DE10010249A1 - Sprühsystem für eine Salzteststraße - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sprühsystem für eine Salzteststraße (7), bei welchem Salzwasser von Sprühdüsen (6) auf die Teststraße abgegeben wird. Die Sprühdüsen sind in einer Ringleitung (4a, 4b) angeordnet, welche an einem Punkt mit einer Versorgungsleitung (3) verbunden ist. Das Salzwasser wird der Ringleitung (4a, 4b) aus einem Vorratstank (1) über eine Pumpe (2) und eine Versorgungsleitung (3) zugeführt, wobei die Ringleitung für einen gleichmäßigen Druckaufbau an den Sprühdüsen sorgt. Weiterhin sind vor den Sprühdüsen steuerbare Ventile (5) angeordnet, deren Öffnung insbesondere druckabhängig erfolgen kann. Hierdurch ist es möglich, dass die Abgabe von Salzwasser über alle Sprühdüsen gleichzeitig erfolgen kann, so dass eine gleichmäßige Benetzung der Teststraße (7) auch dann sichergestellt ist, wenn diese keinen exakt horizontalen Verlauf hat. Versprühtes Salzwasser kann über ein geeignetes Rückführungssystem (8, 9) recycelt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sprühsystem für eine Salzteststraße, enthaltend eine Zuleitung für zu versprühende Flüssigkeit und mindestens zwei mit der Zuleitung verbundene Sprühdüsen.

Für die Beurteilung von Automobil-Prototypen ist es bekannt, ein Fahrzeug über eine Teststraße zu führen. Auf diese Straße wird zuvor eine Flüssigkeitsschicht aufgebracht, welche beim Passieren des Testfahrzeuges unter Bedingungen wie beim Fahren auf regennasser Fahrbahn hochgeschleudert und dadurch auf die Karosserie beziehungsweise den Unterboden aufgetragen wird. Die dort eintretende Verteilung und Wirkung der Flüssigkeit wird beobachtet und zur Beurteilung des Fahrzeugs ausgewertet. Das geschilderte Verfahren wird vornehmlich zur Beurteilung der Korrosionsbeständigkeit des Fahrzeuges beziehungsweise der Güte des Unterbodenschutzes herangezogen, wobei auf der Teststraße typischerweise eine Schicht von 2 mm Salzwasser (ca. 5 Gewichtsprozent Kochsalz NaCl) aufgetragen wird. Im folgenden soll daher vereinfachend von einer "Salzteststraße" gesprochen werden, wobei die Erfindung jedoch nicht auf eine bestimmte Art der versprühten Testflüssigkeit und der getesteten Eigenschaften festgelegt ist.

Salzteststraßen müssen typischerweise eine Länge von ca. 100 m aufweisen, damit die zu untersuchende Wirkung in ausreichendem Maße eintritt. Dabei stellt sich das Problem, dass auf einer derartig großen Länge eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeitsschicht sicherzustellen ist, damit die gewonnenen Ergebnisse reproduzierbar und vergleichbar werden. Da es extrem schwierig ist, eine Straße dieser Länge perfekt horizontal zu bauen, werden nach dem Stand der Technik mehrere Sprühsysteme entlang der Straße angeordnet. Typischerweise sind bei der genannten Länge von 100 m etwa fünf Sprühsysteme vorgesehen, welche jeweils einen eigenen Salzwassertank, eine eigene Pumpe sowie eigene Zuleitungen und Sprühdüsen enthalten. Durch die mehreren Sprühsysteme wird die gesamte Straßenlänge in kleinere Abschnitte unterteilt, wodurch die gleichmäßige Benetzung eines jeden Abschnittes im Bereich einer Sprühstation in ausreichendem Maße gewährleistet werden kann.

Nachteilig bei diesen Salzteststraßen ist jedoch der hohe Aufwand für ihre Herstellung und ihren Betrieb, da mehrere Sprühsysteme jeweils mit Vorratstanks und Pumpen installiert und kontrolliert werden müssen. Aus diesem Grunde fallen verhältnismäßig hohe Investitions- und Betriebskosten an.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Sprühsystem für eine Salzteststraße zur Verfügung zu stellen, welches hinsichtlich der Installation und des Betriebs einfacher und damit kostengünstiger ist. Mit dem Sprühsystem soll ferner eine gleichmäßige Benetzung der Straßenoberfläche auch dann möglich sein, wenn diese nicht perfekt horizontal ausgerichtet ist.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 durch ein Sprühsystem für eine Salzstraße gelöst, welches eine Zuleitung für die zu versprühende Flüssigkeit sowie mindestens zwei mit dieser Zuleitung verbundene Sprühdüsen enthält. Dabei bildet die Zuleitung zu den Sprühdüsen einen geschlossenen Ring, welcher an mindestens einer Stelle mit einer Versorgungsleitung für die zu versprühende Flüssigkeit verbunden ist.

Eine solche Ringleitung für die zu versprühende Flüssigkeit hat den Vorteil, dass sich der von der Versorgungsleitung ausgehende Druck besonders gleichmäßig einstellt, da er sich aus zwei gegenläufigen Richtungen im Ringsystem aufbaut. Dabei wird die Versorgungsleitung vorzugsweise symmetrisch bezüglich der entlang der Teststrecke verteilten Sprühdüsen angeordnet, so dass sich bezogen auf die Länge der Teststrecke ein ebenfalls symmetrischer Druckverlauf einstellt. In diesem Falle kann beispielsweise durch druckgesteuerte Ventile sichergestellt werden, dass sich alle Ventile zur etwa gleichen Zeit öffnen und schließen, so dass an allen Sprühdüsen eine etwa gleiche Menge der zu versprühenden Flüssigkeit abgegeben wird.

In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann nach Anspruch 2 vor mindestens einer der Sprühdüsen, das heißt in der Verbindung zwischen dieser Sprühdüse und der genannten Zuleitung, ein steuerbares Ventil angeordnet werden.

Durch die Steuerbarkeit des Ventils ist es möglich, Einfluss darauf zu nehmen, wann zu versprühende Flüssigkeit abgegeben wird und wie groß deren Menge ist. Dies hat den Vorteil, dass die Erstreckung des Sprühsystems sehr groß gemacht werden kann und trotzdem gewährleistet bleibt, dass bei den Sprühdüsen eine gewünschte Menge der zu versprühenden Flüssigkeit abgegeben wird. Somit ist es insbesondere möglich, eine gesamte Salzteststraße mit einer Länge von typischerweise 100 m mit einem einzigen erfindungsgemäßen Sprühsystem zu versorgen. Hierdurch reduzieren sich die notwendigen Investitionskosten erheblich, da viele Teile wie zum Beispiel Vorratstanks und Pumpen nur einfach ausgelegt werden müssen. Weiterhin ist aus naheliegenden Gründen der Betrieb eines einzigen Sprühsystems einfacher als der Betrieb mehrerer Sprühsysteme parallel. Die Gewährleistung einer gewünschten, insbesondere gleichmäßigen Benetzung der Straße wird dabei wie erläutert durch die den Sprühdüsen vorgeschalteten steuerbaren Ventilen erreicht.

Bei den steuerbaren Ventilen kann es sich nach Anspruch 3 insbesondere um druckgesteuerte Ventile handeln. Das heißt, dass diese Ventile bei Überschreiten eines bestimmten Druckes auf der Eingangsseite öffnen und bei Unterschreiten eines zweiten Druckwertes wieder schließen. Der zweite Druckwert kann mit dem ersten Druckwert identisch sein oder hiervon abweichen. Vorzugsweise liegt er tiefer als der erste Druckwert. Beim Betrieb des Sprühsystems wird in der Zuleitung ein erhöhter Druck aufgebaut, welcher zu einem entsprechenden Druckanstieg an den Ventilen führt. Wird dabei der genannte Öffnungsschwellwert eines Ventils überschritten, so öffnet dieses Ventil, und die zu versprühende Flüssigkeit wird an die Sprühdüse weitergeleitet und von dieser auf die Straße versprüht. Sinkt der Druck in der Zuleitung wieder unter einen vorgegebenen Wert, so schließt das Ventil und der Sprühvorgang an der entsprechenden Sprühdüse wird beendet. Durch eine geeignete Einstellung der Öffnungsdrucke und der Schließdrucke an den einzelnen druckgesteuerten Ventilen kann dabei sichergestellt werden, dass über jedes Ventil beziehungsweise die zugeordnete Sprühdüse eine solche Flüssigkeitsmenge abgegeben wird, dass insgesamt eine gleichmäßige beziehungsweise eine beliebige gewünschte Benetzung der Straße resultiert. Wenn durch die Auslegung der Zuleitung sichergestellt werden kann, dass der Druckverlauf bei allen Ventilen etwa gleich ist, so kann eine gleichmäßige Benetzung der Straße insbesondere dadurch erreicht werden, dass alle Ventile bei demselben Druck öffnen beziehungsweise schließen. Ist jedoch aufgrund der Auslegung der Zuleitungen, der Anordnung der Ventile und der Sprühdüsen oder des Verlaufes der Straße bei den einzelnen Ventilen ein unterschiedlicher Druckverlauf vorhanden, so können die Öffnungsparameter der Ventile aufgrund theoretischer Überlegungen oder einfacher Versuche individuell so festgesetzt werden, dass das gewünschte Benetzungsresultat eintritt. Ein derartig ausgelegtes Sprühsystem kann dann zentral über den Druckaufbau in den Zuleitungen betrieben werden, wobei das Öffnen und Schließen der einzelnen Ventile vor Ort autonom erfolgt.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung des Sprühsystems nach Anspruch 4 können die Ventile auch mit einem Programmregler verbunden sein. Dieser Programmregler sorgt von zentraler Stelle aus dafür, dass die Ventile nach einem gewünschten Programm geöffnet und geschlossen werden. Das Öffnen und Schließen der Ventile kann dabei in einem offenen Regelkreis gesteuert werden, wobei der Programmregler zum Beispiel nach einem festen Zeitplan die Ventile öffnet und schließt. Denkbar ist indes auch eine rückgekoppelte Regelung, bei welcher bestimmte Messsignale wie zum Beispiel der Benetzungsgrad der Straße, die Flussrate der durch ein Ventil abgegebenen Flüssigkeit und/oder der Druckverlauf in den Zuleitungen beziehungsweise an der Pumpstation vom Programmregler ausgewertet werden, um in Abhängigkeit hiervon das Öffnen und Schließen der Ventile zu bewirken. Eine derartige rückgekoppelte Regelung gewährleistet in hohem Maße eine gewünschte Benetzung der Straße. Ein weiterer Vorteil eines Programmreglers besteht darin, dass auf einfache Weise und zentral das gesamte Testprogramm variiert werden kann. So kann zum Beispiel ohne Probleme die Länge der Teststrecke oder das Ausmaß der Benetzung verändert werden.

Bei einer Ausgestaltung des Sprühsystems mit der Ringleitung wird gemäß Anspruch 5 in der Versorgungsleitung vorzugsweise eine Pumpe angeordnet. Entscheidend ist hierbei, dass es für die Versorgung des gesamten Sprühsystems mit Flüssigkeit ausreicht, eine entsprechende Anlage einmal in der Versorgungsleitung vorzusehen. Anders als beim Stand der Technik müssen diese aufwendigen Einrichtungen also nicht mehrfach angelegt werden, um eine Salzteststraße einer typischen Länge von 100 m zu versorgen.

Um einen gleichmäßigen Druckverlauf bei allen Sprühdüsen beziehungsweise Ventilen zu erreichen kann gemäß Anspruch 6 die Ausgestaltung der Zuleitung zu den Sprühdüsen und/oder die Anordnung der Sprühdüsen/Ventile in der Zuleitung entsprechend vorgenommen werden. So können zum Beispiel durch Drosselwiderstände oder einen zunehmenden Querschnitt der Zuleitung Druckverluste innerhalb der Zuleitung mit zunehmendem Abstand von der Pumpe ausgeglichen werden. In ähnlicher Weise kann durch verschiedene Abstände zwischen den Ventilen Einfluss auf den Druckverlauf an den Ventilen beziehungsweise die von den Sprühdüsen abgegebene Flüssigkeitsmenge genommen werden. Mit derartigen konstruktiven Maßnahmen können individuelle Unterschiede des jeweiligen Sprühsystems und der Salzteststraße ausgeglichen werden. Insbesondere kann hiermit eine Anpassung an Salzteststraßen erfolgen, welche keine exakte horizontale Ausrichtung haben sondern vielmehr dem normalen Verlauf des Geländes folgen.

Gemäß Anspruch 7 beträgt die Länge der Salzteststraße ca. 50 bis 150 m, vorzugsweise ca. 80 bis 120 m. Eine Salzstraße derartiger Länge kann mit einem einzigen erfindungsgemäßen Sprühsystem betrieben werden.

Das erfindungsgemäße Sprühsystem wird vorzugsweise mit einem Verfahren zum Versprühen einer Flüssigkeit an einer Salzteststraße über mehrere Sprühdüsen, die an einer gemeinsamen Zuleitung angeschlossen sind, betrieben, bei welchem die Öffnungsdauer mindestens einer Sprühdüse kontrolliert wird. Anders als beim Stand der Technik erfolgt also die Abgabe der zu versprühenden Flüssigkeit über die Sprühdüsen nicht automatisch immer dann, wenn Flüssigkeit über die Zuleitung zugeführt wird, sondern nur dann, wenn Flüssigkeit in der Zuleitung vorhanden ist und über die separate Kontrolle die Sprühdüse geöffnet ist. Die separate Kontrolle kann dabei sowohl zentral von einem Programmregler aus als auch dezentral bei jeder Sprühdüse selbst erfolgen. Eine zentrale Regelung kann zum Beispiel über elektronische Ventile erfolgen, während für eine dezentrale Kontrolle druckgesteuerte Ventile geeignet sind, welche sich bei vorgegebenen Schwellwerten des Druckes öffnen beziehungsweise schließen. Über die Kontrolle der Öffnungsdauer der Sprühdüsen kann Einfluss darauf genommen werden, welche Menge an zu versprühender Flüssigkeit von der jeweiligen Sprühdüse abgegeben wird. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Salzteststraße entlang ihrer gesamten Länge mit einer gleichbleibenden beziehungsweise einer gewünschten Menge an Flüssigkeit benetzt wird. Dies kann unabhängig davon geschehen, wie im einzelnen der Druckverlauf in der Zuleitung ist, da Variationen des Druckes durch entsprechend festgelegte Öffnungszeiten der Ventile ausgeglichen werden können.

Bei einer speziellen Variante des Verfahrens wird die Öffnungsdauer der Sprühdüsen in Abhängigkeit vom Druck in der Zufuhrleitung am Punkt der Sprühdüse kontrolliert. So kann beispielsweise dafür gesorgt werden, dass sich alle Sprühdüsen gleichzeitig bei Erreichen eines bestimmten Druckes öffnen und am Ende des Sprühvorganges auch gleichzeitig wieder schließen. Hierdurch wird eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit auf der Oberfläche der Straße gewährleistet.

Bei einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens wird die Öffnungsdauer der Sprühdüsen in Abhängigkeit von der versprühten Flüssigkeitsmenge kontrolliert. Dies setzt in der Regel voraus, dass die versprühte Flüssigkeitsmenge beziehungsweise die Flussrate der versprühten Flüssigkeit bei jeder Sprühdüse gemessen wird. Das erfordert zwar einen erhöhten Aufwand, gewährleistet dafür jedoch mit hoher Sicherheit, dass eine gleichmäßige Benetzung der Straße auch unter verschiedenen Veränderungen der Parameter des Systems erreicht wird.

Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figur beispielhaft erläutert.

Die einzige Abbildung zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Sprühsystem entlang einer Salzteststraße 7. Mit Hilfe der Salzteststraße wird zum Beispiel die Korrosionsbeständigkeit von Automobil-Prototypen getestet. Dabei wird eine Schicht von etwa 2 mm Salzwasser (5 Gew.-% NaCl) auf die Teststraße aufgebracht, bevor ein Fahrzeug die Straße mit etwa 80 km/h passiert. Die Auswirkungen des hierbei aufspritzenden und am Fahrzeug anhaftenden Salzwassers werden in den nachfolgenden Untersuchungsverfahren beobachtet. Für die Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit des Testes ist es wichtig, dass die Teststrecke beim Passieren des Fahrzeuges mit einer gleichmäßigen Salzwasserschicht bedeckt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Sprühsystem sind entlang der gesamten Teststrecke in regelmäßigen oder auch unterschiedlichen Abständen Sprühdüsen 6 angeordnet, aus denen Salzwasser versprüht werden kann. Typischerweise sind entlang einer 100 m langen Teststrecke ca. 50 Sprühdüsen an jeder Seite der Teststrecke verteilt angeordnet (nur eine Seite ist in der Figur gezeigt). Die Sprühdüsen erhalten das zu versprühende Salzwasser über Zuleitungen 4a, 4b. Erfindungsgemäß sind diese Zuleitungen 4a, 4b zu einem Ring geschlossen. An einer zentralen Stelle ist dieser Ring mit einer Versorgungsleitung 3 für Salzwasser verbunden. Dabei wird Salzwasser aus einem Vorratstank 1 entnommen und über eine Pumpe 2 in die Versorgungsleitung 3 gepumpt.

In der Regel wird nicht nur, wie in der Abbildung schematisch angedeutet, ein einzelner Versorgungstank 1 vorhanden sein, sondern ein System mehrerer Tanks, in denen die zu versprühende Salzlösung bevorratet und auf einem gewünschten Salzgehalt gehalten wird. Dieses System kann dabei insbesondere Tanks für recyceltes Salzwasser enthalten, wobei das recycelte Salzwasser aus den Abflüssen der Teststraße 7 über eine Ableitung 8 und den Sedimentationstank 9 gewonnen wird. Vorzugsweise werden drei Sedimentationstanks hintereinander eingesetzt, von denen nur einer exemplarisch dargestellt ist. Das genannte System von Mischungs- und Bevorratungstanks wird vorzugsweise von einem PLC (Programmable Logic Controller) gesteuert, welcher die entsprechenden Ventile öffnet und schließt, um das Mischen der 5%-igen Salzlösung, deren Transfer von Mischtank zu Mischtank und die Überführung recycelter Salzlösung aus Speichertanks im Untergrund überwacht.

Dadurch, dass erfindungsgemäß eine Ringleitung 4a, 4b vorgesehen ist, wird ein gleichmäßiger Druckaufbau entlang der Teststraße 7 gewährleistet. Die über die Versorgungsleitung 3 in die Ringleitung eingeführte Salzlösung verteilt sich nämlich in beide Richtungen in die Ringleitung und erreicht die Sprühdüsen somit schnell und von beiden Seiten.

Erfindungsgemäß sind ferner vor den Sprühdüsen 6 steuerbare Ventile 5 vorgesehen, deren Öffnen und Schließen darüber entscheidet, ob über die Sprühdüsen Flüssigkeit abgegeben wird oder nicht. Vorzugsweise handelt es sich bei den Ventilen 5 um druckgesteuerte Ventile, die bei einem bestimmten Schwellwert des Druckes öffnen und bei einem anderen Schwellwert des Druckes wieder schließen. Das erfindungsgemäße Sprühsystem erlaubt es, dass die Salzteststraße 7 quasi beliebig angelegt werden kann, das heißt von etwa horizontal verlaufend bis dem normalen Geländeverlauf folgend. Insbesondere ist es nicht notwendig, die Straße perfekt horizontal auszurichten, was bei Straßenlängen von typischerweise 100 m äußerst schwierig ist. Die geschlossene Ringleitung stellt sicher, dass die Betriebsdrucke bei jeder Sprühdüse 6 gleich sind. Hieraus folgt, dass durch die druckgesteuerten Ventile 5 alle Sprühdüsen gleichzeitig aktiviert werden, so dass sie eine gleiche Menge Salzwassers in gleichmäßiger Verteilung an die Straßenoberfläche abgeben. Am Ende des Betriebszyklus schließen die Druckventile 5 gleichzeitig, wobei das restliche Salzwasser im Rohrsystem zurückgehalten wird. Das versprühte Salzwasser wird von der Straße 7 über ein Drainagesystem mit Rohrleitungen 8 abgeführt und über den Sedimentationstank 9 einem Recycling zugeführt.

Aufgrund seines speziellen Aufbaus mit der Ringleitung und den druckgesteuerten Ventilen kann das erfindungsgemäße Sprühsystem entlang der kompletten Salzteststraße 7 verlaufen. Es ist somit nur eine einzelne zentrale Pumpe 2 mit entsprechenden Vorratssystemen 1 erforderlich, so dass die Investitions-, Betriebs- und Erhaltungskosten erheblich geringer sind als beim Stand der Technik.

Falls erforderlich können einige oder alle Sprühdüsen unter separater Kontrolle aktiviert werden, um eine gleichmäßigere Verteilung des Salzwassers zu erreichen. Dies ist insbesondere bei einer nicht exakt horizontalen Straße angebracht. Die Regelung kann dabei durch verschiedene Leitungssysteme mit geschlossenen Kreisen und/oder mit elektronisch geregelten Ventilen erzielt werden. Ebenso können die Ventile druckgesteuert sein und in unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet werden, so dass sie gleichzeitig öffnen und schließen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Versorgungstank

2

Pumpe

3

Versorgungsleitung

4

a Zuleitung

4

b Zuleitung

5

Ventil

6

Sprühdüse

7

Straße

8

Rohrleitung

9

Sedimentationstank

Claims (7)

1. Sprühsystem für eine Salzteststraße (7), enthaltend eine Zuleitung (4a, 4b) für zu versprühende Flüssigkeit und mindestens zwei mit der Zuleitung verbundene Sprühdüsen (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (4a, 4b) einen geschlossenen Ring bildet, welcher an mindestens einer Stelle mit einer Versorgungsleitung (3) für zu versprühende Flüssigkeit verbunden ist.

2. Sprühsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor mindestens einer Sprühdüse ein steuerbares Ventil (5) angeordnet ist.

3. Sprühsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (5) druckgesteuert ist.

4. Sprühsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (5) mit einem Programmregler verbunden ist.

5. Sprühsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Versorgungsleitung (3) eine Pumpe (2) angeordnet ist.

6. Sprühsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgestaltung der Zuleitungen (4a, 4b) und/oder die Anordnung der Sprühdüsen (6) so gewählt ist, dass bei allen Sprühdüsen etwa der gleiche Druckverlauf eintritt.

7. Sprühsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Salzteststraße 50 bis 150 m, vorzugsweise 80 bis 120 m beträgt.