EP3889444B1 - Saughebevorrichtung zum betrieb der saughebevorrichtung - Google Patents

Saughebevorrichtung zum betrieb der saughebevorrichtung Download PDF

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EP3889444B1
EP3889444B1 EP21160927.6A EP21160927A EP3889444B1 EP 3889444 B1 EP3889444 B1 EP 3889444B1 EP 21160927 A EP21160927 A EP 21160927A EP 3889444 B1 EP3889444 B1 EP 3889444B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tank
lifting device
line
suction
liquid
Prior art date
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Active
Application number
EP21160927.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3889444A1 (de
Inventor
Günther SCHLESS
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.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
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Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP3889444A1 publication Critical patent/EP3889444A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3889444B1 publication Critical patent/EP3889444B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F10/00—Siphons
    • F04F10/02—Gravity-actuated siphons

Definitions

  • the invention relates to a suction lifting device for emptying a tank and a method for operating the suction lifting device.
  • a tank can be emptied actively using a pump or passively using gravity.
  • a correspondingly large outflow rate is required.
  • the outflow rate is essentially limited by a line cross-section of a line through which the tank contents can be drained away.
  • the size of the line cross-section determines the dimensioning of required components, such as the associated shut-off valves. The larger the required components are, the more weight the components have.
  • the suction lifting device is a device for lifting a liquid due to a gravitational hydrostatic pressure difference between different sections of a discharge line of the suction lifting device.
  • a liquid has previously been lifted within the emptying line over a vertex of the emptying line.
  • a negative pressure is usually generated in a portion of the drain line. Due to the negative pressure, a tank content is lifted from a riser section of the drain line into a downpipe section, whereby a hydrostatic pressure difference can be generated.
  • Generic suction lifting devices are, for example, from the publications US 136 809 A , KR 102 007 124 B1 or GB 2 167 095 A known.
  • the DE 2015 226 495 A1 relates to a liquid storage device for a vehicle and teaches a tank system according to the preamble of independent claim 1.
  • the invention is based on the object of providing a compact suction lifting device with a low overall weight.
  • a tank system having a tank (12) and a suction lifting device with the features of claim 1.
  • the invention is based on the object of providing a method for operating the suction lifting device according to the invention.
  • the suction lifting device provides that a blocking element is arranged in a downpipe section of the emptying line, by means of which a liquid can be stored in the downpipe section.
  • a “downline section” is to be understood as meaning a section of the emptying line in which a liquid falls along a direction of the gravitational force during operation of the suction lifting device.
  • a “riser” is to be understood as meaning a section of the emptying line in which a liquid rises against a direction of the gravitational force when the suction lifting device is in operation.
  • Under a “blocking element” there should be one Fitting can be understood, which is designed to interrupt a flow of liquid.
  • the liquid can be stored in the downpipe section, a complex lifting process of the liquid over the apex of the drain pipe can be dispensed with.
  • a power required to initiate the suction lifting process can be significantly reduced.
  • the downpipe section can be prefilled with a low required power. The required installation space for the suction lifting device can thus be kept small and heavy components can be largely dispensed with.
  • the blocking element is designed as a pneumatic pinch valve.
  • the pneumatic pinch valve can be manufactured with low weight and small installation space. This makes it possible to reduce the weight and installation space of the suction lifting device.
  • the riser section has a suction opening and the blocking element is arranged below the suction opening in an operating orientation of the suction lifting device.
  • operating orientation refers to an orientation of the suction lifting device in which it is ready for operation, i.e. can work in the intended manner.
  • This operating orientation requires that an outlet opening of the drain line be lower than the suction opening. Therefore, the suction opening is arranged above the outlet opening in the operating orientation. This allows a hydrostatic pressure difference to be built up within the suction lifting device, due to which a liquid can be transported from the suction opening to the outlet opening during operation of the suction lifting device.
  • above is intended to be understood broadly in this description. An object located above a reference object can be along a vertical line through the reference object or away from the reference object the reference object must be arranged on a vertical line.
  • An advantageous development provides a storage tank that is set up to store at least part of the liquid. Using the storage tank, the liquid can be stored in order to be able to initiate a suction lifting process regardless of the volume remaining in the tank.
  • the storage tank is connected to a line by means of which the downpipe section can be at least partially filled with the liquid stored in the storage tank.
  • the liquid can be introduced directly into the downpipe section via the line. In this way, the liquid can be introduced in a cost-effective manner.
  • filling of the downpipe section can be accelerated. If the tank is arranged above the drain line, the liquid can be introduced passively into the downpipe section, i.e. without additional pump power.
  • the suction lifting device described above is used in a tank system with a tank.
  • the tank can be emptied quickly within a limited period of time. Waiting times when emptying the tank can be shortened.
  • the riser section is at least partially arranged within the tank. Furthermore, a connecting line is provided, which opens into the drain line and by means of which the contents of the tank can be directed into the downpipe section.
  • the downpipe section can be filled with the connecting pipe in a simple manner.
  • the tank contents can be led directly into the downpipe section.
  • heavy components necessary for the lifting process such as an injector in the sense of a jet pump, can be used to generate of negative pressure in a section of the drain line.
  • the connecting line can be set up to supply the tank contents from the pipe network or directly from the tank to the downpipe section.
  • the connecting line can open directly into the downpipe section or be connected to a further connecting line which opens directly into the downpipe section and/or the storage tank.
  • the feed pump is set up to pump the tank contents from the tank into the pipe network.
  • the tank contents in the pipeline network can be directed into the downpipe section.
  • Existing components such as the feed pump can be used to pump the tank contents into the downpipe section.
  • the downpipe section can be pressurized using the feed pump. This can speed up the filling process. Additional components can be dispensed with and easy retrofitting and significant weight savings can be achieved.
  • the connecting line is preferably intended to supply a liquid to the storage tank.
  • the tank contents are particularly preferably provided as liquid.
  • a pressure relief valve is arranged in the connecting line. If a limit pressure in the pipe network is exceeded, the pressure relief valve is set up to open. Preferably, if the pressure in the pipe network falls below the limit, the pressure relief valve is closed.
  • the filling of the downpipe section can be controlled using the limit pressure, the pressure relief valve and the feed pump. Due to the use of the pressure relief valve, shut-off valves and additional safety devices, such as a backflow preventer, can be combined in a component that requires little installation space and is low in weight.
  • the suction lifting device can be operated using the method according to the invention.
  • the procedure provides for a passage in the downpipe section to be closed.
  • the downpipe section is then filled with a liquid up to a minimum filling level. If a minimum filling height is reached, the passage of the downpipe section is opened.
  • a “minimum filling level” is to be understood as meaning a level at which the downpipe section is filled with the liquid.
  • the minimum filling level is reached as soon as a hydrostatic pressure of the liquid at the blocking element arranged in the downpipe section is greater than a hydrostatic pressure at the suction opening of the riser pipe.
  • the minimum filling height can therefore depend, among other things, on a liquid level of the tank contents in the tank.
  • the suction lifting process can be started.
  • the passage of the downpipe section can be opened.
  • the downpipe section can be filled gradually. Small components can be used for filling, which are light and/or require little installation space. This can save costs and weight.
  • the tank system is used in a vehicle.
  • a tank arranged in the vehicle is emptied using the suction lifting device. Due to the low weight and the low space requirements, the suction lifting device has proven particularly useful in vehicles.
  • a suction lifting device is operated with a storage tank and the downpipe section is filled with a liquid from the storage tank. This allows filling of the downpipe section to be accelerated.
  • the tank in the event of a risk of frost, the tank is essentially completely emptied.
  • the tank can be lifted using the suction lifting device with a normative specification drained quickly at the appropriate flow rate. Furthermore, damage to the tank caused by frost can be prevented.
  • FIG 1 shows a vehicle 40 with a tank system 28.
  • the vehicle 40 is designed as a rail-bound vehicle.
  • the tank system 28 has a tank 12, a line network 32 and a feed pump 34.
  • the tank 12 is designed as a fresh water tank.
  • the feed pump 34 is set up to convey a tank contents from the tank 12 into the pipe network 32.
  • the tank content is fresh water.
  • the pipe network 32 has three collection points 42 for removing the fresh water.
  • a shut-off valve 44 By means of a shut-off valve 44, the above-mentioned delivery of the tank contents to the delivery points 42 can be interrupted.
  • the tank system 28 has a suction lifting device 10.
  • the suction lifting device 10 is intended for emptying the tank 12.
  • the suction lifting device 10 has an emptying line 14.
  • the drain line 14 has a downpipe section 16 with an outlet opening 46 and a riser section 18 with a suction opening 22.
  • FIG 2 shows part of the tank system 28 and the suction lifting device 10 in an operating orientation.
  • the suction lifting device 10 is aligned such that the outlet opening 46 is arranged below the suction opening 22. So that the tank 12 can be emptied, the riser section 18 is partially arranged within the tank 12.
  • a blocking element 20 is arranged in the downpipe section 16, by means of which a liquid can be stored in the downpipe section 16.
  • the blocking element 20 is designed as a pneumatic pinch valve. Furthermore, the blocking element 20 is arranged below the suction opening 22 in the operating orientation.
  • a connecting line 30 is provided in the tank system 28.
  • the connecting line 30 branches off from the line network 32 downstream of the feed pump 34 and in front of the shut-off valve 44. Above the blocking element 20, the connecting line 20 opens into the downpipe section 16 of the drain line 14.
  • the Tank contents located in the pipe network 32 can be conveyed into the downpipe section 16 by means of the connecting pipe 30.
  • a pressure relief valve 36 is arranged in the connecting line 30. The pressure relief valve 36 is set up to open if a limit pressure in the line network 32 is exceeded. In the open state, the tank contents can flow through the pressure relief valve 36. If the pressure falls below the limit, the pressure relief valve 36 is closed.
  • a passage of the downpipe section 16 is closed by means of the blocking element 20.
  • the downpipe section 16 is filled with a liquid up to a minimum filling level 38.
  • the contents of the tank are provided as liquid.
  • the minimum filling level 38 corresponds to a liquid level of the tank contents in the downpipe section 16, which is above a maximum possible filling level of the tank contents in the tank 12. So that the downpipe section 16 can be filled, a pressure within the line network 32 is increased by means of the feed pump 34 to such an extent that the limit pressure is exceeded.
  • the shut-off valve 44 is closed, in particular to protect the remaining line network 32.
  • shut-off valve 44 remains open during the described pressure increase in the line network 32.
  • this has the disadvantage that components of the line network 32 can be damaged due to the increase in pressure. Due to the limit pressure in the line network 32 being exceeded, the pressure relief valve 36 is flowed through by the tank contents located in the line network 32. The tank contents are thus passed through the connecting line 30 into the downpipe section 16 and the downpipe section 16 is filled with the tank contents.
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a suction lifting device 10 and illustrates a second exemplary embodiment of the method for operating the suction lifting device 10.
  • the suction lifting device 10 of the second exemplary embodiment has a storage tank 24.
  • the storage tank 24 is arranged above the emptying line 14 and is designed to store part of the tank contents from the tank 12.
  • the storage tank 24 is connected to a line 26, which opens into the downpipe section 16 of the drain line 14.
  • the downpipe section 16 can be filled with the tank contents stored in the storage tank 24.
  • a further shut-off valve 48 is arranged in line 26.
  • the connecting line 30 opens into the storage tank 24.
  • the storage tank 24 is filled with the tank contents located in the line network 32 by means of the connecting line 30 and the pressure relief valve 36. This is done in accordance with the FIG 2 explained embodiment of the method. In contrast to the exemplary embodiment FIG 2 the pressure in the line network 32 is reduced to an operating pressure and the shut-off valve 44 is opened as soon as the storage tank 24 has the amount of tank content required to fill the downpipe section 16.
  • a passage of the downpipe section 16 is closed by means of the blocking element 20 and the downpipe section 16 is filled with the tank contents up to the minimum filling height 38.
  • the downpipe section 16 is now filled from the storage tank 24. So that the downpipe section 16 can be filled from the storage tank 24, the further shut-off valve 48 is opened.
  • the tank contents stored in the storage tank 24 are passed passively into the downpipe section 16 via the line 26.
  • the further shut-off valve 48 can then be closed.
  • the passage of the downpipe section 16 is opened by opening the locking element 20.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Saughebevorrichtung zur Entleerung eines Tanks und ein Verfahren zum Betrieb der Saughebevorrichtung.
  • Ein Tank kann aktiv mittels einer Pumpe entleert werden oder passiv mittels Schwerkraft. Damit eine Zeitdauer im Falle einer passiven Entleerung des Tanks begrenzt werden kann, ist eine entsprechend große Abflussrate erforderlich. Hierbei wird die Abflussrate im Wesentlichen von einem Leitungsquerschnitt einer Leitung, mittels derer der Tankinhalt ableitbar ist, beschränkt. Aus der Größe des Leitungsquerschnitts folgt entsprechend eine Dimensionierung von erforderlichen Bauteilen, wie beispielsweise von zugehörigen Absperrarmaturen. Je größer die erforderlichen Bauteile dimensioniert werden, desto mehr Gewicht weisen die Bauteile auf. Mit der Verwendung einer Saughebevorrichtung können große Leitungsquerschnitte realisiert werden und es kann gleichzeitig auf schwere Absperrarmaturen verzichtet werden. Die Saughebevorrichtung ist eine Vorrichtung zum Heben einer Flüssigkeit aufgrund einer gravitationsbedingten hydrostatischen Druckdifferenz zwischen verschiedenen Abschnitten einer Entleerleitung der Saughebevorrichtung. Zur Ingangsetzung eines Saughebevorgangs wird bisher innerhalb der Entleerleitung eine Flüssigkeit über einen Scheitelpunkt der Entleerleitung gehoben. Üblicherweise wird hierzu in einem Teilbereich der Entleerleitung ein Unterdruck erzeugt. Aufgrund des Unterdrucks wird ein Tankinhalt von einem Steigleitungsabschnitt der Entleerleitung in einen Fallleitungsabschnitt gehoben, womit eine hydrostatische Druckdifferenz erzeugt werden kann. Je größer eine Höhe des Tanks ausgebildet ist und je größer der Leitungsquerschnitt ist, desto mehr Tankinhalt muss gehoben werden. Um diese Leistung zu erbringen, sind wiederrum Bauteile erforderlich, welche einen entsprechend großen Bauraum beanspruchen und ein hohes Gewicht aufweisen.
  • Gattungsgemäße Saughebevorrichtungen gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 sind beispielsweise aus den Druckschriften US 136 809 A , KR 102 007 124 B1 oder GB 2 167 095 A bekannt.
  • Die DE 2015 226 495 A1 betrifft eine Flüssigkeitsspeichereinrichtung für ein Fahrzeug und lehrt ein Tanksystem gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompaktbauende Saughebevorrichtung mit geringem Gesamtgewicht bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Tanksystem aufweisend einen Tank (12) und eine Saughebevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Saughebevorrichtung bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des neben geordneten Verfahrensanspruchs gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung können jeweils abhängigen Unteransprüchen entnommen werden.
  • Die Saughebevorrichtung sieht vor, dass in einem Fallleitungsabschnitt der Entleerleitung ein Sperrelement angeordnet ist, mittels welchem eine Flüssigkeit in dem Fallleitungsabschnitt staubar ist. Unter einem "Fallleitungsabschnitt" ist ein Abschnitt der Entleerleitung zu verstehen, in welchem eine Flüssigkeit bei einem Betrieb der Saughebevorrichtung entlang einer Richtung der Gravitationskraft fällt. Entsprechend ist unter einer "Steigleitung" ein Abschnitt der Entleerleitung zu verstehen, in welchem eine Flüssigkeit bei einem Betrieb der Saughebevorrichtung entgegen einer Richtung der Gravitationskraft steigt. Unter einem "Sperrelement" soll eine Armatur verstanden werden, welche dazu eingerichtet ist, einen Flüssigkeitsstrom zu unterbrechen.
  • Dadurch, dass die Flüssigkeit in dem Fallleitungsabschnitt staubar ist, kann auf einen aufwendigen Hebeprozess der Flüssigkeit über den Scheitelpunkt der Entleerleitung verzichtet werden. Eine erforderliche Leistung zur Ingangsetzung des Saughebevorgangs kann signifikant reduziert werden. Des Weiteren kann der Fallleitungsabschnitt mit einer geringen erforderlichen Leistung vorgefüllt werden. Ein erforderlicher Bauraum der Saughebevorrichtung kann somit klein gehalten werden und auf schwere Bauteile kann weitestgehend verzichtet werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante ist das Sperrelement als ein pneumatisches Quetschventil ausgebildet. Im Vergleich zu herkömmlichen Absperrarmaturen kann das pneumatische Quetschventil mit geringem Gewicht und geringem Bauraum gefertigt werden. Dies ermöglicht es ein Gewicht und einen Bauraum der Saughebevorrichtung zu verringern.
  • Eine vorteilhafte Ausbildungsform sieht vor, dass der Steigleitungsabschnitt eine Ansaugöffnung aufweist und das Sperrelement in einer Betriebsausrichtung der Saughebevorrichtung unterhalb der Ansaugöffnung angeordnet ist. Der Begriff "Betriebsausrichtung" bezeichnet eine Ausrichtung der Saughebevorrichtung, in welcher diese zum Betrieb bereit ist, also in der vorgesehenen Weise arbeiten kann. Diese Betriebsausrichtung erfordert, dass eine Auslassöffnung der Entleerleitung tiefer liegt als die Ansaugöffnung. Daher ist die Ansaugöffnung in der Betriebsausrichtung oberhalb der Auslassöffnung angeordnet. Hierdurch kann eine hydrostatische Druckdifferenz innerhalb der Saughebevorrichtung aufgebaut werden, aufgrund welcher im Betrieb der Saughebevorrichtung eine Flüssigkeit von der Ansaugöffnung zu der Auslassöffnung transportiert werden kann. Der Begriff "oberhalb" soll in der vorliegenden Beschreibung weit gefasst verstanden werden. Ein oberhalb eines Bezugsobjekts angeordnetes Objekt kann entlang einer vertikalen Linie durch das Bezugsobjekt oder abseits der durch das Bezugsobjekt verlaufenden vertikalen Linie angeordnet sein.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht einen Speichertank vor, der dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil der Flüssigkeit zu speichern. Mittels des Speichertanks kann die Flüssigkeit bevorratet werden, um einen Saughebevorgang unabhängig von einem in dem Tank verbleibenden Volumen in Gang setzen zu können.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Speichertank mit einer Leitung verbunden ist, mittels derer der Fallleitungsabschnitt zumindest teilweise mit der im Speichertank gespeicherten Flüssigkeit befüllbar ist. Die Flüssigkeit kann direkt mittels der Leitung in den Fallleitungsabschnitt eingeleitet werden. Eine Einleitung der Flüssigkeit somit kann aufwandsgünstige realisiert werden. Es kann bei geeigneter Anordnung des Tanks eine Befüllung des Fallleitungsabschnitts beschleunigt werden. Ist der Tank oberhalb der Entleerleitung angeordnet, kann die die Flüssigkeit passiv, also ohne zusätzliche Pumpenleistung in den Fallleitungsabschnitt eingeleitet werden.
  • Die vorhergehend beschriebene Saughebevorrichtung wird in einem Tanksystem mit einem Tank verwendet. Der Tank kann innerhalb eines begrenzten Zeitraums rasch entleert werden. Beim Entleeren des Tanks anfallende Wartezeiten können verkürzt werden.
  • Der Steigleitungsabschnitt ist zumindest teilweise innerhalb des Tanks angeordnet. Des Weiteren ist eine Verbindungsleitung vorgesehen, welche in die Entleerleitung mündet und mittels welcher ein Tankinhalt in den Fallleitungsabschnitt leitbar ist. Der Fallleitungsabschnitt kann mit der Verbindungsleitung auf eine einfache Art und Weise befüllt werden. Der Tankinhalt kann auf einem direkten Weg in den Fallleitungsabschnitt geleitet werden. Des Weiteren kann auf schwere, für den Hebeprozess notwendige Bauteile, wie beispielsweise einen Injektor im Sinne einer Strahlpumpe, zur Erzeugung von Unterdruck in einem Abschnitt der Entleerleitung, verzichtet werden. Die Verbindungsleitung kann dazu eingerichtet sein, dem Fallleitungsabschnitt den Tankinhalt aus dem Leitungsnetz oder unmittelbar aus dem Tank zuzuführen. Des Weiteren kann die Verbindungsleitung unmittelbar in den Fallleitungsabschnitt münden oder mit einer unmittelbar in den Fallleitungsabschnitt mündenden, weiteren Verbindungsleitung und/oder dem Speichertank verbunden sein.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht ein Leitungsnetz und eine Förderpumpe vor. Die Förderpumpe ist dazu eingerichtet, den Tankinhalt aus dem Tank in das Leitungsnetz zu fördern. Mittels der Verbindungsleitung ist der sich im Leitungsnetz befindliche Tankinhalt in den Fallleitungsabschnitt leitbar. Vorhandene Bauteile wie die Förderpumpe können genutzt werden, um den Tankinhalt in den Fallleitungsabschnitt zu fördern. Mittels der Förderpumpe kann der Fallleitungsabschnitt mit Druck beaufschlagt werden. Hierdurch kann ein Befüllvorgang beschleunigt werden. Es kann auf zusätzliche Bauteile verzichtet werden und eine einfache Nachrüstbarkeit sowie eine wesentliche Gewichtsersparnis erreicht werden. Vorzugsweise ist die Verbindungsleitung dazu vorgesehen, dem Speichertank eine Flüssigkeit zuzuführen. Besonders bevorzugt ist als Flüssigkeit der Tankinhalt vorgesehen.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist in der Verbindungsleitung ein Überdruckventil angeordnet. Im Falle einer Überschreitung eines Grenzdrucks im Leitungsnetz ist das Überdruckventil dazu eingerichtet, zu öffnen. Vorzugsweise ist im Falle einer Unterschreitung des Grenzdrucks im Leitungsnetz das Überdruckventil geschlossen. Mittels des Grenzdrucks, des Überdruckventils und der Förderpumpe ist die Befüllung des Fallleitungsabschnitts steuerbar. Aufgrund der Verwendung des Überdruckventils können Absperrarmaturen und zusätzliche Sicherheitseinrichtungen, wie beispielsweise ein Rückflussverhinderer in einem Bauteil vereinigt werden, welches einen geringen Bauraum beansprucht und ein geringes Gewicht aufweist.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die erfindungsgemäße Saughebevorrichtung betrieben werden. Das Verfahren sieht vor, dass ein Durchlass des Fallleitungsabschnitts verschlossen wird. Der Fallleitungsabschnitt wird daraufhin bis zur einer Mindestfüllhöhe mit einer Flüssigkeit befüllt. Im Falle einer Erreichung einer Mindestfüllhöhe wird der Durchlass des Fallleitungsabschnitts geöffnet. Unter einer "Mindestfüllhöhe" ist eine Höhe einer Befüllung des Fallleitungsabschnitts mit der Flüssigkeit zu verstehen. Die Mindestfüllhöhe ist erreicht, sobald ein hydrostatischer Druck der Flüssigkeit an dem im Fallleitungsabschnitt angeordneten Sperrelements größer ist als ein hydrostatischer Druck an der Ansaugöffnung der Steigleitung. Die Mindestfüllhöhe kann somit unter anderem abhängig sein von einem Flüssigkeitsspiegel des Tankinhalts in dem Tank. Mit Erreichen der Mindestfüllhöhe in dem Fallleitungsabschnitt kann der Saughebevorgang gestartet werden. Zu diesem Zweck kann der Durchlass des Fallleitungsabschnitts geöffnet werden. Eine Befüllung des Fallleitungsabschnitts kann schrittweise erfolgen. Es können schwach dimensionierte Bauteile zur Befüllung verwendet werden, welche leicht sind und/oder einen geringen Bauraum erfordern. Hierdurch können Kosten und Gewicht eingespart werden.
  • Das Tanksystem wird erfindungsgemäß in einem Fahrzeug verwendet. Mittels der Saughebevorrichtung wird ein in dem Fahrzeug angeordneter Tank entleert. Aufgrund des geringen Gewichts und den geringen Anforderungen an einen Bauraum hat sich die Saughebevorrichtung besonders in Fahrzeugen bewährt.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung wird eine Saughebevorrichtung mit einem Speichertank betrieben und der Fallleitungsabschnitt mit einer Flüssigkeit aus dem Speichertank befüllt. Hierdurch kann eine Befüllung des Fallleitungsabschnitts beschleunigt werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsvariante des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass im Falle einer Frostgefahr der Tank im Wesentlichen vollständig entleert wird. Der Tank kann mittels der Saughebevorrichtung mit einer normativen Vorgaben entsprechenden Durchflussrate rasch entleert werden. Des Weiteren kann einer Beschädigung des Tanks durch Frost vorgebeugt werden.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
  • Soweit zweckdienlich, sind in den Figuren gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt - auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale.
  • Es zeigen:
    • FIG 1
    Ein Fahrzeug mit einem Tanksystem und einer erfindungsgemäßen Saughebevorrichtung in einer schematischen Darstellung.
    FIG 2
    Das Tanksystem mit der erfindungsgemäßen Saughebevorrichtung aus FIG 1 in einer schematischen Darstellung und eine Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    FIG 3
    Ein Tanksystem mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Saughebevorrichtung in einer schematischen Darstellung und eine Illustration eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • FIG 1 zeigt ein Fahrzeug 40 mit einem Tanksystem 28. Das Fahrzeug 40 ist als schienengebundenes Fahrzeug ausgebildet. Das Tanksystem 28 weist einen Tank 12, ein Leitungsnetz 32 und eine Förderpumpe 34 auf. Der Tank 12 ist als ein Frischwassertank ausgebildet. Die Förderpumpe 34 ist dazu eingerichtet, einen Tankinhalt aus dem Tank 12 in das Leitungsnetz 32 zu fördern. Als Tankinhalt ist Frischwasser vorgesehen. Des Weiteren weist das Leitungsnetz 32 drei Abnahmestellen 42 zur Entnahme des Frischwassers auf. Mittels eines Absperrventils 44 ist die oben genannte Förderung des Tankinhalts zu den Abnahmestellen 42 unterbrechbar.
  • Des Weiteren weist das Tanksystem 28 eine Saughebevorrichtung 10 auf. Die Saughebevorrichtung 10 ist zur Entleerung des Tanks 12 vorgesehen. Die Saughebevorrichtung 10 weist eine Entleerleitung 14 auf. Die Entleerleitung 14 weist einen Fallleitungsabschnitt 16 mit einer Auslassöffnung 46 und einen Steigleitungsabschnitt 18 mit einer Ansaugöffnung 22 auf.
  • FIG 2 zeigt einen Teil des Tanksystems 28 und die Saughebevorrichtung 10 in einer Betriebsausrichtung. Hierbei ist die Saughebevorrichtung 10 derart ausgerichtet, dass die Auslassöffnung 46 unterhalb der Ansaugöffnung 22 angeordnet ist. Damit der Tank 12 entleert werden kann, ist der Steigleitungsabschnitt 18 teilweise innerhalb des Tanks 12 angeordnet.
  • In dem Fallleitungsabschnitt 16 ist ein Sperrelement 20 angeordnet, mittels welchem eine Flüssigkeit in dem Fallleitungsabschnitt 16 staubar ist. Das Sperrelement 20 ist als pneumatisches Quetschventil ausgebildet. Des Weiteren ist das Sperrelement 20 in der Betriebsausrichtung unterhalb der Ansaugöffnung 22 angeordnet.
  • In dem Tanksystem 28 ist eine Verbindungsleitung 30 vorgesehen. Die Verbindungsleitung 30 zweigt stromabwärts der Förderpumpe 34 und vor dem Absperrventil 44 von dem Leitungsnetz 32 ab. Oberhalb des Sperrelement 20 mündet die Verbindungsleitung 20 in den Fallleitungsabschnitt 16 der Entleerleitung 14. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der sich im Leitungsnetz 32 befindliche Tankinhalt mittels der Verbindungsleitung 30 in den Fallleitungsabschnitt 16 leitbar. In der Verbindungsleitung 30 ist ein Überdruckventil 36 angeordnet. Das Überdruckventil 36 ist dazu eingerichtet, im Falle einer Überschreitung eines Grenzdrucks im Leitungsnetz 32 zu öffnen. In dem geöffneten Zustand ist das Überdruckventil 36 von dem Tankinhalt durchströmbar. Im Falle einer Unterschreitung des Grenzdrucks ist das Überdruckventil 36 geschlossen.
  • Anhand der FIG 2 wird illustriert, wie mittels der vorhergehenden beschriebenen Saughebevorrichtung 10 ein Saughebevorgang in Gang gesetzt werden kann:
    Ein Durchlass des Fallleitungsabschnitts 16 wird mittels des Sperrelements 20 verschlossen. Der Fallleitungsabschnitt 16 wird bis zu einer Mindestfüllhöhe 38 mit einer Flüssigkeit befüllt. Als Flüssigkeit wird der Tankinhalt vorgesehen. Die Mindestfüllhöhe 38 entspricht einem Flüssigkeitsstand des Tankinhalts in dem Fallleitungsabschnitt 16, welcher oberhalb einer maximal möglichen Füllhöhe des Tankinhalts in dem Tank 12 liegt. Damit der Fallleitungsabschnitt 16 befüllt werden kann, wird ein Druck innerhalb des Leitungsnetzes 32 mittels der Förderpumpe 34 soweit erhöht, dass der Grenzdruck überschritten wird. Hierbei wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Absperrventil 44, insbesondere zum Schutz des übrigen Leitungsnetzes 32, geschlossen. Alternativ ist denkbar, dass das Absperrventil 44 während der beschriebenen Druckerhöhung im Leitungsnetz 32 geöffnet bleibt. Dies birgt jedoch den Nachteil, dass Bauteile des Leitungsnetzes 32 aufgrund der Druckerhöhung beschädigt werden können. Aufgrund der Überschreitung des Grenzdrucks im Leitungsnetz 32 wird das Überdruckventil 36 von dem sich im Leitungsnetz 32 befindlichen Tankinhalt durchströmt. Somit wird der Tankinhalt durch die Verbindungsleitung 30 in den Fallleitungsabschnitt 16 geleitet und der Fallleitungsabschnitt 16 wird mit dem Tankinhalt befüllt.
  • Sobald die Mindestfüllhöhe 38 erreicht wird, überschreitet ein hydrostatischer Druck des Tankinhalts an dem in dem Fallleitungsabschnitt 16 angeordneten Sperrelements 20 einen hydrostatischen Druck des Tankinhalts an der Ansaugöffnung 22 des Steigleitungsabschnitts 18. Die Voraussetzungen zur Ingangsetzung des Saughebevorgangs sind somit erfüllt. Hierauf hin wird der Druck in dem Leitungsnetz 32 auf einen üblichen Betriebsdruck abgesenkt und das Absperrventil 44 kann geöffnet werden. Um den Saughebevorgang in Gang zu setzen, wird der Durchlass des Fallleitungsabschnitts 16 geöffnet, indem das Sperrelement 20 geöffnet wird. Mit der Saughebevorrichtung 10 wird im Falle einer Frostgefahr der Tank 12 im Wesentlichen vollständig entleert.
  • Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Saughebevorrichtung 10 und illustriert ein zweites Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Betrieb der Saughebevorrichtung 10. Im Unterschied zu der vorhergehend beschriebenen Saughebevorrichtung 10 weist die Saughebevorrichtung 10 des zweiten Ausführungsbeispiels einen Speichertank 24 auf. Der Speichertank 24 ist oberhalb der Entleerleitung 14 angeordnet und dazu eingerichtet, einen Teil des Tankinhalts aus dem Tank 12 zu speichern. Der Speichertank 24 ist mit einer Leitung 26 verbunden, welche in den Fallleitungsabschnitt 16 der Entleerleitung 14 mündet. Mittels der Leitung 26 ist der Fallleitungsabschnitt 16 mit dem im Speichertank 24 gespeicherten Tankinhalt befüllbar. Hierzu ist in der Leitung 26 ein weiteres Absperrventil 48 angeordnet. Die Verbindungsleitung 30 mündet in dem vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel in den Speichertank 24. Anstatt des Fallleitungsabschnitts 16 wird in diesem Ausführungsbeispiel der Speichertank 24 mittels der Verbindungsleitung 30 und des Überdruckventils 36 mit dem sich im Leitungsnetz 32 befindlichen Tankinhalt befüllt. Dies erfolgt entsprechend des anhand der FIG 2 erläuterten Ausführungsbeispiels des Verfahrens. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel aus FIG 2 wird der Druck in dem Leitungsnetz 32 auf einen Betriebsdruck abgesenkt und das Absperrventil 44 geöffnet, sobald der Speichertank 24 die zur Befüllung des Fallleitungsabschnitts 16 erforderlichen Menge an Tankinhalt aufweist.
  • Damit ein Saughebevorgang mit der Saughebevorrichtung 10 des zweiten Ausführungsbeispiels in Gang gesetzt werden kann, wird, wie anhand des in der FIG 2 beschriebenen Ausführungsbeispiels des Verfahrens, ein Durchlass des Fallleitungsabschnitts 16 mittels des Sperrelements 20 verschlossen und der Fallleitungsabschnitt 16 bis zu der Mindestfüllhöhe 38 mit dem Tankinhalt befüllt. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß FIG 2 wird nun jedoch der Fallleitungsabschnitt 16 aus dem Speichertank 24 befüllt. Damit der Fallleitungsabschnitt 16 aus dem Speichertank 24 befüllt werden kann, wird das weitere Absperrventil 48 geöffnet. Der im Speichertank 24 gespeicherte Tankinhalt wird passiv mittels der Leitung 26 in den Fallleitungsabschnitt 16 geleitet. Sobald die Mindestfüllhöhe 38 erreicht wird, sind die Voraussetzungen zur Ingangsetzung des Saughebevorgangs, wie bereits im vorhergehenden Ausführungsbeispiel anhand der FIG 2 beschrieben, erfüllt. Das weitere Absperrventil 48 kann daraufhin geschlossen werden. Um den Saughebevorgang in Gang zu setzen, wird der Durchlass des Fallleitungsabschnitts 16 geöffnet, indem das Sperrelement 20 geöffnet wird.

Claims (10)

  1. Tanksystem aufweisend einen Tank (12) und eine Saughebevorrichtung (10) zur Entleerung des Tanks (12), aufweisend eine Entleerleitung (14), die einen Fallleitungsabschnitt (16) und einen Steigleitungsabschnitt (18) aufweist, wobei
    in dem Fallleitungsabschnitt (16) ein Sperrelement (20) angeordnet ist, mittels welchem eine Flüssigkeit in dem Fallleitungsabschnitt (16) staubar ist und wobei der Steigleitungsabschnitt (18) zumindest teilweise innerhalb des Tanks (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befüllung des Fallleitungsabschnitts (16) eine Verbindungsleitung (30) vorgesehen ist, welche in die Entleerleitung (14) mündet und mittels welcher ein Tankinhalt in den Fallleitungsabschnitt (16) leitbar ist.
  2. Tanksystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Sperrelement (20) als ein pneumatisches Quetschventil ausgebildet ist.
  3. Tanksystem nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Steigleitungsabschnitt (18) eine Ansaugöffnung (22) aufweist und
    - das Sperrelement (20) in einer Betriebsausrichtung der Saughebevorrichtung (10) unterhalb der Ansaugöffnung (22) angeordnet ist.
  4. Tanksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch,
    einen Speichertank (24), der dazu eingerichtet ist, zumindest einen Teil der Flüssigkeit zu speichern.
  5. Tanksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Speichertank (24) mit einer Leitung (24) verbunden ist, mittels derer der Fallleitungsabschnitt (16) zumindest teilweise mit der im Speichertank (24) gespeicherten Flüssigkeit befüllbar ist.
  6. Tanksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - ein Leitungsnetz (32) und eine Förderpumpe (34) vorgesehen sind,
    - die Förderpumpe (34) dazu eingerichtet ist, den Tankinhalt aus dem Tank (12) in das Leitungsnetz (32) zu fördern und
    - mittels der Verbindungsleitung (30) der sich im Leitungsnetz (32) befindliche Tankinhalt in den Fallleitungsabschnitt (16) einleitbar ist.
  7. Tanksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in der Verbindungsleitung (30) ein Überdruckventil (36) angeordnet ist, welches dazu eingerichtet ist, im Falle einer Überschreitung eines Grenzdrucks im Leitungsnetz (32) zu öffnen.
  8. Verfahren zum Betrieb eines Tanksystems aufweisend einen in einem Fahrzeug (40) angeordneter Tank (12) und eine Saughebevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Entleerung des Tanks (12)
    - ein Durchlass des Fallleitungsabschnitts (16) verschlossen wird,
    - der Fallleitungsabschnitt (16) zumindest bis zu einer Mindestfüllhöhe (38) mit einer Flüssigkeit befüllt wird und
    - daraufhin der Durchlass des Fallleitungsabschnitts (16) geöffnet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - ein Tanksystem nach einem der Ansprüche 4 bis 5 betrieben wird und
    - der Fallleitungsabschnitt (16) mit einer Flüssigkeit aus dem Speichertank (24) befüllt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im Falle einer Frostgefahr der Tank (12) im Wesentlichen vollständig entleert wird.
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