DE2842920B2

DE2842920B2 - Verfahren und Einrichtung zur Anzeige von Flüssigkeitsleckagen an Behältern

Info

Publication number: DE2842920B2
Application number: DE2842920A
Authority: DE
Inventors: Walter 2000 Hamburg Nicolai
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-10-02
Filing date: 1978-10-02
Publication date: 1980-07-24
Also published as: DE2842920A1; DE2842920C3; FR2437998A1; FR2437998B1; CH640943A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Anzeige von Flüssigkeitsleckagen an doppelwandigen Flüssigkeitslagerbehältern oder Behältern mit einer ganz oder teilweise von Flüssigkeit w> umschlossenen Wandung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der Leckanzeigetechnik bei doppelwandigen Behältern, deren Wandzwischenraum (Testraum) durch Überwachung eines Unterdrucks in diesem Testraum ^bl> ständig auf Dichtheit geprüft wird, ist durch die DE-OS 50 073 eine Leckanzeigeeinrichtung zur Anzeige von Undichtheiten an Lagerbehältern für Flüssigkeiten beschrieben worden, bestehend aus einer druckgesteuerten und mit dem Testraum des zu kontrollierenden Behälters ständig durch eine Saugleitung verbundenen Vakuumpumpe, einer Alarmeinrichtung und einem Druckschalter, der über eine separate Meßleitung mit dem Testraum verbunden ist Dieser Druckschalter steuert einen Zeitschalter an, wenn im Verlauf des Evakuierungsvorgangs ein vorbestimmtes Vakuum erreicht ist Dadurch wird die Vakuumpumpe für eine weitere festgelegte Pumpzeit ί 1 in Betrieb gehalten, so daß das vorbestimmte Vakuum weiterhin vergrößert wird. Der Zeitschalter ist mit einem Signalgeber verbunden, der die Alarmeinrichtung dann in Tätigkeit setzt, wenn die Wiederansteuerung des Zeitschalters durch den Druckschalter vor dem Ablauf einer zweiten wählbaren, aber konstanten und an die vorgenannte Pumpzeit 11 anschließenden Einströmzeit f 2 erfolgt, so daß also die für den Abbau des Unterdrucks vom Höchst- zum Tiefstwert benötigte Zeit als Leckage-Kriterium dient. Diese Anordnung hat nicht nur den Nachteil der doppelten Leitungsführung zwischen Behälter und Leckanzeigegerät (ggf. mit aufwendiger T-Stück-Verbindung innerhalb des Behälters), sie meldet lediglich generell eine Undichtheit des Behälters, ohne am Leckanzeigegerät anzeigemäßig unterscheiden zu können zwischen Leckage oberhalb oder unterhalb des Flüssigkeitsspiegels.

Es ist weiterhin bekannt, das Eindringen flüssiger Medien in den zu überwachenden Testraum durch Flüssigkeitssonden in diesem Testraum, der angeschlossenen Evakuierungsleitung oder in einer an den Auslaß der Vakuumpumpe angeschlossenen Leitung, beispielsweise durch Öl- oder Wassersonden handelsüblicher Bauart beziehungsweise temperaturabhängige Widerstände, deren unterschiedliche Wärmeableitung in Gasen oder Flüssigkeiten die Anwesenheit flüssiger Medien meldet, anzuzeigen. Die Nachteile derartiger Leckflüssigkeits-Meldeeinrichtungen sind allgemein bekannt. Eine Anordnung von Flüssigkeitssonden im Testraum erfordert zusätzliche, flüssigkeitsfeste elektrische Leitungen mit Kontrollmoglichkeit für Leitungsunterbrechung und -kurzschluß am Leckanzeigegerät. Außerdem sind die Vorrichtungen zur Auswertung und Anzeige der von den Sonden gemessenen Größen materiell aufwendig und erhöhen damit die Störanfälligkeit der gesamten Einrichtung.

Bei einer anderen bekannten Ausführung von Einrichtungen zur Anzeige von Flüssigkeitsleckagen bei doppelwandigen Behältern mit getrennten Leitungen für die Evakuierung und die Druckmessung im Testraum wird das Eindringen von Flüssigkeit durch ein Leck in den Testraum folgendermaßen angezeigt: Als Folge der Flüssigkeitsleckage sinkt der Unterdruck im Testraum ab und die Vakuumpumpe wird eingeschaltet. Über ein oberhalb des Testraums angeordnetes Schwimmerventil (mit oder ohne mechanische oder magnetische Arretiermöglichkeit) in der Evakuierungsleitung, die bei einigen der bekannten Anordnungen als sogenannte Leckfühler auch bis zur Sohle des Testraums geführt werden, saugt die Vakuumpumpe Leckflüssigkeit bis zu diesem Schwimmerventil an. Nach dem Ansprechen des Schwimmerventils wird die Evakuierungsleitung zwischen Vakuumpumpe und Testraum abgesperrt, so daß keine weitere Flüssigkeit mehr angesaugt und der Unterdruck im Tcsiraum nicht wieder hergestellt werden kann. Nach weiterem Absinken des Unterdrucks im Testraum infolge der natürlichen Undichtheiten löst der an den Test raum aneeschlossene Druckmes-

ser (Druckschalter) ein Alarmsignal aus. Derartige Einrichtungen haben den großen Nachteil, daß sie doppelte Leitungsführung zwischen Testraum und Vakuumpumpe sowie zwischen Testraum und Druckmesser erfordern. Außerdem unterscheidet die Alarmanzeige am Kontrollgerät nicht zwischen einem Leck oberhalb oder unterhalb des Flüssigkeitsspiegels.

Es ist ferner eine Einrichtung zur Anzeige von Flüssigkeitsleckagen in Verbindung mit der Überwachung dir Wanddichtheii doppelwandiger Behälter mittels Unterdruck bekannt, bei der die Vakuumpumpe in vorbestimmten, fest eingestellten Intervallen ein- und ausgeschaltet wird und die Druckverhältnisse in der Evakuierungsleitung fortlaufend gemessen werden. Durch Anordnung einer richtungsempfindlichen Druckbegrenzervorrichtung für Flüssigkeiten und Gase in der Evakuierungsleitung wird erreicht, daß im Leckagefall nach dem Ansaugen von Leckflüssigkeit durch die richtungsempfindliche Druckbegrenzervorrichtung und nach dem systembedingten periodischen Abschalten der Vakuumpumpe der Rückfluß der Leckflüssigkeit aus der Evakuierungsleitung oberhalb der richtungsempfindlichen Durchflußbegrenzervorrichtung in den Testraum verzögert wird. Der Rückfluß der Leckflüssigkeit ist die Folge natürlicher oder künstlich eingeführter Undicht- 2^r> heiten in dem Leitungsabschnitt zwischen Vakuumpumpe und richtungsempfindlicher Durchflußbegr nzervorrichtung. Da der Unterdruck in diesem Leitungsabschnitt infolge dieser kleinen Undichtheiten schneller zusammenbricht als die Rückflußgeschwindigkei* der jo Leckflüssigkeit entspricht, löst ein angeschlossener Alarmdruckschalter ein Alarmsignal aus, wenn der Unterdruck im Gasraum der Evakuierungsleitung auf ein vorgegebenes Maß abgesunken ist. Richtungsempfindliche Druckbegrenzerventile sind materiell außeror- J^r> dentlich aufwendig.

Es ist bei doppelwandigen Behältern auch bekannt, ohne Verwendung von Schwimmerventilen in der bis zur Sohle des Behältertestraums geführten Saugleitung der Vakuumpumpe, in Verbindung mit einer zusätzlichen, ebenfalls an den Testraum angeschlossenen Druckmeßleitung, ein Flüssigkeitsleck anzuzeigen. Dabei kann die Druckmeßleitung auch bis zur Sohle des Testraums geführt werden.

Auch diese Einrichtung zur Anzeige von Flüssigkeitslecks hat den Nachteil der doppelten Leitungsführung zwischen Leckanzeigegerät und Behältertestraum, verbunden mit erheblich großem Aufwand an Rohrleitungsmaterial, Anschlußstutzen und größeren Leitungsschutzrohren. ^r>o

Aus der DE-AS 17 75 250 ist bekannt, daß der unterdrucküberwachte Testraum sowohl der Raum zwischen den beiden Wänden eines Doppelwandbehälters als auch der Raum über der Lagerflüssigkeit in einem einwandigen Behälter sein kann. v>

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flüssigkeits-Leckanzeigeverfahren und eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die mit weniger Aufwand verbunden ist, aber mindestens den gleichen Anforderungen hinsichtlich Genauigkeit μ der Anzeige, des Ansprechens, der Einstellbarkeit und der Funktionssicherheit genügt und auch ohne Verwendung zusätzlicher Druckmeß-Miitel oder Flüssigkeitssonden eine sichere Anzeige der gemessenen Dichtheitsverhältnisse unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels tv> eindeutig ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Eine Einrichtung und Möglichkeiten zur vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung beruht auf der Ausnutzung des Umstandes, daß in den Testraum des Behälters eindringende Leckflüssigkeit durch die Vakuumpumpe in die Evakuierungsleitung gesaugt wird, so daß der am behälterfernen Ende der Evakuierungsleitung angeschlossene Druckregler ausschließlich auf den Gasdruck im anteiligen Testraum der Evakuierungsleitung anspricht und damit infolge des wesentlich kleineren Volumens des anteiligen Testraums der Evakuierungsleitung gegenüber dem Testraum des Behälters bei dichten Behälterwandungen eine erheblich kürzere Betriebsdauer der Vakuumpumpe zur Aufrechterhaltung des Solldruckbereichs bedingt, als bei dichten Behälterwandungen im Normalbetrieb.

Die erfindungsgemäße Funktion der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist sowohl bei Behältern, deren Evakuierungsleitung am oberen Ende (Scheitel) des Testraums endet, als auch bei Behältern, deren Evakuierungsleitung bis zur Sohle des Behälters geführt ist, gewährleistet. Schwimmerventile (Flüssigkeitssperren) in der Evakuierungsleitung, die am oberen Ende des Testraums angeordnet sind, werden nur bei höheren Arbeitsunterdrücken im Testraum erforderlich. Bei niedrigen ArbeitsunterdrHcken und bis zur Sohle des Behälters geführter Evakuierungsleitung (beide Voraussetzungen müssen erfüllt sein) können sie entfallen, ohne die erfindungsgemäße Funktion zu stören.

Im Normalbetrieb (keine Leckage oberhalb oder unterhalb des Flüssigkeitsspiegels) wird bei einem doppelwandigen Behälter der eingangs genannten Gattung nach Abschluß der Evakuierung des Testraums an der unteren Schwelle des Solldruckbereichs, infolge der natürlichen Undichtheiten der Druck im Testraum und damit auch in der Evakuierungsleitung al'mählich ansteigen, bis er schließlich mittels der druckabhängig einsatzgeregelten Vakuumpumpe an der oberen Druckschwelle des Solldruckbereichs (kleiner Unterdruck) durch erneuten Beginn der Evakuierung des Testraums bis zur unteren Druckschwelle des Solldruckbereichs wiederhergestellt wird. Dieser Evalcuierungsvorgang dauert — je nach Volumen des Testraums, der Förderleistung der Vakuumpumpe, dem Ausmaß der natürlichen Undichtheiten, der Schalthysterese des Druckreglers — um nur einige Größen zu nennen — Minuten bis Stunden.

Dringt jedoch Leckflüssigkeit durch eine Undichtheit der Behälterwandung in den Testraum ein und wird bei Einsatz der Vakuumpumpe in die Evakuierungsleitung gesaugt, tritt sofort ein rascher DrucKabfall (Unterdruckanstieg) im Gasraum der Evakuierungsleitung zwischen Vakuumpumpe und Flüssigkeitssäule (bzw. Schwimmerventil) ein und erreicht in wesentlich kürzerer Zeit als im Normalbetrieb die untere Grenze des Solldruckbereichs in diesem Gasraiim.

Führt die Evakuierungsleitung bis zur Sohle des Testraums, wo Leckflüssigkeit sich angesammelt hat, kommt der Druckabfall in der Evakuierungsleitung rascher zustande, als bei einem Anschluß der Evakuierungsleitung am oberen Ende des Testraums. Im letzteren Falle muß der Testraum erst mit Leckflüssigkeit durch ständigen oder intermittierenden Betrieb der Vakuumpumpe aufgefüllt werden, ehe eine Volumenverkleinerung in der Evakuierungsleitung sich bemerkbar macht. Ist beispielsweise ein Schwimmerventil in der

n^nriioh ι cypw*ⁱnn*7pir'hn*^atp»n MjH*»j "^löst EYsküierun^sleitun" oberhalb des Testrsur

hälterscheitel angeordnet, schließt dieses nach dem Hochsaugen der Leckflüssigkeit bis zum Schwimmerventil den Gasraum zwischen Vakuumpumpe und Behältertestraum dicht ab. Damit entsteht in kürzester Zeit ein Druckabfall in der Evakuierungsleitung bis zu ϊ der Druckschwelle, bei der die Vakuumpumpe ausgeschaltet wird.

Die Überwachung der Betriebsdauerverkürzung der Vakuumpumpe als indirektes Maß für den Flüssigkeitseinbruch in den Testraum kann sowohl mittels bekannter Meßvorrichtungen als auch mittels erfindungsgemäßer Meßvorrichtungen erfolgen. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, daß ein Steuer- und/oder Alarmsignal von der Vorrichtung zur Überwachung der Betriebsdauer der Vakuumpumpe ausgelöst wird, wenn die Betriebsdauer der Vakuumpumpe gleich lang oder kürzer ist als die frei wählbare, jedoch konstante, fest eingestellte Schalt- oder Periodendauer des Zeitgliedes der Pumpenbetriebsdauer-Überwachungsvorrichtung.

Um die Vakuumpumpe im Flüssigkeitsalarmfalle vor weiterem Betrieb zu verschonen, ist eine selbsttätig wirksame Schaltvorrichtung vorgesehen, die den Evakuierungsvorgang nach Auslösung des Steuer- und/oder Alarmsignals durch die Pumpenbetriebsdauer-Überwachungsvorrichtung dauerhaft beendet.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Die Figur zeigt schematisch und in stark vereinfachter Darstellung das Prinzip eines Ausführungsbeispiels einer Einrichtung gemäß der Erfindung mit einer bis zur 3« Sohle des Testraums geführten Evakuierungsleitung mit Schwimmerventil.

Die Figur zeigt einen doppelwandigen Flüssigkeitslagerbehälter, dessen Testraum 2 von einer inneren und äußeren Wandung 1, 11 umschlossen ist. Der Behälter « ist mit dem flüssigen Lagergut 13 teilweise gefüllt. Der gasgefüllte Testraum 2 ist über eine Evakuierungsleitung 3, die bis zur Sohle des Testraums reicht, mit der Vakuumpumpe 5 verbunden. Die Vakuumpumpe 5 wird durch den elektrischen Antrieb 6 angetrieben. Unmittel- to bar oberhalb des Testraums ist ein Schwimmerventil 4 — das als Flüssigkeitssperre dient — in der Evakuierungsleitung 3 angeordnet.

Im Testraum 2 herrscht im Normalbetriebszustand (dichte Wandungen und Rohrverbindungen) ein vom Atmosphärendruck abweichender Unterdruck in einem vorbestimmten Solldruckbereich, der durch eine obere und untere Druckgrenze definiert ist Der Druck im Testraum wird durch den Druckregler 7 gemessen und bei Erreichen der Druckgrenzen des Solldruckbereiches so in elektrische Schaltsignale gewandelt Diese Schaltsignale werden einerseits über die Relaisanordnung 8 dem Vakuumpumpenantrieb 6 zugeführt und dienen zum Ein- und Ausschalten der Vakuumpumpe; andererseits werden sie als Steuersignale der Vorrichtung 9 zur Überwachung der Betriebsdauer der Vakuumpumpe zugeführt Im Normalfall erfolgt das Einschalten des Druckreglers 7 und damit der Anlauf der Vakuumpum pe, wenn der Unterdruck im Testraum infolge de unvermeidlichen natürlichen Undichtheiten im Test raumsystem die obere Grenze des Solldruckbereich: erreicht, und das Ausschalten des Druckreglers 7 unc damit der Stillstand der Vakuumpumpe, wenn de Unterdruck im Testraum 2 die untere Grenze de; Solldruckbereichs erreicht hat. Die Vorrichtung 9 zui Überwachung der Betriebsdauer der Vakuumpumpe is ferner mit dem Alarmsignalgeber 10 und der Relaisan Ordnung 8 verbunden. Unterschreitet die Betriebsdauei der Vakuumpumpe bei der Wiederherstellung de! Unterdrucks von der oberen bis zur unteren Grenze de: Solldruckbereiches ein vorbestimmtes Maß, aktivier die Vorrichtung 9 den Alarmsignalgeber 10 und betätig gleichzeitig die Relaisanordnung 8, die ihrerseits wiederum den Stromkreis des Vakuumpumpenantrie bes 6 dauerhaft auftrennt.

Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführunj der Erfindung beschränken sich nicht auf das hier in einzelnen dargestellte und beschriebene Beispiel. De: doppelwandige Behälter mit abgeschlossenem Test raum kann auch aus der gas- und flüssigkeitsdichtei Kombination eines einwandigen Behälters mit starr» Wandung und einer Außen- oder Innenhülle aus gas und flüssigkeitsdichtem, flexiblem Kunststoff bestehen wobei als Testraum der Zwischenraum zwischen starrei und flexibler Wandung dient. Ferner kann die Messung der Druckverhältnisse im Gasraum der Evakuierungs leitung durch Druckschalter konventioneller Bauart Druckmesser mit Näherungs- oder Schlitzschaltern Vorrichtungen zur Messung der Leistungsaufnahnu bzw. Förderleistung der Vakuumpumpe während de! Pumpbetriebes als Kriterium der Druckverhältnisse an Saugstutzen der Pumpe, oder andere Druckmeßvorrich tungen mit Schaltvorrichtung erfolgen. Desgleicher kann die Evakuierungsleitung beispielsweise nur bis zui Testraumobergrenze, bis zur halben Testraumhöhe odei über eine bestimmte Höhe oberhalb des Testraumi hochgeführt werden, ohne das Gebiet der Erfindung zi verlassen.

Darüber hinaus kann die vorstehend beschriebene Erfindung auch mit einer ergänzenden bekannter Einrichtung zur Anzeige von Undichtheiten dei Behälterwandungen oberhalb des angrenzenden Flüssigkeitsspiegels mittels Vakuum kombiniert werden. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft monostabile Zeitglieder unterschiedlicher Schaltdauer vorzusehen Dann wird einerseits ein Alarm- und/oder Steuersigna ausgelöst, wenn die Vakuumpumpe im Zeitpunkt des Ablaufs der Schaltdauer des Zeitgliedes kurzer Schalt dauer oder früher abgeschaltet wird (Flüssigkeitsalarm), und andererseits ein Alarm- und/oder Steuersigna ausgelöst wenn die Vakuumpumpe verzögert oder überhaupt nicht nach Ablauf der Schaltdauer des Zeitgliedes langer Schaltdauer abgeschaltet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Anzeige von Flüssigkeitsleckagen an doppelwandigen Flüssigkeitslagerbehältern oder Behältern mit einer ganz oder teilweise von Flüssigkeit umschlossenen Wandung, in deren auf Flüssigkeitseinbruch zu überwachenden, im leckfreien Zustand mit Gas gefülltem Testraum ein vom Atmosphärendruck abweichender Unterdruck durch eine ständig mit dem Testraum verbundene Vakuumpumpe mit druckabhängiger Einsatzregelung über eine Evakuierungsleitung aufrechterhalten wird, wobei der Druck im Testraum, soweit er infolge unvermeidlicher und unschädlicher kleiner Undichtheiten ansteigt, selbsttätig innerhalb eines bestimmten Solldruckbereichs gehalten wird und eine Vorrichtung zur Überwachung der Betriebsdauer der Vakuumpumpe angeordnet ist, deren Zeitglied bei Anlauf der Vakuumpumpe aus seiner Ausgangsstellung gestartet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Überwachung der Betriebsdauer der Vakuumpumpe im Falle einer wesentlichen Verkürzung des Zeitabstandes zwischen der druckabhängigen Ein- und Ausschaltung der Vakuumpumpe ein Steuer- und/ oder Alarm-Signal auslöst

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer- und/oder Alarm-Signal ausgelöst wird, wenn die Betriebsdauer der Vakuumpumpe gleich lang oder kurzer ist als die festeingestellte Schalt- oder Periodendauer des Zeitgliedes der Vorrichtung zur Überwachung der Betriebsdauer der Vakuumpumpe.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Evakuierungsvorgang nach « Auslösung des Steuer- und/oder Alarm-Signals dauerhaft unterbrochen wird.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die ständig mit dem Testraum verbundene Vakuumpumpe (5) mit einer an sich bekannten Vorrichtung (9) zur Überwachung der Betriebsdauer der Vakuumpumpe (5) versehen ist, deren Zeitglied mit frei wählbarer, jedoch konstanter, festeingestellter Schalt- oder Periodendauer bei jedem Anlauf der Vakuumpumpe aus seiner Ausgangsstellung gestartet wird, wobei Mittel vorgesehen sind, die bei einem Stillstand der Vakuumpumpe während der Schalt- oder Periodendauer des Zeitgliedes einen Steuer- und/oder "> <> Alarm-Signal-Geber (10) zur Anzeige einer Flüssigkeitsleckage aktivieren.