DE3623872A1 - Sensor zur erfassung einer leckage einer korrosiven fluessigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sensor zur Erfassung einer Leckage einer korrosiven Flüssigkeit.

Wenn eine korrosive Flüssigkeit, wie z. B. Salzsäure, aus einem Lagertank in einer Industrieanlage oder ähnlichem ausläuft, kann eine beträchtliche Umweltverschmutzung auftreten. Es ist daher wesentlich, daß derartige Leckagen zu einem frühen Zeitpunkt festgestellt werden. Hierzu wurde bisher der in den Fig. 3A und 3B dargestellte Sensor zur Erfassung einer Leckage einer korrosiven Flüssigkeit vorgeschlagen. Fig. 3A zeigt einen schematischen Querschnitt des Sensors in einer Explosionsansicht. Fig. 3B ist eine Teilansicht des Sensors von oben. Dieser Sensor umfaßt ein Paar isolierender Folien 1 a und 1 b und ein Paar Metalldrähte, d. h. Elektroden 2 a und 2 b. Die Isolierfolien 1 a und 1 b bestehen aus einem isolierenden Material, wie z. B. Teflon-Polytetrafluoräthylen, das nicht durch die zu erfassende korrosive Flüssigkeit angegriffen wird. Die Elektroden 2 a und 2 b bestehen aus Metall, z. B. Aluminium, das durch die korrosive Flüssigkeit korrodiert wird, und haben einen kreisförmigen Querschnitt. Die Elektroden 2 a und 2 b sind zwischen den Isolierfolien 1 a und 1 b parallel zueinander angeordnet, und die Isolierfolien 1 a und 1 b werden aufeinander angeordnet, wobei die Elektroden zwischen ihnen angeordnet sind, und werden dann miteinander verklebt, um den Sensor auszubilden. In Fig. 3A sind diese Teile in einer Explosionsansicht dargestellt. Wie man in Fig. 3B sieht, ist eine der Isolierfolien 1 a mit einer großen Anzahl durchgehender Löcher 4 a und 4 b versehen, die in zwei sich längs der Elektroden 2 a und 2 b erstreckenden Reihen 3 a und 3 b angeordnet und voneinander in vorbestimmten Abständen längs jeder Reihe beabstandet sind, so daß die Elektroden 2 a und 2 b durch diese durchgehenden Löcher freigelegt sind.

Um die Leckage einer korrosiven Flüssigkeit zu erfassen, wird dieser Sensor an einer Stelle angeordnet, wo eine derartige Leckage auftreten kann, und die Elektroden 2 a und 2 b, die als entsprechende Elektroden wirken, werden mit einem Erfassungsschaltkreis (nicht dargestellt) verbunden. Wenn eine Leckage auftritt, fließt die ausge­ tretene korrosive Flüssigkeit durch mindestens einen Teil der durchgehenden Löcher 4 a und 4 b und gelangt in das Innere des Sensors. Der Erfassungsschaltkreis wird geöffnet, wenn mindestens eine der Elektroden 2 a oder 2 b aufgelöst ist, wodurch die Leckage der korrosiven Flüssigkeit erfaßt wird.

Bei dieser Art Sensor haben die als Elektroden dienenden Metalldrähte 2 a und 2 b im allgemeinen einen Durchmesser von etwa 0,6 mm, d. h. sie bieten für die korrosive Flüssigkeit nur eine kleine aufzulösende Oberfläche. Es dauert daher relativ lange, bis die Elektroden aufgelöst sind. Weiter kann, auch wenn die Elektroden aufgelöst sind, zwischen beiden Elektroden ein Kurzschluß infolge des Vor­ handenseins der korrosiven Flüssigkeit auftreten. Da der natürliche Widerstand der korrosiven Flüssigkeit niedrig ist, wird der Schaltkreis nicht vollständig geöffnet, so daß eine genaue Erfassung der Leckage schwierig ist. Fig. 4 zeigt, wie der erfaßte Widerstand in dem oben beschriebenen Erfassungsschaltkreis sich im Laufe der Zeit ändert, wenn die Proben 1 und 2, die durch entsprechendes Teilen des Sensors von Fig. 3A und B in zwei Teile erzeugt wurden, in etwa 100 ccm Salzsäure mit einer Konzentration von 36 Gew.% getränkt wurden. Man sieht aus dem Diagramm, daß der Widerstand vor dem Eintauchen der Proben 10 Ohm betrug und nur auf 70 Ohm nach 100 Minuten Tauchzeit anstieg. Es ist daher verständlich, daß es mit dem in den Fig. 3A und 3B dargestellten Sensor schwierig ist, schnell und genau Leckagen zu erfassen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sensor zur Erfassung einer Leckage einer korrosiven Flüssigkeit der eingangs genannten Art derart weiterzu­ bilden, daß mit ihm eine schnelle und genaue Erfassung von Leckagen einer korrosiven Flüssigkeit möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. D. h. es wird ein Sensor zur Erfassung einer Leckage einer korrosiven Flüssigkeit mit einem Paar im Abstand voneinander angeordneter Elektroden aus einem elektrisch leitenden, durch die zu erfassende Flüssigkeit korrodierbarem Material geschaffen, die mit einer Erfassungsschaltung verbunden sind und abdichtend zwischen einem Paar äußerer Isolierfolien aus einem gegenüber der zu erfassenden Flüssigkeit inerten Material eingeschlossen sind, wobei mindestens eine der äußeren Isolierfolien mehrere durchgehende Löcher aufweist, wodurch im Fall einer Leckage in der Nähe des Sensors die Flüssigkeit durch die durchgehenden Löcher in der äußeren Isolierfolie fließt und einen Teil einer Elektrode auflöst, wobei die Elektroden flach ausgebildet und mit einer Widerstandsmeßschaltung verbunden sind, weiter die Elektroden voneinander durch eine innere Folie aus einem elektrisch isolierenden Material getrennt sind, die mehrere durchgehende Löcher aufweist, wodurch in den Sensor eingeflossene Flüssigkeit durch die durchgehenden Löcher der inneren Folie zur zweiten Elektrode fließt und einen Kurzschluß verursacht, so daß eine schnelle und genau meßbare Abnahme des Widerstands in der Schaltung und somit der Erfassung der Leckage stattfindet. Die flachen Elektroden bestehen vorzugsweise aus Aluminiumfolien, und die inneren und äußeren Isolier­ folien aus einem isolierenden Material bestehen vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylenfolien.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1A einen schematischen Querschnitt einer Ausführungs­ form eines Sensors zur Erfassung einer Leckage einer korrosiven Flüssigkeit in Explosionsdar­ stellung und in vergrößertem Maßstab;

Fig. 1B eine Teilansicht des Sensors von oben;

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung des über die Zeit gemessenen Widerstandes bei dem Sensor gemäß der Erfindung;

Fig. 3A einen schematischen Querschnitt eines bekannten Sensors in Explosionsdarstellung und in ver­ größertem Maßstab;

Fig. 3B eine Teilansicht des in Fig. 3A gezeigten Beispiels von oben; und

Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung des gemessenen Widerstandes über der Zeit bei Verwendung des bekannten Sensors von Fig. 3A und 3B.

Es wird ein Sensor zur Erfassung einer Leckage einer korrosiven Flüssigkeit geschaffen, der ein Paar flacher Elektroden aus einem leitenden Metall aufweist, das durch die zu erfassende Flüssigkeit korrodierbar ist, und die im Abstand voneinander und durch eine innere Folie aus einem elektrisch isolierenden Material getrennt angeordnet sind, wobei die innere Folie mehrere durchgehende Löcher aufweist und die gesamte Konstruktion durch ein Paar äußerer Isolierfolien eingeschlossen ist, von denen mindestens eine mehrere durchgehende Löcher aufweist. Wenn eine Leckage auftritt, fließt die Flüssigkeit durch die durchgehenden Löcher in der äußeren Isolierfolie, löst einen Teil einer Elektrode auf und fließt durch die durch­ gehenden Löcher in der inneren Folie zur zweiten Elektrode, wodurch ein Kurzschluß verursacht wird, der zu einer schnellen und genauen meßbaren Abnahme des Widerstands im Schaltkreis und somit zur Erfassung der Leckage führt.

Der Sensor zur Erfassung einer Leckage einer korrosiven Flüssigkeit gemäß der Erfindung umfaßt eine mittlere Isolierfolie mit mehreren durchgehenden Löchern, ein Paar flache Elektroden, wobei jeweils eine Elektrode auf einer Seite der Isolierfolie angeordnet ist, und ein Paar äußerer Isolierfolien, von denen entweder eine oder beide Isolier­ folien eine große Anzahl durchgehender Löcher aufweisen, die im wesentlichen über die gesamte Oberfläche verteilt sind, wobei die flachen Elektroden und die mittlere Isolierfolie abdichtend von den äußeren Isolierfolien eingeschlossen und die mittlere Isolierfolie zwischen den flachen Elektroden angeordnet ist und die äußeren Isolier­ folien miteinander verschlossen sind.

Da der erfindungsgemäße Sensor folienähnliche flache Elektroden als Elektroden verwendet, die im Falle einer Leckage von der korrosiven Flüssigkeit aufgelöst werden, werden beide Elektroden durch die korrosive Flüssigkeit nur durch die Ausbildung einer Öffnung an einem Teil der Elektrode durch die Korrosion kurzgeschlossen, und die ausgetretene Flüssigkeit kann dadurch erfaßt werden. Hierdurch ist eine schnelle Erfassung möglich. Bei der auf einem Kurzschluß zwischen den Elektroden basierenden Erfassungsmethode ist es möglich, große Widerstandsände­ rungen nach und vor dem Kurzschluß zu erhalten, wodurch eine schnelle und genaue Erfassung sichergestellt wird.

Fig. 1A ist eine schematische Schnittansicht einer Aus­ führungsform des Sensors zur Erfassung einer Leckage einer korrosiven Flüssigkeit in Explosionsdarstellung und vergrößertem Maßstab. Fig. 1B ist eine Teilansicht des Sensors von oben.

Der Sensor hat ein Paar flache Elektroden 11 a und 11 b, z. B. aus Aluminium, mit einer Dicke von 0,1 mm und eine mittlere Isolierfolie 12 c, z. B. aus Teflon-Polytetrafluor­ äthylen, die zwischen den flachen Elektroden angeordnet ist. Die mittlere Isolierfolie 12 c ist mit mehreren durch­ gehenden Löchern 13 c versehen, deren Zweck weiter unten beschrieben wird. Das in dieser Weise angeordnete Elektrodenpaar 11 a und 11 b und die mittlere Isolierfolie 12 c sind von einem Paar äußerer Isolierfolien 12 a und 12 b aus Polytetrafluoräthylen, wie die mittlere Isolierfolie 12 c, eingeschlossen und miteinander verklebt oder verschweißt, um die Konstruktion einzuschließen. Wie oben beschrieben, sind die Teile in Explosionsansicht in Fig. 1A dargestellt. Die äußere Isolierfolie 12 a ist mit einer großen Anzahl durchgehender Löcher 13 a versehen, die im wesentlichen auf der gesamten Oberfläche ausgebildet sind, wie man dies in Fig. 1B sieht, so daß diese durchgehenden Löcher 13 a zusammen mit den durchgehenden Löchern 13 c in der mittleren Isolierfolie 12 c Kanäle für die zu erfassende korrosive Flüssigkeit bilden. In diesem Fall ist die flache Elektrode 11 a durch die große Anzahl durchgehender Löcher 13 a in der äußeren Isolierfolie 12 a freigelegt.

Im Betrieb wird der Sensor an einer Stelle angeordnet, an der eine Leckage einer korrosiven Flüssigkeit auftreten kann und wird elektrisch mit einem geeigneten Erfassungs­ schaltkreis (nicht dargestellt) verbunden, in denen die Elektroden 11 a und 11 b als seine Elemente wirken. Wenn eine Leckage einer korrosiven Flüssigkeit auftritt, fließt die ausgetretene Flüssigkeit durch mindestens einen Teil der durchgehenden Löcher 13 a in der äußeren Isolierfolie 12 a und tritt in das Innere des Sensors ein, wo sie eine Öffnung in der flachen Elektrode 11 a ausbildet, die durch diese durchgehenden Löcher 13 a freigelegt ist. Die Flüssigkeit gelangt dann durch die durchgehenden Löcher 13 c in der mittleren Isolierfolie 12 c und erreicht die andere flache Elektrode 11 b. In diesem Fall dient die flache Elektrode 11 b als Sammler für die korrosive Flüssigkeit. Hierdurch werden die Elektroden 11 a und 11 b durch die zu erfassende Flüssig­ keit kurzgeschlossen, und die Leckage der korrosiven Flüssigkeit kann erfaßt werden, indem man im Erfassungs­ schaltkreis die durch diesen Kurzschluß hervorgerufenen Änderungen des Widerstands oder die Änderungen der Kapazität oder der Impedanz vor und nach dem Kurzschluß beobachtet.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß gemäß der Erfindung eine folienähnliche flache Elektrode mit bei­ spielsweise einer Dicke von 0,1 mm aufgelöst wird, so daß in ihr eine Öffnung ausgebildet wird. Es ist daher weniger Zeit zum Auflösen dieser Elektrode erforderlich, verglichen mit dem bekannten Sensor, bei dem ein Metalldraht mit einem kreisförmigen Querschnitt aufgelöst werden muß. Beim beschriebenen bekannten Sensor, bei dem der Schaltkreis geöffnet wird, wenn der Metalldraht aufgelöst ist, ist es schwierig, genau das Öffnen des Schaltkreises zu er­ fassen, da der Schaltkreis durch die korrosive Flüssigkeit kurzgeschlossen wird. Andererseits erfaßt der erfindungs­ gemäße Sensor die Leckage durch Schaffen einer Öffnung in einer Elektrode und dann durch Erfassen der Änderungen der Kapazität oder Impedanz, die durch das Vorhandensein der ausgetretenen Flüssigkeit zwischen den zwei Elektroden bewirkt wird oder durch das Kurzschließen des Schaltkreises durch die Flüssigkeit und Erfassen der durch den Kurzschluß bewirkten Änderungen des Widerstands im Erfassungsschalt­ kreis. Somit ist eine schnelle und genaue Erfassung möglich.

Fig. 2 zeigt, wie der Widerstand im Erfassungsschaltkreis sich im Laufe der Zeit ändert, wenn der erfindungsgemäße, in Fig. 1 dargestellte Sensor mit etwa 100 ccm Salzsäure mit einer Konzentration von 36 Gew.% getränkt wird. Wie man aus dem Diagramm sieht, ändert sich der anfängliche unendliche Widerstand bereits nach 6 Minuten Eintauchen auf 1 Ohm oder weniger. Somit ist es mit der Erfindung möglich, große Widerstandsänderungen innerhalb kurzer Zeit zu erreichen, da der Sensor äußere Isolierfolien verwendet, die mit durchgehenden Löchern versehen sind, die gleichmäßig über die gesamte Oberfläche verteilt sind, und weiter folien­ ähnliche flache Elektroden verwendet, die schnell und sicher durch die korrosive Flüssigkeit aufgelöst werden können.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Elektroden aus Aluminium ausgebildet. Es kann jedoch jedes andere Metall verwendet werden, solange das Metall durch die korrosive Flüssigkeit, die erfaßt werden soll, leicht aufgelöst wird.

Jede Isolierfolie bei der oben beschriebenen Ausführungs­ form besteht aus Polytetrafluoräthylen. Die Folie ist jedoch nicht auf dieses Material beschränkt, und es kann jedes andere geeignete Isoliermaterial verwendet werden, solange es nicht durch die zu erfassende korrosive Flüssig­ keit aufgelöst wird.

Bei der obigen Ausführungsform ist eine der Isolierfolien 12 a und 12 b mit durchgehenden Löchern versehen. Die durch­ gehenden Löcher können jedoch ebenfalls in beiden Folien ausgebildet sein. Es ist verständlich, daß diese durch­ gehenden Löcher ebenfalls in einem anderen Muster als dem in Fig. 1B dargestellten Muster ausgebildet sein können.

Claims (3)

1. Sensor zur Erfassung einer Leckage einer korrosiven Flüssigkeit mit einem Paar im Abstand voneinander angeordneter Elektroden aus einem elektrisch leitenden, durch die zu erfassende Flüssigkeit korrodierbaren Material, die mit einer Erfassungsschaltung verbunden sind und abdichtend zwischen einem Paar äußerer Isolierfolien aus einem gegenüber der zu erfassenden Flüssigkeit inerten Material eingeschlossen sind, wobei mindestens eine der äußeren Isolierfolien mehrere durchgehende Löcher aufweist, wodurch im Fall einer Leckage in der Nähe des Sensors die Flüssigkeit durch die durch­ gehenden Löcher in der äußeren Isolierfolie fließt und einen Teil einer Elektrode auflöst, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (11 a, b) flach ausgebildet und mit einer Widerstandsmeßschaltung verbunden sind, daß die Elektroden (11 a, 11 b) voneinander durch eine innere Folie (12 c) aus einem elektrisch isolierenden Material getrennt sind, die mehrere durchgehende Löcher (13 c) aufweist, wodurch in den Sensor eingeflossene Flüssigkeit durch die durchgehenden Löcher (13 c) der inneren Folie (12 c) zur zweiten Elektrode (11 b) fließt und einen Kurzschluß verursacht, so daß eine schnelle und genau meßbare Abnahme des Widerstands in der Schaltung und somit Erfassung der Leckage stattfindet.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Elektroden (11 a, 11 b) Aluminiumfolien sind.

3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und äußeren Folien (12 a, 12 b, 12 c) aus einem isolierenden Material aus Polytetrafluorethylen bestehen.