DE102009014744A1 - Verfahren zum diskontinuierlichen Entleeren eines Behälters - Google Patents

Verfahren zum diskontinuierlichen Entleeren eines Behälters Download PDF

Info

Publication number
DE102009014744A1
DE102009014744A1 DE102009014744A DE102009014744A DE102009014744A1 DE 102009014744 A1 DE102009014744 A1 DE 102009014744A1 DE 102009014744 A DE102009014744 A DE 102009014744A DE 102009014744 A DE102009014744 A DE 102009014744A DE 102009014744 A1 DE102009014744 A1 DE 102009014744A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sensor
liquid
container
valve
emptying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102009014744A
Other languages
English (en)
Inventor
Cosimo Dipl.-Ing. Mazzotta
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG, Ford Global Technologies LLC filed Critical Daimler AG
Priority to DE102009014744A priority Critical patent/DE102009014744A1/de
Priority to EP10710209A priority patent/EP2411772A1/de
Priority to JP2012501161A priority patent/JP2012521333A/ja
Priority to US13/259,984 priority patent/US20120037657A1/en
Priority to PCT/EP2010/001584 priority patent/WO2010108610A1/de
Publication of DE102009014744A1 publication Critical patent/DE102009014744A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/0007Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm for discrete indicating and measuring
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/24Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid
    • G01F23/241Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid for discrete levels
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • G01F23/261Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields for discrete levels
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • G01F23/263Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors
    • G01F23/265Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors for discrete levels

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Details Of Rigid Or Semi-Rigid Containers (AREA)

Abstract

Ein Verfahren dient zum diskontinuierlichen Entleeren eines Behälters (4), in welchem sich Flüssigkeit ansammelt. Der Behälter (4) wird über ein Entleerungsmittel (Ventil 5) entleert. Dabei darf der Behälter (4) nie restlos entleert werden und nie überlaufen. Im Behälter (4) ist ein Sensor (7) angeordnet, welcher einen ersten Zustand, in dem in einem vorbestimmten Bereich Flüssigkeit vorhanden ist, und einen zweiten Zustand, in dem in dem vorbestimmten Bereich keine Flüssigkeit vorhanden ist, erfasst. Erfindungsgemäß wird das Entleerungsmittel (Ventil 5) betätigt, sobald der Sensor (7) den ersten Zustand erfasst. Das Entleerungsmittel (Ventil 5) wird gestoppt, sobald der Sensor (7) den zweiten Zustand erfasst.

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die einzige beigefügte Figur zeigt einen schematisch angedeuteten Flüssigkeitsabscheider.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 3555221 [0004]
    • - US 5010218 [0004]

Claims (11)

  1. Verfahren zum diskontinuierlichen Entleeren eines Behälters, in welchem sich Flüssigkeit ansammelt, über ein Entleerungsmittel, wobei der Behälter nie restlos entleert werden und nie überlaufen darf, mit einem Sensor, welcher einen ersten Zustand, in dem in einem vorbestimmten Bereich Flüssigkeit vorhanden ist, und einen zweiten Zustand, in dem im vorbestimmten Bereich keine Flüssigkeit vorhanden ist, erfasst dadurch gekennzeichnet, dass das Entleerungsmittel (Ventil 5) betätigt wird, sobald der Sensor (7) den ersten Zustand erfasst, wobei das Entleerungsmittel (Ventil 5) gestoppt wird, sobald der Sensor (7) den zweiten Zustand erfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Sensors (7) zu dem Bereich, in dem das Entleerungsmittel (Ventil 5) angeordnet ist, so groß ist, dass das Volumen in diesem Bereich größer ist, als das Volumen, das in der Zeit entleert wird, die von der Erfassung der Zustandsänderung bis zur Betätigung des Entleerungsmittels (Ventil 5) vergeht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Sensors (7) zu dem Bereich, in dem der Behälter (4) überläuft, so groß ist, dass das Volumen in diesem Bereich größer ist, als das maximale Volumen an sich ansammelnder Flüssigkeit, in der Zeit, die von der Erfassung der Zustandsänderung bis zur Betätigung des Entleerungsmittels (Ventil 5) vergeht.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit, welche von der Erfassung der Zustandsänderung bis zur Betätigung des Entleerungsmittels (Ventil 5) vergeht, über eine vorgegebene Zeitverzögerung verändert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor (7) ein Füllstandssensor mit einem Schaltpunkt verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor (7) ein kapazitiver Sensor verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Entleerungsmittel ein Ventil (5) verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) und/oder der Behälter (4) mit Mitteln zum Dämpfen eines Schwappens der Flüssigkeit versehen wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Behälter (4) ein Flüssigkeitsabscheider (1) verwendet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsabscheider (1) als Flüssigkeitsabscheider in einem Brennstoffzellensystem verwendet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffzellensystem zur Erzeugung von elektrischer Energie in einem Transportmittel verwendet wird.
DE102009014744A 2009-03-25 2009-03-25 Verfahren zum diskontinuierlichen Entleeren eines Behälters Withdrawn DE102009014744A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009014744A DE102009014744A1 (de) 2009-03-25 2009-03-25 Verfahren zum diskontinuierlichen Entleeren eines Behälters
EP10710209A EP2411772A1 (de) 2009-03-25 2010-03-12 Verfahren zum diskontinuierlichen entleeren eines behälters
JP2012501161A JP2012521333A (ja) 2009-03-25 2010-03-12 容器の不連続的液抜き方法
US13/259,984 US20120037657A1 (en) 2009-03-25 2010-03-12 Method for Discontinuously Emptying a Container
PCT/EP2010/001584 WO2010108610A1 (de) 2009-03-25 2010-03-12 Verfahren zum diskontinuierlichen entleeren eines behälters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009014744A DE102009014744A1 (de) 2009-03-25 2009-03-25 Verfahren zum diskontinuierlichen Entleeren eines Behälters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009014744A1 true DE102009014744A1 (de) 2010-09-30

Family

ID=42244402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009014744A Withdrawn DE102009014744A1 (de) 2009-03-25 2009-03-25 Verfahren zum diskontinuierlichen Entleeren eines Behälters

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20120037657A1 (de)
EP (1) EP2411772A1 (de)
JP (1) JP2012521333A (de)
DE (1) DE102009014744A1 (de)
WO (1) WO2010108610A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017011691A1 (de) 2017-12-18 2019-06-19 Mann+Hummel Gmbh Sensordrainageeinheit, Flüssigkeitsabscheider sowie Verfahren zur Drainagemengen-Steuerung eines Flüssigkeitsabscheiders

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140054323A1 (en) 2012-08-23 2014-02-27 Gojo Industries, Inc. Horizontal pumps, refill units and foam dispensers with integral air compressors
CN103319080B (zh) * 2013-05-24 2016-01-20 淮北市长兴安全节能钢化玻璃有限公司 3-6mm钢化玻璃的钢化加工方法
US9579613B2 (en) 2013-12-16 2017-02-28 Gojo Industries, Inc. Foam-at-a-distance systems, foam generators and refill units
WO2015179555A1 (en) * 2014-05-20 2015-11-26 Gojo Industries, Inc. Two-part fluid delivery systems
US9689734B2 (en) * 2014-07-29 2017-06-27 GM Global Technology Operations LLC Splash shield for a fluid containment system of a vehicle
JP6242413B2 (ja) * 2016-02-18 2017-12-06 本田技研工業株式会社 気液分離器
DE202018106355U1 (de) * 2018-11-08 2020-02-11 Tps Rental Systems Ltd. Vorrichtung zum Entleeren eines flexiblen Liners

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3555221A (en) 1968-10-14 1971-01-12 Jack J Booth Purging liquid supply sensor
US5010218A (en) 1990-02-09 1991-04-23 Reimers Paul P Float controlled switch

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1420069A (en) * 1972-02-15 1976-01-07 Boc International Ltd Liquid level detector
US4308889A (en) * 1980-04-30 1982-01-05 Lin Jih Shyan Electric conductive type steam trap
DE3211385A1 (de) * 1982-02-04 1983-08-04 Heinrich 6931 Zwingenberg Kübler Niveauwaechter fuer elektrisch leitende fluessigkeiten
US5191999A (en) * 1992-02-25 1993-03-09 Cleland Robert K Liquid actuated switch device
GB2295254B (en) * 1994-11-18 1998-09-16 Fozmula Limited Method of sensing liquid level
US6814841B2 (en) * 2002-04-24 2004-11-09 Proton Energy Systems, Inc. Gas liquid phase separator with improved pressure control
DE10233039A1 (de) * 2002-07-20 2004-02-05 Ballard Power Systems Ag Verfahren zur Regelung des Füllstands
DE102004056952A1 (de) * 2004-11-25 2006-06-08 Nucellsys Gmbh Brennstoffzellensystem mit Flüssigkeitsabscheider
ITTO20050493A1 (it) * 2005-07-19 2007-01-20 Scb Bernardi S R L Dispositivo di drenaggio a sensore capacitativo per scaricare liquidi da un condotto pneumatico
DE102007039557A1 (de) * 2007-08-22 2009-02-26 Daimler Ag Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen eines Schaltpunkts für eine Füllstandsregulierung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3555221A (en) 1968-10-14 1971-01-12 Jack J Booth Purging liquid supply sensor
US5010218A (en) 1990-02-09 1991-04-23 Reimers Paul P Float controlled switch

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017011691A1 (de) 2017-12-18 2019-06-19 Mann+Hummel Gmbh Sensordrainageeinheit, Flüssigkeitsabscheider sowie Verfahren zur Drainagemengen-Steuerung eines Flüssigkeitsabscheiders

Also Published As

Publication number Publication date
US20120037657A1 (en) 2012-02-16
WO2010108610A1 (de) 2010-09-30
EP2411772A1 (de) 2012-02-01
JP2012521333A (ja) 2012-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009014744A1 (de) Verfahren zum diskontinuierlichen Entleeren eines Behälters
DE102009039445B4 (de) Verfahren zum Ablassen von Flüssigkeit und/oder Gas
DE4006216C2 (de)
EP2125138B1 (de) Kraftstofffilter
EP2488382B1 (de) Kraftstoffbehälter für ein kfz
EP2468558B1 (de) Kraftstoffsystem
DE102011102336A1 (de) Rezirkulationseinrichtung für ein Brennstoffzellensystem
WO2013000582A1 (de) Verfahren zum betreiben eines kraftstoffsystems sowie kraftstoffsystem
DE102014013628B4 (de) Wasserabscheider mit durch Schwimmerventil gesichertem Wasserüberlauf
DE102012020280A1 (de) Wasserabscheider für einen Anodenkreislauf
DE102011120536A1 (de) Flüssigkeitsabscheider für ein Brennstoffzellensystem
DE102011119664A1 (de) Füllstandssensor für einen mit Flüssigkeit befüllbaren Behälter
DE102016005271B4 (de) Ablasssteuerungsvorrichtung für ein Filtersystem sowie Filtersystem mit einer Ablasssteuerungsvorrichtung
EP3145743B1 (de) Kraftstoffanlage für ein kraftfahrzeug mit einrichtungen zur entleerung einer flüssigkeitsfalle einer tankentlüftungseinrichtung bei einer schrägabstellung
DE102016005270A1 (de) Ablasssteuerungsvorrichtung für ein Filtersystem sowie Filtersystem mit einer Ablasssteuerungsvorrichtung
EP3157794A1 (de) Schienenfahrzeug mit einer entwässerungsvorrichtung aufweisenden unterbodenplatte
EP1586713B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur selbstständigen Spülauslösung einer Spülvorrichtung mittels eines kapazitiven Sensors
DE102012004434A1 (de) Vorrichtung zum Ablassen von Flüssigkeit
DE102009025388A1 (de) Vorrichtung zur Sicherung eines Behälters gegen ein Eindringen von Flüssigkeit und Abscheidevorrichtung
EP3073016B1 (de) Fischlift zum transport von fischen und verfahren zum betrieb eines fischlifts
DE102009039449A1 (de) Flüssigkeitsabscheider
DE102017219045A1 (de) Verfahren zur Entfernung von Produktwasser aus einer Brennstoffzelle
EP3350053A1 (de) Flüssigkeitsspeichereinrichtung sowie fahrzeug mit flüssigkeitsspeichereinrichtung
DE102009008204A1 (de) Absaugvorrichtung
DE102011113014A1 (de) Füllstandssensor und Brennstoffzellensystem mit einem solchen Füllstandssensor

Legal Events

Date Code Title Description
R082 Change of representative
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: DAIMLER AG, DE

Free format text: FORMER OWNERS: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE; FORD GLOBAL TECHNOLOGIES, LLC, DEARBORN, MICH., US

Effective date: 20111107

Owner name: DAIMLER AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, FORD GLOBAL TECHNOLOGIES, LLC, , US

Effective date: 20111107

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee