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Verfahren zur Ermittlung von Undichtigkeiten in mit flüssigem Schwefeldioxyd
arbeitenden Anlagen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Undichtigkeiten
in Kühl- bzw. Heizvorrichtungen von Anlagen, in denen Mineralöle oder Teere mit
flüssigem Schwefelclioxyd oder Schwefeldioxyd enthaltenden Lösungsmittelgemischen
aufgearbeitet- werden. Es handelt sich dabei vor allem um Anlagen, in denen Mineralöle
und Teeröle mit flüssigem Schwefeldioxyd extrahiert oder entparaffiniert werden
und in denen die Kühlung des c_iles oder auch des Lösungsmittels auf "indirektem
Wege mit Hilfe von Wasser vorgenommen wird. Bei solchen Anlagen «-erden zu diesem
Zweck u. a. sog. Doppelrohrkühler verwendet, deren Mantelräume von Kühlwasser durclillossen
werden. An anderen Stellen solcher Anlagen sind Kondensatoren notwendig, in denen
die dampfförmige schweflige Säure unter Druck zur Kondensation gebracht wird. Auch
zu diesem Zweck benutzt man Röhrenkühler, welche von Wasser als Kühlmittel durchströmt
werden. Weiterhin werden in den genannten Anlagen auch zur Erhitzung des üles oder
der Allösungen Vorrichtungen benutzt, die vom Wasserdampf oder heißem Wasser durchströmt
werden. Wenn nun die genannten Leitungssysteme und Vorrichtungen an irgendeiner
Stelle undicht werden, so dringt das Lösungsmittel in das zur Temperaturregelung
benutzte Wasser (Gebrauchswasser) ein und umgekehrt, und es bildet sich schweflige
Säure, die bekanntlich auf Metalle stark korrodierend wirkt. Eine zunächst dem Auge
kaum erkennbare Pore in einer Rohrleitung oder eirein sonstigen Maschinenteil kann,sich
unter der Einwirkung der sich bildenden schwefligen Säure schon in kürzester Zeit
zit einem verhältnismäßig großen Loch erweitern. Aus diesem Grunde ist es von großer
Bedeutung, daß Apparaturen der genannten Art sorgfältig auf Dichtheit überprüft
werden. Bei dieser Überprüfung ist es wiederum äußerst wichtig, daß es gelingt,
schon möglichst geringe Spuren von Schwefeldioxyd, die durch die Wandungen der Rohrleitungen
oder sonstiger Apparatur teile in das Kühl-, Heiz- oder Kondenswasser gelangen,
einwandfrei und sofort festzustellen, damit sogleich Abhilfe geschaffen werden kann.
Da gerade bei der Montage der eingangs genannten Anlagen, z. B. durch Schweiß-
Fehler,
häufig Undichtigkeiten entstehen, so ist die sorgsame Überprüfung besonders geboten,
wenn die betreffende Anlage zum erstenmal in Betrieb gesetzt wird.
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Es besteht nun die besondere Schwierigkeit, daß man hei einer oberflächlichen
Prüfung der gefährdeten Apparaturen nicht ohne Heiteres feststellen kann, ob eine
L ndichiigkcit entstanden ist. Deshalb hat man sich bei der Cherwachung der betreffenden
Teile einer Anlage zur Aufarbeitung von Mineralöieil und Teeren dadurch zu helfen
versucht, da1; das verwendete Kühlwasser auf chemischem Wege untersucht wurde, ob
in ihm etwas von dem in der Anlage verwendeten Lösung,- liztl-. Fällutigsinittel
enthalten war. Hierzu war es riotwendi-, an zahlreichen Stellen der Anlage in hestimniten
Zeitabständen, z. B. stündlich, Proben des Gebrauchswassers, also z. B. des Kühlwassers,
zu entnehmen. Die Entnahme von frohen, insbesondere aber die Durchführung- von Wasseruntersuchungen,
ist umständlich und zeitraubend.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe Maßnahmen zu treffen, um bei Anlagen
der einleitend erwähnten Art automatisch und sofort etwa vorhandene Undichtigkeiten
erkennbar zu machen. Erfiiidtuigsgemäß wird diese Aufgabe, z. B. in Verhindun finit
der CIlertvacliung einer Iüihlvorrichtung, dadurch gelost, daß die Leitfähi-keit
des Kühlwassers an den zu überwachenden Stellen in der Kühlvorrichtung in Gegentakt-
oder Brückenschaltung gegen die: Leitfähigkeit des der Kühlvorrichtung zuströmenden
Frisclnvassers gemessen wird. Tritt infolge einer Undiditigkeit in den Kühlvorrichtungen
Schwefeldio@.vd in das Kühlwasser über, dann wird die Leitfähigkeit heraufgesetzt,
und das Mef:)-instrument zeigt diese Leitfähigkeitsveränderung an. Die Griil:)e
des Aasschlages des MeLlinstrumentes, d. h. die Größe der Verä nderung der Leitfähigkeit
in dem züi inessen-(len Kühlwasser, ist gleichzeitig ein \7s11,4 für die Größe des
erfolgten Durchbruches und damit ein Mal:) für den Umfang der Undichtigkeit, das
einen wertvollen Anhaltspunkt für dic# züi ergreifonden Ccgenmaf'>nalimeii gibt.
Das erfindtnigsgemät:,e Verfahren hat den Vorteil, daß es jeden Durchbruch sofort
anzeigt, selbsttätig arbeitet und fast keiner Wartung bedarf, Für den Fall, daß
den Frischwasser zuströmt, dessen Leitfähigkeit sich nicht oder nur wenig verändert,
kann an Stelle des Meßteils zur Messung der Leitfälligkeit des Frischwassers ein
konstanter bzw. ein regelbarer Widerstand eingeschaltet wurden. Die Größe des Widerstandes
ist -clann entsprechend der Größe des Widerstandes cIc°; die Leitfähigkeit des Frischwassers
inessendcn Meßteils einzustellen. -
| Zur t-bet-LL-acliung von Heizvorrichtungen |
| wird entsprechend verfahren. Werden diese: |
| mit Dampf beheizt, so wird von dein der Heiz- |
| vorrichtung zuströmenden Datnpf ein Teil züi |
| \I(,f:)zwecken entnommen und kondensiert und |
| die I.eitfäliiglkeit dieses Kondensats im Gegen- |
| takt oder in Brückenschaltun- mit dem die |
| Heizvorrichtung verlassenden Kondensat @e- |
| messen. In diesem Fall empfiehlt es sich, als |
| Verleiclisgrciße einen Widerstand in die |
| Brückenschaltung einzuschalten. Bei g1-ific- |
| ren Temperaturunterschieden der Ver_;leichs- |
| llii"sigkeiten, z. B. solchen von mehr als 3o . |
| ist e#_: zu-eckmäßig, vor der Messundie Tem- |
| prr.itur auszugleichen. Dies kann 11.a. da- |
| durch --eschelien, daß man die beiden Fliis- |
| si" Icciten miteinander in Wärtneattstauscb |
| bringt. |
| Es ist bereits vor,-eschlagen, in Kälteniaschi- |
| nen und Kondensatoren von Verdampfcr- |
| anlagen die elektrolytische Leitfähigkeit der |
| zu kühlenden Flüssigkeit, d.11. des Külilinittels |
| der Kalteinasclilne bzw. des Kondensats in |
| d--ti Verdampferanlagen, züi messen u11(1 durch |
| Beobachtung der Veränderungen der I-cii- |
| fähigkeit Undichtigkeiten festztistellc!i. Bci |
| vorlie gcndem Verfahren ist nicht beabsichtigt, |
| clicse Aufjahe durch Leitfäliigkeiisniessung(#ii |
| an der zu kühlenden Flüssigkeit, d. h. der |
| schwefeldioL@-<Ihaltigen Tc2i-- und \Iitterali@l- |
| li3stiii en, zu lösen, sondern es wird die Vci-- |
| andcrung der Leitfähigkeit des die .@nlagt@ |
| unispülenden Kühl- bzw. Heizu-assers seIbsr |
| bestimmt. Der umgekehrte Weg, «-ic c)- b( -i |
| d-_n Bekannten Verfahren beschrieben wird. |
| würde im vorliegenden Fall zu crheilli(-licti |
| Schtvierigkeiten führen, da die bei der 1-in- |
| setznng des Selil:-efeldlol\-ds mit (lein (-in(lrtll- |
| geiiden Kiihl@xasser sich bildenden, k(n-r@x@ic- |
| rend wirkenden, hochkonzentrierten 1-(r@iltl |
| gen bald zu einer @chüdigttng de]- in die .11) |
| paratur einzubauenden Elektroden führen |
| würde. Hierdurch würde aber der Wcrt clc:- |
| Messung illusorisch «-erden. Ganz a!@gesehcii |
| hiervon besteht aber das Wesen clcr vor- |
| liegenden Erfindung darin, die Leitfähi-keit |
| des Kühl- oder Heizwassers gegen (nie Lcit- |
| f:ihigkeit des den Kühl- bz«-. Hcizvrn-i-iclittiii- |
| "',en Zuströmenden f rischu'assers test/tistell('l). |
| An die Stelle der 1Iessttlg der alisc,ltit(,ii Vcr- |
| ändcrungen der Leitfähi@-keit des- zu messen- |
| den 1. lüssigl>citrn bei dem bekaniacn Ver- |
| fahren tritt demnach die Veränderung der re- |
| lativen Leitfähigkeit des Kühl- bz«-. 1-Iciz (I-as- |
| sers innerhalb der Vorrichtung gegcnül;er der- |
| jeni"en. des (,ebraucliswassers. llicraus er- |
| gibt@ sich der Vorteil, daß ir:;endwelche Vcr- |
| änderun-en der Leitfähigkeit des Gebrauch-- |
| bei der llessttng ni(Iit ins (ictt-icht |
| fallen. Würde matt da;-egen lediglich div ah- |
| soItttc Verätzderung der @eirf;ifügk(_it bcst@ui- |
melk so bestände die Gefahr, daß bei Anderung des der Anlage zuströmenden
Wassers eine Undichtigkeit vorgetäuscht würde, auch wenn die Apparatur nicht undicht
geworden ist.
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Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der Zusammensetzung
einer herzustellenden Flüssigkeit durch Bestimmung ihrer elektrischen Leitfähigkeit
bekannt, und zwar wird diese hierbei mit der Leitfähigkeit einer N,ormaltlüssigkeit
im Wege einer Art Brückenschaltung verglichen. Die Messung der Leitfähigkeit von
Kühl- bzw. Heizwasser zur Feststellung von Undichtigkeiten in Kühl- und Verdampferanlagen
ist hierbei nicht beabsichtig t. Besonders ist hierdurch der Gedanke nicht nahegelegt,
die Leitfähigkeit von Kühl-und Heizwasser laufend mit derjenigen des frischen Gebrauchswassers
zu vergleichen.
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Die bei der erfindungsgemäßen Messung in Anwendung zu bringende Anzeigevorrichtung
wird vorteilhaft noch ausgestaltet, daß das in die Brückenschaltung eingeschaltete
Meßinstrument eine Alarmvorricl itung steuert, und zwar derart, daß bei Cberschreitung
einer bestimmten Mindestveränderung der Leitfähigkeit des zu prüfenden Kühl- oder
Heizmittels an den zu überwachenden Stellen eine optische oder akustische Warnvorrichtung
ausgelöst wird. Für die Steuerung der Warnvorrichtung über das Meßinstrument können
bekannte Relais verwendet werden. Wird z. B. als empfindliches Meßinstrument ein
Galvanometer benutzt, so kann dieses als Relaisgalvanometer ausgebildet werden,
das z. B. ein Topfrelais steuert, das wiederum mit einem die Alarmvorrichtung steuernden
- Starkstromrelais, z. B. einem Quecksilbertauchrelais, gekuppelt ist.
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Besonders zweckmäßig ist es, über den zu überwachenden Bereich der
Apparatur verschiedene Meßstellen zu verteilen und die einzelnen Meßstellen nacheinander
fortlaufend durch ein Schaltorgan in die Brücken- bzw. Gegentaktschaltung einzuschalten.
Sind z. B. bei einer ülaufarbeitungsanlage mehrere, beispielsweise io oder 2oKontrollstellen
für das Kühlwasser bzw. Kondenswasser vorgesehen, so werden diese Meßstellen durch
das Schaltorgan ständig nacheinander in die Brückenschaltung eingeschaltet. Als
Schaltorgan wird vorzugsweise ein Drehwähler verwendet, der die Meßstellen nacheinander
in die Brückenschaltung einschaltet. Als Drehwähler können die in der Fernsprechtechnik
bekannten Geräte verwendet werden. Eine besonders v orteilhafte und betriebssichere
Betätigung des Drehwählers ergibt sich, wenn der Drehwäh-Icrmit einer Rastenscheihe
versehen und diese durch einen Rastenschalter betätigt wird. Zur Betätigung des
Rastenschalters kann ein -in verhältnismäßig großen Zeitperioden von einigen Sekunden
arbeitender Stromunterbrecher, z. B. ein auf Bimetall basierender oder ein Gasdruckstromunterbrecher_,
benutzt werden.
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Bei der Verwendung eines die einzelnen Meßstellen nacheinander fortlaufend
einschaltenden Schaltorgans wird der Alarm eingeschaltet, wenn irgendeine der Meßstcllen
cin.e Veränderung der Leitfähigkeit des Kiihlwasers und damit eine Undichtigkeit
in der Apparatur anzeigt. Bei der Weiterschaltung der Meßstellen würde dieser Alarm
unterbrochen «-erden. Um jedoch den Alarm längere Zeit aufrechtzuerhalten, ist es
von Vorteil, das Schaltorgan mit einer die jeweilige Melistellc anzeigenden Anzeigevorrichtung
zu kuppeln, und zwar derart, da13 bei Einschalteil des Alarms die Meßstelle auf
der Aii7eigevorrichtung dauernd angezeigt bleibt. Als Anzeigevorrichtung kann z.
B. ein Fallklappenrelais benutzt werden, das mit dem Schaltorgan und mit der Alarmvorrichtung
derart verbunden is.t, daß bei Einschalten des Alarms die jeweilige Meßstelle an
dem Fallklappenrelais angezeigt wird und in der Anzeigestellung auch dann verharrt,
wenn das Schaltorgan fortlaufend die anderen Meßstellen nacheinander einschaltet.
Es ist auch möglich, das Schaltorgan in einer Schaltstellung so lange festzuhalten,
bis der Alarm von Hand oder anderweitig unterbrochen wird.
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In der beiliegenden Zeichnung ist ein Schaltschema zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise dargestellt.
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Von den .-Voltklemmen 2 und 3 eines Transformators i führen Leitaugen
.1 und 5 zu den Wählkontakten 6 und 7 des nicht gezeichneten Drehwählers. Von den
an sich in größerer Anzahl vorhandenen Kontaktpaaren ist in der Zeichnung nur ein
Kontaktpaar 6, S und 7, 9 dargestellt. Dieses Kontaktpaar schließt bei jeder Umdrehung
des Drehwählers für eine kurze Zeit die Mel3elelctrod.eli io und t i der Brückenschaltung
ein. Die Elektrode io taucht in das der Kühlvorrichtung zulaufende Frischwasser,
die Elekt;ode i i in den Strom des Kühlwassers an einer zu überwachenden Stelle
der Kühlvorrichtung ein. Die von den Meßelektroden führenden Leitungen 12,
13 sind untereinander verbunden und geerdet und an einen Gleichrichter 1
4 angeschlossen. Die Leitungen 4. und 5 sind weiterhin über die Widerstände 15 und
16 untereinander und im Mittelgriff durch die Leitung i 7 mit dem Gleichrichter
1.1 verbunden.
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Die Empfindlichkeit der Meßbrücke kann durch den -in die Leitung 5
eingebauten veränderlichen Widerstand 18 geälidert werden. An den ,Gleichrichter
1.1 ist über einen Schutzwiderstand
19 ein Milliamperemeter
2o einerseits und andererseits ein Galvanometerrelais 21 angeschlossen.
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Bei annähernd gleicher Leitfähigkeit des Frisclnwassers und des im
Betrieb umlaufenden Kühlwassers an der betreffenden 1Iel:tstelle bleibt das Galvanometerrelais
in Ruhestellung. Wird jedoch die Leitfähigkeit im Kühlwasser an der Meßstelle im
Verhältnis zur Leitfähigkeit des Frischwassers geändert. daün schlägt das Galvanometerrelais
21 aus. Der Ausschlag des Milliamperemeters 2o gibt deichzeitig einen Anhaltspunkt
für den Umfang der Veränderung der Leitfähigkeit, d. h. also über die Größe der
Undichtigkeit.
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Beim Ausschlag des Galvanometerrelais 21 wird ein von den 8-Voltklemmen
22 und 2; des Transformators i gespeister Stromkreis über den Widerstand 24. in
dem Gleichrichter 25 und der Wicklung des Topfrelais 26 geschlossen. Das
Topfrelais schließt seinerseits wiederum den von den Klemmen 22 und 2 des Transformators
i gespeisten Stromkreis des Quecksilberhauptrelais 27. Das Hauptrelais schließt
den Starkstromkreis über das Alarmgerät 28; Parallel zum Alarmerät 28 kann über
den Widerstand 3o die' Signalscheibe a9 eingeschaltet sein. Zur Betätigendes nicht
gezeichneten Meßstellenzeigers dient der Rastenschalter 31 mit der Rastenscheibe
;2. Der Rastensehalter ist über den Gleichrichter 33 über das Heraettsrelais 34.
mit den ,-Voltklemmen desTransformators verbunden. Das Heraeusrelais bedingt, daß
der Gleichrichter 33 und damit der Rastenschalter ; i in "Leitabständen von einigen
Sekunden einen Stromstol:, erhalten und damit die Rastenscheibe 32 des Drehwählers
in den genannten Zeitabständen weiterbewegt und damit fortlaufend die Meßstellen
im Kühlwasser eingeschaltet werden.
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Die Transformatorhauptleitung wird in üblicher Weise durch Sicherungen
abgesichert. Das gleiche Schaltschema kann vorgesehen sein, wenn an Stelle der Brückenschaltung
die einfachere Gegentaktschaltung zur Anwendung kommt. In diesem Falle würde der
eigentliche 1leßstroiil, bestehend aus den MeßzäMen io und i i, den Brückenwiderständen
15 und 16 und dem Nullinstrument. ersetzt werden durch zwei in der Stromrichtung
gegenläufig geschaltete Gleichstromkreise niedriger, aber gleicher Spannung. denen
beiden gemeinsam ein Galvanometerrelais eingeordnet ist, durch das die Ströme der
beiden Kreise in entgegengesetzter Richtung geleitet «-erden. Bei Gleichheit der
Leitfähigkeit in den beiden Meßzahlen bleibt das Relais in Ruhe, bei Abweichung
der Leitfähigkeit einer der beiden Zahlen überwiegt ein Stromkreis, und das Relais
springt ein.
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Das vorliegende Verfahren und die zu seiner Durchführung geeigneten
Vorrichtungen können nicht nur zur Überwachung der ordnungsgemäßen Beschaffenheit
des Kühlwassers, sondern auch zur fortlaufenden L'berprüfung der Beschaffenheit
des Heizwassers bz«-. Heizdampfes benutzt werden oder dessen Kondensats.