DE3933265A1 - Verfahren und vorrichtung zur leckpruefung bei mehrwandigen druckbehaeltern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Leckprüfung bei einem mehrwandigen Druckbehälter mit zu­ mindestens einem zwischen einer Außen- und einer Innenwandung gebildeten Überwachungsraum, der mittels Gas, insbesondere Druckluft oder Inertgas überwacht wird.

Es ist bei zumindest teilweise doppelwandigen Behältern, die drucklos oder mit einem inneren Überdruck bis zu 0,5 bar ge­ fahren werden dürfen, in deren Innenbehälter wassergefährden­ de aber nicht toxische Flüssigkeiten gelagert werden, be­ kannt, im Prüfzwischenraum zwischen Innen- und Außenwand, je nachdem ob der Zwischenraum auf Überdruck gegenüber dem Be­ hälterinhalt gehalten wird oder in ihm ein Unterdruck oder Vakuum gebildet ist, eine Überwachung auf einen Druckabfall oder -anstieg durch entsprechende Drucksensoren durchzuführen, wobei das Überdruckverfahren bisher nur bei drucklos betrie­ benen Behältern bekannt ist.

Bei Behältern, die sowohl drucklos, mit innerem Überdruck und/oder Vakuum gefahren werden, kann es nun passieren, daß der vorgegebene Überwachungsdruck im Überwachungszwischenraum bei­ spielsweise aufgrund von Entnahme von im Behälterinnenraum unter Druck stehenden Gasen oder durch Bildung eines Lecks bei einem Flüssigkeit enthaltenen Behälter im Bereich der Flüssigkeit, daß der Innendruck des Behälters, gegebenenfalls unter Berück­ sichtigung des hydrostatischen Drucks auf der Höhe des Lecks gerade dem Prüfdruck im Überwachungsraum entspricht, so daß in diesen Fällen aufgrund einer fehlenden Druckänderung im Prüfraum das Leck nicht festgestellt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung von doppelwandigen Druckbe­ hältern und insbesondere zur Leckprüfung bei solchen zu schaffen, das zuverlässig auch derartige Fälle erfaßt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe beim Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in gewünschten Zeitabständen vorbestimmte Druckerhöhungen im Überwachungsraum vorgenommen werden, daß Drucküberprüfungen vorgenommen werden und bei Unter­ schreiten einer vorgegebenen Druckschwelle ein Alarm ausgelöst wird. Durch diese sporadischen Druckerhöhungen vorbestimmten Wertes werden ebenfalls an sich gegebene Druck-Gleichgewichts­ zustände zwischen Innen- und Überwachungsraum von der Leckan­ zeige erfaßt, wenn bei der Druckprüfung während vorgesehener Druckerhöhung aufgrund eines Lecks eine vorgegebene Druck­ schwelle nicht mehr erreicht wird und somit der Alarm ausge­ löst wird.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung sieht vor, daß der Prüfraum einen Gaseinlaß mit einem Magnetventil aufweist und daß eine Steuereinrichtung mit dem Drucksensor über eine Signalleitung und mit dem Magnetventil über eine Steuerleitung verbunden ist.

Erfindungsgemäß wird also nicht, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist, ein einmal vorgegebener Prüfdruck im Prüfzwischen­ raum zwischen den Behälterwänden permanent eingehalten, sondern es wird vielmehr von Zeit zu Zeit eine Druckerhöhung im Prüf­ zwischenraum vorgenommen, die größer ist, als die Toleranzen der Überwachung. Es wird an einem Zeitplan dieser erhöhte Druck überprüft. Wenn ein Leck bei den oben geschilderten Bedingungen vorliegt, so erfolgt in diesem Falle gegenüber dem erhöhten Druck ein Druckabfall, so daß das Leck dann zuverlässig festge­ stellt werden kann. Wenn nach einer gewissen, gegenüber den Erhöhungszeitabständen geringen Zeit ein Leck nicht festgestellt wurde, so wird der Druck im Prüfraum wieder auf den Ausgangs­ druck abgesenkt und die übliche Überwachung durchgeführt, bis nach einer gewissen vorgegebenen Zeit wiederum ein Erhöhungs­ zyklus stattfindet. Zur Durchführung des Verfahrens ist ein Steuergerät vorgesehen und es sind ventilüberwachte Ein- und Auslässe zum Zwischenraum vorhanden.

In bevorzugter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß das Gas von einem unter einem vorbestimmten Überdruck stehenden Vorratsbehälter zugeführt wird und daß das Gas dem Vorratsbe­ hälter von einer Druckgasflasche zugeführt wird.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Vorrichtung sehen vor, daß an einer Einlaßleitung zum Einlaß auf der diesem abgewandten Seite des Magnetventils ein Druckbehälter angeordnet ist und daß der Vorratsbehälter über ein Magnetventil mit einer Druckgasflasche in Verbindung steht, wobei das Magnetventil über eine Steuer­ leitung mit der Steuereinrichtung in Verbindung steht.

Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, daß zwischen Magnet­ ventil und Druckgasflasche ein Druckbegrenzer angeordnet ist oder daß der Vorratsbehälter einen Drucksensor aufweist, der über eine Signalleitung mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Weitere Ausbildungen sehen vor, daß der Prüfraum einen Auslaß aufweist, über den er mittels eines Ventils mit der Atmosphäre verbindbar ist und daß das Ventil über eine Steuer­ leitung mit der Steuereinrichtung verbunden ist und daß das Steuergerät eine Zeitablaufsteuerung zur Steuerung der Ventile aufweist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Bschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erfindungs­ gemäße Vorrichtung zur Leckprüfung; und

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ein Über-oder Unterdruckbehälter 1 weist einen Innenbehälter 2 und einen diesen umgebenden Außenbehälter 3 auf, die mit Abstand zueinander angeordnet sind und zwischen sich einen Prüfraum 4 einschließen. Zum Innenraum 6 des Innenbehälters 2 hin ist ein Drucksensor 7 angeordnet. Dem Prüfraum 4 ist ein weiterer Druck­ senor 8 zugeordnet. Beide Drucksensoren 7, 8 stehen mit einem Steuergerät 9 über Signalleitung 11, 12 in Verbindung. Im tiefsten Bereich des Außenbehälters 3 ist eine tassenartige Vertiefung 13 vorgesehen, in der ein Flüssigkeitssensor 14 angeordnet ist, der über eine Signalleitung 16 ebenfalls mit dem Steuergerät in Verbindung steht.

Der Außenbehälter 2 weist einen Auslaß 17 mit einem Magnet­ ventil 18 in die Atmosphäre auf. Weiterhin ist die Außenwan­ dung 3 mit einem Einlaß 19 versehen, an der eine ein Magnet­ ventil 21 aufweisende Fluidleitung 22 von einem Vorratsbe­ hälter 23 her mündet. Der Vorratsbehälter 23 ist über ein weiteres Magnetventil 24 sowie einen Druckbegrenzer 26 an einer Druckgasflasche 27 angeschlossen. Die Magnetventile 18, 21, 24 sind über Signalleitungen 31, 32, 33 vom Steuergerät 9 her steuerbar. Das Steuergerät 9 weist weiterhin einen Alarmangeber (selbst nicht dargestellt) auf.

Der Innenbehälter 2 kann ganz, oder - aufgrund periodischer Entnahmen teilweise - mit einer Flüssigkeit gefüllt sein. Es herrscht ein Druck p_i, der dem Dampfdruck der Gasphase der Flüssigkeit entsprechend auch höher oder tiefer sein mag. Alter­ nativ könnte der Behälter auch mit einem Gas unter einem Druck # der aufgrund Entnahmen variabel ist. Der Prüf- oder Über­ wachungsraum 4 wird unter einem Prüfnormaldruck p_ü gehalten. Wenn Innendruck p_i und Außendruck p_ü ungleich sind und sich ein Leck des Innenbehälters 2 im Bereich der Gasphase also in dessen oberen Bereich ergibt, so ergibt sich aufgrund dieses Lecks eine Druckänderung im Überwachungsraum, die nach Abgabe vorgegebener Schwellen durch den Sensor 8 festgestellt wird, wodurch ein Alarm ausgelöst wird. Gleiches tritt ein, wenn der Druck im Überwachungsraum größer ist als der Innendruck p_i im Innenbehälter 2 sowie dem hydrostatischen Druck der Flüssig­ keitssäule in diesem auf der Höhe des entstehenden Lecks, wenn ein solches im Bereich der Flüssigkeit, also im unteren Bereich des Behälters auftritt, da dann das Gas im Überwachungsraum 4 durch das Leck in den Innenbehälter 2 eindrängt.

Wenn der Überwachungsdruck p_ü geringer ist als der Innendruck in Behälter 2 zuzüglich dem hydrostatischen Druck der Flüssig­ keitssäule über dem Flüssigkeitsleck, so wird aus dem Innenbe­ hälter Flüssigkeit in den Außenbehälter auslaufen. Auch in einem solchen Falle kann aufgrund der eintretenden Druckänderung ein Alarm gegeben werden. Bis diese Druckänderung hinreichend zur Auslösung eines Alarms ist kann aber geraume Zeit vergehen, beispielsweise wenn aufgrund der Kleinheiten des Lecks die Flüssigkeit nur langsam ausläuft. Eine schnelle Alarmgabe wird hierbei durch den in der Vertiefung 13 einsitzenden Flüssig­ keitssensor erreicht. Da die Vertiefung 13 sich am tiefsten Punkt befindet läuft in den Prüfraum 4 auslaufende Flüssigkeit zu diesem Punkt, so daß der Flüssigkeitssensor anspricht und einen Alarm verursachen kann.

Es kann nun vorkommen - beispielsweise aufgrund der immer weiteren Entleerung des Behälters - daß zu gewissen Zeiten der Prüfdruck p_ü und der Innendruck p_i oder aber der Prüfdruck p_ü und der Innendruck p_i zuzüglich des hydrostatischen Drucks der Flüssigkeitssäule im Bereich eines möglicherweise entstehen­ den Lecks gleich sind oder nahe beieinander liegen, so daß in der vorstehend beschriebenen Weise ein Alarm nicht ausgelöst werden kann. Aber auch in solchen Fällen ist eine Alarmauslösung erforderlich.

In diesen Fällen setzt das erfindungsgemäße Verfahren zur Druck­ überwachung an.

Das Steuergerät 9 erlaubt durch Öffnen des Magnetventils 24 den Übergang von Druckluft aus der Druckgasflasche 27 in den Vorratsbehälter 23. Dabei ist der Druckbegrenzer gerade derart ausgelegt, daß der Druck der Gasmenge im Vorratsbehälter 23 ausreicht um bei Öffnen des Magnetventils 21 im Überwachungs­ raum 4 in dem Falle, in dem kein Leck gegeben ist, eine vorbe­ stimmte Druckerhöhung von beispielsweise 100 Millibar zu be­ wirken. Statt des Druckbegrenzers 26 könnte im Vorratsbehälter auch ein Drucksensor vorgesehen sein, der bei Erreichen des gewünschten Druckes in diesem das Magnetventil 24 wieder schließt.

Im folgenden wird davon ausgegangen, daß der Vorratsbehälter 23 unter dem fraglichen Druck steht, der eine hinreichende Druckerhöhung im Prüfraum 4 bewirken kann. In vorbestimmten Zeitabständen, beispielsweise alle 24 Stunden öffnet das Steuer­ gerät 9 das Magnetventil 21, so daß die im Vorratsbehälter 23 befindliche Luft in den Prüfraum 4 übergehen kann und in diesem den Druck zunächst um den gewünschten vorbestimmten Wert, bei­ spielsweise 100 Millibar erhöht. Gleichzeitig wird der dem Drucksensor 8 zugeordnete Soll-Wert gegenüber dem ursprünglichen Prüfdruck p_ü auf den entsprechend vorgesehenen erhöhten Wert (beispielsweise plus 100 Millibar) umgeschaltet. Wenn kein Leck vorhanden ist, so wird der erhöhte Druck aufrecht erhalten und damit kein Alarm ausgelöst. In diesem Falle wird nach einer vorgegebenen Zeit, beispielsweise einer Stunde das Ventil 18 geöffnet und der dem Sensor 8 zugeordnete Ist-Wert wieder auf den einen dem Betriebsdruck p_ü entsprechenden Wert zurückge­ setzt. Spätestens jetzt, vorzugsweise aber schon kurzer Zeit nach dem Öffnen des Magnetventils 21 wird dieses wieder ge­ schlossen. Nach Schließen des Magnetventils 21 kann das Magnet­ ventil 24 wieder geöffnet werden, so daß wieder über den Druck­ begrenzer 26 Druckluft aus der Druckgasflasche 27 in den Vor­ ratsbehälter 23 gelangen kann. Wenn hier der vorgegebene Druck erreicht wird, schließt das Steuergerät 9 das Magnetventil 24 wieder. Nach dem vorgegebenen gewünschten Intervall, beispiels­ weise den erwähnten 24 Stunden wird das Prüfprogramm wieder durchgeführt.

Befindet sich aber im Innenbehälter 2 ein Leck, so wird aufgrund des zunächst im Prüfraum 4 befindlichen Überdrucks gegenüber dem Innendruck P_i im Behälter 2 bzw. diesen zuzüglich des hydro­ statischen Drucks der Flüssigkeit an der Leckstelle Luft aus dem Prüfraum 4 durch das Leck in den Innenraum des Behälters 2 eindringen und demgemäß der Druck im Prüfraum 4 aufgrund des kleinen Volumens desselben gegenüber dem Volumen des Innenraums des Innenbehälters 2 praktisch wieder auf p_ü absenken (also den genannten gemeinsamen Druck). Damit sinkt der Druck im Prüf­ raum 4 unterhalb die dem Überdruck zuzuordnende Prüfschwelle, beispielsweise bei einer temporären Druckerhöhung von 100 Mil­ libar soll diese 50 Millibar unterhalb des Druck p_ü + 100 Millibar liegen, so daß in diesem Falle vom Steuergerät 9 ein Alarm ausgelöst wird. Um dann zu sehen, daß, wenn beispiels­ weise im Behälter 1 giftige Gase enthalten sind, diese über das Magnetventil 18 in die Umgebung austreten können, wird in diesem Falle ein Öffnen desselben unterdrückt und auch der gesamte Prüfzyklus abgebrochen. Das Steuergerät 9 kann in diesem Falle nur von Hand wieder zurückgesetzt werden, was erst zu erfolgen hat, nachdem eine Reparatur oder ein Austausch des Behälters 1 erfolgt ist.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird bei einem mehrwandigen Überdruckbehälter sichergestellt, daß auch eine zuverlässige Alarmgabe in dem Falle erfolgt in dem der Betriebsprüfdruck im Prüfzwischenraum 4 und der Innendruck des Behälters auf der Höhe des Lecks (also gegebenenfalls zuzüglich hydrostatischem Druck der Flüssigkeitssäule zum Gasdruck im Innern des Behälters) gleich ist.

Claims (15)

1. Verfahren zur Leckprüfung bei einem mehrwandigen Druck­ behälter mit zumindestens einem zwischen einer Außen- und einer Innenwandung gebildeten Überwachungsraum, der mittels Gas, insbesondere Druckluft oder Inertgas überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß in gewünsch­ ten Zeitabständen vorbestimmte Druckerhöhungen im Über­ wachungsraum vorgenommen werden, daß Drucküberprüfungen vorgenommen werden und bei Unterschreiten einer vorgege­ benen Druckschwelle ein Alarm ausgelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Druckprüfung Gas abgelassen wird, bis der vor der Druckerhöhung gegebene Normalwert wieder erreicht wird, wenn kein Alarm abgegeben wurde.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas von einem unter einem vorbestimmten Überdruck stehenden Vorratsbehälter zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas dem Vorratsbehälter von einer Druckgasflasche zugeführt wird.

5. Vorrichtung zur Leckprüfung bei einem mehrwandigen Druck­ behälter mit zumindestens einem zwischen einer Außen- und einer Innenwandung gebildeten Prüfraum, in dem ein Drucksensor angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfraum (4) einen Gaseinlaß (19) mit einem Magnetventil (21) aufweist und daß eine Steuereinrichtung (9) mit dem Drucksensor (8) über eine Signalleitung (12) und mit dem Magnetventil (21) über eine Steuerleitung (32) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Einlaßleitung (22) zum Einlaß (19) auf der diesem abgewandten Seite des Magnetventils ein Druckbehälter (23) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (23) über ein Magnetventil (24) mit einer Druckgasflasche (7) in Verbindung steht, wobei das Magnetventil (24) über eine Steuerleitung (33) mit der Steuereinrichtung (9) in Verbindung steht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Magnetventil (24) und Druckgasflasche (27) ein Druckbegrenzer (26) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter einen Drucksensor aufweist, der über eine Signalleitung mit der Steuerein­ richtung (9) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfraum (4) einen Aus­ laß (17) aufweist, über den er mittels eines Ventils (18) mit der Atmosphäre verbindbar ist und daß das Ventil (18) über eine Steuerleitung (31) mit der Steuereinrichtung (9) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät eine Zeitablauf­ steuerung zur Steuerung der Ventile (21, 24, 18) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (6) des Innenbehälters (2) des mehrwandigen Druckbehälters (1) mit einem Druck­ sensor (7) versehen ist, der über eine Signalleitung (11) mit dem Steuergerät (9) in Verbindung steht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich der Druckmessungen der Sensoren (7, 8) im Prüfraum (4) und im Innenraum (6) aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) eine Ver­ gleichseinrichtung zum Vergleich des Meßergebnisses des Sensors (8) im Prüfraum (4) mit ein oder mehreren Sollwerten aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) eine Umschalteinrichtung zum Umschalten der Sollwerte für den Sensor (8) des Prüfraums (4) aufweist.