DE102006003586A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Diagnose von Vakuumsystemen - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung zur Diagnose eines Vakuumsystems enthält ein Rohr mit einer ersten Öffnung, die durch einen klappbaren Deckel verschließbar ist, und eine zweite Öffnung, die ausgelegt ist zur Bildung einer druckdichten Verbindung mit dem Vakuumsystem. Das Diagnosegerät kann in einem Volumenstrom-Modus betrieben werden, bei welchem der Deckel geöffnet ist, um einen Volumenstrom in dem Grundkörper zu bestimmen, und in einem Unterdruck-Modus, bei welchem der Deckel geschlossen ist, um eine Aussage über die zur Verfügung stehende Druckdifferenz zu ermöglichen.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Diagnose eines Vakuumsystems, insbesondere für eine Anwendung an einer Vakuumtoilette in einem Flugzeug.
- Vakuumsysteme bezeichnen spezielle pneumatische Förderanlagen. Allgemein erfolgt hierbei der Transport durch Anlegen einer Druckdifferenz über ein Fördergut bzw. dessen Mitreißen in der durch die Druckdifferenz hervorgerufenen Gasströmung. Als Transportmedium dient Luft.
- Vakuumsysteme in Luftfahrzeugen dienen dem Transport von Abfällen (Aufgabegut) aus der Kabine, d. h. aus Toiletten und aus der Küche, in einen zentralen Sammelbehälter. Das Aufgabegut wird dabei über ein Rohrleitungsnetz in den Sammelbehälter befördert, wobei ein Unterdruck im Sammelbehälter gegenüber dem Kabinendruck für die erforderliche Druckdifferenz sorgt.
- Bei dieser Anwendung von Vakuumsystemen bilden sich Ablagerungen im Rohrsystem, die das Transportverhalten negativ beeinflussen. Daher muss das Rohrleitungssystem regelmäßig gereinigt werden. Bisher setzt man hier auf Standardprozeduren in regelmäßigen Zeitabständen, wobei derartige Standardprozeduren im Wesentlichen eine Sichtprüfung des Rohrleitungssystems auf Ablagerungen umfassen.
- Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Möglichkeit, ohne Eingriff in das System eine unmittelbare Aussage über die Güte des Förderverhaltens des Vakuumsystems zu machen und Ablagerungen in dem System zu lokalisieren.
- Die Lösung der gestellten Aufgabe ist den unabhängigen Patentansprüchen zu entnehmen. Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Gemäß der Erfindung wird eine unabhängige Diagnosevorrichtung geschaffen, die beispielsweise an einer Vakuumtoilette verwendet wird, um das Förderverhalten eines Vakuumsystems, welches mit der Vakuumtoilette in Verbindung steht, zu prüfen, ohne dass ein Eingriff in das Vakuumsystem erforderlich ist.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält einen hohlen Grundkörper, beispielsweise ein Rohr, mit einer ersten Öffnung, die durch einen klappbaren Deckel verschließbar ist. An dem der ersten Öffnung des Rohrs gegenüberliegenden Ende befindet sich eine zweite Öffnung des Rohrs, die ausgebildet ist zur Bildung einer druckdichten Verbindung mit dem Vakuumsystem. Die zweite Öffnung ist beispielsweise flexibel ausgebildet, um mit der inneren Oberfläche der Vakuumtoilette im Bereich der Abfuhröffnung einen dichten Kontakt eingehen zu können.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält ferner eine Erfassungseinrichtung, die beispielsweise außerhalb des Rohrs angeordnet ist, um Messwerte zu erfassen, die einen Zustand im Inneren des Rohr wiedergeben, beispielsweise den Druck, die Geschwindigkeit eines Volumenstroms, Temperatur, etc.
- Die zweite flexible Öffnung ist vorzugsweise über einen Adapter mit dem Rohr verbunden, so dass die Vorrichtung leicht an unterschiedliche Formen von Aufnahmebehältern für ein Aufgabegut angepasst werden kann.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält ferner eine Schnittstelle, die beispielsweise an der Erfassungseinrichtung ausgebildet ist, um die erfassten Zustandswerte im Inneren des Rohrs an eine externe Auswerteeinheit zu liefern. Eine derartige externe Auswerteeinheit kann beispielsweise ein Laptop oder ein PC sein.
- Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Diagnose des Vakuumsystems wird der Deckel, der an dem Rohr klappbar angeordnet ist, geschlossen und die zweite flexible Öffnung des Rohrs mit dem Vakuumsystem druckdicht verbunden, um eine Druckdifferenz zwischen dem Rohr und dem Vakuumsystem zu erfassen.
- Ferner wird bei der Diagnose des Vakuumsystems der Deckel geöffnet und die zweite flexible Öffnung der Diagnosevorrichtung druckdicht mit dem Vakuumsystem verbunden, um einen Volumenstrom in dem Rohr zu erfassen. Der Volumenstrom und die Druckdifferenz werden beispielsweise miteinander verglichen, um in dem Vakuumsystem auftretende Druckverluste zu bestimmen.
- Wenn das erfindungsgemäße Verfahren an verschiedenen Stellen in dem Vakuumsystem durchgeführt wird, ist es möglich Querschnittsveränderungen im Rohrleitungssystem des Vakuumsystems zu bestimmen.
- Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines konventionellen Vakuumsystems für Luftfahrzeuge mit Druckkabine; und -
2 eine Vorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. - Im Folgenden werden für gleiche Komponenten in den Figuren gleiche Bezugszeichen in unterschiedlichen Ansichten verwendet.
-
1 zeigt ein konventionelles Vakuumsystem1 für Luftfahrzeuge mit Druckkabine. Das Vakuumsystem1 enthält eine Mehrzahl von Aufnahmebehältnissen2 (beispielsweise Toilettenschüsseln) einer Vakuumtoilette, die über ein Spülventil3 und ein Rohrleitungssystem4 jeweils an einen zentralen Sammeltank5 angeschlossen sind. - Wie in
1 gezeigt, befindet sich am Eintritt in den Tank5 eine spezielle Einlaufvorrichtung6 , deren Aufgabe u. a. der Abbau der kinetischen Energie eines Transportguts (Aufgabegut)7 ist, das von dem Aufnahmebehälter2 an den Sammeltank5 geliefert wird, zum Schutz des Sammeltanks5 . - Durch ein weiteres Rohrsystem
8 ist der Sammelbehälter5 über einen Abscheider9 mit einer Tankrückführung10 und einem Verdichter11 mit der Außenumgebung12 eines Luftfahrzeugs verbunden. Parallel zu dem Verdichter11 ist ein Rückschlagventil13 angeordnet. - Bei nicht ausreichender Druckdifferenz zwischen einer Kabine
14 , in der die Aufnahmebehälter2 angeordnet sind, und der Umgebung12 wird das Vakuumsystem1 mit dem Verdichter11 betrieben. Hierbei läuft der Verdichter11 spätestens bei Anforderung eines Spülvorgangs an. Im Zeitintervall bis zum Öffnen des Spülventils3 von wenigen Sekunden wird bereits ein Unterdruck im Tankinneren15 erzeugt. Mit dem Öffnen des Spülventils3 setzt damit sofort der Transport des Aufgabeguts7 in den Sammeltank5 ein. Der Verdichter11 läuft mindestens bis zum Schließen des Spülventils3 weiter und hält so einen Unterdruck in dem Sammeltank5 für einen ununterbrochenen Transport aufrecht. Durch den Abscheider9 wird ein Austreten des Transportguts aus dem Sammelbehälter5 verhindert. Ferner werden der Verdichter11 und die Umgebung12 vor Kontamination geschützt. Das Rückschlagventil13 bleibt in dieser Betriebsart geschlossen. - In einem alternativen Betriebsmodus des Vakuumsystems
1 mit ausreichender Druckdifferenz zwischen der Kabine14 und der Umgebung12 bleibt der Verdichter11 ausgeschaltet. Bei geschlossenem Spülventil3 herrscht in diesem Betriebsmodus im Sammeltank5 der gleiche geringe Druck wie außerhalb des Luftfahrzeugs. Bei geöffnetem Spülventil3 wird ein Unterdruck im Tank5 durch Ausströmen der Luft über das Rückschlagventil13 aufrechterhalten. - Die erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung
16 zur Diagnose der Rohrleitungssysteme4 ,8 des oben beschriebenen Vakuumsystems1 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf2 beschrieben. - Wie in
2 gezeigt, wird die Diagnosevorrichtung16 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Vakuumtoilette17 angeordnet, die den Aufnahmebehälter2 enthält, der über einen Rohransatz18 und das Spülventil3 mit dem Vakuumsystem1 (nicht gezeigt) verbindbar ist. - Die Diagnosevorrichtung
16 enthält einen Grundkörper19 , der gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Rohr ausgebildet ist. Eine aus dem Aufnahmebehälter2 herausragende Öffnung20 des Rohrs19 ist durch einen klappbar an dem Rohr19 angeordneten Deckel21 verschließbar. - Das der Öffnung
20 gegenüberliegende Ende des Rohrs19 enthält eine Öffnung22 , die flexibel ausgebildet ist und sich an die innere Oberfläche des Aufnahmebehälters2 derart anpasst, dass die Diagnosevorrichtung16 druckdicht mit dem Vakuumsystem1 verbunden werden kann. - Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die flexible Öffnung
22 der Diagnosevorrichtung16 über einen Adapter23 mit einem Anschlussbereich24 des Rohrs19 verbunden. - Wie in
2 gezeigt, befinden sich in dem Rohr19 Sensoren25a , b, um physikalische Zustände innerhalb des Rohrs zu messen, beispielsweise die Temperatur, einen Volumenstrom, einen Druck, eine Druckdifferenz, etc. - Die Sensoren
25a und b sind mit einer Erfassungseinheit26 verbunden, die die von den Sensoren25a und25b erfassten Messwerte empfängt. Die Erfassungseinheit26 kann beispielsweise eine Anzeige (nicht gezeigt) enthalten, um die erfassten Messwerte anzuzeigen. - Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Erfassungseinheit
26 eine Schnittstelle27 , über die die Erfassungseinheit26 (bzw. die Diagnosevorrichtung16 ) mit einer externen Verarbeitungseinheit (beispielsweise PC)28 verbindbar ist. - Im Folgenden wird die Funktionsweise der Diagnosevorrichtung
16 , wie in2 gezeigt, in Verbindung mit1 beschrieben. - Grundsätzlich unterscheidet die Diagnosevorrichtung
16 zwei Betriebsarten. In einem Volumenstrom-Modus wird die Vorrichtung16 während eines Spülvorgangs von der Umgebungsluft frei durchströmt. Hierbei ist der Deckel21 geöffnet. In einem Unterdruck-Modus ist die Vorrichtung16 zur Umgebung14 abgeschlossen, indem der Deckel21 die erste Öffnung20 des Rohrs19 der Diagnosevorrichtung16 luftdicht schließt. Der Druck in dem Vakuumsystem1 wird für den Zeitraum des geöffneten Spülventils3 erfasst. Die Informationen aus beiden Betriebsarten dienen einer zielgerichteten Untersuchung des Vakuumsystems. - Aus dem zeitlichen Druckverlauf im Unterdruck-Modus ist eine Aussage über die zur Verfügung stehende Druckdifferenz möglich. Diese Druckdifferenz wird beeinflusst durch den Verdichter
11 , wie in1 gezeigt, das Luftvolumen in dem Vakuumsystem1 , Undichtheiten, den Zustand des Abscheiders9 , wie in1 gezeigt, sowie evtl. Verstopfungen in der Rohrleitung8 zwischen dem Sammeltank5 und der Luftfahrzeugumgebung12 . Eine wichtige Eigenschaft dieser Messung ist ihre weitgehende Unabhängigkeit von der Position des Aufnahmebehälters2 in dem System. - Ein Vergleich mit den sich tatsächlich einstellenden Volumenströmen im komplementären Betriebsmodus gestattet Rückschlüsse auf sich ergebende Druckverluste. Im Gegensatz zum Unterdruck sind diese Druckverluste abhängig von der Länge der Rohrleitung
4 zwischen dem Aufnahmebehälter2 und dem Sammeltank5 . Insbesondere aus Messungen an unterschiedlichen Aufnahmebehältern können beispielsweise durch Ablagerungen verursachte Querschnittsverringerungen innerhalb dieser Rohrleitung4 erkannt und bereichsweise lokalisiert werden. - Hierzu ist u. a. die Kenntnis der Soll-Druckverlustbeiwerte in Abhängigkeit von der Position des Aufnahmebehälters
2 in dem System erforderlich. Die Diagnose des Spülventils3 hinsichtlich der Verifikation der Öffnungsdauer ist demgegenüber ein unmittelbares Ergebnis. - Obwohl die Erfindung im Vorangegangenen unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können beliebig viele Aufnahmebehälter
2 vorgesehen werden, wobei der Aufnahmebehälter2 nicht unbedingt Bestandteil einer Vakuumtoilette sein muss, sondern er kann beispielsweise zu einem Entsorgungssystem gehören, das Küchenabfälle aus der Kabine eines Flugzeugs entsorgt. - Ferner ist die Erfindung im Vorangegangenen unter Bezugnahme auf den Einsatz in einem Flugzeug beschrieben worden. Die Erfindung kann jedoch überall dort eingesetzt werden, wo ein Vakuumsystem dazu dient Aufgabegut zu transportieren, wobei das Aufgabegut auch ein anderes sein kann als Fäkalien oder Küchenabfälle.
-
- 1
- Vakuumsystem
- 2
- Aufnahmebehälter
- 3
- Spülventil
- 4
- Rohrleitungssystem
- 5
- Sammeltank
- 6
- Einlaufvorrichtung
- 7
- Transportgut
- 8
- Rohrsystem
- 9
- Abscheider
- 10
- Tankrückführung
- 11
- Verdichter
- 12
- Außenumgebung
- 13
- Rückschlagventil
- 14
- Kabine
- 15
- Tankinnenraum
- 16
- Diagnosevorrichtung
- 17
- Vakuumtoilette
- 18
- Rohransatz
- 19
- Grundkörper
- 20
- erste Öffnung
- 21
- Deckel
- 22
- zweite Öffnung
- 23
- Adapter
- 24
- Rohranschlussbereich
- 25a, b
- Sensoren
- 26
- Erfassungseinheit
- 27
- Schnittstelle
- 28
- externe Verarbeitungsvorrichtung
Claims (16)
- Vorrichtung zur Diagnose eines Vakuumsystems (
1 ), enthaltend einen hohlen Grundkörper (19 ) mit einer ersten Öffnung (20 ), die durch einen klappbaren Deckel (21 ) verschließbar ist, und einer zweiten Öffnung (22 ), die ausgelegt ist zur Bildung einer druckdichten Verbindung mit dem Vakuumsystem (1 ); und eine Erfassungseinheit (26 ) zum Erfassen von Messwerten, die einen Zustand im Inneren des Grundkörpers (19 ) kennzeichnen. - Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Erfassungseinheit (
26 ) außen am Grundkörper (19 ) angeordnet ist und mit mindestens einem im Inneren des Grundkörpers (19 ) angeordneten Sensor (25 ) in Verbindung ist, der eine Temperatur, einen Druck und/oder einen Luftstrom im Inneren des Grundkörpers (19 ) erfasst. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Erfassungseinheit (
26 ) eine Anzeige enthält zum Anzeigen der erfassten Messwerte. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Öffnung (
22 ) flexibel ausgebildet ist zur Bildung der druckdichten Verbindung mit dem Vakuumsystem (1 ). - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Grundkörper (
19 ) als Rohr ausgebildet ist. - Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die zweite Öffnung (
22 ) über einen Adapter (23 ) mit dem Grundkörper (19 ) verbindbar ist. - Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Erfassungseinheit (
26 ) eine Schnittstelle (27 ) enthält zum Verbinden mit einer externen Auswerteeinheit (28 ). - Verfahren zur Diagnose eines Vakuumsystems (
1 ) mit der Vorrichtung (16 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Schließen des Deckels (21 ) und einem druckdichte Verbinden der zweiten Öffnung (22 ) mit dem Vakuumsystem (1 ), um eine Druckdifferenz zwischen dem Grundkörper (19 ) und dem Vakuumsystem (1 ) zu erfassen. - Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein instationärer Druckverlauf in dem Vakuumsystem (
1 ) von der Erfassungseinheit (26 ) aufgezeichnet wird. - Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, mit einem Öffnen des Deckels (
21 ) und einem druckdichten Verbinden der zweiten Öffnung (22 ) mit dem Vakuumsystem (1 ), um einen Volumenstrom in dem Grundkörper (19 ) zu erfassen. - Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Vorrichtung (
16 ) aus einer Messung des totalen Drucks und der Messung der Differenz zwischen dem totalen und einem statischen Druck in Verbindung mit einer Temperaturmessung den Volumenstrom ermittelt. - Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei der instationäre Volumenstrom in dem Vakuumsystem (
1 ) von der Erfassungseinheit (26 ) aufgezeichnet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, mit einem Vergleichen des Volumenstroms mit der Druckdifferenz, um in dem Vakuumsystem (
1 ) auftretende Druckverluste zu bestimmen. - Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei das Verfahren an unterschiedlichen Stellen in dem Vakuumsystem (
1 ) durchgeführt wird, um Querschnittsveränderungen im Leitungssystem (4 ,8 ) des Vakuumsystems (1 ) zu bestimmen. - Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei die Vorrichtung (
16 ) an einer Vakuumtoilette (17 ) eingesetzt wird. - Verwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 8 bis 15 in einem Flugzeug.
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- 2006-01-25 DE DE200610003586 patent/DE102006003586B4/de not_active Expired - Fee Related
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