DE10247167A1 - Dichtprüfeinrichtung und Verfahren zur Dichtheitsprüfung - Google Patents

Abstract

Eine Dichtprüfeinrichtung für Ventile weist einen zwischen den Ventilen angeordneten Drucksensor (6) auf, der an eine Prüfeinheit (8) angeschlossen ist. Diese überprüft den Druckverlauf in dem von den Ventilen eingeschlossenen Volumen nach dem probeweisen Öffnen und Schließen des eingangsseitigen Ventils (2) sowie des ausgangsseitigen Ventils (3). Die erfassten Drücke werden zur Bestimmung von Druckdifferenzen (die Null oder von Null verschieden sein können) herangezogen. Die Druckdifferenzen werden mit dem Volumen des von den Ventilen (2, 3) eingeschlossenen Mittelraums (5) sowie gegebenenfalls mit dem anstehenden Eingangsdruck zu Kennwerten verrechnet, die die Leckagen des eingangsseitigen Ventils (2) sowie des ausgangsseitigen Ventils (3) getrennt kennzeichnen. Die erfassten Leckagen dienen als Grundlage für die Entscheidung für weitere Maßnahmen, beispielsweise Alarmgabe sowie teilweise oder ganze Sperrung des Betriebs der Ventileinrichtung (1).

Description

• Die Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung für Ventile, insbesondere Gassicherheitsventile sowie ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung von separat ansteuerbaren Ventilen, insbesondere Gassicherheitsventilen.
• Gassicherheitsventile umfassen meist zwei im Gasstrom hintereinander angeordnete Ventile, die einzeln ansteuerbar sind. Beide Ventile schließen einen Mittelraum ein, der durch die Ventile sowohl abströmseitig (brennerseitig) als auch quellenseitig (stromaufwärts) absperrbar ist. Wenn beide Ventile dicht sind kann bei geschlossenen Ventilen aus dem Mittelraum weder Gas heraus noch in diesen hinein gelangen. Die Dichtheit beider Ventile ist eine wichtige Voraussetzung für die Sicherheit des Gassicherheitsventils, denn nur wenn beide Ventile dicht sind kann auch ein plötzlich auftretender Defekt eines der beiden Ventile nicht zum unkontrollierten Aus- oder Durchlassen von Gas führen. Es kommt deshalb darauf an, die Dichtheit beider beteiligter Ventile von Zeit zu Zeit zu überprüfen, um Sicherheitsmängel rechtzeitig erkennen zu können, die sich ergeben, wenn eines der beiden Ventile nicht mehr dicht ist.
• Aus der DE 4211681 C2 ist ein Verfahren zum Steuern von Ventilen einer Gasturbinenanlage bekannt, das die Überprüfung der beteiligten Ventile auf Dichtheit beinhaltet. Die Gasturbinenanlage weist mehrere in Reihe angeordnete Ventile auf, wobei ein Zwischenabschnitt zwischen zwei Ventilen auf Druckänderungen überwacht wird. Dazu ist an diesen Zwischenabschnitt ein Druckdetektorschalter angeordnet, der mit einer Steuereinheit verbunden ist, die ihrerseits auch die Ventile steuert. Zur Druckprüfung werden die stromabwärtigen Ventile geschlossen und die stromaufwärtigen Ventile kurzzeitig geöffnet und wieder geschlossen. Sinkt nun der Druck des in dem Zwischenabschnitt eingeschlossenen Gasvolumens ab wird dies mit Hilfe des Druckdetektorschalters erkannt. Dazu wird mit dessen Hilfe in bestimmten zeitlichen Abständen der Druck des eingeschlossenen Brenngases gemessen, um eine Druckänderung in der Hauptbrennstoffleitung zu erfassen und so festzustellen, ob der Druck des Brenngases sinkt, d.h. ob Brenngas durch eines der stromabwärtigen Ventile leckt.
• Die Überwachung des Druckabfalls allein kann zu Fehlschlüssen führen, insbesondere wenn niedrige Eingangsdrücke vorliegen.
• Aus der DE 196 30 875 A1 ist eine Sicherheitsanordnung für einen Brenner bekannt, bei der mittels eines Drucksensors der Druck in einem Leitungsabschnitt zwischen zwei gesteuerten Ventilen überwacht wird. Der Drucksensor ist sowohl an eine Brennstoffprüfeinheit als auch an eine Dichtheitsprüfeinheit angeschlossen, so dass dessen Ausgangssignal mehrfach genutzt wird. Bei der Brennerinbetriebnahme wird zunächst das Vorhandensein von Brennstoff geprüft. Wenn der Drucksensor dabei ein Signal meldet wird das Inbetriebsetzungsprogramm fortgesetzt. Meldet der Drucksensor kein Signal wird das eingangsseitige Ventil für kurze Zeit geöffnet, um den Brennstoffdruck an den Sensor zu leiten. Falls der Drucksensor immer noch kein Signal meldet wird das eingangsseitige Ventil geschlossen und eine Wartezeit abgewartet.
• Aus der US-PS 4706881 ist darüber hinaus ein selbst korrigierendes Steuersystem für eine Gasventilanordnung bekannt, die zwei in Reihe angeordnete Gasventile aufweist. An den von den Gasventilen eingeschlossenen Raum ist ein Drucksensor angeschlossen, der mit einer Steuereinheit verbunden ist. Der Mikroprozessor enthält eine Routine zur Erfassung von Gaslecks an den Ventilen. Dazu wird bei regulärem Betrieb in Stillstandszeiten, bei denen keine Wärmeanforderung vorliegt, sowohl das stromaufwärtige als auch das stromabwärtige Ventil geschlossen. Wenn der Gasregler dann nicht dicht ist, verändert sich der Druck in der von den beiden Ventilen abgeschlossenen Kammer. Die Veränderung dieses Drucks wird als Leckage interpretiert. Mehrmaliges Öffnen und Schließen beteiligter Ventile soll dazu dienen, solche Leckagen zu beseitigen.
• Aus der DE 198 31 067 C2 ist ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung von Gasventilen bekannt, das einen zwischen zwei Ventilen angeordneten Druckschalter benötigt. Die Gasventile werden beim Starten des Brenners bzw. beim Abschalten des Brenners jeweils einzeln geprüft. Beim Einschalten des Brenners (Wärmeanforderung) wird zunächst das stromaufwärtige Ventil kurzzeitig geöffnet und wieder geschlossen, wobei das stromabwärtige Gasventil geschlossen bleibt. Der sich zwischen den Ventilen einstellende Druckanstieg wird durch den Druckschalter überwacht. Sofern nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit ein solcher Druckabfall entsteht, dass der Druckschalter wieder öffnet, wird auf Undichtigkeit des stromabwärtigen Gasventils geschlossen. Tritt ein solcher Druckabfall jedoch nicht auf, wird das stromabwärtige (brennerseitige) Gasventil als dicht angesehen. Die Überprüfung des stromaufwärtigen Ventils erfolgt nach Wegfall einer Wärmeanforderung. Es wird dabei zunächst das stromaufwärtige Ventil geschlossen und danach das stromabwärtige. Der der Gasdruck in dem zwischen den beiden Ventilen eingeschlossenen Raum ist somit gering. Der Druckschalter ist somit offen. Ist das stromaufwärtige Ventil nicht dicht erhöht sich der Druck allmählich, womit der Druckschalter schlussendlich schließt. Schließt er nicht kann auf Dichtigkeit des stromaufwärtigen Ventils geschlossen werden.
• Bei diesem Verfahren sind zur Unterscheidung zwischen Dichtigkeit und Undichtigkeit relativ große Druckänderungen erforderlich, was zu großen Prüfzeiten führt. Die Funktion der Ventile wird jeweils nur einzeln zu Beginn und zu Ende der Wärmeanforderung überprüft.
• Aus der DE 34 45 281 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung zweier Absperrventile in einer gasdurchströmten Leitung bekannt. Dazu ist zwischen den beiden in Reihe angeordneten Ventilen ein Abzweig mit einem Druckschalter angeordnet. Zu diesem gehört ein Manometer, das einen Schaltkontakt betätigt. Dieser schließt einen ersten Stromkreis bei Unterschreitung eines Druckniveaus oder einen zweiten Stromkreis bei Überschreitung eines Druckniveaus.
• Auch hier sind relativ große Druckänderungen erforderlich, um zu auswertbaren Signalen zu kommen. Außerdem sind die Druckniveaus fest eingestellt. Eine solche Anordnung kann nicht bei schwankenden Eingangsdrücken Anwendung finden.
• Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Dichtprüfeinrichtung für Ventile sowie ein entsprechendes Verfahren zu schaffen, das auch geringe Undichtigkeiten unabhängig von der Größe des Eingangsdrucks erkennt.
• Diese Aufgabe wird mit einer Dichtprüfeinrichtung für Ventile nach Anspruch 1 sowie mit einem Verfahren zur Dichtheitsprüfung nach Anspruch 6 gelöst: Die erfindungsgemäße Dichtprüfeinrichtung weist einen Drucksensor auf, der an die von den beiden Ventilen eingeschlossene Leitungsstrecke angeschlossen ist. Der Drucksensor gibt an seinem Ausgang Signale ab, die den von dem Sensor erfassten Druck kennzeichnen. Die angeschlossene Prüfeinheit erhält somit nicht nur Signale die aussagen, ob der erfasste Druck einen Grenzwert über- oder unterschreitet, sondern sie erhält Signale für den erfassten Druck. Die Besonderheit der zur Erfindung gehörigen Prüfeinheit besteht nun darin, dass diese nicht lediglich den Druck überprüft, sondern dabei aus der erfassten Druckänderung und dem zu Grunde gelegten Prüfvolumen (das ist das Volumen der von den Ventilen eingeschlossenen Strecke) die Leckrate sowohl des stromaufwärtigen als auch des stromabwärtigen Ventils bestimmt. Die Prüfeinheit enthält dazu mindestens einen Speicherplatz auf dem ein das Prüfvolumen kennzeichnender Wert eingehalten wird. Der Wert kann voreingestellt und je nach Wahl veränderbar oder auch unveränderbar sein. Wenn die Prüfeinheit, wie es vorzugsweise der Fall ist, Teil einer Mikroprozessorsteuerung ist, stehen sowohl solche Speicherplätze als auch das notwendige Rechenwerk zur Verfügung, um die Leckrate anhand gemessener Druckwerte zu bestimmen.
• Die Messung der Leckrate hat gegenüber reinen Druckmessungen und dem Vergleich des Drucks mit Sollwerten den wesentlichen Vorteil, dass die Überprüfung unabhängig von der Größe des Eingangsdrucks, d.h. des Gasdrucks in der Leitung stattfinden kann, an die die aus den beiden Ventilen bestehende Sicherheitsventilanordnung angeschlossen ist. Außerdem ist die Prüfung sowohl bei Ventilanordnungen mit großen Mittelräumen als auch bei Ventilanordnungen mit kleinen Mittelräumen jeweils gleich sicher und verlässlich. Außerdem benötigt die Dichtprüfung nur sehr wenig Zeit, denn die Leckrate lässt sich anhand zweier oder mehrerer kurz aufeinander folgend aufgenommener Druckwerte durchführen. Damit können beide Ventile (das stromabwärtige und das stromaufwärtige) bei Wärmeanforderung, d.h. wenn ein Befehl zum Öffnen beider Ventile eintrifft, in zwei kurzen aufeinander folgenden Messschritten überprüft werden, wozu nur wenig Zeit erforderlich ist.
• Des Weiteren liefert der zwischen den Ventilen angeordnete Drucksensor einen den Ventileingangsdruck kennzeichnenden Wert an dem Mikroprozessor schon zu Beginn der Dichtheitsüberprüfung. Damit verfügt der Mikroprozessor über einen den Brennstoffdruck kennzeichnenden Wert. Dieser Wert kann weiteren Berechnungen oder Steuerungsvorgängen oder Regelungsvorgängen zu Grunde gelegt werden. Gesonderte Druckwächter, beispielsweise an der zu den Ventilen führenden Leitung, sind somit entbehrlich.
• Bei einer vorteilhaften Ausführungsform arbeitet die Prüfeinheit in einem Messschritt I , beispielsweise zur Überprüfung des eingangsseitigen Ventils, mehrere Messzyklen ab, in denen jeweils eine Leckrate bestimmt wird. Die letztendlich gültige Leckrate kann dann beispielsweise festgestellt werden, wenn in mehreren Messzyklen aufeinander folgend die gleiche Leckrate oder innerhalb eines Toleranzbereichs die gleiche Leckrate bestimmt wird. Außerdem ist es möglich, die Leckrate als Mittelwert (arithmetisches Mittel, geometrisches Mittel, quadratisches Mittel, gewichtetes Mittel usw.) aus mehreren in einzelnen Messzyklen bestimmten Leckraten zu ermitteln. Zur Bestimmung der Leckrate kann ein zeitlinearer Druckabfall oder -Anstieg vorausgesetzt werden. Dies ist zumindest bei geringen Leckraten in guter Näherung zutreffend. Alternativ kann auch ein exponentieller Druckabfall oder Druckanstieg in Folge einer Leckrate angenommen und zu Grunde gelegt werden. Dies kann beispielsweise bei größeren Leckraten erfolgen.
• Die Dichtprüfeinrichtung kann mit der Mikroprozessorsteuerung der Ventile derart vereinigt sein, dass ein Öffnen der Ventile und ein Inbetriebsetzen einer angeschlosse nen Einheit, beispielsweise eines Brenners, verhindert wird, wenn zumindest eines der Ventile keine ausreichende Dichtheit aufweist. Alternativ kann zwar die Inbetriebsetzung zugelassen, dabei jedoch ein Warn- und Fehlersignal ausgegeben werden. Weiterhin ist es möglich, die bei einzelnen Prüfvorgängen ermittelten Leckraten abzuspeichern, um Trendüberwachungen vorzunehmen. Beispielsweise kann somit erkannt werden, ob ein bislang dichtes Ventil allmählich anwachsende Leckraten aufweist. Wenn eine solche Tendenz festgestellt wird, kann die Dichtprüfeinrichtung ein Warnsignal ausgeben, noch bevor eines der Ventile eine kritische Leckrate erreicht. Auch dies kann als Sicherheitsbeitrag dienen. Es ist auch möglich, einen oder mehrere die Leckrate kennzeichnende Zahlenwerte auf einem Display anzuzeigen oder in dem Mikroprozessor zur Anzeige bereitzuhalten. Es ist auch möglich, den Trend kennzeichnende Zahlenwerte anzuzeigen oder zur Anzeige bereitzuhalten. Anstelle von Zahlenwerten können auch Piktogramme oder Zeichen oder Grafiken angezeigt werden, die die Leckrate und oder den Trend sinnfällig symbolisieren.
• Entsprechende Vorteile ergeben sich aus den zugehörigen Verfahrensansprüchen.
• In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
• 1 eine Ventileinrichtung mit einer zugehörigen Dichtprüfeinrichtung in schematisierter Darstellung,
• 2 bis 5 Zeitdiagramme des Druckverlaufs zwischen den Ventilen der Ventileinrichtung bei einer Dichtheitsprüfung und
• 6 eine weitere Ausführungsform einer Ventileinrichtung mit Dichtprüfeinrichtung.
• In 1 ist eine Ventileinrichtung 1 veranschaulicht, zu der zwei Ventile 2, 3 gehören, die in einer Leitung 4, beispielsweise einer Gasleitung, hinter einander, d.h. in Reihe, angeordnet sind. Das Ventil 2 ist das eingangsseitige, stromaufwärtige Ventil, während das Ventil 3 das ausgangsseitige, stromabwärtige Ventil ist. Beide Ventile können in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein. Zwischen einander schließen sie einen Mittelraum 5 ein, der durch die Leitungsstrecke zwischen beiden Ventilen und die zugehörigen Ventilvolumina gebildet ist.
• An den Mittelraum 5 ist ein Drucksensor 6 angeschlossen, der an seinem Ausgang 7 ein elektrisches, den Druck in dem Mittelraum 5 kennzeichnendes Signal abgibt. Das Signal kann ein Digitalsignal oder ein Analogsignal sein. Der Ausgang 7 des Drucksensors 6 ist an einen entsprechenden Eingang einer Prüfeinheit 8 angeschlossen, die die Ventile 2, 3 auf Dichtheit überprüft. Die Prüfeinheit 8 weist außerdem zwei Steuerausgänge 9, 11 auf, die mit Magnetantrieben 12, 14 zur Betätigung der Ventile 2, 3 verbunden sind. Außerdem weist die Prüfeinheit 8 mindestens einen, vorzugsweise aber mehrere, Eingänge 15, 16, 17 auf, über die sie Eingangsbefehle empfangen kann. Beispielsweise kann der Eingang 15 ein Wärmeanforderungseingang sein, dessen Ansteuerung das Öffnen der Ventile 2, 3 bewirkt. Zusätzlich können die Eingänge 16, 17 dazu vorgesehen sein, jeweils eines der Ventile 2, 3 selektiv zu öffnen.
• Die Prüfeinheit 8 kann eine separate Einheit oder Teil einer Mikroprozessorsteuerung sein. Zu ihr gehört wenigstens ein Speicherplatz 18, der einen das Volumen des Mittelraums kennzeichnenden Zahlenwert bereithält, sowie eine Verarbeitungseinrichtung 19 in Form eines entsprechenden Rechenwerks und Programms, mit dem die Signale des Drucksensors 6 sowie der Eingänge 15, 16, 17 verarbeitet und in Steuersignale für die Magnetantriebe 12, 14 umgesetzt werden.
• Die insoweit beschriebene Ventileinrichtung 1 arbeitet insbesondere bei Durchführung einer Dichtheitsprüfung wie folgt:
  Wenn an dem Eingang 15 ein Wärmeanforderungssignal eintrifft muss dieses in ein Öffnungssignal für die Ventile 2, 3 umgesetzt werden. Zusätzlich können an den Eingängen 16, 17 Signale eintreffen, die das Öffnen der Ventile 2, 3 anweisen. Die Prüfeinheit 8 unterdrückt zunächst die Weiterleitung der Öffnungssignale an die Magnetantriebe 12, 14 und führt eine Dichtheitsprüfung durch. Dazu wird zu einem Zeitpunkt t₀, wie 2 veranschaulicht, zunächst das Ventil 2 durch Erregung des Magnetantriebs 12 bis zu einem Zeitpunkt t₁ für eine Zeitspanne geöffnet, die ausreichend ist, um den Druck in dem Mittelraum 5 auf den Eingangsdruck p_e ansteigen zu lassen. Das Ventil 3 bleibt dabei geschlossen. Zu dem Zeitpunkt t₁ wird das eingangsseitige, stromaufwärtige Ventil 2 wieder geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt oder kurz vorher oder kurz nachher wird das Ausgangssignal des Sensors 6 von der Prüfeinheit 8 registriert. Der zu diesem Zeitpunkt t_e1 gewonnene Druckwert p₁ kennzeichnet den Eingangsdruck. Nach einer kurzen Wartezeitspanne, die Sekundenbruchteile betragen kann, wird zu einem Zeitpunkt t_e2 wiederum ein Druckwert p₂ bestimmt. Im einfachsten Fall ist somit der erste Messschritt I beendet. Es wird nun die Druckdifferenz Δp = p₂ – p₁ bestimmt und mit dem auf dem Speicherplatz 18 gehaltenen, das Volumen des Mittelraums 5 kennzeichnenden Wert V multipliziert. Das Produkt Δp·V wird als Maß für die Leckrate des ausgangsseitigen Ventils 3 registriert. Übersteigt diese Leckrate einen zulässigen Wert wird das Ventil 3 als undicht angesehen und es werden die betreffenden Maßnahmen, wie beispielsweise weitere Sperrung des Betriebs der Anlage bzw. das Öffnen des Ventils 2, Ausgabe eines Warnsignals oder ähnliches eingeleitet.
• Zu der Dichtheitsprüfung gehört ein zweiter Messschritt II, der der Überprüfung des eingangsseitigen Ventils 2 dient. Dieser beginnt mit dem kurzzeitigen Öffnen des stromabwärtigen Ventils 3 zu einem Zeitpunkt t₂. Der Druck p in dem Mittelraum 5 fällt somit sehr schnell auf etwa atmosphärischen Druck ab. Danach wird das Ventil 3 zu einem Zeitpunkt t₃ bei stets geschlossenem Ventil 2 wieder geschlossen. In dem Mittelraum 5 ist nun ab dem Zeitpunkt t₃ atmosphärischer Druck vorhanden. Zu einem Zeitpunkt t_e3 wird nun ein Druckwert p₃ und zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t_e4 ein weiterer Druckwert p₉ bestimmt. Die Differenz beider Druckwerte p₄ – p₃ ist Null, wenn das Ventil 2 dicht ist. Die Druckdifferenz Δp wird nun wiederum mit dem das Volumen des Mittelraums 5 kennzeichnenden Wert V multipliziert, um einen die Leckage des eingangsseitigen Ventils 2 kennzeichnenden Wert zu ermitteln. Fällt dieser aus einem vorgegebenen Zulässigkeitsbereich heraus, wird das eingangsseitige Ventil 2 als undicht erkannt und es werden die zugehörigen Maßnahmen eingeleitet. Dazu kann die Ausgabe eines Warnsignals sowie die Verhinderung des Öffnens der Ventile 2, 3 gehören.
• Die Prüfeinheit 8 und das von ihr durchgeführte Verfahren können abgewandelt werden:
  Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren wurde in beiden Messschritten I und II jeweils mit lediglich zwei Druckwerten gearbeitet. Es ist möglich, zu weiteren Zeitpunkten weitere Druckwerte p_x bzw. p_Y zu bestimmen, so dass in beiden Messschritten jeweils mehrere Druckdifferenzen Δp ermittelt werden. Diese Druckdifferenzen können jeweils einzeln zur Bestimmung von Leckraten herangezogen werden, wobei als gültige Leckrate dann in jedem Messschritt I, II jeweils ein Mittelwert aller Leckraten, der größte Wert der gemessenen Leckraten oder ein sich stabil einstellender Wert aller Leckraten genommen wird. Dies hängt von den konkreten Sicherheitsanforderungen ab.
• 3 veranschaulicht eine weitere Abwandlung die darauf Rücksicht nimmt, dass der Eingangsdruck p_e sich bei unterschiedlichen Einsatzfällen ein und derselben Ventileinrichtung bzw. ein und derselben Prüfeinheit 8 unterscheiden kann. Außerdem ist es möglich, dass der Eingangsdruck p_e auch bei ein und derselben Anlage schwankt. Um beiden Gedanken Rechnung zu tragen, legt die Prüfeinheit zur Bestimmung eines Wert W für die Leckrate nicht nur das Volumen V des Mittelraums 5 sondern zusätzlich noch den Eingangsdruck p_e zu Grunde. Dies erfolgt indem der unmittelbar nach dem Schließen des eingangsseitigen Ventils 2 zu dem Zeitpunkt t_e1 gewonnene Druckwert p_l mit p_e gleichgesetzt wird. Der weitere Messablauf ist, wie oben im Zusammenhang mit 2 beschrieben, mit der Maßgabe, dass die in den Messschritten I, II gewonnenen Druckdifferenzen Δp durch p_e (bzw. p_l) dividiert werden bevor der erhaltene Quotient mit dem Wert V für das Mittelvolumen multipliziert wird. Alternativ kann zur Verringerung des Rechenaufwands der das Volumen kennzeichnende Wert V zu Beginn der Messung einmalig durch den Eingangsdruck p_e dividiert werden, wobei dann der so erhaltene druckbezogene Volumenwert V' jeweils an Stelle des Mittelvolumens V mit Δp multipliziert wird. In beiden Fällen wird eine Prüfeinheit 8 erhalten, die sich automatisch an wechselnde Eingangsdrücke anpasst und sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Eingangsdrücken die Dichtheit der Ventile 2, 3 anhand deren Leckrate und nicht anhand der absoluten Druckänderung in den Mittelraum 5 bestimmt.
• Bei beiden Ausführungsformen wird nach Ablauf der beiden Messschritte I, II zu einem Zeitpunkt t₄ das Öffnen der Ventile 2, 3 freigegeben. Der sich einstellende Mittelraumdruck nimmt den von der Quelle und dem angeschlossenen Element (Brenner) bestimmten Wert ein.
• 4 veranschaulicht den Druckverlauf bei undichtem, ausgangsseitigem Ventil 3. Zu dem Zeitpunkt t_e1, kurz nach dem Schließen des Ventils 2, wird ein nahezu dem Eingangsdruck p_e entsprechender Druckwert p₁ erfasst. Kurz danach wird zu dem Zeitpunkt t_e2 ein geringerer Druckwert p₂ erfasst. Ein oder mehrere noch später zu Zeitpunkten t_x gewonnene Druckwerte p_x sind noch geringer. Die sich ergebenden Druckdifferenzen sind Δp sind von Null verschieden. Sie werden mit dem Wert V für das Volumen multipliziert, so dass ein und derselbe Druckabfall bei großen Volumina auf eine große Leckage und bei kleinen Volumina auf eine kleine Leckage deutet. Entsprechend wird der weitere Betrieb der Ventileinrichtung 1 von der Größe der Leckrate abhängig gemacht. In 4 ist der zulässige Wert überschritten, so dass ein weiteres Fortsetzen des Prüfzyklus und ein weiterer Betrieb der Ventileinrichtung 1 nicht durchgeführt werden. Zu dem Zeitpunkt t₃ wird somit von einer Öffnung des Ventils 3, die zu dem gestrichelt dargestellten Druckverlauf geführt hätte, abgesehen. Das aus gangseitige Ventil 3 bleibt geschlossen. Der Druck in dem Mittelraum fällt allmählich ab. Alternativ kann der Mittelraum auch sofort druckentlastet werden, indem das hier eingeschlossene Gaspolster durch kurzes Öffnen des Ventils 3 ausgelassen wird. Das eingangsseitige Ventil 2 bleibt geschlossen.
• 5 zeigt eine Undichtigkeit an dem eingangsseitigen Ventil 2. In dem Messschritt I erfolgt eine erfolgreiche Dichtheitsprüfung, wie bei den Beispielen gemäß 2 oder 3. Jedoch zeigt sich in dem Messschritt II eine allmähliche Zunahme der Drücke p₃, p₄, p_y, so dass die errechneten Druckdifferenzen Δp von Null deutlich verschieden sind. Im veranschaulichten Beispiel ist die Leckrate so groß, dass ein weiterer Betrieb der Ventileinrichtung I unterbleiben muss. Beide Ventile 2, 3 bleiben auf Dauer geschlossen. Weder Wärmeanforderungssignale noch sonstige Ventilöffnungssignale werden an die Magnetantriebe 12, 14 weiter gegeben.
• 6 veranschaulicht eine weitere abgewandelte Ausführungsform der Ventileinrichtung 1. Diese findet bei großen Ventilen 21, 22 Anwendung. Diesen sind Magnetantriebe 23, 24 zugeordnet, die die Ventile 21, 22 während der Messschritte I, II geschlossen lassen. Parallel zu den Ventilen 21, 22 sind die auf geringen Durchsatz ausgelegten Ventile 2, 3 angeordnet, die lediglich zur Durchführung der Messschritte I, II dienen. Die Messschritte werden nach einem der oben erläuterten Verfahren durch die Prüfeinheit 8 abgearbeitet. Die Magnetantriebe 12, 14 öffnen und schließen dabei die Ventile 2, 3 wie oben erläutert. Die Dichtheitsprüfung überprüft dabei aber nicht lediglich die Ventile 2, 3 sondern auch die Dichtheit der geschlossen bleibenden Ventile 21, 22.
• Eine Dichtprüfeinrichtung für Ventile weist einen zwischen den Ventilen angeordneten Drucksensor 6 auf, der an eine Prüfeinheit 8 angeschlossen ist. Diese überprüft den Druckverlauf in dem von den Ventilen eingeschlossenen Volumen nach dem probeweisen Öffnen und Schließen des eingangsseitigen Ventils 2 sowie des ausgangsseitigen Ventils 3. Die erfassten Drücke werden zur Bestimmung von Druckdifferenzen (die Null oder von Null verschieden sein können) herangezogen. Die Druckdifferenzen werden mit dem Volumen des von den Ventilen 2, 3 eingeschlossenen Mittelraums 5 sowie gegebenenfalls mit dem anstehenden Eingangsdruck zu Kennwerten verrechnet, die die Leckagen des eingangsseitigen Ventils 2 sowie des ausgangsseitigen Ventils 3 getrennt kennzeichnen. Die erfassten Leckagen dienen als Grundlage für die Entscheidung für weitere Maßnahmen, beispielsweise Alarmgabe sowie teilweise oder ganze Sperrung des Betriebs der Ventileinrichtung 1.

Claims (11)

1. Dichtprüfeinrichtung für Ventile (2, 3, 21, 22), insbesondere Gassicherheitsventile, mit einem Drucksensor (6), der an einen Mittelraum (5) zwischen einem ersten Ventil (2) und einem zweiten Ventil (3) angeschlossen ist, die mittels einer Betätigungseinrichtung (12, 14) zu öffnen und zu schließen sind, und der an seinem Ausgang ein elektrisches, den erfassten Druck kennzeichnendes Signal abgibt, mit einer Prüfeinheit (8), die im Rahmen eines Messschritts (I, II) aus wenigstens zwei den erfassten Druck kennzeichnenden Signalen eine Leckrate (w) wenigstens eines der Ventile (2, 21, 3, 22) bestimmt.
2. Dichtprüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinheit (8) das Öffnen der Ventile (2, 21, 3, 22) nur dann frei gibt, wenn die Leckrate (w) einen Grenzwert unterschreitet.
3. Dichtprüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinheit (8) in einem Messschritt (I, II) mehrere Messzyklen abarbeitet, in denen jeweils eine Leckrate bestimmt wird, und dass die Prüfeinheit (8) die in mehreren Messzyklen ermittelten Leckraten miteinander vergleicht und die Messung erst dann als gültig erklärt, wenn die Abweichungen von in unterschiedlichen Messzyklen gewonnenen Leckraten einen Grenzwert unterschreiten.
4. Dichtprüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinheit (8) einen ersten Messschritt (I) zur Messung der Leckrate des zweiten Ventils (3, 22) und einen zweiten Messschritt (II) zur Messung der Leckrate des ersten Ventils (2, 21) aufweist.
5. Dichtprüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinheit (8) Teil einer Mikroprozessorsteuerung der Ventile (2, 3, 21, 22) ist.
6. Verfahren zur Dichtheitsprüfung von separat ansteuerbaren Ventilen (2, 3, 21, 22), bei dem in einem Messvorgang mit einem Drucksensor (6), der an einen Mittelraum (5) zwischen den Ventilen (2, 21, 3, 22) angeschlossen ist, die mittels einer Betätigungseinrichtung (12, 23, 14, 24) zu öffnen und zu schließen sind, der vorhandene Druck erfasst und ein entsprechendes Signal abgegeben wird, wobei eine Prüfeinheit (8) aus wenigstens zwei Signalen eine Leckrate wenigstens eines der Ventile (2, 21, 3, 22) bestimmt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinheit (8) das Öffnen der Ventile (2, 21, 3, 22) nur dann frei gibt, wenn die Leckrate einen Grenzwert unterschreitet.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Messvorgang (I, II) mehrere Messschritte (I, II) abgearbeitet werden, in denen jeweils eine Leckrate bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in mehreren, zu jeweils einem Messschritt (I, II) gehörigen Messzyklen ermittelte Leckraten miteinander verglichen werden und die Messung erst dann als gültig erklärt wird, wenn die Abweichungen von in unterschiedlichen Messzyklen gewonnenen Leckraten einen Grenzwert unterschreiten.
10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Messvorgang zur Messung der Leckrate des zweiten Ventils (3, 22) und ein zweiter Messzyklus zur Messung der Leckrate des ersten Ventils (2, 21) durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Messvorgang eingeleitet wird, wenn die Prüfeinheit (8) ein Wärmeanforderungssignal erhält, wobei das Wärmeanforderungssignal, das das Öffnen der Ventile (2, 21, 3, 22) erfordert, für die Zeit zur Durchführung des Messvorgangs unterdrückt wird.