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Leokanzeigeeinrichtung nach dem Überdruck- bzw.
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Vakuumprinzip für Lagerbehälter, Rohrleitungen oder sonstige Gefäße
für Flüssigkeiten oder Gase Die Erfindung bezieht sich auf eine Leckanzeigeeinrichtung
nach dem Uberdruck- bzw. Vakuumprinzip, bei der die Dichtheit von Lagerbehältern,
Rohrleitungen oder sonstigen Gefäßen für Flüssigkeiten oder Gase überwacht wird,
deren Außen- oder Innenflächen oder zu überwachenden Teile gasdicht mit Zwischenraum
(Testraum) bemantelt sind und in diesem Testraum ein vom Atmosphärendruck und vom
Behälter- bzw. Rohr- oder Gefäßinnendruok abweichender Druck (Überdruck oder Unterdruck)
herrscht, der von einer fest an den Testraum angeschlossenen Luftpumpe, die in vorbestimmten
Intervallen (beispielsweise durch ein Seitsohaltwerk) in Betrieb und wieder außer
Betrieb gesetzt wird, innerhalb eines Solldruokbereiches erhalten wird und ein Druckmesser
mit Schalter und Signalvorrichtung zur Überwachung der Druckverhältnisse im Restraum
vorgesehen ist.
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Die bekannten Verfahren und Einrichtungen zur Anzeige von Undichtheiten
eines Testraumes durch Überwachung der Erhaltung, der Verzögerung bzw. des Ausbleibens
der Herbeiführung des Drucksollwertbereiches im Testraum sind sehr aufwendig, da
je nach Behältergröße entweder Pumpen mit hohen 1)ruck- bzw. Unterdruckmaximalwerten
erforderlich sind, bzw. durch umstindliche, oft schwer realisierbare Leitungsführungen
bis in die Nähe des tiefsten Punktes des Testraumes zusätzlicher und komplizierter
Arbeitsaufwand entsteht. Darüberhinaus ist bei den bekannten Verfahren und Einrichtungen
nach dem Vakuumprinzip in den meisten Fällen eine getrennte Leitungsführung für
Druckmessung und Evakuierung sowie die Zwischenschaltung einer Flüssigkeitssperre
in der Evakuierungsleitung erforderlich, um ein Auspumpen von Leckflüssigkeit zu
verhindern bzw. um bei hoohsteigender Leckfliissigkeit im restraum durch Absohluß
der Evakuierungsleitung gegenüber dem Testraum und der Druckmeßleitung ein Zusammenbrechen
des Unterdrucks im Restraum zu bewirken und dann ein Alarm- bzw. sonstige Steuersignale
auszulösen.
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Bei einer anderen bekannten Einrichtung zum Feststellen von unzulässig
austretenden Gasen aus doppelwandigen Gefäßen oder Rohrleitungen besteht wiederum
der große Naohteil, da# trotz Verwendung von Vakuum im Restraum des zu überwachenden
Systems und an den Restraum angeschlossenen Vakuumpumpen mit druokabhängiger einsatzregelung.
und
Signalvorrichtung, jede Undichtheit als Leckage angezeigt wird und keinerlei Unterscheidung
zwischen echter anzeigenotwendiger Undichtheit und technisch bedingter natürlicher
Undichtheit, (beispielsweise feinster Poren oder Diffusionserscheinungen bei Kunststoffwandungen
und Dichtungen usw.), deren Anzeige unerwünscht ist, gemacht wird.
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Erfindungsgemäß läßt sich mit wesentlich geringerem Aufwand eine sehr
empfindliche Anzeige von Undichtheiten eines Testraumes durch Überwachen der Erhaltung
eines Solldruckbereiches im Testraum dadurch erzielen, daß man in an sich bekannter
Weise an den Restraum, in dem ein vom Atmosphärendruck und vom Behälter- bzw. Rohr-
oder Gefäßinnendruck abweichender Druck (Überdruck oder Unterdruck) herrscht, der
von einer fest an den Restraum angeschlossenen Luftpumpe, die in vorbestimmten Intervallen
(beispielsweise durch Zeitschaltwerk) in Betrieb und wieder außer Betrieb gesetzt
wird, innerhalb eines Solldruckbereiches gehalten wird, in an sich bekannter Weise
ein Druckmesser mit Schalter und Signalvorriohtung zur Überwaohung der Druckverhältnisse
im restraum ansehließt, der ein Alarm- und/oder sonstiges Signal auslöst, wenn in
den Betriebßpausen der Luftpumpe der Druck (Überdruok oder Unterdruck) unter den
Solldruokbereich abweicht.
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Gegenilber den bekannten Verfahren und Einrichtungen der Leckanzeigeteckhnik
nach dem Überdruck- bzw. Unterdruck~
prinzip mit Drucksohaltern
als Undichtheits-Signalgebern hat die erfindungsgemäße Einrichtung außerdem den
erheblichen Vorteil, daß die Anzeigeempfindlichkeit praktisch beliebig klein oder
groß eingestellt werden kann, da die Dichtheitsprüfung des Testraumes im wesentlichen
in den Betriebspausen der Luftpumpe erfolgt, während bei den bekannten Einrichtungen
die Einströmleistung durch eine vorhandene Undichtheit stets größer sein muß als
die Förderleistung der Luftpumpe mit selbsttätiger Einsatzregelung durch Druckschalter,
um den Aarm-Druckschalter ansprechen zu lassen.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist sowohl für einen Restraum mit
atmosphärischem Überdruck als auch für einen Restraum mit atmosphärischem Unterdruck
geeignet.
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Beide Abwandlungen unterscheiden sich lediglich daduroh, daß bei atmosphärischem
Überdruck das Absinken des Überdrucks unter den Solldruckbereich und bei atmosphärischem
Unterdruck das Absinken des Unterdrucks (also ein Druck anstieg) unter den Solldruckbereich
in den Betriebspausen der Luftpumpe als Kriterium einer unerwünschten Undichtheit
durch den an dem Testraum angeschlossenen Druckmesser signalisiert wird.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie
deren Wirkungsweise anhand zweier Diagramme stark vereinfacht- -dargestellt.
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Fig. 1 zeigt als Beispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung eine
Leckanzeigeeinrichtung nach dem Vakuumprinzip in Verbindung mit einer doppelwandigen
BehälteranordnungO Die an den Zwischenraum 3 (im folgenden Testraum 3 genannt) der
aus der Innenwandung 1 und der Ummantelung 2 bestehenden gasdichten doppelwandigen
Behälteranordnung über die Rohrleitung 4 mit ihrem Saugstutzen fest angeschlossen
Luftpumpe 5 hält den im restraum 3 mit bekannten Mitteln vorher erzeugten Unterdruck
innerhalb eines vorbestimmten Solldruckbereiches intermittierend aufrecht.
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Beispielsweise kann durch sinngemäße Überbrückung der Schalter 7 und
10 mit üblichen sohalttechnischen Mitteln, die aus Einfachheitsgründen nicht in
die Zeichnung Fig. 1 eingezeichnet sind, die Luftpumpe bei erster Inbetriebnahme
oder späterer Betriebskontrolle der- Leckanzeige einrichtung so lange in Dauerbetrieb
gesetzt werden, bis das Vakuum im Restraum innerhalb des Solldruckbereiches, vorugsweise
an dessen oberer Grenze liegt.
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Danach kann die (in der Zeichnung nioht eingezeichnete) Überbrückung
der Schalter 7 und 10 aufgehoben und der Normalbetrieb der erfindungsgemäßen Leokanze
igeeinrich tung aufgenommen werden.
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Das für die Wirksamkeit der .rfindungsgemäßen Einriohtung rforderliohe
Grundvakuum des Solldruckbereiches
kann bei der ersten Inbetriebnahme
oder auch bei späterer Betriebskontrolle auch durch eine zusätzliche, vorübergehend
an den Restraum 3 anschlie#bare@ Luftpumpe erzeugt werden.
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An die Rohrleitung 4 ist der Druckmesser 13 fest angeschlossen, dessen
Meßglied den Schalter 7 derart betätigt, daß bei steigendem Unterdruck der Schalter
7 auf Stellung a11 schaltet, sobald im Zuge der Evakuierung des Testraumes 3 spätestens
die untere Grenze des Solldruckbereiches erreicht ist und auf Stellung "b" sohaltet,
wenn der Unterdruck um ein vorbestimmtes Maß unter den Solldruckbereich abgesunken
ist. Im Stromkreis der Luftpumpe 5 ist außer dem Schalter 7 der Schalter 10 angeordnet,
der intermittierend in vorbestimmten Intervallen mittels eines Zeitwerkes, bestehend
aus dem Antrieb 8, beispielsweise einem Getrie bemotor, ünd der Nockenscheibe 9
in bekannter Art und Weise geöffnet und gesohlossen wird, Anstelle der Nockenscheibe
9 und des mechanischen Schalters 10 kann auch eine berührungslose Magnetschaltvorrichtung,
die durch den Antrieb 8 angetrieben wird oder eine ähnlich wirksame, beispielsweise
elektronische Schaltvorrichtung verwendet werden.
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Die Signalvorriohtung 11, die bei geschlossenem Stromkreis ein optisches
oder akustisches Signal oder bei des erzeugt, wird eingeschaltet, wenn der Schalter
7 auf Stellung nb" schaltet. Die Stromquelle 12 versorgt
die Leckanzeigeeinrichtung
mit der erforderlichen elektrischen Energie, Das Rohrstück 6 stellt den Auspuff
der luftpumpe dar, Das Wesen der erfindungsgemäßen Leckanzeigeeinrichtung besteht
darin, daß der durch die intermittierend, in vorbestimmten Intervallen arbeitende
Luftpumpe innerhalb des Solldruckbereiches aufrecht erhaltene Unterdruck durch den
Druckmesser 13 kontinuierlich, jedoch vorzugsweise in den Betriebspausen der Luftpumpe,
so überwacht wird, daß jede Undichtheit des Testraumes 3 und der an diesen angeschlossenen
Einrichtungen erfaßt, jedoch erst dann gemeldet wird, wenn ein bestimmtes Leckausmaß
überschlitten wird.
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Die einzelnen Betriebszustände der erfindungsgemäßen Leckanzeigeeinrichtung
(in diesem Pall eine Leckanzeige nach dem Takuumprinzip) ist aus den Diagrammen
Fig.
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2 und Fig. 3 ersichtlich. Dabei wird vorausgesetzt, daß das Vakuum
im Restraum bereits innerhalb des Solldruckbereiches liegt.
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Im Zeitpunkt to wird die Vakuumpumpe (durch das Zeitschaltwerk) eingeschaltet
und arbeitet bis zum Zeitpunkt t1. In diesem Zeitraum ist der Unterdruck im Testraum
von dem Wert P2 auf P3 angestiegen. Dieser Unterdruckbereich kann beispielsweise
als Solldruckbereich
der Leckanzeigeeinrichtung gelten, er kann
jedoch auch nach oben und bis zu einem gewissen Maße nach unten erweitert werden0
Da der Unterdruck im Testraum infolge feinster natürlicher Undichtheiten der Armaturen,
der Wandungen des Testraumes, der Verbindungsleitungen und der Leckanzeigevorrichtung,
die jedoch noch nicht als Undichtheit im Sinne einer Leckage angesehen werden, allmählich
nachläßt, wird im Zeitpunkt t5 die Vakuumpumpe wieder eingeschaltet und im Zeitpunkt
t6 ausgeschaltet0 Die fest eingestellte Einschaltdauer der Vakuumpumpe sowie die
Wiederkehr der Betriebsperiode (Betriebspause der Vakuumpumpe) wird erfindungsgemäß
abhängig gemacht von der Größe des Testraumes, der Förderleistung der Vakuumpumpe,
dem Ausmaß der zulässigen natürlichen Undichtheit und der gewünschten Anzeigeempfindlichkeit
des Systems. In jedem Falle ist die Betriebspause der Vakuumpumpe so einzustellen,
daß das durch eine unerwünschte Undichtheit strömende Medium den Unterdruck im Testraum
bis zum Alarmpunkt des Druckmessers 13 absinken läßt, bevor die Luftpumpe wieder
einsohaltet.
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Bei normal betriebsmäßig dichtem Testraum wird der Unterdruck niemals
tiefer sinken als die untere Grenze des Solldruckbereichs P2 - P3 (in den Diagrammen
Fig. 2 und Fig. 3 istaus Einf aohhe it sgründen der Druckanstieg beim Evakuieren
und das Absinken des Unterdrucks infolge
natürlicher Undichtheiten
so gezeichnet, daß der Solldruckbereich die Grenze der jeweils erreichten oberen
und unteren Unterdruckwerte darstellt), da die Vakuumpumpe infolge der fest eingestellten
Einschaltwiederkehr und Einschaltdauer das Vakuum im Restraum stets innerhalb des
Solldruckbereiches hält.
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Durch entsprechende Einstellung der maximalen Förderhöhe der Vakuumpumpe
kann außerdem eine obere Unterdruckbegrenzung im Restraum sichergestellt werden,
um im Leckagefall bei Eindringen von Leckageflüssigkeit in den Restraum ein Auspumpen
durch die Luftpumpe zu vermeiden.
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Entsteht jedoch beispielsweise im Zeitpunkt t3 eine Undichtheit in
einer der Testraumwandungen oder an einer anderen Stelle des angeschlossenen Systems,
die so groß ist, daß der Unterdruck in der Betriebspause der Vakuumpumpe unterhalb
den Solldruckbereich absinkt, zum Beispiel im Zeitpunkt t4 (siehe Fig. 3) vor dem
Schließzeitpunkt t5 des Schalters 10 auf den Wert P1, dann sprioht der Druckmesser
13 an, schaltet den Schalter 7 von Stellung a" auf Stellung "b", schließt den Stromkreis
der Signalrorriohtung 11, bringt diese zum Ansprechen (Alarmsignal) und trennt den
Stromkreis der Vakuumpumpe 5 auf, bevor dieser durch den Schalter 10 geschlossen
wird. Da die Vakuumpumpe 5 im Zeitpunkt t5
durch den Schalter 10
nicht mehr eingeschaltet werden kann, weil der Schalter 7 den Stromkreis der Vakuumpumpe
pe aufgetrennt hat, sinkt der Unterdruck im Zeitpunkt t2 auf P0, d. ha Atmosphärendruck.
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Die vorstehend beschriebene Anordnung unter Verwendung eines Unterdrucks
im Restraum für doppelwandige Behälter kann selbstverständlich sinngemäß auch für
ein-oder doppelwandige Rohrleitungen und geschlossene ein-oder doppelwandige Gefäße
verwendet werden.
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Gleichfalls kann - wie schon an anderer Stelle dieser Beschreibung
erwähnt - bei Testräumen mit starren Wandungen anstelle eines Unterdrucks im Restraum
ein Überdruck verwendet werden. In diesem Falle müßte die Luftpumpe 5 mit dem Druckstutzen
an den Restraum angeschlossen und anstatt eines Vakuummeters für den Druckmesser
13 ein Druckmanometer verwendet werden.
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Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung für einwandige geschlossene
Gefäße mit veränderliohem Testraum, beispielsweise einwandige Lagerbehälter für
Flüssigkeiten mit gegenüber der Atmosphäre dicht abgeschlossenen Armaturen und bei
Verwendung eines Füllstandsanzeigerne bekannter Art kann durch sinngemä#e Übertragung
der
Füllstandsmeßwerte mit an sich bekannten Mitteln auf das Zeitschaltwerk 8, 9, 10
die Betriebsdauer und die Betriebspause der Luftpumpe 5 so gesteuert werden, daß
die infolge von Füllstandsänderungen auftretende Variation der Testramgr#e keinen
Einfluß auf die Wirksamkeit der Leokanzeigeeinrichtung hat0 Beispielsweise kann
mit größer werdendem Restraum (infolge Lagergutentnahme) die Betriebsdauer der Luft
pumpe oder deren Betriebspausen oder beides gemeinsam erhöht werden - und umgekehrt
bei kleiner werdendem Testraum.