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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum diskontinuierlichen Entleeren
eines Behälters, in welchem sich Flüssigkeit ansammelt,
nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten
Art.
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Aus
dem allgemeinen Stand der Technik sind Behälter bekannt,
in denen sich Flüssigkeit ansammelt, welche von Zeit zu
Zeit entleert werden müssen. Beispielhaft kann hierfür
auf Flüssigkeitsabscheider verwiesen werden, welche typischerweise von
Gasströmen mittransportierte Flüssigkeiten, beispielsweise
in Form von Tröpfchen, aus dem Gasstrom abscheiden. Die
abgeschiedene Flüssigkeit sammelt sich in einem Behälter
des Flüssigkeitsabscheiders. Von Zeit zu Zeit muss diese
Flüssigkeit entleert werden, um ein Überlaufen
des Behälters zu verhindern. Insbesondere dann, wenn die
Flüssigkeit aus Gasen abgeschieden wird, welche aus Sicherheitsgründen
nicht an die Umgebung gelangen dürfen, muss das diskontinuierliche
Entleeren des Behälters so erfolgen, dass der Behälter
einerseits nicht überläuft, um keine Flüssigkeit
zurück in den Gasstrom zu transportieren, und andererseits
der Behälter beim Entleeren nie vollkommen entleert wird,
um immer eine gewisse Restmenge an Flüssigkeit in dem Behälter
zu belassen. Diese Restmenge an Flüssigkeit dient dann
als Sperre zum Zurückhalten der Gase, welche nicht an die
Umgebung entweichen dürfen.
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Ein
beispielhafter Einsatzzweck kann insbesondere in chemischen Systemen
liegen, in denen die Gase beispielsweise Lösungsmittel
oder dergleichen sind. Ein weiterer Einsatz kann beispielsweise bei
der Verwendung in einem Brennstoffzellensystem liegen, bei dem derartige
Flüssigkeitsabscheider eingesetzt werden, um das von der
Brennstoffzelle produzierte Produktwasser aus den Abgasen der Brennstoffzelle
abzuscheiden. Da die Abgase auf der Anodenseite typischerweise zumindest
eine Restmenge an Wasserstoff enthalten, muss darauf geachtet werden,
dass dieser Wasserstoff nicht in den Bereich der Umgebung gelangt.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es daher bekannt, derartige
Behälter mit Füllstandssensoren auszurüsten.
Typischerweise werden dabei zwei Füllstandssensoren eingesetzt, um
den Füllstand des Behälters zwischen diesen beiden
Sensoren halten zu können. Alternativ dazu kann ein Füllstandssensor
eingesetzt werden, welcher zwei Schaltpunkte aufweist, sodass bekannt
ist, ob der Flüssigkeitsspiegel den Füllstandssensor
in Richtung der Schwerkraft von oben nach unten, also beim Entleeren
passiert, oder in der umgekehrten Richtung, also beim Befüllen.
Nachteilig bei dieser Art von Sensoren ist es, dass diese vergleichsweise
aufwendig und teuer sind. Es wäre also wünschenswert
einen Aufbau zu realisieren, welcher mit weniger und/oder einfacheren
Sensoren einen sicheren Betrieb zum Entleeren eines derartigen Behälters
ermöglicht.
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Aus
dem weiteren Stand der Technik sind außerdem Schwimmschalter
als Füllstandssensoren für Behälter bekannt.
So wird beispielsweise in der
US 3,555,221 ein
Füllstandssensor beschrieben, welcher ein Ablassventil
entsprechend steuert. Dabei ist der Füllstandssensor selbst
als Schwimmer ausgebildet, welcher über geeignete Schaltmittel
ein Ablassen von Flüssigkeit aus dem Behälter
steuert. Ein ähnlicher Aufbau, bei dem eine Nachfüllpumpe
einen Füllstand in einem Behälter auf einem vorgegebenen Niveau
hält, ist beispielsweise in der
US 5,010,218 beschrieben. Auch hier
wird ein Schwimmer zur Erfassung des Füllstandes eingesetzt.
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Aus
dem weiteren allgemeinen Stand der Technik sind neben Schwimmschaltern
als Sensoren insbesondere auch kapazitive Sensoren bekannt, welche
unterschiedliche elektrische Signale abgeben, je nachdem, ob ein
Bereich ihrer Oberfläche mit Flüssigkeit in Kontakt
steht oder nicht. Im Vergleich zum mechanischen Aufbau der Schwimmer,
haben diese Sensoren den Vorteil eines einfachen mechanischen Aufbaus,
welcher bei weitem nicht so störanfällig ist,
wie ein Schwimmer, welcher sich beispielsweise in einem Gehäuse
verkanten kann und damit falsche Werte anzeigen würde.
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Es
ist die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum
diskontinuierlichen Entleeren eines Behälters, in welchem
sich Flüssigkeit ansammelt, zu schaffen, bei dem mit minimalem
Aufwand hinsichtlich der Sensorik garantiert werden kann, dass der
Behälter einerseits nie überläuft und andererseits
nie restlos entleert wird.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch
1 genannten Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Das
Entleerungsmittel für den Behälter wird im erfindungsgemäßen
Verfahren immer dann betätigt, wenn der Sensor den ersten
Zustand erfasst, also wenn in dem vorbestimmten Bereich Flüssigkeit vorhanden
ist. Sobald der Sensor den zweiten Zustand erfasst, also in dem
vorgegebenen Bereich keine Flüssigkeit mehr vorhanden ist,
wird das Entleerungsmittel gestoppt. Beim Entleerungsmittel gemäß der
Erfindung kann es sich insbesondere um ein Ventil handeln, welches
so angeordnet ist, dass es im geöffneten Zustand den Behälter
unter Zuhilfenahme der Schwerkraft und/oder eines Drucks im Inneren des
Behälters entleert. Alternativ hierzu wären jedoch
auch andere Mittel denkbar, beispielsweise eine Pumpe zur Entleerung
des Behälters.
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Der
erfindungsgemäße Gedanke ist nun der Folgende:
Mit
einem einzigen Sensor, welcher lediglich einen Schaltpunkt aufweist,
kann ein sicheres diskontinuierliches Entleeren des Behälters
erreicht werden. Hierfür wird ein gewisser dem System innewohnender
Hystereseeffekt genutzt. Wenn im Bereich des Sensors Flüssigkeit
vorhanden ist, so wird das Entleerungsmittel betätigt,
also beispielsweise ein Ventil geöffnet oder eine Entleerungspumpe
betätigt. Aufgrund der Tatsache, dass sowohl ein Ventil
als auch eine Pumpe als Entleerungsmittel mechanische Bauteile sind,
welche eine gewisse Ansprechzeit aufweisen, und dass das Entleerungsmittel
mit dem Behälter über entsprechende Leitungsabschnitte
bzw. Volumina verbunden ist, kommt es zu einer gewissen Verzögerung
zwischen dem Erfassen des Zustands durch den Sensor und dem Start
der Betätigung des Entleerungsmittels bzw. dem Stopp der
Betätigung des Entleerungsmittels. Wenn der Flüssigkeitsspiegel
also den Sensor passiert, dann wird das Betätigungsmittel
entsprechend gestoppt. Bis es zu einem mechanischen Stopp des Entleerungsmittels
kommt und die Entleerung tatsächlich endet, vergeht jedoch eine
gewisse Zeit. In dieser Zeit läuft die Entleerung fort,
sodass mit dem Stopp des Entleerungsmittels ein Flüssigkeitspegel
erreicht wird, welcher unterhalb des Sensors liegt.
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Wird
nun weitere Flüssigkeit in den Behälter eingetragen,
so steigt der Flüssigkeitsspiegel wieder an. Er wird ab
einem bestimmten Punkt den Sensor erreichen, welcher wiederum von
dem Zustand ohne Flüssigkeit in den Zustand mit Flüssigkeit wechselt. Dies
wird wiederum eine erneute Betätigung des Entleerungsmittels
auslösen. Auch diese ist systembedingt mit einer gewissen
Verzögerung behaftet, sodass der Flüssigkeitsspiegel
in dem Behälter über den Sensor hinaus weiter
ansteigt, bis die tatsächliche Betätigung des
Entleerungsmittels startet. Ab diesem Zeitpunkt beginnt dann der
Ablauf wieder von neuem.
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Gemäß einer
besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist es
nun so, dass die Abstände zwischen dem Entleerungsmittel
und dem Sensor so gewählt sind, dass in der systembedingt
auftretenden Verzögerung bis zum tatsächlichen
Stopp des Entleerungsmittels das entleerte Volumen kleiner ist, als
das Volumen in dem Behälter zwischen dem Bereich des Sensors
und dem Bereich des Entleerungsmittels. Dadurch kann nun erreicht
werden, dass der Behälter nie restlos entleert wird.
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In
einer weiteren besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung
ist es ferner vorgesehen, dass der Abstand zwischen einem Bereich
des Behälters, in dem dieser überläuft
und dem Sensor ebenfalls entsprechend groß ausgebildet
ist, sodass das Nachlaufen an Flüssigkeit in den Behälter
maximal so schnell erfolgt, dass das Entleerungsmittel bereits betätigt
ist, nachdem der Sensor die Zustandsänderung gemeldet hat,
bevor der Behälter überläuft.
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Mit
diesem Aufbau kann also ein sicherer und zuverlässiger
Betrieb des Verfahrens zum diskontinuierlichen Entleeren des Behälters
realisiert werden kann. Dazu ist ein einziger Sensor, welcher lediglich
einen Schaltpunkt aufweist, ausreichend.
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Gemäß einer
besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist es
außerdem vorgesehen, die Zeit, welche von der Erfassung
der Zustandsänderung bis zur Betätigung des Entleerungsmittels vergeht, über
eine vorgegebene Zeitverzögerung verändert wird.
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Insbesondere
dann, wenn die Möglichkeit besteht, im Vergleich zum anfallenden
Volumen an Flüssigkeit einen eher großen Behälter
einzusetzen, kann dies von entscheidendem Vorteil sein, da hierdurch
ein häufiges Schalten des Entleerungsmittels entsprechend
verhindert werden kann. Insbesondere bietet die Variation der Zeit
auch die Möglichkeit, das System in bestehende Behälter
zu integrieren, da durch ein entsprechendes Einstellen der Zeit,
beispielsweise in einem Testbetrieb unter Extrembedingungen, ein
sicherer Betrieb erreicht werden kann, ohne den Aufbau des Behälters
selbst konstruktiv verändern zu müssen.
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In
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist es ferner vorgesehen, dass als Sensor ein kapazitiver
Sensor verwendet wird. Im Vergleich zu anderen Füllstandssensoren,
wie z. B. Schimmerschalter, bietet ein derartiger kapazitiver Sensor,
welcher grundlegend aus dem Stand der Technik bekannt ist, den Vorteil,
dass er einfach aufgebaut ist und ohne entsprechende mechanische
Mittel auskommt. Er kann daher auch unter Extrembedingungen vergleichsweise
einfach und sicher eine Änderung des Zustands erfassen.
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Gemäß einer
besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist es
ferner vorgesehen, dass der Sensor und/oder der Behälter
mit Mitteln zum Dämpfen eines Schwappens der Flüssigkeit
versehen wird. Mit diesem Aufbau, bei dem der Sensor beispielsweise
in ein entsprechendes Tauchrohr eingesetzt wird, oder indem in dem
Behälter an sich bekannte Elemente zur Reduzierung des
Schwappens der Flüssigkeit vorgesehen sind, kann erreicht
werden, dass der Sensor nicht aufgrund von gegen ihn schwappender
Flüssigkeit eine Zustandsänderung detektiert,
welche dann zu einem entsprechenden Fehlbetrieb des Systems führen
könnte, da der durch den Sensor gemutmaßte Flüssigkeitsstand
lediglich durch ein Schwappen verursacht wurde und als solcher nicht
vorliegt. Neben mechanischen Mitteln wären auch elektronische
Mittel denkbar, welche eine Ansprechen des Sensors auf ein Schwappen
als für ein Schwappen typisch erfassen und ausfiltern.
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Eine
weitere besonders günstige und vorteilhafte Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass
der Behälter als Flüssigkeitsabscheider verwendet
wird. Insbesondere kann dieser gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung als Flüssigkeitsabscheider in einem Brennstoffzellensystem eingesetzt
werden. Bei einem derartigen Brennstoffzellensystem fallen zusammen
mit den Abgasen aus der Brennstoffzelle entsprechende Mengen an
Produktwasser sowohl im Anodenabgas als auch im Kathodenabgas an.
Insbesondere im Anodenabgas muss der Flüssigkeitsabscheider
sicher und zuverlässig funktionieren, da ein Überlaufen
der Flüssigkeit diese ins Brennstoffzellensystem zurückgelangen
lassen würde. Die Flüssigkeit könnte
dort entsprechende Gaskanäle oder dergleichen verstopfen und/oder
benetzen und die Funktionalität des Systems nachhaltig
beeinträchtigen. Auf der anderen Seite ist es wichtig,
dass kein Abgas selbst an die Umgebung gelangt, da dieses typischerweise
Wasserstoff ist oder zumindest einen Restanteil an Wasserstoff aufweist.
Dieser Wasserstoff sollte alleine schon aus Sicherheitsgründen
nicht an die Umgebung gelangen, um eventuelle Risiken hinsichtlich
einer Verbrennung oder Explosion zu unterbinden.
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In
einer besonders günstigen Weiterbildung des Verfahrens
kann es dabei vorgesehen sein, dass das Brennstoffzellensystem zur
Erzeugung elektrischer Energie in einem Transportmittel verwendet wird.
Die elektrische Energie kann dabei dem Antrieb des Transportmittels
und/oder dem Betrieb von Neben- bzw. Hilfsaggregaten in dem Transportmittel dienen.
Insbesondere beim Einsatz des Brennstoffzellensystems in einem Transportmittel,
wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug, einem Lastkraftwagen, einer
Flurfördereinheit, einem Flugzeug, einem Schiff oder dergleichen
ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Flüssigkeitsabscheider
sicher und zuverlässig funktionieren. Aufgrund des beengten Bauraums
in einem Transportmittel kann das Brennstoffzellensystem und insbesondere
die Flüssigkeitsabscheider dabei nicht beliebig groß aufgebaut
werden. Mit entsprechend kleinen Flüssigkeitsabscheidern
werden die beiden oben genannten Problematiken des Überlaufens
und des Ablassens von Gas an die Umgebung jedoch besonders kritisch,
da entsprechend kleine Behälter der Flüssigkeitsabscheider
ein häufiges diskontinuierliches Entleeren erfordern. Daher
ist das erfindungsgemäße Verfahren bei derartigen
Anwendungen von besonderem Vorteil, da hier höchste Sicherheitsanforderungen
neben einer sehr sicheren und zuverlässigen Funktionalität, bei
stark eingeschränktem Bauraum, realisiert werden müssen.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens ergeben sich anhand der restlichen Unteransprüche
und werden anhand des Ausführungsbeispiels nachfolgend
dargestellt, wobei dieses unter Bezugnahme auf die Figur erläutert
werden wird.
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Die
einzige beigefügte Figur zeigt einen schematisch angedeuteten
Flüssigkeitsabscheider.
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Die
Figur zeigt einen schematisch angedeuteten Flüssigkeitsabscheider 1,
wie er beispielsweise in einem Brennstoffzellensystem in einem Fahrzeug eingesetzt
werden kann. Der Flüssigkeitsabscheider 1 ist
bei diesem Einsatzzweck insbesondere im Bereich des Kathodenabgases
und/oder des Anodenabgases angeordnet und scheidet flüssig anfallendes Produktwasser
aus dem Bereich dieser Abgase ab. Dies soll hier durch das Leitungselement 2 symbolisiert
werden, in welchem, wie durch den Pfeil A dargestellt, ein Gas zusammen
mit auskondensierter Flüssigkeit strömen soll.
Das Gas verlässt dann als Gas A' ohne flüssige
Bestandteile den Flüssigkeitsabscheider 1. Die
Flüssigkeit wird im Bereich eines Prallblechs 3 entsprechend
abgeschieden, während das Gas A an diesem Prallblech 3 vorbeiströmt und/oder
eine Richtungsumkehr erfährt. Der Aufbau mit Prallblech
ist dabei rein beispielhaft gewählt, es können
auch alle anderen Arten von Abscheidemechanismen, beispielsweise
ein zirkulierender Gasstrom, bei dem die Flüssigkeitsteilchen
nach außen getragen werden, realisiert werden. Dies spielt
für die hier dargestellte Erfindung jedoch eine untergeordnete
Bedeutung, sodass hier beispielhaft eine Variante eines Flüssigkeitsabscheiders 1 mit
einem Prallblech 3 dargestellt wurde.
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Der
Flüssigkeitsabscheider 1 weist einen Behälter 4 auf,
in welchem sich die abgeschiedene Flüssigkeit sammelt.
Der Behälter 4 ist in Richtung der Schwerkraft
unten durch ein Ventil 5 als Entleerungsmittel entleerbar.
Dabei wird das Ventil 5 über eine Elektronik 6 angesteuert.
Das Ventil 5 kann beispielsweise als Magnetventil ausgebildet
sein, welches zur Entleerung des Behälters 4 geöffnet
wird. Die Entleerung der Flüssigkeit aus dem Behälter 4 erfolgt
dann durch die Wirkung der Schwerkraft auf die Flüssigkeit und/oder
durch ein treibendes Druckgefälle in dem Gas A, A' gegenüber
der Umgebung, da sich das Gas A, A' als Gaspolster oberhalb der
Flüssigkeit in dem Behälter 4 befindet.
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Der
Behälter 4 weist außerdem einen Sensor 7 auf,
welcher hier beispielhaft als kapazitiver Füllstandssensor 7 ausgebildet
ist. Der Sensor 7 weist dabei lediglich einen Schaltpunkt
auf, sodass durch den Sensor 7 lediglich zwei Zustände
detektiert werden können. Der erste Zustand ist ein Zustand,
in dem in einem vorbestimmten Bereich Flüssigkeit vorhanden
ist. Dies bedeutet beispielsweise, dass der Sensor 7 mit
Flüssigkeit benetzt ist, der Flüssigkeitsstand
in dem Behälter 4 also zumindest die Höhe
des Sensors 7 überschritten hat. Ein zweiter von
dem Sensor 7 detektierbarer Zustand besteht darin, dass in
dem vorbestimmten Bereich keine Flüssigkeit vorhanden ist,
der Sensor 7 also im oben dargelegten Beispiel trocken
ist, da der Füllstand der Flüssigkeit in dem Behälter 4 unterhalb
des Sensors liegt.
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Beispielhaft
sind in der einzigen dargestellten Figur vier derartige Flüssigkeitsstände
eingezeichnet. Ein erster mit I bezeichneter Flüssigkeitsstand
befindet sich in dem Behälter 4 unterhalb des Sensors 7.
Der Sensor 7 befindet sich dann also im zweiten Zustand
und wird an die Elektronik 6 ein entsprechendes Signal
senden, sodass über die Elektronik 6 erfassbar
ist, dass im Bereich des Sensors 7 keine Flüssigkeit
vorhanden ist. Der zweite dargestellte Flüssigkeitsstand
II zeigt die Flüssigkeit in dem Behälter 4 im
Bereich knapp oberhalb des Sensors 7. In diesem Zustand
ist der Sensor 7 mit Flüssigkeit benetzt, sodass
der Sensor 7 ein entsprechendes Signal für den
zweiten Zustand an die Elektronik 6 melden wird. Der dritte
dargestellte Zustand, welcher mit III bezeichnet ist, zeigt einen
Flüssigkeitsstand in dem Behälter 4 oberhalb
des Sensors 7. Auch in diesem Zustand wird der Sensor 7 den
Zustand mit Flüssigkeit detektieren. Der vierte Füllstand
IV liegt wiederum knapp unterhalb des Sensors 7, so dass
dieser wieder den zweiten Zustand erfasst und an die Elektronik 6 meldet.
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Der
Behälter 4 des Flüssigkeitsabscheiders 1 weist
außerdem einen Schwappschutz 8 auf, welcher hier
beispielhaft als Lochblech dargestellt ist, welches in einem Bereich
kurz unterhalb des Sensors 7 quer zur Öffnung
des Behälters angeordnet ist. Ein solcher Schwappschutz 8 verhindert
ein Hochschwappen der Flüssigkeit bei Bewegung des Flüssigkeitsabscheiders 1,
wie sie beispielsweise beim Einsatz in Transportmitteln, wie beispielsweise
Kraftfahrzeugen, auftreten können. Durch den Schwappschutz 8 kann
dann ein Benetzen des Sensors und damit eine fehlerhafte Detektion
weitestgehend verhindert werden. Neben dem hier beispielhaft dargestellten
Schwappschutzblech 8 kann der Schwappschutz selbstverständlich
auch anders ausgebildet werden, beispielsweise indem der Sensor
in ein entsprechendes Rohr eingebaut wird, welches durch entsprechend
kleine Öffnungen so ausgebildet ist, dass Flüssigkeit
beim Hochschwappen nicht vollständig in das Rohr eindringt,
jedoch beim Erreichen des entsprechenden Füllstands das
Rohr vollständig flutet, um durch den Sensor 7 einen
entsprechenden Füllstand erfassen zu können. Daneben
oder auch ergänzend kann in der Elektronik 6 eine
Filter vorgesehen sein, welcher für Schwappen typische
Signale an dem Sensor 7 erkannt und aus den verwertbaren Signalen
des Sensors 7 herausfiltert.
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In
der einigen Dargestellten Figur ist ferner ein weiterer beispielhafter
Schwappschutz 9 zu erkennen. Dieser soll verhindern, dass
Flüssigkeit in den Bereich der Leitungen 2 schwappt.
Da derartige Vorrichtungen zum Schwappschutz grundlegend ebenfalls
aus dem Stand der Technik bekannt sind, wird hier nicht näher
auf diese Aufbauten eingegangen, sondern nur eine beispielhafte
Variante kurz erläutert. Es ist dabei für den
Fachmann klar, dass sämtliche anderen denkbaren Varianten
eines Schwappschutzes, insbesondere eines mechanischen Schwappschutzes,
entsprechend in den Behälter 4 integriert werden
können.
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Der
verfahrensgemäße Ablauf beim diskontinuierlichen
Entleeren des Behälters 4 ist nun der Folgende:
Die
aus dem feuchten Gasstrom A abgeschiedene Flüssigkeit wird
sich in dem Behälter 4 sammeln. Mit zunehmender
Menge an abgeschiedener Flüssigkeit wird diese irgendwann
den mit II bezeichneten Flüssigkeitsstand erreichen. In
diesem Fall wird der Sensor 7 den ersten Zustand feststellen,
also der Elektronik 6 melden, dass in einem vorbestimmten
Bereich um den Sensor 7 Flüssigkeit vorhanden
ist. Die Elektronik 6 wird dementsprechend das Ventil 5 ansteuern,
sodass der Behälter 4 über die Ventileinrichtung 5 entleert
werden kann. Da von der Erfassung des Flüssigkeitsstands
II bis zur tatsächlichen Betätigung des Ventils 5 jedoch
eine gewisse Zeit vergehen wird, welche für die Erfassung
und die Ansteuerung des Ventils 5 notwendig ist, wird der
Flüssigkeitsstand in dieser Zeit weiter steigen, beispielsweise
auf den mit III bezeichneten Flüssigkeitsstand. Erst dann
ist das Ventil 5 vollständig geöffnet
und der Behälter 4 kann entleert werden. Die Öffnung
zur Entleerung ist dabei in jedem Fall so zu wählen, dass
der beim Entleeren abfließende Volumenstrom immer größer
ist, als der in den Behälter eingetragene Flüssigkeitsstrom.
Außerdem ist durch eine entsprechende Positionierung des
Sensors 7 und/oder die konstruktive Ausgestaltung des Behälters
darauf zu achten, dass das Volumen zwischen dem Sensor 7 und
dem Füllstand III so groß ist, dass sämtliche
in diesem Zeitraum maximal anfallende Flüssigkeit in dem
Volumen gespeichert werden kann, ohne dass der Behälter 4 überläuft
und Flüssigkeit in den Bereich der Leitungselemente 2 gelangt.
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Nachdem
der Flüssigkeitsstand nun den Füllstand III erreicht
hat, wird die Entleerung über das Ventil 5 beginnen.
Mit beginnender Entleerung sinkt der Flüssigkeitsstand
ausgehend vom Füllstand III zurück in den Füllstand
IV. In diesem Füllstand IV knapp unterhalb des Sensors 7,
wird dieser wiederum eine Veränderung des Zustands erfassen
und an die Elektronik 6 melden. Diese gibt daraufhin ein
Signal an das Ventil 5, um die Entleerung zu stoppen, in diesem
Fall also das Ventil 5 zu schließen. Auch dieser
Vorgang benötigt eine entsprechende Zeit, sodass beim endgültigen
Schließen des Ventils die Flüssigkeit in dem Behälter 4 beispielsweise
auf den Zustand I abgesunken ist.
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Auch
hier ist wiederum darauf zu achten, dass das Volumen zwischen dem
Sensor 7 und dem Zustand 1 nur so groß ist,
dass während der unweigerlich auftretenden Verzögerung
zwischen dem Erfassen des Zustands und dem Schalten des Ventils nicht
sämtliche Flüssigkeit an die Umgebung gelangt, sondern
eine gewisse Restflüssigkeit in dem Behälter 4 verbleibt.
Diese Restflüssigkeit sorgt dann dafür, dass kein
Gas A über das Ventil 5 in die Umgebung gelangen
kann. Nachdem die Flüssigkeit den Füllstand 1 erreicht
hat und das Ventil 5 endgültig geschlossen ist,
wird sich in dem Behälter 4 erneut Flüssigkeit
ansammeln, sodass der Füllstand der Flüssigkeit
wieder ansteigt. Er wird nach einer gewissen Zeit wieder den Füllstand 11 erreichen,
sodass der Ablauf von vorne beginnt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren vermag es also mit
einem einzigen sehr einfach ausgebildeten Sensor einen sicheren
Betrieb beim diskontinuierlichen Entleeren des Behälters
zu realisieren. Der Aufbau kann dabei konstruktiv so angepasst werden, dass
es einerseits nicht zu einem Überlaufen des Behälters 4 in
den Bereich der Leitungen 2 kommt, und dass andererseits
kein Gas A, A' durch das Ventil 5 an die Umgebung gelangt.
Neben der rein konstruktiven Ausgestaltung des Behälters 4 und
der Lage des Sensors 7 kann dieses in dem System prinzipbedingt
auftretende Hystereseverhalten, welches für das erfindungsgemäße
Verfahren genutzt wird, durch eine entsprechende Veränderung
im Bereich der Elektronik 6 nochmals verstärkt
werden. So wäre es denkbar, eine entsprechende Zeitverzögerung
in der Elektronik 6 mit einzubauen, sodass die Zeitverzögerung
zwischen dem Ansprechen des Sensors 7 und der tatsächlich
endgültigen Betätigung der Ventileinrichtung 5 entsprechend
angepasst werden kann. Über ein derartiges Zeitglied könnte
eine Anpassung an konstruktiv auftretende Toleranzen erreicht werden.
Oder es könnte das erfindungsgemäße Verfahren
in bestehenden Behältern 4 nachgerüstet
werden, da durch eine individuelle Anpassung einer Verzögerung
in der Elektronik 6 das System an jegliche Bauformen angepasst
werden kann, welche einen ausreichenden Abstand zwischen dem Sensor 7 und der
Ventileinrichtung 5 einerseits und dem Sensor 7 und
der oberen Kante des Behälters 4 andererseits bieten.
Dabei ist es auch möglich die Zeitverzögerung
in die eine Richtung, z. B. beim Füllen, länger
zu wählen als in die Andere Richtung, z. B. beim Entleeren.
Die Notwendigkeit einer speziellen konstruktiven Ausgestaltung des
Behälters kann damit weitgehend entfallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 3555221 [0004]
- - US 5010218 [0004]