rechte Seite
der Formel 1 ungefähr den Wert 1,042. Da dieser Wert grösser als 1 ist, findet an
der Grenzfläche 67b Totalreflexion statt. Der einfallende Lichtstrahl 81 wird also
vollständit) an der GrenzflSche 67b reflektiert und lEuft-dann als Lichtstrahl 83
rechtwinklig zur Achse 65 weiter, schneidet diese und trifft dann auf der gegenUberliegenden
Seite wieder auf die Grenzfläche 67b auf. Dort erfolgt nochmals eine Totalreflexion,
so dass das Licht nun den parallel zur Achse 65 verlaufenden Lichtstrahl 85 bildet
und beim Kontrollfeld 67d aus dem Organ 67 austritt.
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Das Entsprechende gilt natürlich für alle anderen Lichtstrahlen, die
parallel zur Achse 65 beim Kontrollfeld 67d in das Organ 67 einfallen und dann auf
den kegelförmigen Teil der Grenzfläche 67b auftreffen. Da ferner das Kontrollfeld
67d die einzige Begrenzungsflche des Organes 67 bildet, bei der das letztere gegen
aussen nicht durch lichtundurchlässige Teile abgeschirmt ist, kann natürlich nur
beim Kontrollfeld Licht von aussen in das Organ 67 eindringen. Im übrigen dient
der das Fenster 69 berrrensende Kragen 63a der Kappe 63 gewissermassen als Blende,
so dass das in das Organ 67 einfallende Licht im allgemeinen mehr oder weniger parallel
zur Achse 65 verläuft und diese also auch die Mittel- oder Hauptachse des einfallenden
Lichtstrahlenbündels bildet.
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Nun wird angenommen, dass wegen eines Lecks bei den Dichtungsringen
31 und 33 Flüssigkeit aus dem Hahn-Innenraum 15 zum Leckprüfraum 57 gelangt. Wenn
nun diese Flüssigkeit in den Hohlraum 55 gelangt und diesen ausfüllt oder mindestens
die Grenzfläche 67b des Organes 67 benetzt, ändern sich die Brechungsverhältnisse.
Der Brechungsindex n2 wird dann gleich dem Brechungsindex der Flüssigkeit. Wenn
es sich bei der letzteren
beispielsweise um Wasser handelt, so
wird n2 im Fall eines Lecks gleich 1,533. Wenn nun ein Lichtstrahl, wie es in der
Figur 5 für den Lichstrahl 1 dargestellt ist, parallel zur Achse 65 von Kontrollfeld
67d her durch das Organ 67 hindurchläuft, kann bei der Grenzfläche 67b eine Brechung
stattfinden. Aus der Formel 1 ergibt sich dann für den Winkel a2 der Wert 5l,0.
In diesem Fall durchdringt also ein lichtstärkemässic, grosser Teil des einfallenden
Lichtstrahls 91 die Grenzfläche 67b und tritt als gebrochener Lichtstrahl 93 aus
dem Organ 67 aus. Der restliche Teil des Lichtstrahls 91 wird nun zwar noch als
Lichtstralll 95 reflektiert und gelangt dann nochmals zur Grenzfläche 67b, wo er
in einen austreten den, gebrochenen Strahl 97 und einen parallel zur Achse 65 zum
Kontrollfeld 67d zurückreflektierten Strahl 99 aufgeteilt wird. Der letztere stellt
lichtstärkemässig jedoch nur noch einen sehr kleinen Teil des einfallenden Strahls
97 dar. Es sei vermerkt, dass die Lichtstärken der verschiedenen Strahlen qualitativ
durch unterschiedliche Strickdicken veranschaulicht sind. Das durch die Grenzfläche
67b aus dem optischen Organ 67 ausgetretene Licht wird zum grössten Teil irgendwo
absorbiert, wobei es vorher zum Teil noch einmal oder mehrere Male reflektiert werden
kann. Die allenfalls aus dem ohlraum 55 wieder in das optische Organ 67 zurückgestrahlte
Lichtmenge ist verhältnisrnässig klein.
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Wenn also Flüssigkeit aus dem Innenraum 15 in den Leckprüfungsraum
57 gelangt, so hat dies eine starke Verkleinerung der Lichtreflexion an der Grenzfläche
67b zur Folge. Ein durch das Fenster 69 beim Kontrollfeld 67d in das optische Organ
67 schauender Beobachter kann daher unter der Voraussetzung, dass gleichzeitig Licht
durch das Kontrollfeld in das Organ 67 einfällt, feststellen, ob zwischen dem Innenraum
15 und dem Leckprüfraum 57 ein Leck vorhanden ist oder nicht. Wenn kein
Leck
vorhanden und der Leckprüfraum 57 frei von Flüssigkeit ist, erscheint das Kontrollfeld
für den Beobachter hell und insbesondere glänzend. Falls hingegen wegen eines Lecks
Flüssi;keit in den Leckprüfraum gelangt ist, so erscheint das Kontrollfeld 7d eher
dunkel und vorallem matt.
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:tit dem optischen Organ 67 können selbstverständlich nicht nur Lecks,
bei denen Wasser austritt, sondern auch Lecks, bei denen andere Flüssigkeiten austreten,
festgestellt werden. brenn das dem Innenraum des Hahns zugefÜhrte Fluid gasförmi0;,
aber derart beschaffen ist, dass es beim Austritt durch. ein Leck bei den im Leckprüfungsraum
vorhandenen Druck- und Temperaturbedingungen zu einer Flüssigkeit kondensiert, ist
auch bei einem solchen Fluid eine Lecküberwachung möglich.
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Damit die ausgetretene FlÜssigkeit oder das beim Austritt zu einer
solchen kondensierte, primär gasförmige Fluid feststellbar ist, sollte lediglich
die Bedingung erfüllt sein, dass die Flüssigkeit für einen wesentlichen Teil des
durch das Organ 67 hindurch auf die-Grenzfläche 67b fallenden Licht tes die Totalreflexion
aufhebt. Dies ist dann der Fall, wenn der Brechungsindex der Flüssigkeit mindestens
einen Minimalwert n2 min überschreitet, der gegeben ist durch die Formel: n2 min
= n1 sin a1 (2) Wenn man in der Formel 2 für nl wiederum den Wert 1,474 und für
al den Wert 45° einsetzt, wird n2 min 1,0423, Da der Brechungsindex der meisten
Flüssigkeiten oberhalb diesem Minimalwert liegen dürfte, können mit dem beschriebenen
optischen Organ wohl die meisten Flüssigkeiten erfasst werden, die eine gewisse
Lichtdurchlässigkeit aufweisen.
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Falls man wünscht, die Lecküberwachung von dem in der Umgebung der
Einrichtung vorhandenen oder nicht vorhandenen Licht unabhängig zu mache, kann man
die Einrichtung mit einer eigenen Lichtquelle ausstatten. Dies ist schematisch in
der Figur 6 dargestellt, in der eine künstliche Lichtquelle 169, beispielsweise
eine elektrische Lampe oder Leuchtdiode, beim Kontrollfeld 167d Licht in das optische
Organ 167 einstrahlt.
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Ferner kann beim Kontrollfeld ein elektro-optischer Licht sensor 171,
beispielsweise ein Fotohalbleiter, angeordnet sein.
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Für die konkrete Verwirklichung der schematisch in der Figur 6 angedeuteten
Variante kann beispielsweise die Kappe 63 durch eine Kappe ersetzt werden, die das
optische Organ 167 beim Kontrollfeld 167d vollständig abdeckt und in ihrem Innern
Mittel für die Befestigung der Lichtquelle 169 und des Lichtsensors 171 aufweist.
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Die Lichtquelle 169 und der Lichtsensor 171 sind mit einem Elektronikteil
verbunden, der beispielsweise gemäss dem in der Figur 7 dargestellten Schema ausgebildet
sein kann. Dieser weist unter anderem eine mit der Lichtquelle 169 verbundene elektrische,
durch eine Batterie oder einen Netzteil;gebildete, Speisespannungsquelle 173, eine
Regels.chaltung und zwei durch Leuchtdioden gebildete, optische Signalgeben 175,
177 auf, von denen beispielsweise der Signalgeber 175 durch grünes Licht den normalen
Betriebszustand und der Signalgeber 177 durch rotes Licht ein Leck anzeigt.
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Das in der Figur 8 dargestellte. lichtdurchlässige optische Organ
267 ist weitgehend gleich ausgebildet, wie die optischen Organe 67 und.167,- unterscheidet
sich von diesen aber dadurch, dass der Winkel zwischen dem kegelfdrmigeSn; Teil
der Grenzfläche 267b und derAchse Dies kleiner als 45° ist und beispielsweise 30)
beträgt. Dies ergibt, als sie etwas andere Reflexions- und Brechungsverhältnisse,
als sie für
das optische Organ 67 erörtert wurden, ermöglicht aber
in analoger Weise, das Auftreten eines Lecks am Mattwerden des Kontrollfeldes 267d
zu erkennen.
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Der Winkel zwischen dem kegelförmigen Teil der Grenzfläche und der
Rotationssymmetrie-achse des optischen Organes könnte auch noch andere Werte als
45 oder 300 aufweisen, beträgt aber vorzugsweise ungefähr oder höchstens 450, Des
weitern könnte die Grenzfläche auch stetig gekrümmt, beispielsweise paraboloidförmig
sein.
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Des weitern könnte das optische Organ anstelle des bei seinem inneren
Ende vorhandenen kegelförmigen Abschnittes auch einen keil- oder pyramidenförmigen
Abschnitt aufweisen. Bei einer pyramidenförmigen Ausbildung würde zweckmässigerweise
eine Pyramide mit einer geraden Anzahl Seiten- oder Grenzflächen vorgesehen, so
dass sich jeweils zwei Grenzflächen bezüglich einer Mittelebene symmetrisch gegenüberstehen.
Der Neigungswinkel zwischen den Grenzflächen des keil- bzw. pyramidenföro migen
Abschnittes und der genannten Mittelebene würde dann zweckmässigerweise ungefähr
450 oder weniger betragen. Der hintere Teil des optischen Organes könnte prismatisch
ausgebildet sein, so dass das ganze Organ symmetrisch bezüglich mindestens einer
durch die Längsachse verlaufenden Ebene würde, Falls eine künstliche Lichtquelle
vorgesehen wird> bestände beispielsweise auch noch die Möglichkeit, das optische
Organ im Zentrum des Kontrollfeldes mit einem Sackloch zu versehen und die Lichtquelle
in diesem anzuordnen.
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Insbesondere dann, wenn eine künstliche> elektrische Licht quelle
und/oder ein elektro-optischer Lichtsensor vorgesehen wird, muss das optische Organ
für die Totalreflexion auch nicht unbedingt eine zu einer Achse rotationssymmetrische
Grenzfläche
oder sich bezüglich einer Mittelebene spiegelsymmetrisch gegenüberstehende Grenzflächen
aufweisen. Das optische Organ könnte dann nämlich beispielsweise prismatisch sein,
wobei das Prisma im Grundriss die Form eines rechtwinkligen Dreiecks aufweisen könnte.
Die über der Hypotenuse des Dreiecks stehende Prismenfläche könnte dann dem Leckprüfraum
zugewandt werden und die Funktion der Grenzflächen 67b übernehmen. Das Licht könnte
dann bei der über der einen Dreieck-Kathete stehenden Prismenfläche in das optische
Organ eingestrahlt werden und nach der Reflexion an der über der Hypotenuse stehenden
Grenzfläche bei der über der anderen Kathete stehenden Prismenfläce austreten.
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Das optische, lichtdurchlässige Organ könnte statt aus Pyrex-Glas
auch aus einem anderen durchsichtigen, optisch isotropen Material, nämlich irgend
einem mineralischen oder organischen, Glas bestehen. Ferner könnten gewisse seiner
Begrenzungsflächen, beispielsweise beim Organ 67 die Mantelflächen des zylindrischen
Abschnittes 67a und des Abschnittes 67c, mit einer lichtreflektierenden Beschichtung
versehen sein.
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Bei all diesen möglichen Varianten sollte der Brechungsindex des optischen
Organes und der Winkel der Hauptachse des auf die Grenzfläche einfallenden Strahlenbndels
derart aufeinander abgestimmt sein, dass bei flüssigkeitsfreiem Leckprüfraum an
der Grenzfläche eine Totalreflexion und bei eine Flüssigkeit enthaltendem Leckprüfraum
eine Brechung stattfindet. Damit bei flüssigkeitsfreien Leckprüfraum eine Totalreflexion
stattfindet, soll das Produkt nl sin al grösser als 1, und falls der Leckprüfraum
normalerweise Luft enthält, grösser als 1,000272 sein, wobei unter al der Winkel
zwischen der Hauptachse des auf die Grenzfläche einfallenden Lichtbündels und dem
auf die Grenzfläche gefällten Lot zu verstehen ist.
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Falls eine automatische Lecküberwachung vorgesehen wird, kann die
Schaltung des Elektronikteils natürlich in verschiedener Weise modifiziert werden.
Beispielsçeise konnte anstelle des in der Figur 7 dargestellten, optischen Signalgebers
177 oder zusätzlich zu diesem noch ein akustischer Signalgeber zur Leckanzeige vorgesehen
werden. Des weitern könnte auch ein Registriergerfit vorgesehen werden, das den
Zeitpunkt, in dem ein Leck auftritt, registriert.
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Die Lichtquelle 169, der Lichtsensor 171 und der übrige gemäss dem
Schema der Figur 7 ausgebildete Elektronikteil können dauernd an der das optische
lichtdurchlässie Organ 167 aufweisenden Vorrichtung befestigt sein. Man könnte jedoch
auch eine Einrichtung vorsehen, die mindestens einen Hahn 1 der in den Figuren 1
bis 3 dargestellten Art und ein separates, tragbares Kontrollgerät aufweist, das
mit einer Licht quelle, einem Lichtsensor und einem Elektronikteil versehen ist,
wobei der letztere gemäß dem in der Figur 7 dargestelln ten Schaltschema ausgebildet
sein kann. Das Kontrollgerät könnte dann derart ausgebildet sein, dass es vorübergehend
derart an die Kappe 63 des Hahns 1 gehalten werden könnte, dass die Lichtquelle
und der Lichtsensor ähnlich wie es in der Figur 6 veranschaulicht ist, dem Kontrollfeld
des lichtdurchlässigen, optischen Organes zugewandt sind. Auf diese Weise kann man
mit einem tragbaren Kontrollger.lt unabhangig von Umgebungslicht Leckkontrollen
durchführen.
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Anstelle eines lichtelektrischen Sensors und eines diesem nachgeschalteten
Elektronikteils könnten auch photochemio sche Sensormittel vorgesehen werden. Man
könnte beispielsweise in einem Teil des Kontrollfeldes des lichtdurchlässigen Organes
mit Haltemitteln eine Zelle mit einer Substanz anbringen, die vorübergehend oder
dauernd ihre Farbe verändert, wenn kein reflektiertes Licht mehr zum Kontrollfeld
gelangt.
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Ferner kann eine Lecküberwachung nicht nur bei echten Fluiden, sondern
auch bei fluidartigen Gütern, etwa feinkörnigen oder gallertartigen Substanzen,
möglich sein.
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Die Lecküberwachung könnte auch für Hähne adaptiert werden, bei denen
anstelle eines drehbaren Schliesskörpers ein mit einer Verschiebestange verschiebbarer
Schliesskörper vorhanden ist und bei denen die Durch-führung der Verschiebestange
mit einem Federbalg gegen den Innenraum des Hahnes abgedichtet ist.
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Es sei aueh noch bemerkt, dass nicht nur Hähne, sondern auch andere
Vorrichtungen mit einem Organ für die Leckprüfung ausgastattet werden können. Eine
derartige Leckprüfung ist insbesondere für Vorrichtungen zweckmässig, bei denen
ein bewegbares, insbesondere dreh- oder verschiebbares Element aus einem mit einem
Fluid in Berührung kommenden Innenraum durch eine Dichtungen enthaltende Durchführung
hindurch in einen anderen Raum geführt werden muss.
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Dabei kann es sich bei diesem anderen Raum um den freien Umgebungsraum
oder aber um einen Raum handeln, der seinerseits wiederum dicht gegen die Umgebung
abgeschlossen ist.
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Im übrigen kann man auch bei Dichtungsmitteln, die bezüglich einander
ruhende Teile gegeneinander abdichten, einen zwischen verschiedenen DiclSf;ungen
der Dichtungsmittel angeordneten Leckprüfraum vorsehen, in dem ein Organ zur Lecküberwachung
vorhanden ist.
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Ferner könnte man statt des optischen, lichtdurchlässigen Leckprüf-Organes
auch ein in anderer Weise arbeitendes Leckprüf-Organ vorsehen. Dabei wird jedoch
vorzugsweise ein Leckprüf-Organ e-ingesetzt, das das Nichtvorhandensein oder Vorhandensein
eines Fluid es im Leckprüfraum feststellen kann, ohne dass das Fluid das Organ oder
Teile von diesem bewegen
muss. Beispielsweise könnte ein LeckprUf-Organ
mit einem elektrisch erwärmbaren Heizelement, etwa einem Widerstandsdrahts vorhanden
sein. Man könnte dann das Auftreten eines Lecks auf grund der durch das Fluid verursachten
Vergrösserung der WSr meableitung vom Heizelement ermitteln. Die Vergrösserung der
Wärmeableitung könnte aufgrund der dadurch verursachten Ver kleinerung der Temperatur
des Heizelementes und der daraus resultierenden änderung des elektrischen Widerstandes
erfasst we.rden.
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Das Leckprüf-Organ könnte aber auch mit einem elektrischen Leiter
versehen werden, der bei einem Kontakt mit dem zu über wachenden Fluid durch eine
chemische Reaktion zerstört und un terbrochen oder mindestens derart umgewandelt
wird, dass sein elektrischer Widerstand signifikant ändert.
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Ferner könnte das Leckprüf-Organ durch einen elektrischen Messwandler
mit Elektroden gebildet sein, zwischen denen die Kapazität in Abhängi;keit vom Vorhandensein
oder Nichtvorhan densein ändert. Man könnte aber auch einen elektrischen Messwandler
vorsehen, der Mittel zur Erfassung einer durch das zu überwachende Fluid bedingten
Änderung der magnetit schen Induktivität aufweist.