-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Pulsröhrenkühler (pulse
tube refrigerator: PTR) und insbesondere eine Pulsröhrenkühler-Einrichtung (pulse
tube refrigerator system: PTRS) mit einer Hilfsleistungsversorgung.
-
Die
Einführung
der Magnetresonanz-Bildgebung-(magnet resonance imaging: MRI oder MR-Bildgebungs)-Scanner
in den 70 ger Jahren hat die medizinische Diagnostik revolutioniert.
Der MR-Bildgebungs-Scanner nutzt ein magnetisches Feld und mehrere
Hochfrequenzsignale, um die gleichzeitige Aufnahme und Analyse von
Körpergewebe
zu ermöglichen.
-
Ein
typischer MR-Bildgebungs-Scanner enthält supraleitende Magnete. Wie
dem Fachmann bekannt ist, weist ein supraleitender Magnet Spulen oder
Windungsdrähte
auf, durch die zur Erzeugung eines Magnetfeldes ein elektrischer
Strom fließt.
Ferner ist der Draht typischerweise durch flüssiges-Helium gekühlt, um den Draht supraleitend
zu machen, damit ein Strom dauerhaft fließt und damit der Magnet unabhängig von
der Leistungsversorgung ist.
-
Gegenwärtige MR-Bildgebungs-Scanner können einen
Pulsröhrenkühler (PTR)
verwenden, um den supraleitenden Magnet zu kühlen. Der PTR enthält typischerweise
einen elektrischen Kompressor oder Verdichter und ein Drehventil,
das durch einen elektrischen Motor angetrieben wird. Solange eine
nicht unterbrechbare Leistungsversorgung einen MR-Bildgebungs-Scanner
mit der notwendigen Leistung versorgt, muss ein MR-Bildgebungs-Scanner
gewöhnlich
während
einer Leistungsunterbrechung oder einem Leistungsversagen abgeschaltet werden.
Darüber
hinaus kann ein supraleitender Magnet gequencht werden, wenn er
eine unzureichende flüssige
Kühlreserve
aufweist. Für
den Fachmann ist klar, das das Quenchen den Prozess beschreibt,
bei dem der Supraleiter einen Widerstand aufbaut und dadurch nahezu
alle Kühlflüssigkeit
ablässt,
die Berstscheibe abbläst
und es notwendig macht, den Magnet erneut zu hochzufahren oder zu
rampen. Als Ergebnis können
kostenintensive Prozesse notwendig sein, um den Magneten in Betriebsbedingung
zu versetzten. Beispielsweise kann die teure Aufwendung des Reshimmens
bzw. des erneuten Abgleichens des Magnetfeldes beim erneuten Hochfahren notwendig
sein. Ein derartiges Ergebnis ist offensichtlich unerwünscht.
-
Deshalb
gibt es einen Bedarf daran, eine Pulsröhrenkühler-Einrichtung (PTRS) zu
schaffen, die in Betrieb bleibt, um den PTR eines MR-Bildgebungs-Scanners
für den
Fall des Leistungsversagens zu betreiben, beispielsweise eine Leistungsreserve
oder „ride-through" beim Stromausfall.
-
Die
US-A-5 647 219 offenbart
ein Kühlsystem,
das einen Pulsröhren-Expander
verwendet.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, es einem Pulsröhrenkühler (PTR)
zu ermöglichen
zu arbeiten, im Falle, dass die elektrische Leistungsversorgung
versagt. Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
die Kühleffizienz
des PTRs zu verbessern.
-
Gemäß der vorstehenden
und anderer Aufgaben der vorliegenden Erfindung, wird ein Pulsröhrenkühler mit
einer Einrichtung gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 1 geschaffen zum Aufrechterhalten eines geeigneten
Fluid-Drucks innerhalb eines PTR während eines Versagens der elektrischen
Leistungsversorgung.
-
Hierin
ist ein Pulsröhrenkühler mit
einer Einrichtung zur Schaffung einer Leistungsreserve für einen
PTR geschaffen. Der Pulsröhrenkühler mit
einer Einrichtung enthält
einen unter Druck stehenden Tank, der ein Fluid verwendet, um einen
gewünschten
Fluid-Druck und eine Hilfsleistungsversorgung für einen PTR während eines
Versagens einer elektrischen Leistungsversorgung zu schaffen. Ein
Druckregulierventil (Druckventil) lässt das Fluid aus dem unter
Druck stehenden Tank in den PTR ab. Ein Leistungsregulierventil
(Leistungsventil) lässt
aus dem unter Druck stehenden Tank ein Antriebsgasvolumen zum Antreiben
eines pneumatischen Motors ab. Der pneumatische Motor treibt ein
Drehventil des PTR an. Ein Ablassventil lässt Fluid von dem PTR ab, um den
Fluid-Druck auf einen vorher bestimmten Druckbereich zu erniedrigen.
-
Andere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen
und Verstehen der nachfolgenden genaueren Beschreibung und der nachfolgenden
Ansprüche
und in Bezug auf die nachfolgende Zeichnung deutlich.
-
Zum
besseren Verständnis
dieser Erfindung sollte nachfolgend Bezug auf die Ausführungsformen genommen
werden, die genauer in der nachfolgenden Zeichnung dargestellt sind
und an Hand von Beispielen der Erfindung beschrieben werden. In
der Zeichnung ist:
-
1 ein
schematisches Diagramm, das eine Pulsröhrenkühler-Einrichtung (PTRS) mit
einer Leistungsreserve gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
-
2 ein
schematisches Diagramm, das eine PTRS mit einer Leistungsreserve
gemäß einer alternativen
Ausführungsform
der vorliegenden darstellt;
-
3 ein
Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Schaffen einer Leistungsreserve
für einen Pulsröhrenkühler (PTR)
darstellt.
-
Die
vorliegende Erfindung wird hierin bezogen auf eine Pulsröhrenkühler-Einrichtung
(PTRS) dargestellt, die insbesondere geeignet für Magnetresonanz-Bildgebungs-(MR-Bildgebungs-)-Scanner ist.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch anwendbar auf verschiedene
andere Verwendungen, die eine Kühlung
erfordern.
-
Nachfolgend
Bezug nehmend auf 1 wird eine Pulsröhrenkühler-Einrichtung 10 (pulse
tube refrigerator system: PTRS 10) mit einer Leistungsreserve
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. In diesem Zusammenhang weist
der Ausdruck Leistungsreserve eine Hilfsleistungsversorgung auf,
die durch ein unter Druck stehende Fluid geschaffen wird, das als
ein Kühl-Fluid
für die
PTRS 10 und eine Antriebskraft für die pneumatischen Komponenten
dient.
-
Die
PTRS 10 enthält
einen konventionellen Pulsröhrenkühler 12 (PTR)
und verwendet ein (nicht gezeigtes) Fluid zum Kühlen einer Last 14,
wie beispielsweise einen MR-Bildgebungs-Magneten. Helium ist allgemein
das bevorzugte Arbeits-Fluid,
das in einem PTR verwendet wird. Es können aber auch andere Fluide
oder flüssige
oder gasförmige
Sustanzen verwendet werden.
-
Der
PTR 12 enthält
einen elektrischen Kompressor 16, der typischerweise durch
eine externe elektrische Leistungsversorgung 18 angetrieben wird.
Der elektrische Kompressor 16 kann aus zwei gegenüberliegenden
Hubkolben aufgebaut sein. Eine derartige Konfiguration reduziert
typischerweise die Vibrationen in der PTRS. Natürlich können ebenfalls andere Konfigurationen
des Kompressors verwendet werden, wenn dies gewünscht ist. Der elektrische
Kompressor 16 erhöht
einen Fluid-Druck des Fluids auf einen vorher bestimmten Bereich.
Ein PTR für
einen MR-Bildgebungs-Scanner erfordert typischerweise einen vorher
bestimmten Druckbereich, der einen minimalen Druckwert von 1,75
Atmosphären
und einen maximalen Druckwert von 6,0 Atmosphären aufweist. Selbstverständlich kann
der Oszillationsbereich des Drucks auch anders sein, wenn die Einrichtung
dies so erfordert. Für
den Fachmann würde
klar sein, dass wenn der elektrische Kompressor 16 den
Fluid-Druck erhöht
dadurch sich auch die Fluid-Temperatur erhöht.
-
Ein
Nachkühler 20 wird
mit dem elektrischen Kompressor 16 gekoppelt und erhält von diesem
das Fluid. In dem Nachkühler 20 wird
Wärme von
dem Fluid entfernt, um die Kühlkapazität zu erhöhen. Typischerweise
wird das Fluid gekühlt
durch das Übertragen
der Wärme
von dem Fluid zu einer (nicht gezeigten) Wasserkühl-Schleife, die benachbart
zu dem Nachkühler 20 angeordnet
ist.
-
Ein
Drehventil 22 ist mit dem Nachkühler 20 gekoppelt
und empfängt
das Fluid von dem Nachkühler 20.
Angetrieben durch einen elektrischen Motor 24 oszilliert
das Drehventil 22 den Fluid-Ddruck zwischen den minimalen
und maximalen Druckwerten des vorher bestimmten Druckbereichs. Für einen MR-Bildgebugns-Scanner
oszilliert das Drehventil bevorzugt den Fluid-Druck zwischen 1,75
Atmosphären
und 6,0 Atmosphä ren.
Wie vorstehend erwähnt, kann
der Druckoszillationsbereich auch anders sein, wenn dies gewünscht wird.
-
Ein
Regenerator 26 ist mit dem Drehventil 22 gekoppelt,
um das Fluid von dem Drehventil 22 zu empfangen. Wie im
Stand der Technik bekannt ist, tauscht der Regenerator 26 keine
Wärme zwischen dem
Fluid und den externen Quellen aus, sondern dieser behält eine
existierende niedrige Temperatur des Fluids, um die Kühlkapazität des Fluids
aufrecht zu erhalten.
-
Ein
kalter Wärmetauscher 28 ist
mit dem Regenerator 26 gekoppelt und empfängt das
Fluid von dem Regenerator 26. In dem kalten Wärmetauscher 28 empfängt das
Fluid Wärme
von einer Last 14 in der PTRS 10. Die Last 14 kann
ein supraleitender Magnet für
einen MR-Bildgebungs-Scanner sein, wie auch andere Wärmequellen,
die eine Kühlung
erfordern.
-
Eine
Pulsröhre 30 ist
mit dem kalten Wärmetauscher 28 gekoppelt
und empfängt
das Fluid hiervon. In der Pulsröhre 30 erlaubt
eine gewünschte Phasenbeziehung
zwischen dem Fluid-Ddruck
und der Fluid-Strömung,
dass Wärme
von einem (nicht gezeigten) kalten Ende der Pulsröhre 30 zu
einem (nicht gezeigten) warmen Ende der Pulsröhre 30 transportiert
wird. Mit anderen Worten gesagt, erlaubt die Phasenbeziehung einen
Transport der Wärme durch
die Pulsröhre 30 weg
von der Last 14.
-
Ein
heißer
Wärmetauscher 32 ist
mit dem warmen Ende der Pulsröhre 30 gekoppelt
und empfängt
das Fluid hiervon. In dem heißen
Wärmetauscher 32 wird
die Wärme
von dem Fluid durch eine Fläche
des heißen
Wärmetauschers 32 zu
einer Wärmesenke
transportiert. Typischerweise ist die Wärmesenke ein Luft strom, der
durch den PTR 12 über die
Fläche
des heißen
Wärmetauschers 32 zirkuliert.
-
Ein
Reservoir 34 ist betriebsmäßig mit dem heißen Wärmetauscher 32 durch
eine Düse 36 gekoppelt.
Wie im Stand der Technik bekannt ist, kooperieren die Düse 36 und
das Reservoir 34, um die notwendige Phasenverschiebung
zu schaffen, die für den
gewünschten
Wärmefluss
innerhalb des PTR 12 erforderlich ist.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, wie dies in 1 gezeigt
ist, weist der PTR 12 eine Zwei-Stufen-Konfiguration zur Verstärkung der
Kühlungskapazität auf. Die
Zwei-Stufen-Konfiguration weist eine erste Stufe 38 und
eine ähnliche
zweite Stufe 40 auf. Die erste Stufe 38 enthält den Regenerator 26,
den kalten Wärmetauscher 28,
die Pulsröhre 30,
den warmen Wärmetauscher 32,
die Düse 36 und
das Reservoir 34. Verbunden mit und ähnlich betrieben wie die erste
Stufe, enthält
die zweite Stufe bevorzugt den Regenerator 26', den kalten
Wärmetauscher 28', die Pulsröhre 30', den warmen
Wärmetauscher 32', die Düse 36' und das Reservoir 34'. Folgend auf
die Zwei-Stufen-Konfiguration kühlt
der kalte Wärmetauscher 28 in
der ersten Stufe 38 den warmen Wärmetauscher 32' in der zweiten
Stufe 40, zusätzlich
zu dem Entfernen der Wärme
von der Last 14. Folglich wird die Kühlkapazität des kalten Wärmetauschers 28' in der zweiten Stufe 40 verstärkt und
verbessert.
-
Die
PTRS 10 enthält
ferner einen unter Druck stehenden Tank 42, der eine Reserveversorgung
des Fluid (beispielsweise Helium) zum Kühlen der Last 14 während eines
Versagens der Leistungsversorgung enthält. Im Betrieb versorgt der
unter Druck stehende Tank 42 die PTRS 10 mit dem
Fluid-Druck in dem vorher bestimmten Druckbereich.
-
Ein
Druckregulierventil (Druckventil) 44 koppelt den unter
Druck stehenden Tank 42 mit dem Drehventil 22 des
PTR 12. Das Druckventil 44 lässt selektiv Fluid von dem
unter Druck stehenden Tank 42 in den PTR 12 während des
Versagens der Leistungsversorgung ab. Bevorzugt ist das Druckventil 44 ein
Druckleitungsdurchlassventil. Für
den Fachmann ist klar, dass ein Druckleitungsdurchlassventil einem
Fluid ermöglicht
hindurch zu fließen,
wenn ein vorher bestimmter Druck differentiell über das Ventil ansteigt. Beispielsweise
erfordert ein Ventil, das bei einem Druckunterschied von 6,25 Atmosphären ein Durchströmen hindurch
zulässt,
eine Druckdifferenz über
das Ventil von mindestens 6,25 Atmosphären, bevor das Fluid hindurch
fließen
kann. Darauf bezogen verlangt ein PTR 12, der ein Minimum
an Fluid-Druck von 1,75 Atmosphären
erlaubt und einen unter Druck stehenden Tank 42 von 8,0
Atmosphären enthält, typischerweise
ein Ventil, das ein Durchströmen
hindurch bei einer Druckdifferenz von 6,25 Atmosphären erlaubt.
Als ein Ergebnis wird zusätzliche unter
Druck stehendes Fluid in den PTR 12 injiziert, wodurch
der Fluid-Druck innerhalb des PTR 12 sowie das Volumen
des Arbeits-Fluid innerhalb des PTR 12 ansteigt.
-
Ein
pneumatischer Motor 46 ist mit dem Drehventil 22 gekoppelt
und treibt dieses an, während
eines Versagens der elektrischen Leistungsversorgung. Insbesondere
kann eine typische Hinzufügung
einen pneumatischen Motor 46 betreffen, der mit einer (nicht
gezeigten) Antriebswelle des Drehventils 22 gekoppelt ist.
Ein Leistungsregulierventil (Leistungsventil) 48 lässt selektiv
das Fluid aus dem unter Druck stehenden Tank 42 ab, um
den pneumatischen Motor 46 während des Versa gens der elektrischen
Leistungsversorgung anzutreiben. Das Leistungsventil 48 ist
bevorzugt ein Solenoid-Ventil, das geschlossen bleibt, wenn eine
elektrische Spannung an diesem anliegt. Selbstverständlich kann
das Leistungsventil 48 jedes andere Ventil enthalten, das elektromagnetisch
bei angelegter elektrischer Spannung geschlossen bleibt. Während eines
Versagens der Leistungsversorgung öffnet das Leistungsventil 48,
um das Fluid aus dem unter Druck stehenden Tank 42 zum
Antreiben des pneumatischen Motors 46 ausfließen zu lassen.
Danach ist das Fluid von dem Motor 46 abgelassen und fließt über eine
Fläche des
heißen
Wärmetauschers 32,
um die Wärme
hiervon zu entfernen und den Kühlungsprozess
zu verstärken.
Das Fluid kann ebenfalls verwendet werden, um andere Elemente der
Erfindung zur Verbesserung deren Kühlung zu kühlen.
-
Ein
Ablassventil 50 ist bevorzugt mit dem PTR 12 gekoppelt,
um den Fluid-Druck innerhalb des PTR 12 zu erniedrigen.
Insbesondere ist das Ablassventil 50 bevorzugt mit den
Pulsröhren 30, 30' gekoppelt,
um selektiv Fluid von dem PTR 12 abzulassen, wenn der Fluid-Druck
unterhalb eines vorher bestimmten Druckbereichs ansteigt. Ähnlich zu
dem Druckventil 44 ist das Ablassventil 50 bevorzugt
ein Druckleitungsdurchlassventil, das dem Fluid erlaubt, bei dem
Auftreten einer vorher bestimmten Druckdifferenz hindurch zu strömen. Das
Ablassventil 50 kann nur Fluid von dem PTR 12 ablassen,
wenn der Fluid-Druck oberhalb einen maximalen Fluid-Druck ansteigt.
Ein typischer maximaler Fluid-Druck liegt ungefähr bei 2,0 Atmosphären. Selbstverständlich würde der
Fachmann verstehen, dass verschiedene andere Druck-Schwellenwerte
verwendet werden können.
Ferner lässt
das Ablassventil 50 bevorzugt das Fluid über eine
Fläche
des heißen
Wärmetauschers 32 abströmen, um
den Kühlungsprozess
zu optimieren. Es ist für
den Fachmann ebenfalls klar, dass das abgelassene Fluid auch andere
Elemente des PTR 12 kühlen
kann, um den Kühlungsprozess zu
verbessern.
-
Nachfolgend
auf 2 bezogen, gibt es eine PTRS 10 gemäß einer
alternativen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Die alternative Ausführungsform enthält alle
Elemente der bevorzugten Ausführungsform,
die Modifikationen des (nicht dargestellten) Druckregulierventils 44' (Druckventil),
des Leistungsregulierventils 48' (Leistungsventil) und des Ablassventils 50'. Die alternative
Ausführungsform verlangt,
dass diese Ventile 44', 48' und 50' von einer Steuereinrichtung,
die im Sinne der Erfindung als Kontroller 56 beziechnet
wird, betrieben werden und durch eine elektrische Hilfs-Leistungsversorgung 58 angetrieben
werden. Dem Fachmann ist bekannt, dass der Kontroller ebenfalls
Fluid-Logikelemente zum Schaffen ihrer Leistungsversorgung und Überwachen
ihrer Kontroll- oder Steuer-Funktionen enthalten kann. Die Bewegung
der Ventile 44', 48' und 50' und des Kontrollers 56 erlaubt
es dem Fluid innerhalb des unter Druck stehenden Tanks 42 die
Leistung für
die Leistungsreserve zu schaffen. Die elektrische Anforderung für die Bewegung
der Ventile 46', 48' und 50' und des Kontrollers 56 ist
typischerweise wesentlich kleiner als die elektrische Anforderung, die
erforderlich ist, um den elektrischen Kompressor zu betreiben. Folglich
kann die elektrische Hilfsversorgung ein Array von Batterien sein,
ein interner Leistungsgenerator einer Verbrennungsmaschine oder
jede andere Spannungsquelle, je nach Erfordernis.
-
Zusätzlich enthält die PTRS 10 ferner
mindestens einen Drucksensor 52, der mit dem PTR 12 zum
Detektieren des Fluid-Drucks
innerhalb des PTR 12 und der Druckoszillationen darin gekoppelt
ist. Insbesondere ist ein Drucksensor 52 bevorzugt mit dem
Drehventil 22 zum Detektieren des Fluid-Drucks und der
Druck-Oszillationen innerhalb des PTRs 12 gekoppelt. Darüber hinaus
ist mindestens ein elektrischer Sensor 54 mit dem PTR 12 gekoppelt,
um zu detektieren, ob ein ausreichender elektrischer Strom für den elektrischen
Kompressor 16, das Druckventil 44 und das Leistungsventil 48 bereitgestellt
wird.
-
Der
Kontroller 56 ist elektrisch mit dem Drucksensor 52 und
dem elektrischen Sensor 54 gekoppelt. Der Kontroller 56 bestimmt
ob der Fluid-Druck innerhalb des vorher bestimmten Druckbereichs
liegt und ob der elektrische Strom ausreichend ist, um die elektrischen
Komponenten des PTRS 10 zu betreiben.
-
Nachfolgend
Bezug nehmend auf 3 stellt ein Ablaufdiagramm
ein Verfahren zum Schaffen einer Leistungsreserve für einen
Pulsröhrenkühler (PTR) 12 dar.
Im Betrieb wird das Verfahren der vorliegenden Erfindung in Schritt 60 begonnen
und dann unmittelbar in Schritt 62 weitergeführt. In
Schritt 62 sind ein PTR 12 und ein pneumatischer
Motor 46 bereitgestellt entsprechend der Beschreibung zu 1.
Dann fährt
der Ablauf sofort mit dem Anforderungsblock 64 fort.
-
In
dem Anforderungsblock 64 wird allgemein bestimmt, ob eine
ausreichende elektrische Leistung für den PTR 12 bereitgestellt
wird. Bei einer negativen Antwort auf den Anforderungsblock 64,
wird der Ablauf in Schritt 66 weitergeführt. In Schritt 66 wird der
pneumatische Motor allgemein angetrieben, um ein Drehventil 22 anzutreiben
und oszilliert den Fluid-Druck innerhalb eines vorher bestimmten
Druckbereichs. Ein typischer vorher bestimmter Druckbereich enthält typischerweise
die Werte von 1,75 Atmosphären
bis 6,0 Atmosphären.
-
Insbesondere
werden in einer bevorzugten Ausführungsform
die Schritte 64 und 66 hauptsächlich durchgeführt durch
die Verwendung eines Solenoidventils als Leistungsregulierventil 48,
das betriebsmäßig zwischen
dem pneumatischen Motor 46 und einem unter Druck stehenden
Tank 42 gekoppelt ist. Das Solenoidventil hat einen elektrischen
Strom, der dadurch an einen elektrischen Kompressor 16 bereitgestellt
wird, der den Fluid-Druck oszilliert, wenn eine Leistungsreserve
nicht notwendig ist. Das Solenoidventil bleibt geschlossen, wenn
ausreichend elektrische Leistung bereitgestellt wird, um den elektrischen
Kompressor 16 zu betreiben und wegen der elektromagnetischen
Voreinstellung bleibt das Ventil geschlossen. Im Falle des Ausfalls
der Leistungsversorgung, öffnet
sich das Ventil automatisch und erlaubt dadurch einem antreibenden
Gasvolumens hindurch aus dem unter Druck stehenden Tank 42 zu dem
pneumatischen Motor 46 zu strömen. Typischerweise bewegt
das Antriebsgasvolumen den pneumatischen Motor 46, um eine
Antriebswelle eines Drehventils 22 zu drehen, die mit diesem
gekoppelt ist. Das Drehventil 22 fährt dann fort, um den Fluid-Druck mit
in einem vorher bestimmten Druckbereich zu oszillieren.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
werden die Schritte 64 und 66 durch die Verwendung
eines Kontrollers 56 durchgeführt, um den Betrag der elektrischen
Leistung zu detektieren, die an den PTR 12 angelegt wird.
Insbesondere verwendet der Kontroller 56 einen elektrischen
oder Elektrizizäts-Sensor 54,
um die Elektrizitätsmenge
zu detektieren, die an den PTR 12 angelegt wird. Beispielsweise
kann der Elektrizitätssensor 54 mit
dem elektrischen Motor 24 gekoppelt sein, zum Detektieren
der Elektrizitätsmenge,
die hierdurch geliefert wird. Selbstverständlich kann der Elektrizitätssensor 54 mit
anderen geeigneten elektronischen Einrichtungen des PTR 12 gekoppelt
seien, wie dies gewünscht
wird.
-
Wenn
der Kontroller 56 eine unzureichende Versorgung mit Elektrizität detektiert,
kann der Kontroller 56 ein Leistungunsregulierventil 48' bewegen, um
Fluid von einem unter Druck stehenden Tank 42 ab zu lassen.
Das abgelassene Fluid kann dann den pneumatischen Motor 46 antreiben,
wodurch die notwendige Leistung bereitgestellt wird, um den PTR 12 zu
betreiben. Dann wird der Ablauf mit dem Anforderungsblock 68 fortgesetzt.
-
In
dem Anforderungsblock 68 wird allgemein bestimmt, ob der
Fluid-Druck innerhalb des PTR 12 unterhalb eines minimalen
Druckschwellenwert gefallen ist. Ein typischer Wert für den minimalen Druck-Schwellenwert
kann bei ungefähr
6.0 Atmosphären
liegen. Der minimale Druck-Schwellenwert kann jedoch variieren,
wie dies gewünscht
ist. Wenn der Fluid-Druck oberhalb eines minimalen Druck-Schwellenwert
liegt, dann kehrt der Ablauf zu Schritt 64 zurück.
-
Wenn
der Fluid-Druck jedoch unter einen minimalen Druck-Schwellenwert abgefallen
ist, dann geht der Ablauf weiter in Schritt 70, in dem
der Fluid-Druck erhöht
wird.
-
Genauer
gesagt werden die Schritte 68 und 70 bevorzugt
durch die Integration eines Druckleitungsdurchflussventils in das
Druckventil 44 durchgeführt.
Das Druckventil 44 ist betriebsmäßig zwischen dem unter Druck
stehenden Tank 42 und dem Drehventil 22 gekoppelt.
Für den
Fachmann würde klar
sein, dass ein Druckleitungsdurchflussventil, dass in einem Ventil
integriert ist, automatisch einem Fluid erlaubt, hindurch zufließen, wenn
eine vorher bestimmte Druckdifferenz über das Ventil existiert. Beispielsweise
kann ein PTR 12 einen minimalen Druck von ungefähr 6,0 Atmosphären erfordern
und einen unter Druck stehenden Tank 42 enthalten, der darin
das Fluid bei einem Druck von oder größer als 135 Atmosphären enthält. Das
Ventil würde
dann automatisch dem Druck geregelten Fluid erlauben, hindurch zu
strömen,
wenn eine Druckdifferenz von 2,0 Atmosphären an dem Ventil existieren
würde.
Folglich erhöht
das Druckventil 44 automatisch den Fluid-Druck innerhalb des
PTR 12 auf den vorher bestimmten Druckbereich. Der Ablauf
kehrt dann zurück
zu Schritt 64.
-
Alternativ
können
die Schritte 68 und 70 durch die Verwendung eines
Kontrollers 56 verwendet werden, um einen Fluid-Druck innerhalb
des PTR 12 zu detektieren. Insbesondere kann der Kontroller 56 einen
Drucksensor 40 verwenden, der mit dem Drehventil 22 gekoppelt
ist zum Detektieren des Fluid-Drucks darin. Wenn in Schritt 68 der
Kontroller detektiert, dass der Fluid-Druck innerhalb eines vorher bestimmten
Druckbereichs liegt, dann kehrt der Ablauf zu Schritt 64 zurück. Wenn
jedoch der Kontroller detektiert, dass der Fluid-Druck unterhalb einem minimalen Druck-Schwellenwert
liegt, dann fährt
der Ablauf in Schritt 79 fort. In Schritt 70 bewegt
der Kontroller 56 ein Druckventil 44', um zu öffnen, um
Fluid von dem unter Druck stehenden Tank 42 in das PTR 12 abzulassen.
Das ab gelassene Fluid erhöht
folglich den Fluid-Druck
innerhalb des PTR 12 bis der Drucksensor 40 detektier,
dass der Fluid-Druck innerhalb des vorher bestimmten Druckbereichs
liegt. Der Ablauf fährt
dann in Schritt 72 fort.
-
In
Schritt 72 bestimmt der Kontroller 56, ob der
Fluid-Druck in dem
Wärmetauscher 32 größer ist, als
ein maximaler Druckschwellenwert. Ein bevorzugter maximaler Druckschwellenwert
liegt bei ungefähr
3 Atmosphären,
der maximale Druck schwellenwert kann aber variieren, wenn dies gewünscht ist. Wenn
der Fluid-Druck kleiner als oder gleich dem maximalen Druckschwellenwert
ist, dann kehrt der Ablauf sofort zurück zu Schritt 64.
Wenn der Fluid-Druck jedoch größer als
der maximale Druckschwellenwert ist, dann fährt der Ablauf in Schritt 74 fort,
in dem der Fluid-Druck erniedrigt wird.
-
In
Schritt 74 bewegt der Kontroller 56 das Ablassventil 50', um zu öffnen, um
das Fluid aus dem PTR 12 abzulassen und um zu erlauben,
dass das Fluid zu dem heißen
Wärmetauscher 32 überströmt. Wenn
das Fluid aus dem PTR 12 durch das Ablassventil 50' abgelassen
ist, dann kann der unter Druck stehende Tank 42 den Ersatz
des Fluids in dem PTR 12 durch das Druckventil 44' versorgen.
Darauf bezogen kann das Fluid innerhalb der ersten Stufe 38 und der
zweiten Stufe 40 oszillieren wie dies für eine ordnungsgemäße Betrieb
erforderlich ist. Wenn ein kompletter Zyklus des Betriebs vervollständigt ist,
dann kehrt das Verfahren zu Schritt 64 zurück.