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Einrichtung zur Ueberwachung der Dichtigkeit eines belüfteten Behälters
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ueberwachung der Dichtigkeit
eines belüfteten Behälters, insbesondere eines Heizöltanks, mit einer Regelpumpe
zur Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Unterdruckes im Behälter, deren Laufzeit
durch ein Zeitrelais begrenzt ist.
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Es sind Einrichtungen dieser Art bereits bekannt.
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Eine dieser Einrichtungen weist eine Arbeitspumpe und eine Regelpumpe
auf, von welchen die erste Vacuum oberhalb des Füllgutes im Behälter herstellt,
nachdem der Behälter mit dem Gut gefüllt worden ist. Diese Einrichtung enthält ausserdem
eine Belüftungsvorrichtung, welche es ermöglicht, in den oberhalb des Füllgutes
liegenden leeren Raum,der durch die Arbeitspumpe zunächst auf ein hohes Vacuum von
beispielsweise 300 mm WS an der Tanksohle gebracht worden ist, langsam Luft einströmen
zu lassen.
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Sobald das Vacuum im Behälter bis zu einem vorbestimmten Wert abgebaut
wird, beispielsweise auf 200 mm WS, wird
mittels einer den Vacuumzustand
im Behälter kontrollierenden Messvorrichtung die Regelpumpe eingeschaltet, um das
Vauum wieder auf den vorbestimmten hohen Wert zu bringen. Die Laufzeit dieser Regelpumpe
ist durch ein Zeitrelais bestimmt, welches bei dieser bekannten Einrichtung eine
konstante Laufzeit für die Regelpumpe festlegt. Diese Laufzeit ist so gewählt, dass
die Regelpumpe das erforderliche Væsum während dieser Zeitspanne wieder herstellen
kann, falls der Behälter kein Leck aufweist. Dann strömt Luft durch die Belüftungsvorrichtung
wieder langsam in den Behälter ei beim Abbau des Vacuums bis auf den vorbestimmten
tiefern Wert wird wieder die Regelpumpe eingeschaltet und das hohe Vacuum wird wieder
erstellt.
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Weist jedoch der Behälter eine Undichtheit, beispielsweise ein Leck
auf, dann genügt die fest eingestellte Laufzeit der Regelpumpe nicht, dazu, den
erforderlichen Wert von Vacuum während der vorgegebenen Zeitspanne wieder zu erstellen
und dies wird mittels einer geeigneten Vorrichtung als ein Alarmzustand signalisiert.
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Die entscheideni Frage lautet daher, wie lang soll die Laufzeit der
Regelpumpe sein. Um eine möglichst hohe Empfindlichkeit der Leckwarnung zu erreichen,
wird die Regelpumpe in ihrer Laufzeit eng begrenzt, so, dass sie nur gerade in der
Lage ist, die durch die Belüftungsvorrichtung eingeströmte Luft plus die während
dem Lauf der Regelpumpe gerade einströmende Luftmenge abzusaugen. Dies ist aber
mit Schwierigkeiten verbunden, da die Luftmenge, die einströmt bis der Einschaltwert
der Regelpumpe erreicht ist von der Grösse des Luft- respektive Gasvolumens über
dem Füllgut abhängig ist. Die einströmende Luftmenge ist z.B. bei einem vollen Tank
50 1 bis die Regelpumpe einschaltet, bei halbvollem Tank 380 1 und bei annähernd
leerem Tank 750 L Muss nun die Laufzeit der Regelpumpe auf den Wert des annähernd
leeren Tanks eingestellt werden, so ist die Empfindlichkeit bei höherem Füllstand
des Tanks sehr schlecht, d.h. es wird nicht möglich sein ein Leck von 1 bis 3 mm
Durchmesser zu erkennen.
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Versuche zeigten, dass erst ein Loch von etwa 5 mm Durchmesser durch
diese bekannte Einrichtung wargenommen werden kann.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist diesen Nachteil der bekannten
Einrichtung zu beseitigen. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass eine
Vorrichtung vorgesehen ist, welche zur Begrenzung der Laufzeit der Regelpumpe in
Abhängigkeit vom Füllstand des Behälters bestimmt ist.
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Einrichtung
anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 schematisch
die genannte Einrichtung, welche an einem Behälter montiert ist, und Fig. 2 eine
Begrenzungsvorrichtung, welche einen Bestand teil der Einrichtung nach Fig. 1 darstellt.
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Die Einrichtung zur Ueberwachung der Dichtigkeit eines belüfteten
Behälters ist an diesem in Fig. 1 mit Ziffer 1 bezeichneten Behälter angeschlossen,
der im vorliegenden Fall ein Heizöltank ist. Der Dom 14 und dadurch auch der gesamte
Tank 1 ist mittels eines Deckels 3 abgeschlossen. Zwischen dem Deckel 3 und dem
Rand des Domes 14 befindet sich eine Dichtung 4, welche durch Heizöl nicht angegriffen
werden kann und möglichst gute Luftabdichtung des Tankes sicherstellt. Diese Dichtung
ist zwischen dem Deckel 3 und dem Domflansch mittels Schrauben 5 zusammengedrückt.
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An dem Deckel 3 des Tanks 1 ist eine kombinierte Armatur 6 angeschlossen.
Die untere Partie 7 dieser Armatur 6 besorgt die Ueberdrucksicherung des Tanks 1
und die obere Partie derselben besorgt die Unterdrucksicherung des Tanks 1.
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Durch den Deckel 3 führt eine Füll- bzw. Abnahmeleitung für das Oel,
welche in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Durch den Deckel 3 führt ausserdem
auch eine Messleitung 9, deren anderes Ende einen Saugkorb 11 aufweist und dem atmosphärischen
Druck ausgesetzt ist. In dieser Messleitung 9 ist eine einstellbare Drossel 10 eingeschaltet.
An die Messleitung 9 sind
dann auch zwei Vacuumschalter 12 und 13
sowie die den Tank 1 gegen Unterdruck sichernde Partie 8 der Armatur 6 angeschlossen.
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Ferner ist an den Tank 1 über die den Tank gegen Ueberdruck sichernde
Partie 7 der Armatur 6 eine Saugleitung 15 angeschlossen. An die Saugleitung 15
ist neben einem Manometer 16 eine Arbeitspumpe 18 über ein Rückschlagventil 17 und
eine Regelpumpe 20 über ein Magnetventil 19 angeschlossen. Die Arbeitspumpe 18 ist
im vorliegenden Fall eine Rotationspumpe. Die beiden Pumpen 18 und 20 sind ausgangsseitig
an eine Auspuffleitung 21 angeschlossen.
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Die Regelpumpe 20 kann eine elektrisch angetriebene Membranpumpe
sein, deren Saugleistung zur Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Unterdruckes,
d.h. einer vorbestimmten Differenz zwischen dem atmosphärischen Druck und einem
niedrigen Druck im Tank durch intermittierendes Absaugen der Luft bemessen ist,
die bei betriebsmässig dichtem Tank 1 durch die Drossel 10 sowie durch ungenügende
Dichtung 4 des Deckels 3 und dergleichen dauernd in den Tank 1 eindringt.
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Die Laufzeit der Regelpumpe 20 ist durch ein Zeitrelais 22 bestimmt,
welches nach Ablauf der vorgesehenen Laufzeit der Regelpumpe 20 die Versorgung des
Pumpenantriebes mit Strom unterbricht. Dieses Zeitrelais 22 ist seinerseits durch
eine Vorrichtung 23 steuerbar, welcher zur Begrenzung der Laufzeit der Regelpumpe
20 in Abhängigkeit vom Füllstand des Tanks 1 bestimmt ist. Diese Vorrichtung 23
ist eingangsseitig an die Saugleitung 15 angeschlossen und ausgangsseitig über eine
Drahtleitung 24 mit der Regelpumpe 20 verbunden.
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Die genannte Begrenzungsvorrichtung 23 enthält ei auf Unterdruck
empfindliches Organ 25, welches eingangsseitig an die Saugleitung 15 angeschlossen
ist. Dieses Organ 25 kann ein Vacuumzylinder sein, der einen zylinderförmigen Mantel
26 aufweist .
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Dieser Mantel 26 ist an die Saugleitung 15 luftdicht angeschlossen.
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In diesem Mantel 26 befindet sich ein Kolben 27, wobei zwischen diesem
Kolben 27 und der saugleitungsseitigen Frontwand des
Mantels 26
sich eine bzw. zwei Druckfedern 28 befinden. Diese Druckfedern 28 sind bestrebt,
den Kolben 27 gegen die Einwirkung des äusseren atmosphärischen Druckes nach rechts
zu verschieben.
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Die Druckkraft dieser Federn 28 ist so bemessen, dass sie eine Ver
schiebung des Kolbens 27 nach links in Abhängigkeit von der Grösse des Unterdruckes
in der Saugleitung 15 zulassen.
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Mit dem Kolben 27 ist eine Zugstange 29 verbunden welche den Schieber
30 eines Potentiometers 31 betätigt. Seine äusseren Anschlüsse O-R sind an eine
Gleichspannungsquelle U angeschlossen, welche in der Zeichnung nicht dargestellt
ist. Mit einem dieser Anschlüsse R ist eine der Eingangsklemmen des Zeitrelais 22
elektrisch verbunden. Die andere Eingangsklemme des Zeitrelais 22 ist hingegen mit
dem Schleifer 30 des Potentiometers 31 verbunden. In dieser Weise wird dem Zeitrelais
22 eine veränderliche Vorspannung zugeführt, deren Grösse von der Lage des Kolbens
27 im Mantel 26 und somit auch von der Grösse des Unterdruckes im Tank 1 abhängig
ist. Das Zeitrelais 22 ist hier nicht näher beschrieben da solche Relais allgemein
gut bekannt sind.
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Anstelle des Druckzylinders 25 könnte man auch eine Membrane benützen,
welche entweder in der Wand der Saugleitung 15 oder im Deckel 3 oder in der Wand
des Tanks 1 angeordnet ist. Eine solche Membrane würde dann ebenfalls eine Zugstange
tragen, die wiederum an einem Potentiometer angeschlossen sein kann. Sollte die
Bewegungsbahn dieser Zugstange zur Betätigung des Potentiometers zu kurz sein, so
könnte man ein Uebersetzungsgetriebe verwenden.
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Die Ursache der einleitend besprochenen schlechte Empfindlichkeit
der bekannten Einrichtung mit konstanter Laufzeit der Regelpumpe liegt im folgenden.
Beim annähernd leeren Tank muss die Regelpumpe während der festgesetzten Laufzeit
die einleitend beispielsweise angegebenen 750 1 Luft aus dem Tank heraussaugen,
damit der ursprüngliche hohe Wert des Vacuums erreicht
wird, beispielsweise
die angegebenen 300 mm WS. Beim beinahe vollen Tank würde es genügen nur die einleitend
angegebenen 50 i Luft herauszusaugen, um den Wert von 300 mm WS Unterdruck an der
Tanksohle zu erreichen. Da die Laufzeit der Regelpumpe jedoch auf das maximale Gasvolumen
im Tank eingestellt ist, läuft die Regelpumpe solange bis sie die angenommenen 50
1 Luft und die durch ein Leck eingeströmte und bei kleinem Leck während des Laufes
der Regelpumpe durch das Leck einströmende Luft abgesaugt hat.
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Dadurch fällt aber eine Leckanzeige weg und die Vorrichtung hat seinen
Zweck nicht erfüllt, da sie die ursprünglichen 300 mm WS Unterdruck an der Tanksohle
wieder erstellen konnte trotz eines Lecks im Tank.
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Die vorliegende Einrichtung tritt diesem Mangel dadurch entgegen,
dass die Länge der Laufzeit der Regelpumpe 20 von der Füllstandshöhe im Behälter
1 und daher auch von der in den Tank 1 eingeströmten Gasmenge abhängig gemacht wird.
Dies erfolgt dadurch, dass das auf Unterdruck empfindliche Organ, beispielsweise
der Vacuumzylinder 25, sich auf Grund des herrschenden Vacuums im Gasraum entsprechend
verschiebt. Das Zeitrelais 22 ist dabei wiederum auf eine Zeitspanne eingestellt,
welche jener Laufzeit entspricht,welche die Regelpumpe 20 bei gegebener Pumpleistung
zum Evakuieren des vollen Tanks 1 auf den hohen Wert (300 mm WS) von Vacuum benötigt.
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Falls nun der Tank 1 nur halb voll ist, erreicht das Vacuum im Tank
später diesen vorgegebenen Wert und die Regelpumpe wird nach Erreichung dieses Wertes
sofort abgestellt.
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Dies wird wie folgt veranlasst. Dem Abfall des Vacuums im Tank 1 und
somit auch in der Saugleitung 15 entsprechend, verschiebt sic der Kolben 27 im Vacuumzylinder
25 von links nach rechts, wobei der Schleifer 30 des Potentiometers 31 sich in derselben
Richtung ebenfalls Verschiebt. Sobald der Unterdruck im Tank 1 den vorbestimmten
Wert erreicht hat stellt der Vacuumschalter die Regelpumpe ab. Weist der Tank aber
zusätzliche Undichtheiten auf wird es dank der eng begrenzten Laufzeit der Regelpumpe
nicht möglich
sein in der vorgegebenen Zeit auf die -300 mm WS zu
evakuieren.
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Infolgedessen ist eine solche Steuerung der Regelpumpe 20 auch von
der Menge Luft unabhängig, welche während des Stillstandes der Regelpumpe 20 durch
die Drossel 10 in den Tank einströmt.
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Die vorstehend genannte, nicht erfassbare Zeitspanne während des
Einströmens von Gas bzw. Luft in den Tank wird bei der vorliegenden Einrichtung
eliminiert und die Empfindlichkeit dieser Einrichtung wird dadurch wesentlich verbessert.
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Während des Auffüllens des Tanks 1 mit Heizöl herrscht im Tank 1
der atmosphärische Druck. Nach Beendigung des Auffüllvorganges wird der Tank 1 gegen
den atmosphärischen Druck abgedichtet und mit Hilfe der Rotationspumpe 18 und der
Regelpump 20 wird -die Luft aus dem Tank 1 abgesaugt bis an der Tanksohle ei Vacuum
von etwa 300 mm WS herrscht. Dann setzt die intermittieren de Arbeit der Regelpumpe
20 ein, um den Zustand des Tanks 1 automatisch zu überwachen.
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Der erste Vacuumschalter 12 setzt die Regelpumpe 20 dann in Betrieb,
wenn die untere Grenze des Unterdruckes, beispielsweise die 200 mm WS, erreicht
werden, die Regelpumpe 20 wir dann in der bereits beschriebenen Weise abgestellt
sobald die obere Grenze des Vacuums,beispielsweise die 300 mm WS, erreicht werden,
wobei das Rückschlagventil 17 und das Magnetventil 19 verhindern sollen, dass Luft
durch die stillstehenden Pumpen 18 und 20 in den Tank 1 fliesst. Weist der Tank
1 ein zusätzliches Leck auf, so wird die Regelpumpe 20 nicht in der Lage sein, das
verlangte Vacuum von 300 mm WS wieder herzustellen. Das Zeitrelais 22 wird nach
der gerade eingestellten Zeit jedoch die Regelpumpe 20 abstellen und das Vacuum
sinkt dann weiter ab bis der zweite Vacuumschalter 13 schaltet. Dies ruft ein Alarm
hervor und eine Revision der Anlage ist nun unumgänglich. Zugleich wird die Rotationspumpe
18 in Betrieb gesetzt, so dass das allfällige Herausfliessen von Oel aus dem Tank
durch das hier verbesserte Vacuum verlangsamt wird.