DE4223902C2 - Leckanzeiger für einwandige Behälter mit flexibler Kunststoff-Leckschutzauskleidung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Anzeige von Luft- und Flüssigkeitslecks an einwandigen Flüssigkeitslagerbe­ hältern mit einer flexiblen Kunststoff-Leckschutzauskleidung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer solchen Einrichtung kann nach dauerhafter Abschaltung der Vakuumpumpe durch Auftrennung des elektrischen Stromkreises für den Antrieb der Vakuumpumpe infolge Auslösung vorbestimmter Alarmsignale der Unterdruck im Testraum infolge von Undichtheiten der Testraumwandung oder der Evakuierungs- und Meßleitung (Luft­ leitung) derart zusammenbrechen, daß die durch diesen Unterdruck im Normalbetrieb fest an der Innenseite der Behälterwandung oder an einer zwischen Behälterwandung und Leckschutzauskleidung (Ein­ lage) angeordneten Zwischenlage anliegende flexible Kunststoff- Leckschutzauskleidung sich von der Behälterwandung bzw. der Zwi­ schenlage-Wandung ablöst und in sich zusammenfällt. Durch diesen Ablösevorgang kann nicht nur die Einlage beschädigt, sondern er­ fahrungsgemäß auch das Auspumpen eingelagerter Flüssigkeiten stark beeinträchtigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Ablösen der Leck­ schutzauskleidung bei leckagebedingten Druckabfällen im Testraum nach Eintritt vorbestimmter meldepflichtiger Alarmauslösungen, die systemmäßig ein Abschalten der Vakuumpumpe bewirken, bei kleineren und möglichst auch mittelgroßen meldepflichtigen Lecka­ gen zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Möglichkeiten zur vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfin­ dung sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispiels­ weise näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in schematischer und stark vereinfachter Darstellung das Blockschema eines Ausführungsbeispiels der Erfindung bei einem Leckanzeiger mit speicherprogrammierbarer Steuerung der Vorrich­ tung zur Überwachung des Evakuierungs- und Druckanstiegszeit­ raums, der an einen einwandigen Behälter mit flexibler Leck­ schutzauskleidung angeschlossen ist.

Fig. 2 als Beispiel der Steuerungsmöglichkeiten der Vakuumpumpe das Blockschema einer Ansteuerungsschaltung des Vakuumpumpenan­ triebs mittels zwei Transistoren als Schalter, deren Kollektoren und Emitter jeweils parallelgeschaltet sind, deren Basisanschlüs­ se jedoch jeweils von unterschiedlichen Signalgebern angesteuert werden.

Dem Blockschema von Fig. 1 liegt eine Einrichtung 100 zur Anzeige von Luft- und Flüssigkeitslecks an einwandigen Flüssigkeitslager­ behältern mit flexibler Kunststoff-Leckschutzauskleidung nach dem Patent (Anmeldung P 41 27 090.8-22) sowie nach dem dazu im Zu­ satzverhältnis stehenden Hauptpatent (Anmeldung P 42 18 890.3) zugrunde, dessen Steuerelektronik im wesentlichen als Funktions­ einheit zur Durchführung speicherprogrammierbarer Steuerungen ausgebildet ist. Der einwandige Lagerbehälter 10 mit der Leck­ schutzauskleidung 13 aus gas-, lagergut- und wasserundurchlässi­ gem flexiblem Kunststoff, im folgenden als Einlage 13 bezeichnet, gilt allgemein als doppelwandige Behälteranordnung mit Testraum 11. Die zum Schutz gegen mechanische Beschädigungen der Einlage 13 im Testraum 11 zwischen Innenseite der Behälterwandung 12 und der Einlage 13 in der Regel angeordnete flexible Zwischenlage 13a, die einen ausreichenden Durchgang für Luft, Lagergut und Wasser besitzen und gegen Lagergut und Wasser beständig sein muß, füllt praktisch den Testraum aus. Der Behälter 10 ist mit dem flüssigen Lagergut 14 gefüllt. Die elektrisch angetriebene Vakuumpumpe 18 wird über die Relaisanordnung 19 ein- und ausge­ schaltet. Oberhalb des Testraumscheitels ist ein Schwimmerventil 16 oder eine ähnlich wirksame, durch hochsteigende Flüssigkeit in der Evakuierungs- und Meßleitung 15 steuerbare Flüssigkeitssperre angeordnet. Nachfolgend soll die Evakuierungs- und Meßleitung nur als Luftleitung 15 bezeichnet werden. Das Ventil 32 in der Luft­ leitung 15 ist als Prüfventil zur Überwachung der Unterdruckzu­ stände im Testraum 11 vorgesehen, während das von der Funktions­ einheit 25 steuerbare Ventil 34 normalbetriebsmäßig in vorbe­ stimmbaren Zeitabständen geringe Luftmengen aus der Atmosphäre in die Luftleitung einströmen läßt. Für die Funktion der erfin­ dungsgemäßen Einrichtung ist das Ventil ohne Bedeutung. 20 ist beispielsweise ein elektrischer Drucksensor mit Verstärker zur Messung des Unterdrucks in der Luftleitung 15 und im Testraum 11, dem die Schwellenwertschalter 22, 23 nachgeschaltet sind. 33 ist die Auslaßleitung der Vakuumpumpe 18. 40 ist der Datenbus zwi­ schen Funktionseinheit 25 zur Durchführung speicherprogrammierba­ rer Steuerungen und peripherer Elektronik, die an den Datenbus 41 angeschlossen ist. Die Funktionseinheit 25 mag beispielsweise als Mikrocontrollersystem, Mikrocomputer, mikroprozessororien­ tiertes System mit "nicht flüchtigem" fest programmiertem Anwen­ derspeicher oder auch in diskreter Bauweise als sogenannter Zeit­ komparator nach Patent (Anmeldung P 41 27 090.8) vorgesehen sein. 21 ist auch eine Leitungsverbindung zwischen Funktionseinheit 25 und peripherer Steuerelektronik, beispielsweise zum Anschluß der in der Funktionseinheit angeordneten elektronischen Schaltanord­ nung gemäß Fig. 2 über die Schnittstelle 41 an die Relaisanord­ nung 19. 26, 27, 28, 29, 30 mögen optische Signale, beispiels­ weise Warnleuchten unterschiedlicher Farb- oder Symbolkennung sein zur Anzeige und Kennung der unterschiedlichen Alarmzustände und 31 ein Tonsignalgeber, der mittels des plombierbaren Schalters 43 abschaltbar ist. Der Netzanschluß 45 speist den Wechselstrom ein in den Netzspannungsteil der Relaisanordnung 19 für den Antrieb der Vakuumpumpe 18 und in das Niederspannungs­ netzgerät 44 für die Gleichspannungsversorgung der Meß- und Steuerelektronik, der Funktionseinheit 25 sowie der Leistungs­ elektronik (z. B. Magnetventil und Warnleuchten). Die Relaisanord­ nung 19 mag beispielsweise als mechanisches Relais oder als ein über Optokoppler gesteuertes elektronisches Relais mit Triac oder antiparallel geschaltete Thyristoren im Leistungsstromkreise aus­ gebildet sein.

Die Schaltanordnung gemäß Fig. 2, die teilweise als Blockschema dargestellt ist, veranschaulicht ein Beispiel der Steuerungsmög­ lichkeiten des Antriebs der Vakuumpumpe 18 über die Relaisanord­ nung 19 mittels der Transistoren 46 und 47, deren Kollektoren und Emitter jeweils parallel geschaltet sind und deren Basisanschlüs­ se jeweils von unterschiedlichen Signalgebern angesteuert werden. Die Aufrechterhaltung des Unterdrucks im Testraum 11 des Lagerbe­ hälters im ersten Solldruckbereich erfolgt durch Zuführung der von dem Druckmesser mit Verstärker 20 in der Luftleitung 15 ge­ messenen Unterdruckwerte an den Schwellenwertschalter 22. Diese Steuersignale werden entweder direkt vom Schwellenwertschalter 22 oder indirekt über die Funk­ tionseinheit 25 der Basis des Transistors 46 über einen Strombegrenzungswiderstand zugeführt. Bei Er­ reichen der oberen Grenze des ersten Solldruckbereichs schaltet ein "H-Steuersignal" des Schwellenwertschalters 22 den Transistor 46 durch und bewirkt über die Relaisanordnung 19, die beispiels­ weise ein elektronisches Relais bekannter Bauart mit galvanischer Trennung der Steuer- und Leistungsstufe sein mag, die Einschal­ tung der Vakuumpumpe. Dieser Einschaltzustand der Vakuumpumpe wird durch Aufleuchten der Warnleuchte 30 und gleichzeitiges Auslösen des Tonsignals 31 angezeigt. Nach Erreichen der vorgegebenen un­ teren Grenze des ersten Solldruckbereichs erfolgt ein Umschalten des Schwellenwertschalters 22, dessen "L-Steuersignal" nunmehr den Transistor 46 wieder sperrt und damit über die Relaisanord­ nung 19 den Stromkreis für den Antrieb der Vakuumpumpe 19 auf­ trennt. Gleichzeitig werden die Warnleuchte 30 und das Tonsignal 31 druckabhängig ausgeschaltet.

Wird bei Eintreten eines vorgegebenen Leckalarmfalles von der Funktionseinheit 25 ein zugeordnetes Steuer- und Alarmsignal aus­ gelöst, das gleichzeitig ein Ausschalten der Vakuumpumpe bewirken soll, sperrt dieses "logisch-L-Steuersignal" über die Eingabe/ Ausgabe-Stufe 39, die beispielsweise in der Funktionseinheit 25 angeordnet sein mag, den Transistor 46 und trennt damit über die Relaisanordnung 19 auch den Stromkreis für den Antrieb der Vaku­ umpumpe auf. Die Diode 49 dient dabei als Sperre für "H-Sig­ nale" der Eingabe/Ausgabe-Stufe 39 gegenüber dem Ausgang des Schwellenwertschalters 22 und der Basis des Transistors 46.

Infolge einer vom Leckanzeiger 17 erkannten Undichtheit, die zur Alarmauslösung bei gleichzeitiger Abschaltung der Vakuumpumpe führt, steigt der Druck im Testraum 11 des Behälters 10 je nach Größe der Leckage mehr oder weniger schnell an und bewirkt bei Erreichen der oberen Grenze des zweiten Solldruckbereichs ein "logisch-H-Steuersignal" des Schwellenwertschalters 23, welches den Transistor 47 durchschaltet und über die Relaisanordnung 19 die Vakuumpumpe 18 einschaltet, ohne den Schwellenwertschalter 22 oder die Eingabe/Ausgabe-Stufe 39 über den Transistor 46 zu beeinflussen. Die obere Grenze des Solldruckbereichs ist derart vorgegeben, daß der Unterdruck im Testraum 11 des Behälters 10 die Kunststoff-Leckschutzauskleidung 13 in ihrer normalbetriebs­ mäßigen Position an der Behälterwandung beziehungsweise Innen­ fläche der Zwischenlage 13a festhält und die Einlage nicht zusam­ menfallen läßt. Die untere Grenze des zweiten Solldruckbereichs, bei deren Erreichen die Vakuumpumpe 18 ausgeschaltet wird, ist um einen vorgegebenen Betrag vor der unteren Grenze des ersten Soll­ druckbereichs festgelegt. Das Ausschalten der Vakuumpumpe 18 er­ folgt in diesem Fall durch ein "L-Signal" des Schwellenwertschal­ ters, das den Transistor 47 sperrt und damit über die Relaisan­ ordnung 19 den Stromkreis für den Antrieb der Vakuumpumpe 18 auf­ trennt.

Es ist ohne weiteres denkbar und in der Praxis bewiesen, daß der Testraum des doppelwandigen Lagerbehälters nur aus dem Raum zwi­ schen der Innenwandung des starren einwandigen Behälters und der Kunststoffeinlage der Leckschutzauskleidung gebildet werden kann, ohne eine zusätzliche Zwischenlage einzubringen und ohne daß die grundsätzliche Funktion einer derartigen Konstruktion versagt. Derartige Behälterkonzeptionen haben sich jedoch erfahrungsgemäß nicht bewährt, da häufig Beschädigungen der Kunststoffeinlagen durch Schweißperlen und scharfe Spitzen der Behälterinnenwand auftraten und gelegentlich auch Lecks durch die dicht an der Innenwandung des einwandigen starren Behälters anliegende Kunst­ stoffeinlage abgedichtet wurden, so daß es dadurch zu verzögerter Alarmauslösung kam. Auch bei Anwendung einer Behälterkonstruktion ohne zusätzliche Zwischenlage wird das Gebiet der Erfindung nicht verlassen. Das Gleiche gilt für einwandige Lagerbehälter mit ei­ ner Kunststoff-Leckschutzauskleidung, deren Evakuierungs- und Meßleitung (Luftleitung) bis zur Behältersohle geführt ist.

Die in der Beschreibung angegebenen "H- und L-Schaltzustände" der Schwellenwertschalter und die Wahl der Transistoren in der Zeich­ nungsdarstellung als NPN-Transistoren sind nur als Beispiele an­ zusehen. Selbstverständlich ist die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe auch mit invertierten Schaltzuständen der Schwellenwert­ schalter und Anwendung von PNP-Transistoren möglich.

Claims (4)

1. Einrichtung zur Anzeige von Luft- und Flüssigkeitslecks an einwandigen Flüssigkeitslagerbehältern mit einer Kunststoff- Leckschutzauskleidung, in deren auf Luft- oder Flüssigkeitsein­ bruch zu überwachenden Testraum ein vom Atmosphärendruck abwei­ chender Gasunterdruck durch eine ständig mit dem Testraum verbun­ dene Vakuumpumpe mit druckabhängiger Einsatzregelung über eine Evakuierungs- und Meßleitung (Luftleitung) mit einer Flüssig­ keitssperre aufrechterhalten wird, und der Druck im Testraum und in der Evakuierungs- und Meßleitung, soweit er infolge unvermeid­ licher und unschädlicher kleiner Undichtheiten ansteigt, selbst­ tätig innerhalb eines bestimmten Solldruckbereichs gehalten wird und eine Vorrichtung zur Überwachung des Evakuierungszeitraumes und/oder des Druckanstiegszeitraumes, die als Funktionseinheit sowohl als Vorrichtung für speicherprogrammierbare Steuerungen oder auch in diskreter Bauweise als sogenannter Zeitkomparator nach Patent (Anm. P 41 27 090.8) vorgesehen ist, die gleichzeitig mit den druckabhängigen Ansteuerbefehlen für die Betriebszustände der Vakuumpumpe (Ruhe oder Betrieb) dem jeweiligen Betriebszu­ stand zugeordnete Zeitglieder startet, wobei die Vorrichtung zur Überwachung des Evakuierungs- und Druckanstiegszeitraumes

• a. im Falle einer wesentlichen Verkürzung der Evakuierungszeit gegenüber einem vorgegebenen ersten Zeitabstand ein erstes Steu­ er- und/oder Alarmsignal auslöst, und/oder
• b. im Falle einer wesentlichen Verlängerung der Evakuierungszeit gegenüber einem vorgegebenen zweiten Zeitabstand ein zweites Steuer- und/oder Alarmsignal auslöst, und/oder
• c. im Falle einer Verkürzung des Zeitabstandes gegenüber einem vorgegebenen dritten Zeitabstand ein drittes Steuer- und/oder Alarmsignal auslöst, und/oder
• d. im Falle einer besonders wesentlichen Verkürzung des Zeitab­ standes gegenüber einem vorgegebenen vierten Zeitabstand ein viertes Steuer- und/oder Alarmsignal auslöst, und/oder
• e. im Falle einer Überschreitung der oberen Schwelle des Soll­ druckbereichs um einen vorbestimmten Betrag ein fünftes Steuer- und/oder Alarmsignal auslöst und/oder
• f. bei vorbestimmbaren Steuer- und/oder Alarmsignalauslösungen die Stromversorgung für den Antrieb der Vakuumpumpe dauerhaft aufgetrennt wird, nach Patent (Anm. P 42 18 890.3),

dadurch gekennzeichnet,
daß trotz einer - aufgrund vorgegebener Steuer- und Alarmsignale der Vorrichtung zur Überwachung des Evakuierungs- und/oder Druck­ anstiegszeitraumes (als Funktionseinheit) bedingten - Auftrennung eines ersten Zweigs der elektrischen Stromversorgung für den An­ trieb der Vakuumpumpe, deren Betriebsablauf im Normalbetrieb von einer ersten an sich bekannten Vorrichtung zur druckabhängigen Einsatzregelung gesteuert wird, welche den Druck im Testraum, soweit er infolge unvermeidlicher und unschädlicher kleiner Un­ dichtheiten ansteigt, selbsttätig innerhalb eines vorbestimmten ersten Solldruckbereichs aufrecht erhält, bei Überschreitung der oberen Grenze des ersten Solldruckbereichs um einen vorbestimmten Betrag bis zur oberen Grenze eines zweiten Solldruckbereichs, mittels einer zweiten Vorrichtung zur druckabhängigen Einsatzre­ gelung der Vakuumpumpe die Stromversorgung für den Antrieb der Vakuumpumpe über einen zweiten Schaltungsweg wieder eingeschaltet wird und die Vakuumpumpe bei kleineren meldepflichtigen Lecks den Druck im Testraum selbsttätig innerhalb des zweiten Solldruckbe­ reichs aufrecht erhält, wobei als untere Grenze des zweiten Soll­ druckbereichs, bei der auch der zweite Schaltungsweg wieder auf­ getrennt und die Vakuumpumpe ausgeschaltet wird, ein Druck vor­ gegeben ist, bei dem ein Ablösen der durch Unterdruck im Testraum an der Innenseite der Behälterwandung oder einer zwischen Behäl­ terwandung und Leckschutzauskleidung (Einlage) angeordneten Zwi­ schenlage, die einen ausreichenden Durchgang für Luft, Lagergut und Wasser aufweist und im erforderlichen Maße gegenüber Lagergut und Wasser beständig sein muß, im Normalbetrieb fest anliegenden Leckschutzauskleidung verhindert wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ausschaltung der Vakuumpumpe (18) durch dauerhafte Auf­ trennung des ersten Zweiges des elektrischen Stromkreises für den Antrieb der Vakuumpumpe mittels eines ersten Schalters (46) di­ rekt oder über eine Relaisanordnung (19) bzw. eine ähnlich wirk­ same Vorrichtung bei vorbestimmbarer Alarmauslösung durch Schalt­ signale des Schwellenwertschalters (22) zur druckabhängigen Ein­ satzregelung der Vakuumpumpe im ersten Solldruckbereich und den dadurch bewirkten Steuersignalen der Vorrichtung zur Überwachung des Evakuierungs- und/oder des Druckanstiegszeitraumes, die als Funktionseinheit (25) sowohl als Vorrichtung für speicherprogram­ mierbare Steuerungen nach Patent (Anm. P 42 18 890.3) oder als Asic bzw. ähnlich strukturierte Schaltung, oder als Hybridschal­ tung oder auch in diskreter Bauweise als Zeitkomparator nach Pa­ tent (Anm. P 41 27 090.8) ausgebildet sein mögen, die druckab­ hängigen Steuersignale des Schwellenwertschalters (23) bei Über­ schreitung der oberen Grenze des ersten Solldruckbereichs in der Evakuierungs- und Meßleitung (Luftleitung) (15) und im Testraum (11) um einen vorbestimmten Betrag bis zur oberen Grenze des zweiten Solldruckbereichs, bei der ein Ablösen der durch Unter­ druck im Testraum (11) an der Innenseite der Behälterwandung (12) oder einer zwischen Behälterwandung (12) und Leckschutzaus­ kleidung (Einlage) (13) angeordneten Zwischenlage (13a), die ei­ nen ausreichenden Durchgang für Luft, Lagergut und Wasser besit­ zen und gegen das Lagergut und Wasser im erforderlichen Maße be­ ständig sein muß, im Normalbetriebszustand fest anliegende Leck­ schutzauskleidung (13) verhindert wird, den elektrischen Strom­ kreis für den Antrieb der Vakuumpumpe (18) mittels eines zweiten Schalters (47), der beispielsweise parallel zu dem ersten Schal­ ter (46) direkt oder über eine Relaisanordnung (19) im Stromkreis des Vakuumpumpenantriebs angeordnet ist, schließen und die Vaku­ umpumpe in Betrieb setzen und dann um einen vorbestimmten Betrag vor Erreichen der unteren Grenze des ersten Solldruckbereichs bei Erreichen der unteren Grenze des zweiten Solldruckbereichs den elektrischen Stromkreis für den Antrieb der Vakuumpumpe (18) wie­ der auftrennen und die Vakuumpumpe ausschalten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (46, 47) als parallel geschaltete Transistoren oder ähnlich wirksame elektronische Schalter mit getrennten Steu­ ereingängen ausgebildet sind, die über die Relaisanordnung (19) den Stromkreis des Antriebs der Vakuumpumpe (18) schließen oder auftrennen.