DE102018208469B4 - Anordnung und verfahren zum entleeren mindestens einer mit einem flüssigkeitstank verbundenen leitung - Google Patents

Anordnung und verfahren zum entleeren mindestens einer mit einem flüssigkeitstank verbundenen leitung Download PDF

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Abstract

1. Anordnung (100), miteinem Flüssigkeitstank (10),mindestens einer mit dem Flüssigkeitstank (10) verbundenen Leitung (11, 11a, 11b), durch welche Flüssigkeit (F) aus dem Flüssigkeitstank (10) transportierbar ist, undeiner mit der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) verbundenen Pumpe (13) zum Fördern der Flüssigkeit (F) aus dem Flüssigkeitstank (10) durch die mindestens eine Leitung (11, 11a, 11b) in Durchflussrichtung (R) während einer Betriebsphase,wobei ein mit der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) verbundener Druckspeicher (14) vorgesehen ist, mittels welchem außerhalb der Betriebsphase in der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) ein Druck erzeugbar ist, und dass entlang der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) ein in eine Offenstellung undin eine Schließstellung überführbares Belüftungselement (15, 15a, 15b) angeordnet ist, wobei außerhalb der Betriebsphase durch den von dem Druckspeicher (14) erzeugten Druck und einer nachfolgenden Überführung des Belüftungselements (15, 15a, 15b) in die Offenstellung ein Druckimpuls innerhalb der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) zum Entleeren der Leitung (11, 11a, 11b) von der Flüssigkeit (F) erzeugbar ist,dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leitung (11, 11a, 11b) eine aus einem niederenergetischen Material ausgebildete Innenfläche (20) aufweist,wobei das niederenergetische Material, wie PTFE oder ETFE, eine geringe Oberflächenenergie aufweist.2. Anordnung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (14) ein Volumen V D und die mindestens eine Leitung (11, 11a, 11b) ein Volumen V L aufweist, wobei V D ≥ V L ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung, welche einen Flüssigkeitstank, mindestens eine mit dem Flüssigkeitstank verbundene Leitung, durch welche Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitstank transportierbar ist, und eine mit der mindestens einen Leitung verbundene Pumpe zum Fördern der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitstank durch die mindestens eine Leitung in Durchflussrichtung während einer Betriebsphase aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Entleeren mindestens einer mit einem Flüssigkeitstank verbundenen Leitung, durch welche während einer Betriebsphase mittels einer Pumpe Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitstank in Durchflussrichtung gefördert wird.
  • Eine derartige Anordnung kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug vorgesehen sein. In dem Flüssigkeitstank kann als Flüssigkeit beispielsweise Wasser gespeichert sein, welches über eine mit dem Flüssigkeitstank verbundene Leitung in den Brennraum des Verbrennungsmotors geführt werden kann, um beispielsweise eine Emissionsreduktion und/oder Leistungssteigerung des Verbrennungsmotors erreichen zu können. Andere Einsatzgebiete sind ebenfalls denkbar.
  • Erfolgt keine Förderung von Flüssigkeit mehr durch die Leitung, wenn der Verbrennungsmotor beispielsweise ausgeschaltet ist, verbleibt meist ein Rest an Flüssigkeit in der Leitung. Bei einer niedrigen Umgebungstemperatur kann dieser Rest an Flüssigkeit in der Leitung einfrieren, was einen Neustart bei Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors verzögern kann. Ferner kann es zu Frostschäden an der Leitung kommen, da beim Einfrieren der Flüssigkeit eine Volumenausdehnung der Flüssigkeit erfolgt, wodurch die Leitung ebenfalls gedehnt und dabei beschädigt werden kann.
  • Um ein Einfrieren der in der Leitung verbleibenden Flüssigkeit zu vermeiden, ist es derzeit bekannt, die Leitung elektrisch zu beheizen. Dies erfordert jedoch einen hohen Energieaufwand und auch einen hohen Kostenaufwand. Zudem wird zusätzlicher Bauraum für die Heizelemente benötigt, welche über eine große Länge der Leitung angeordnet werden müssen. Zudem ist, um eine konstante Heizleistung über die gesamte Länge der Leitung erreichen zu können, die Auslegung der gesamten, die einzelnen Heizelemente aufweisenden Heizeinrichtung aufwendig.
  • Die DE 10 2004 054 238 A1 beschreibt ein Dosiersystem mit einem Dosiermittel zum Dosieren einer Flüssigkeit. Die DE 10 2009 014 436 B4 beschreibt eine Fördereinrichtung zur Förderung einer wässrigen Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter über eine Förderleitung zu einem Injektor in einem Kraftfahrzeug mit einer Pumpe.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung sowie ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels welchen mit einem reduzierten Energieaufwand und einem reduzierten Kostenaufwand ein Einfrieren der Leitungen sicher verhindert werden kann.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Anordnung gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein mit der mindestens einen Leitung verbundener Druckspeicher vorgesehen ist, mittels welchem außerhalb der Betriebsphase in der mindestens einen Leitung ein Druck erzeugbar ist, und dass entlang der mindestens einen Leitung ein in eine Offenstellung und in eine Schließstellung überführbares Belüftungselement angeordnet ist, wobei außerhalb der Betriebsphase durch den von dem Druckspeicher erzeugten Druck und einer nachfolgenden Überführung des Belüftungselements in die Offenstellung ein Druckimpuls innerhalb der mindestens einen Leitung zum Entleeren der Leitung von der Flüssigkeit erzeugbar ist.
  • Ferner zeichnet sich das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch aus, dass mittels eines mit der mindestens einen Leitung verbundenen Druckspeichers außerhalb der Betriebsphase ein Druck in der mindestens einen Leitung erzeugt wird und nachfolgend durch Überführen eines entlang der mindestens einen Leitung angeordneten Belüftungselements in eine Offenstellung ein Druckimpuls innerhalb der mindestens einen Leitung erzeugt wird, mittels welchem die in der mindestens einen Leitung enthaltene Flüssigkeit aus dieser entfernt wird.
  • Erfindungsgemäß ist es nunmehr vorgesehen, durch Erzeugen eines Druckimpulses in der Leitung den in der Leitung verbleibenden Rest an Flüssigkeit nach einer Betriebsphase rückstandslos zu entfernen, so dass ein Einfrieren der Leitung bei niedrigen Temperaturen sicher verhindert werden kann. Zudem kann hierdurch eine Wiederinbetriebnahme der Anordnung und damit ein Starten der Betriebsphase auch bei Frost ohne eine wesentliche Zeitverzögerung ermöglicht werden. Heizelemente zum Erwärmen der Leitung außerhalb der Betriebsphase sind dadurch nicht mehr notwendig, wodurch der Energie- und Kostenaufwand wesentlich reduziert werden kann. Die Erzeugung des Druckimpulses erfolgt durch ein Zusammenwirken eines Druckspeichers mit einem entlang der zu entlüftenden Leitung angeordneten Belüftungselements. Mittels der Pumpe kann unter Druck stehende Luft erzeugt und in dem Druckspeicher gespeichert werden, so dass bei einem Öffnen des Druckspeichers außerhalb der Betriebsphase mit Druck beaufschlagte Luft durch die zu entleerende Leitung geführt werden kann. Unmittelbar nach diesem Erzeugen eines Drucks in der zu entleerenden Leitung kann das an der Leitung vorgesehene Belüftungselement geöffnet werden, so dass die durch die Leitung geführte, unter Druck stehende Luft sich zur Atmosphäre hin ausgleichen und damit aus der Leitung ausströmen kann, wobei der sich in der Leitung befindende Rest an Flüssigkeit mit der Luft mitgerissen und/oder mit der Luft aus der Leitung gedrückt werden kann, so dass der sich in der Leitung befindende Rest an Flüssigkeit aus der Leitung entfernt werden kann. Der Druckspeicher ermöglicht, dass ein ausreichendes Druckspeichervolumen zur Verfügung gestellt werden kann, welches beim Entleeren der Leitung mit evakuiert werden kann und dadurch ein besonders großer Druckimpuls erzeugt werden kann, wodurch sichergestellt werden kann, dass die Leitung über ihre gesamte Länge von Flüssigkeit entleert werden kann. Der Druckspeicher kann in Form einer Druckspeicherkammer ausgebildet sein. Mittels des Volumens des Druckspeichers kann eine Gasfeder erzeugt werden. Das Belüftungselement ist vorzugsweise an einem Ende der zu entleerenden Leitung angeordnet, so dass das Belüftungselement vorzugsweise maximal entfernt von dem Druckspeicher angeordnet ist. In der Betriebsphase, in welcher Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitstank durch die Leitung zu einem Verbraucher geleitet wird, ist das Belüftungselement vorzugsweise geschlossen. Ist die Betriebsphase beendet, das heißt außerhalb der Betriebsphase, wenn keine Flüssigkeit mehr aus dem Flüssigkeitstank durch die Leitung zu einem Verbraucher geleitet wird, kann das Belüftungselement zum Entleeren der Leitung von dem Rest an Flüssigkeit für einen kurzen Zeitraum geöffnet werden. Das Belüftungselement kann beispielsweise ein Belüftungsventil sein. Bevorzugt erfolgt das Evakuieren der Leitung mittels des Druckspeichers und das anschließende Lüften der Leitung über das Belüftungselement mehrfach wiederholt hintereinander, so dass mehrere Druckimpulse hintereinander in der Leitung erzeugt werden können, um ein rückstandsfreies Entleeren der Leitung von Flüssigkeit erreichen zu können. Die Druckspeicher ist vorzugsweise derart mit der Leitung verbunden, dass der Druckspeicher in die Leitung integriert ist und die Flüssigkeit beim Transport durch die Leitung von dem Flüssigkeitstank hin zu einem Verbraucher den Druckspeicher in der Betriebsphase durchströmt.
  • Der Druckspeicher kann ein Volumen VD und die mindestens eine Leitung kann ein Volumen VL aufweisen, wobei es bevorzugt vorgesehen ist, dass VD ≥ VL ist. Das Volumen des Druckspeichers ist damit vorzugsweise mindestens so groß wie das Volumen der Leitung. Durch dieses Volumenverhältnis des Volumens des Druckspeichers zu dem Volumen der zu entleerenden Leitung kann außerhalb der Betriebsphase mittels des Druckspeichers ein ausreichend großer Druck in der Leitung erzeugt werden, um ein besonders effektives Entleeren der Leitung erreichen zu können.
  • Während der Betriebsphase wird die Flüssigkeit von dem Flüssigkeitstank durch die Leitung mittels einer Pumpe gefördert. Diese Pumpe kann vorzugsweise auch zum Betreiben des Druckspeichers außerhalb der Betriebsphase genutzt werden, um einen Druck in dem Druckspeicher und damit auch in der Leitung zu erzeugen. Die Pumpe ist dann vorzugsweise eine Pumpe mit umkehrbarer Förderrichtung, so dass die Drehrichtung der Pumpe änderbar ist. Während der Betriebsphase kann die Pumpe vorwärts gedreht werden und außerhalb der Betriebsphase zum Betreiben des Druckspeichers kann die Pumpe rückwärts gedreht werden. Die Pumpe kann beispielsweise eine Orbitalpumpe, eine Schlauchpumpe, eine Hubkolbenpumpe oder eine Membranpumpe sein. Bevorzugt ist die Pumpe unmittelbar benachbart bzw. ortsnah zu dem Druckspeicher angeordnet. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass dem Druckspeicher eine separate, zusätzliche Pumpe zugeordnet ist, welche lediglich zum Betreiben des Druckspeichers außerhalb der Betriebsphase dient. Die Pumpe, welche zum Fördern der Flüssigkeit durch die Leitung während der Betriebsphase dient, kann dann eine Standardpumpe sein, deren Förderrichtung nicht umkehrbar ist.
  • Der Druckspeicher kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass mittels des Druckspeichers ein Unterdruck erzeugbar ist, mittels welchem außerhalb der Betriebsphase die Flüssigkeit aus der mindestens einen Leitung entgegen der Durchflussrichtung in Richtung des Druckspeichers absaugbar ist. Die Entleerungsrichtung ist damit entgegengesetzt zu der Durchflussrichtung gerichtet. Die zu entleerende Leitung ist hierbei vorzugsweise an einer Oberseite des Druckspeichers mit diesem verbunden. Durch den erzeugten Unterdruck kann die Flüssigkeit aus der zu entleerenden Leitung außerhalb der Betriebsphase in Richtung des Druckspeichers gesaugt werden. Der Druckspeicher ist dafür vorzugsweise mit seinem Bodenabschnitt an der Pumpe, insbesondere an einer Saugseite der Pumpe, angebunden. Der Unterdruck kann vorzugsweise bis zu -200 mbar betragen.
  • Ist der Druckspeicher derart ausgebildet, dass ein Unterdruck erzeugt und der Rest an Flüssigkeit aus der zu entleerenden Leitung in Richtung des Druckspeichers gesaugt werden kann, kann der Druckspeicher einen Auffangbehälter zum Auffangen der aus der mindestens einen Leitung entleerten Flüssigkeit aufweisen. Durch die durch den Unterdruck erzeugte Saugwirkung kann beim Entleeren der Leitung die Flüssigkeit in Richtung des Druckspeichers gesaugt werden. Weist der Druckspeicher einen Auffangbehälter auf, so kann diese angesaugte Flüssigkeit unmittelbar in dem Druckspeicher, insbesondere dem Auffangbehälter des Druckspeichers, aufgefangen werden, so dass kein zusätzlicher Behälter zum Auffangen der aus der Leitung entfernten Flüssigkeit vorgesehen werden muss, welcher zusätzlichen Bauraum erfordern würde. Die in dem Auffangbehälter aufgefangene Flüssigkeit kann bei einem Neustart der Betriebsphase durch Betrieb der Pumpe wieder zurück in die Leitung und von dort zu dem an der Leitung angeschlossenen Verbraucher gefördert werden.
  • Weiter kann der Druckspeicher derart ausgebildet sein, dass mittels des Druckspeichers ein Überdruck erzeugbar ist, mittels welchem außerhalb der Betriebsphase die Flüssigkeit aus der mindestens einen Leitung in Durchflussrichtung entfernbar ist. Die Entleerungsrichtung ist damit gleich zu der Durchflussrichtung gerichtet. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann der Druckspeicher einen Überdruck erzeugen, mit welchem der Rest an Flüssigkeit aus der Leitung gespült werden kann. Beim Entleeren der Leitung wird die Flüssigkeit dann von dem Druckspeicher weggedrückt. Bevorzugt ist bei dieser Ausgestaltung die Leitung in einem Bereich eines Bodenabschnitts des Druckspeichers mit diesem verbunden, so dass beim Entleeren der Leitung auch Flüssigkeit in dem Druckspeicher mit entleert werden kann. Der Überdruck kann vorzugsweise bis zu +400 mbar betragen.
  • Bei dieser Ausgestaltung kann es bevorzugt vorgesehen sein, dass beabstandet zu dem Druckspeicher ein mit der mindestens einen Leitung verbundener Auffangbehälter zum Auffangen der aus der mindestens einen Leitung entfernten Flüssigkeit angeordnet ist. Der Auffangbehälter kann damit hier separat zu dem Druckspeicher vorgesehen sein. Der Auffangbehälter kann mit einem Verbraucher, beispielsweise einer Scheibenwaschanlage, verbunden sein, so dass die in dem Auffangbehälter aufgefangene Flüssigkeit weiterverwendet werden kann.
  • Um das Entfernen des Rests an Flüssigkeit besonders schnell und effizient erreichen zu können, weist die mindestens eine Leitung eine aus einem niederenergetischen Material ausgebildete Innenfläche auf. Durch den Einsatz eines niederenergetischen Materials an der Innenfläche der Leitung weist die Leitung im Bereich des Kontakts mit der Flüssigkeit eine geringe Oberflächenenergie auf, so dass der Rest an Flüssigkeit in der Leitung Tropfenform an der Innenfläche anliegen kann, da aufgrund der geringen Oberflächenenergie sich die Flüssigkeit zusammenziehen kann. Das Entstehen eines Flüssigkeitsfilms an der Innenfläche der Leitung kann dadurch verhindert werden. Die Tropfenform der Flüssigkeit ermöglicht ein schnelleres und einfacheres Entfernen des Rests an Flüssigkeit mittels des erzeugten Druckimpulses. Das verwendete niederenergetische Material weist vorzugsweise eine Oberflächenenergie auf, die weniger als 30 mN, bevorzugt weniger als 20 mN, beträgt. Das Material der Innenfläche der Leitung ist aus PTFE (Polytetrafluorethylen) oder ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer) ausgebildet. Zur Ausbildung einer entsprechenden Innenfläche kann die Leitung vollständig aus einem niederenergetischen Material ausgebildet sein oder die Leitung kann an ihrer Innenseite eine Beschichtung aus einem niederenergetischen Material aufweisen, wobei die Beschichtung dann die Innenfläche der Leitung ausbildet.
  • Weiter ist es auch möglich, dass die Innenfläche des Druckspeichers aus einem derartigen niederenergetischen Material ausgebildet ist, um auch bei dem Druckspeicher außerhalb der Betriebsphase ein effizientes Entfernen der Flüssigkeit mittels des Druckimpulses erreichen zu können, insbesondere wenn der Druckspeicher nicht als Auffangbehälter für die aus der Leitung abgesaugte Flüssigkeit dient.
  • Die Anordnung kann eine, aber auch mehr als eine Leitung aufweisen, welche mittels des Druckspeichers und eines entsprechend mit dem Druckspeicher zusammenwirkenden Belüftungselements entleert werden können. Beispielsweise können eine erste als Zulaufleitung ausgebildete Leitung und eine zweite als Rücklaufleitung ausgebildete Leitung vorgesehen sein, welche jeweils ein Belüftungselement aufweisen, wobei die erste Leitung und die zweite Leitung mit dem Druckspeicher verbunden sein können, so dass außerhalb der Betriebsphase in der ersten Leitung ein Druckimpuls zum Entleeren der ersten Leitung von Flüssigkeit und in der zweiten Leitung ein Druckimpuls zum Entleeren der zweiten Leitung von Flüssigkeit erzeugbar sein können. Ein und derselbe Druckspeicher kann damit zum Entleeren von mehr als einer Leitung vorgesehen sein. Dabei können auch mehr als zwei Leitungen vorgesehen sein. Das Entleeren der einzelnen Leitungen erfolgt vorzugsweise zeitversetzt und damit nacheinander, so dass beispielsweise zunächst in der ersten Leitung ein oder mehrere Druckimpulse erzeugt werden und anschließend in der zweiten Leitung ein oder mehrere Druckimpulse erzeugt werden.
  • Um eine gute Kompaktheit und eine vereinfachte Montage der Anordnung erreichen zu können, können die Pumpe und der Druckspeicher in einer Moduleinheit angeordnet sein, welche wiederum an dem Flüssigkeitstank angeordnet sein kann. Innerhalb der Moduleinheit können damit die Pumpe, der Druckspeicher und auch weitere Elemente, wie beispielsweise ein Temperatursensor und/oder ein Drucksensor vormontiert sein, so dass diese gemeinsame als eine Einheit an dem Flüssigkeitstank angeordnet werden können.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung,
    • 2 eine schematische Darstellung einer Anordnung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung,
    • 3 eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung, bei welcher insbesondere der Druckspeicher und die Pumpe in einer Moduleinheit angeordnet sind,
    • 4 eine schematische Darstellung einer Anordnung gemäß der Erfindung, bei welcher die in 3 gezeigte Moduleinheit an dem Flüssigkeitstank angeordnet ist,
    • 5 eine grafische Darstellung eines Ablaufs zum Entleeren der Leitungen von Flüssigkeit, und
    • 6 eine schematische Darstellung der Tropfenbildung in der Leitung.
  • 1 und 2 zeigen jeweils eine Anordnung 100, welche einen Flüssigkeitstank 10 aufweist, aus welchem über eine Leitung 11 Flüssigkeit F in Durchflussrichtung R hin zu einem Verbraucher 12 geleitet bzw. geführt wird. Der Verbraucher 12 kann beispielsweise Teil eines Kraftfahrzeuges sein, wie beispielsweise ein Verbrennungsmotor, in welchen zur Emissionsreduktion und/oder Leistungssteigerung Flüssigkeit F in Form von Wasser aus dem Flüssigkeitstank 10 eingebracht, insbesondere eingespritzt, werden kann.
  • Während einer Betriebsphase wird die Flüssigkeit F in Durchflussrichtung R mittels einer mit der Leitung 11 verbundenen Pumpe 13 durch die Leitung 11 hin zu dem Verbraucher 12 gefördert.
  • Nach Abschluss einer Betriebsphase, das heißt wenn keine Flüssigkeit F mehr hin zu dem Verbraucher 12 gefördert wird, soll verhindert werden, dass ein Rest an Flüssigkeit F in der Leitung 11 verbleibt, um ein Einfrieren der Flüssigkeit F bei niedrigen Temperaturen zu verhindern.
  • Um den Rest an Flüssigkeit F aus der Leitung 11 zu entfernen, ist ein Druckspeicher 14 vorgesehen, mittels welchem außerhalb der Betriebsphase ein Druck oberhalb oder unterhalb eines Atmosphärendrucks in der Leitung 11 erzeugt werden kann. Der Druckspeicher 14 ist bei der hier gezeigten Anordnung 100 derart mit der Leitung 11 verbunden, dass die Flüssigkeit F beim Transport hin zu dem Verbraucher 12 während der Betriebsphase durch den Druckspeicher 14 geleitet wird. Der Druckspeicher 14 ist hier in Form einer Druckspeicherkammer ausgebildet.
  • Der Druckspeicher 14 ist unmittelbar benachbart zu der Pumpe 13 angeordnet. Mittels der Pumpe 13 kann der Druck für den Druckspeicher 14 erzeugt werden, indem mittels der Pumpe 13 Luft angesaugt werden kann. Damit die Pumpe 13 während der Betriebsphase die Flüssigkeit F hin zu dem Verbraucher 12 fördern kann und außerhalb der Betriebsphase den Druckspeicher 14 betreiben kann, indem durch Ansaugen von Luft Druck in dem Druckspeicher 14 erzeugt werden kann, ist die Pumpe 13 in Form einer Pumpe 13 mit umkehrbarer Förderrichtung ausgebildet.
  • Zusätzlich zu dem Druckspeicher 14 ist zum Entleeren der Leitung 11 von der Flüssigkeit F außerhalb der Betriebsphase ein Belüftungselement 15 entlang der Leitung 11 angeordnet, welches in eine Offenstellung und eine Schließstellung überführbar ist. Ferner ist das Belüftungselement 15 derart ausgebildet, dass zwischen einer Zufuhr von Luft von außen in die Leitung 11 und einer Zufuhr von Flüssigkeit F aus dem Flüssigkeitstank 10 in die Leitung 11 umgeschaltet werden kann Das Belüftungselement 15 kann in Form eines Belüftungsventils ausgebildet sein. Das Belüftungsventil ist beispielsweise ein 3/2-Wegeventil. Das Belüftungselement 15 ist bei der in 1 gezeigten Ausgestaltung an einem Ende der Leitung 11 angeordnet, welches mit einer Dosiereinheit 16 verbunden ist, über welche während der Betriebsphase aus dem Flüssigkeitstank 10 die Flüssigkeit F dosiert in die Leitung 11 eingebracht werden kann, um zu dem Verbraucher 12 gefördert bzw. geleitet zu werden. Bei der in 2 gezeigten Ausgestaltung ist das Belüftungselement 15 an dem Übergang des Tanks 10 in die Leitung 11 angeordnet.
  • Durch ein Zusammenwirken des Druckspeichers 14 mit dem Belüftungselement 15 kann außerhalb der Betriebsphase ein Druckimpuls in der Leitung 11 erzeugt werden, mittels welchem die Flüssigkeit F möglichst rückstandsfrei aus der Leitung 11 entfernt werden kann. Mittels der Pumpe 13 und dem Druckspeicher 14 wird ein Druck erzeugt, so dass mit Druck beaufschlagte Luft durch die zu entleerende Leitung 11 geführt werden kann. Unmittelbar nach dem Erzeugen eines Drucks in der zu entleerenden Leitung 11 wird das an der Leitung 11 vorgesehene Belüftungselement 15 geöffnet, so dass die durch die Leitung 11 geführte, unter Druck stehende Luft sich zur Atmosphäre hin ausgleichen und damit aus der Leitung 11 entweichen kann, wobei der sich in der Leitung 11 befindende Rest an Flüssigkeit F mit der Luft mitgerissen wird und damit aus der Leitung 11 entfernt werden kann. Der Druckspeicher 14 ermöglicht, dass ein ausreichendes Druckspeichervolumen zur Verfügung gestellt wird, welches beim Entleeren der Leitung 11 mit evakuiert wird und dadurch ein besonders großer Druckimpuls erzeugt werden kann, wodurch sichergestellt werden kann, dass die Leitung 11 über ihre gesamte Länge von Flüssigkeit F entleert werden kann. Bevorzugt erfolgt das Evakuieren der Leitung 11 mittels des Druckspeichers 14 und das anschließende Lüften der Leitung 11 über das Belüftungselement 15 mehrfach wiederholt hintereinander, so dass mehrere Druckimpulse hintereinander in der Leitung 11 erzeugt werden können, um ein rückstandsfreies Entleeren der Leitung 11 erreichen zu können.
  • Bei der in 1 gezeigten Ausgestaltung ist der Druckspeicher 14 derart ausgebildet, dass mittels des Druckspeichers 14 ein Unterdruck, das heißt ein Druck unterhalb von Atmosphärendruck, erzeugbar ist, mittels welchem außerhalb der Betriebsphase die Flüssigkeit F aus der Leitung 11 abgesaugt werden kann. Der Druckspeicher 14 ist an der Saugseite der Pumpe 13 mit dieser verbunden. Die Absaugung der Flüssigkeit F erfolgt dabei entgegen der Durchflussrichtung R, so dass die Entleerungsrichtung L beim Absaugen der Flüssigkeit entgegengesetzt zu der Durchflussrichtung R ist. Die aus der Leitung 11 abgesaugte Flüssigkeit F wird in dem Druckspeicher 14 aufgefangen. Der Druckspeicher 14 kann hierbei einen Auffangbehälter aufweisen bzw. selber ausbilden, wie in 1 gezeigt ist. Die Leitung 11 ist dabei an einer Oberseite 17 des Druckspeichers 14 mit dem Druckspeicher 14 verbunden. Die Pumpe 13 ist auf einem Höhenniveau mit dem Bodenabschnitt 18 des Druckspeichers 14 angeordnet. Dadurch kann verhindert werden, dass in dem Druckspeicher 14 gesammelte Flüssigkeit F zurück in die Leitung 11 gelangen kann. Angrenzend zu der Dosiereinheit 16 sind hier mehrere Belüftungselemente 15 angeordnet. Die Belüftungselemente 15 bilden Ventile der Dosiereinheit 16 aus. Die Belüftungselemente 15 werden periodisch und damit bei jedem Druckimpuls geöffnet, so dass Luft stoßweise einströmen kann.
  • 2 zeigt eine Ausgestaltung, bei welcher der Druckspeicher 14 derart ausgebildet ist, dass mittels des Druckspeichers 14 ein Überdruck, das heißt ein Druck oberhalb von Atmosphärendruck, erzeugbar ist, mittels welchem außerhalb der Betriebsphase die Flüssigkeit F aus der Leitung 11 in Durchflussrichtung R entfernbar ist, wie mittels den Pfeilen zwischen der in Form von Tropfen abfließenden Flüssigkeit F angedeutet gezeigt ist. Die Entleerungsrichtung L ist damit hier in der gleichen Richtung wie die Durchflussrichtung R. Die angesaugte Luft wird unter Druckbeaufschlagung in dem Druckspeicher 14 gespeichert. Bei dieser Ausgestaltung ist die Leitung 11 an dem Bodenabschnitt 18 des Druckspeichers 14 mit dem Druckspeicher 14 verbunden, so dass die Flüssigkeit F auch vollständig aus dem Druckspeicher 14 über die Leitung 11 in Durchflussrichtung R abfließen kann. Die Flüssigkeit F wird hier nicht aus der Leitung 11 gesaugt, sondern in Durchflussrichtung R aus der Leitung 11 gedrückt. Die Pumpe 13 ist auf einem Höhenniveau mit der Oberseite 17 des Druckspeichers 14 angeordnet. An einem Ende der Leitung 11 ist ein separater Auffangbehälter 19 angeordnet, in welchen die aus der Leitung 11 gedrückte Flüssigkeit F abfließt und dort gesammelt wird. Dem Auffangbehälter 19 ist ein Ventil 24 zugeordnet, welches beim Entleeren der Leitung 11 geöffnet wird. Während der Betriebsphase ist das Ventil 24 geschlossen, so dass keine Flüssigkeit F aus der Leitung 11 in den Auffangbehälter fließen kann. Bei der in 2 gezeigten Ausgestaltung sind die Ventile der Dosiereinheit 16 während des Entleerens der Leitung 11 von der Flüssigkeit F geschlossen, damit verhindert werden kann, dass die Flüssigkeit F zurück in die Dosiereinheit 16 fließen kann.
  • Um zu verhindern, dass sich die Flüssigkeit F in Form eines Films an der Innenfläche 20 der Leitung 11 absetzen kann, ist die Innenfläche 20 der Leitung 11 aus einem niederenergetischen Material, wie beispielsweise PTFE oder ETFE, ausgebildet, welches eine geringe Oberflächenenergie aufweist, so dass der Rest der Flüssigkeit F, welche außerhalb der Betriebsphase aus der Leitung 11 zu entleeren ist, in Tropfenform vorliegt, wie in 6 zu erkennen ist. Auch die Innenfläche des Druckspeichers 14 kann aus einem derartigen niederenergetischen Material ausgebildet sein.
  • 3 zeigt eine Ausgestaltung der Anordnung 100, bei welcher der Druckspeicher 14 und die Pumpe 13 in einer Moduleinheit 21 der Anordnung 100 angeordnet sind. In dieser Moduleinheit 21 können weitere Elemente, wie beispielsweise ein Temperatursensor 22, ein Drucksensor 23 angeordnet sein.
  • Die Moduleinheit 21 kann als eine Gesamteinheit an dem Flüssigkeitstank 10 angeordnet sein, wie in 4 gezeigt ist.
  • Bei der 3 gezeigten Ausgestaltung weist die Anordnung 100 nicht nur eine Leitung 11, sondern zwei Leitungen 11a, 11b auf, indem eine erste als Zulaufleitung ausgebildete Leitung 11a und eine zweite als Rücklaufleitung ausgebildete Leitung 11b vorgesehen sind, welche jeweils ein Belüftungselement 15a, 15b aufweisen, wobei die erste Leitung 11a und die zweite Leitung 11b mit dem Druckspeicher 14 verbunden sind, so dass in der ersten Leitung 11a ein Druckimpuls zum Entleeren der ersten Leitung 11a von Flüssigkeit F und in der zweiten Leitung 11b ein Druckimpuls zum Entleeren der zweiten Leitung 11b von Flüssigkeit F erzeugbar ist. Hierbei ist damit ein und derselbe Druckspeicher 14 zum Entleeren von mehr als einer Leitung 11a, 11b vorgesehen.
  • 5 zeigt eine grafische Darstellung des Ablaufs eines Vorgangs zum Entleeren von den in 4 gezeigten Leitungen 11a, 11b von einem Rest an Flüssigkeit F nach einer Betriebsphase und damit außerhalb der Betriebsphase. Das Entleeren der einzelnen Leitungen 11a, 11b erfolgt zeitversetzt und damit nacheinander in dem Zeitraum S1 - S5, welcher den Zustand „außerhalb der Betriebsphase“ darstellt.
  • Zuerst erfolgt ein Entleeren der ersten Leitung 11a in dem Zeitabschnitt S1 - S2. Zum Entleeren der ersten Leitung 11a werden mehrere Druckimpulse in der ersten Leitung 11a kurz hintereinander erzeugt, wobei die Druckimpulse jeweils erfolgen, wenn das Belüftungselement 15a der ersten Leitung 11a für einen kurzen Moment geöffnet wird. Nach dem Entleeren der ersten Leitung 11a erfolgt ein Entleeren der zweiten Leitung 11b in dem Zeitabschnitt S3 - S4, wobei auch hier mehrere Druckimpulse kurz hintereinander in der zweiten Leitung 11b erzeugt werden, wobei die Druckimpulse jeweils erfolgen, wenn das Belüftungselement 15b der zweiten Leitung 11b für einen kurzen Moment geöffnet wird.
  • Während des gesamten Zeitraumes S1 - S5 ist die Pumpe 13 in Betrieb, um einen Druck, insbesondere einen Überdruck oder einen Unterdruck, in dem Druckspeicher 14 zu erzeugen und für die Leitungen 11a, 11b zur Verfügung zu stellen, damit dieser zur Erzeugung der Druckimpulse mit dem Entlüftungsvorgang der Leitungen 11a, 11b über die Belüftungselemente 15a, 15b zusammenwirken kann.

Claims (10)

  1. Anordnung (100), mit einem Flüssigkeitstank (10), mindestens einer mit dem Flüssigkeitstank (10) verbundenen Leitung (11, 11a, 11b), durch welche Flüssigkeit (F) aus dem Flüssigkeitstank (10) transportierbar ist, und einer mit der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) verbundenen Pumpe (13) zum Fördern der Flüssigkeit (F) aus dem Flüssigkeitstank (10) durch die mindestens eine Leitung (11, 11a, 11b) in Durchflussrichtung (R) während einer Betriebsphase, wobei ein mit der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) verbundener Druckspeicher (14) vorgesehen ist, mittels welchem außerhalb der Betriebsphase in der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) ein Druck erzeugbar ist, und dass entlang der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) ein in eine Offenstellung und in eine Schließstellung überführbares Belüftungselement (15, 15a, 15b) angeordnet ist, wobei außerhalb der Betriebsphase durch den von dem Druckspeicher (14) erzeugten Druck und einer nachfolgenden Überführung des Belüftungselements (15, 15a, 15b) in die Offenstellung ein Druckimpuls innerhalb der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) zum Entleeren der Leitung (11, 11a, 11b) von der Flüssigkeit (F) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leitung (11, 11a, 11b) eine aus einem niederenergetischen Material ausgebildete Innenfläche (20) aufweist, wobei das niederenergetische Material, wie PTFE oder ETFE, eine geringe Oberflächenenergie aufweist.
  2. Anordnung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (14) ein Volumen VD und die mindestens eine Leitung (11, 11a, 11b) ein Volumen VL aufweist, wobei VD ≥ VL ist.
  3. Anordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (13) eine Pumpe mit umkehrbarer Förderrichtung ist, wobei außerhalb der Betriebsphase der Druckspeicher (14) mittels der Pumpe (13) betreibbar ist.
  4. Anordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Druckspeichers (14) ein Unterdruck erzeugbar ist, mittels welchem außerhalb der Betriebsphase die Flüssigkeit (F) aus der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) entgegen der Durchflussrichtung (R) in Richtung des Druckspeichers (14) absaugbar ist.
  5. Anordnung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (14) als Auffangbehälter zum Auffangen der aus der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) abgesaugten Flüssigkeit (F) dient.
  6. Anordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Druckspeichers (14) ein Überdruck erzeugbar ist, mittels welchem außerhalb der Betriebsphase die Flüssigkeit (F) aus der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) in Durchflussrichtung (R) entfernbar ist.
  7. Anordnung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beabstandet zu dem Druckspeicher (14) ein mit der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) verbundener Auffangbehälter (19) zum Auffangen der aus der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) entfernten Flüssigkeit (F) angeordnet ist.
  8. Anordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste als Zulaufleitung ausgebildete Leitung (11a) und eine zweite als Rücklaufleitung ausgebildete Leitung (11b) vorgesehen sind, welche jeweils ein Belüftungselement (15a, 15b) aufweisen, wobei die erste Leitung (11a) und die zweite Leitung (11b) mit dem Druckspeicher (14) verbunden sind, so dass außerhalb der Betriebsphase in der ersten Leitung (11a) ein Druckimpuls zum Entleeren der ersten Leitung (11a) von Flüssigkeit (F) und in der zweiten Leitung (11b) ein Druckimpuls zum Entleeren der zweiten Leitung (11b) von Flüssigkeit (F) erzeugbar ist.
  9. Anordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (13) und der Druckspeicher (14) in einer Moduleinheit (21) angeordnet sind, welche an dem Flüssigkeitstank (10) angeordnet ist.
  10. Verfahren zum Entleeren mindestens einer mit einem Flüssigkeitstank (10) verbundenen Leitung (11, 11a, 11b), durch welche während einer Betriebsphase mittels einer Pumpe (13) Flüssigkeit (F) aus dem Flüssigkeitstank (10) in Durchflussrichtung (R) gefördert wird, wobei mittels eines mit der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) verbundenen Druckspeichers (14) außerhalb der Betriebsphase ein Druck in der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) erzeugt wird und nachfolgend durch Überführen eines entlang der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) angeordneten Belüftungselements (15, 15a, 15b) in eine Offenstellung ein Druckimpuls innerhalb der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) erzeugt wird, mittels welchem die in der mindestens einen Leitung (11, 11a, 11b) enthaltene Flüssigkeit (F) aus dieser entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 verwendet wird.
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