DE102020206554B3 - Process for operating two vacuum degassers connected in parallel with fluid technology and use of the process - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entgasen eines Fluidkreislaufs, wobei der Fluidkreislauf einen ersten Vakuumentgaser 10 aufweist, wobei der erste Vakuumentgaser 10 ein erstes Einlassventil 12, einen ersten Entgasungsraum 14, ein erstes Auslassventil und eine erste Pumpe 16 aufweist, wobei die erste Pumpe 16 des ersten Vakuumentgasers 10 kontinuierlich betrieben wird, sodass die erste Pumpe kontinuierlich Fluid aus dem ersten Entgasungsraum zurück in den Fluidkreislauf fördert, wobei der erste Vakuumentgaser 10 in zwei Zyklusschritten betrieben wird, wobei in einem ersten Zyklusschritt für eine erste Zeit 110 das erste Einlassventil 12 geöffnet ist, wobei in einem zweiten Zyklusschritt für eine zweite Zeit 120 das erste Einlassventil 12 geschlossen ist, wobei die Dauer des Zyklus des ersten Vakuumentgasers 10 aus der Summe der ersten Zeit 110 und der zweiten Zeit 120 gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidkreislauf einen zweiten Vakuumentgaser 20 aufweist, wobei der zweite Vakuumentgaser 20 ein zweites Einlassventil 22, einen zweiten Entgasungsraum 24, ein zweites Auslassventil und eine zweite Pumpe 26 aufweist, wobei der zweite Vakuumentgaser 20 in zwei Zyklusschritten betrieben wird, wobei in einem ersten Zyklusschritt für eine dritte Zeit 130 das zweite Einlassventil 22 geöffnet ist, wobei in einem zweiten Zyklusschritt für eine vierte Zeit 140 das zweite Einlassventil 22 geschlossen ist, wobei die Dauer des Zyklus des zweiten Vakuumentgasers 20 aus der Summe der dritten Zeit 130 und der vierten Zeit 140 gebildet wird, wobei wenigstens in einzelnen Zyklen die erste Zeit 110 durch eine modifizierte erste Zeit 112 oder die dritte Zeit 130 durch eine modifizierte dritte Zeit ersetzt wird, sodass ein zeitgleiches Parallellaufen der Zyklen des ersten Vakuumentgasers (10) und des zweiten Vakuumentgasers (20) vermieden wird.The present invention relates to a method for degassing a fluid circuit, the fluid circuit having a first vacuum degasser 10, the first vacuum degasser 10 having a first inlet valve 12, a first degassing chamber 14, a first outlet valve and a first pump 16, the first pump 16 of the first vacuum degasser 10 is operated continuously so that the first pump continuously conveys fluid from the first degassing chamber back into the fluid circuit, the first vacuum degasser 10 being operated in two cycle steps, with the first inlet valve 12 being opened for a first time 110 in a first cycle step is, wherein in a second cycle step the first inlet valve 12 is closed for a second time 120, the duration of the cycle of the first vacuum degasser 10 being formed from the sum of the first time 110 and the second time 120, characterized in that the fluid circuit has a second vacuum degasser 20 aufwe The second vacuum degasser 20 has a second inlet valve 22, a second degassing chamber 24, a second outlet valve and a second pump 26, the second vacuum degasser 20 being operated in two cycle steps, with the second in a first cycle step for a third time 130 Inlet valve 22 is open, the second inlet valve 22 being closed for a fourth time 140 in a second cycle step, the duration of the cycle of the second vacuum degasser 20 being formed from the sum of the third time 130 and the fourth time 140, at least in individual cases Cycles, the first time 110 is replaced by a modified first time 112 or the third time 130 by a modified third time, so that simultaneous parallel running of the cycles of the first vacuum degasser (10) and the second vacuum degasser (20) is avoided.
Description
Verfahren zum Betreiben zweier fluidtechnisch parallel geschalteter Vakuumentgaser und Verwendung des VerfahrensProcess for operating two vacuum degassers connected in parallel with fluid technology and use of the process
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von zwei fluidtechnisch parallel geschalteten Vakuumentgasern sowie die Verwendung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating two vacuum degassers connected in parallel for fluid technology and to the use of the method.
In Anwendungsbereichen, in denen Redundanz sehr wichtig ist, kann die Verwendung von zwei parallel geschalteten Vakuumentgasern wichtig sein. Beispiel hier ist zum Beispiel die Entgasung des Kühlwassers einer Brennstoffzelle an Bord eines militärischen Unterseebootes. Um die Unabhängigkeit dieser Systeme und somit den Totalausfall weiter zu reduzieren, kann es zielführend sein, die beiden parallel geschalteten Vakuumentgaser leicht unterschiedlich auszugeben, beispielsweise unterschiedliche Pumpen zu verwenden. Der Gedanke dahinter ist, dass ein Problem, welches einen Pumpentyp zum Ausfall bringt gegebenenfalls keinen Einfluss auf den anderen Pumpentyp hat und so wenigstens 50 % der Kapazität noch zur Verfügung stehen.In applications where redundancy is very important, the use of two vacuum degassers connected in parallel can be important. An example here is the degassing of the cooling water of a fuel cell on board a military submarine. In order to further reduce the independence of these systems and thus the total failure, it can be expedient to output the two vacuum degassers connected in parallel in slightly different ways, for example to use different pumps. The idea behind this is that a problem which causes one type of pump to fail may not have any effect on the other type of pump and so at least 50% of the capacity is still available.
Lässt man jedoch zwei Vakuumentgaser parallel laufen, so gibt es zwei unterschiedliche Extrema. Laufen beide zeitgleich parallel im Zyklus, so ist die Auswirkung auf den Fluidkreislauf, beispielsweise den Kühlkreislauf maximal, Druckminima und Druckmaxima addieren sich. Laufen beide Vakuumentgaser um die halbe Zyklusdauer versetzt, so ist der Effekt minimiert, die Druckmaxima und Druckminima im Gesamtsystem sind minimiert.However, if two vacuum degassers are run in parallel, there are two different extremes. If both run in parallel in the cycle at the same time, the effect on the fluid circuit, for example the cooling circuit, is maximum, and pressure minima and pressure maxima add up. If both vacuum degassers run offset by half the cycle time, the effect is minimized, the pressure maxima and pressure minima in the overall system are minimized.
Zwei Vakuumentgaser laufen jedoch nie immer ganz synchron. Selbst Baugleich können Unterschiede auftreten, welche selbstverständlich noch stärker ausfallen, wenn unterschiedliche Komponenten verwendet werden. Auch unterschiedliche Alterung oder Ablagerungen können dazu führen, dass die Zykluszeiten sich gegeben falls auch nur leicht, unterscheiden. Somit kann es immer passieren, dass zu einem gewissen Zeitpunkt beide Vakuumentgaser synchron laufen und somit muss das System auf die maximalen Druckbelastungen ausgelegt werden, beispielsweise durch einen entsprechend großen Druckausgleichsbehälter.However, two vacuum degassers never always run completely synchronously. Even structurally identical, differences can occur, which of course turn out to be even greater if different components are used. Different aging or deposits can also mean that the cycle times may differ, if only slightly. It can therefore always happen that at a certain point in time both vacuum degassers run synchronously and the system must therefore be designed for the maximum pressure loads, for example by means of a correspondingly large pressure compensation tank.
Gerade aber im Bereich der Anwendung in einem Unterseeboot sind Platz und Gewicht kritisch, sodass es wünschenswert wäre, solche Schwankungen zu minimieren, um Platz und Gewicht zu sparen. Zusätzlich kann durch die Verringerungen der Schwankungen auch eine Geräuschminimierung durch Verminderung der Druckimpulse erfolgen, was die akustische Signatur reduziert. Analoge Überlegungen gelten für alle mobilen Anwendungen, beispielsweise im Automobilbereich, in der Luft- und Raumfahrt.However, especially in the area of application in a submarine, space and weight are critical, so that it would be desirable to minimize such fluctuations in order to save space and weight. In addition, by reducing the fluctuations, noise can also be minimized by reducing the pressure pulses, which reduces the acoustic signature. Similar considerations apply to all mobile applications, for example in the automotive sector, in the aerospace industry.
Aus der nachveröffentlichten
Aus der
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, die Redundanz durch das Parallelschalten von zwei Vakuumentgasern zu erhöhen und ein Verfahren zum Betrieb der beiden Vakuumentgaser zur Verfügung zu stellen.The object of the invention is to increase the redundancy by connecting two vacuum degassers in parallel and to provide a method for operating the two vacuum degassers.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch die Verwendung des Verfahrens mit den in Anspruch 8 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.This object is achieved by the method with the features specified in claim 1 and by using the method with the features specified in claim 8. Advantageous further developments result from the subclaims, the following description and the drawings.
Das erfindungsgemäße dient Verfahren zum Entgasen eines Fluidkreislaufs. Beispielsweise ist der Fluidkreislauf ein Kühlkreislauf. Der Fluidkreislauf weist einen ersten Vakuumentgaser auf, wobei der erste Vakuumentgaser ein erstes Einlassventil, einen ersten Entgasungsraum, ein erstes Auslassventil und eine erste Pumpe aufweist. Der Vakuumentgaser kann auch komplexer aufgebaut sein, beispielsweise wie aus der
Erfindungsgemäß weißt der Fluidkreislauf einen zweiten Vakuumentgaser auf. Der zweite Vakuumentgaser weist ein zweites Einlassventil, einen zweiten Entgasungsraum, ein zweites Auslassventil und eine zweite Pumpe auf. Ebenso wie der erste Vakuumentgaser wird der zweite Vakuumentgaser in zwei Zyklusschritten betrieben. In dem ersten Zyklusschritt ist für eine dritte Zeit das zweite Einlassventil geöffnet, während in dem zweiten Zyklusschritt für eine vierte Zeit das zweite Einlassventil geschlossen ist. Der prinzipielle Ablauf ist der gleiche. Beispielsweise kann jedoch die zweite Pumpe von anderer Art als die erste Pumpe sein, um so den gleichzeitigen Ausfall beider Pumpen unwahrscheinlicher zu machen. Die Dauer des Zyklus des zweiten Vakuumentgasers wird somit analog aus der Summe der dritten Zeit und der vierten Zeit gebildet.According to the invention, the fluid circuit has a second vacuum degasser. The second vacuum degasser has a second inlet valve, a second degassing chamber, a second outlet valve and a second pump. Just like the first vacuum degasser, the second vacuum degasser is operated in two cycle steps. In the first cycle step, the second inlet valve is open for a third time, while in the second cycle step the second inlet valve is closed for a fourth time. The basic process is the same. For example, however, the second pump can be of a different type than the first pump in order to make the simultaneous failure of both pumps less likely. The duration of the cycle of the second vacuum degasser is thus formed from the sum of the third time and the fourth time.
Erfindungsgemäß wird wenigstens in einzelnen Zyklen die erste Zeit durch eine modifizierte erste Zeit oder die dritte Zeit durch eine modifizierte dritte Zeit ersetzt. Hierdurch ist es möglich, die Phasenlage des ersten Vakuumentgasers relativ zum zweiten Vakuumentgaser zu verändernAccording to the invention, the first time is replaced by a modified first time or the third time is replaced by a modified third time at least in individual cycles. This makes it possible to change the phase position of the first vacuum degasser relative to the second vacuum degasser
Ein weiterer großer Vorteil ist, dass die beiden Vakuumentgaser praktisch in beliebigem zeitlichen Abstand eingeschaltet werden können. Nach nur wenigen Zyklen ist durch das erfindungsgemäße Verfahren sichergestellt, dass diese beiden zueinander eine optimale Phasenbeziehung haben.Another great advantage is that the two vacuum degassers can be switched on practically at any time interval. After only a few cycles, the method according to the invention ensures that these two have an optimal phase relationship with one another.
Das erste Auslassventil ist notwendig, um das aus dem Fluid im ersten Entgasungsraum entwichene Gas aus dem Fluidkreislauf entfernen zu können. Ebenso ist das zweite Auslassventil ist notwendig, um das aus dem Fluid im zweiten Entgasungsraum entwichene Gas aus dem Fluidkreislauf entfernen zu können. Mögliche Arbeitsweisen innerhalb der Zyklusschritte können beispielsweise der
Besonders bevorzugt wird zur Durchführung des Verfahrens eine Steuereinheit eingesetzt, welche das erste Einlassventil und das zweite Einlassventil steuert. In einer Ausführungsform ist in der Steuereinheit die erste Zeit, die zweite Zeit, die dritte Zeit und die vierte Zeit gespeichert. Weiter weist diese Steuervorrichtung vorzugsweise eine Uhr auf. Die Steuereinheit kann weiter beispielsweise mit einer ersten Druckmessvorrichtung, welche mit dem ersten Entgasungsraum verbunden ist, und einer zweiten Druckmessvorrichtung, welche mit dem zweiten Entgasungsraum verbunden ist, verbunden sein. In der Steuereinheit kann eine modifizierte erste Zeit und/oder eine modifizierte dritte Zeit gespeichert sein. Alternativ kann in der Steuereinheit eine Vorschrift zur Erzeugung einer modifizierten ersten Zeit und/oder einer modifizierten dritten Zeit gespeichert sein. In einer weiteren Ausführungsform sind auch die erste Pumpe und die zweite Pumpe für die Steuereinheit regelbar. Somit sind der erste Vakuumentgaser und der zweite Vakuumentgaser in dieser Ausführungsform über die Steuereinheit nicht nur regelbar, sondern können über die Steuereinheit auch ein- und ausgeschaltet werden.A control unit which controls the first inlet valve and the second inlet valve is particularly preferably used to carry out the method. In one embodiment, the first time, the second time, the third time and the fourth time are stored in the control unit. This control device also preferably has a clock. The control unit can further be connected, for example, to a first pressure measuring device, which is connected to the first degassing chamber, and a second pressure measuring device, which is connected to the second degassing chamber. A modified first time and / or a modified third time can be stored in the control unit. Alternatively, a rule for generating a modified first time and / or a modified third time can be stored in the control unit. In a further embodiment, the first pump and the second pump for the control unit can also be regulated. Thus, in this embodiment, the first vacuum degasser and the second vacuum degasser can not only be regulated via the control unit, but can also be switched on and off via the control unit.
In einer alternativen Ausführungsform ist in der Steuereinheit die zweite und die vierte Zeit gespeichert. Weiter ist eine modifizierte erste Zeit und eine modifizierte dritte Zeit in der Steuereinheit gespeichert. Weiter weist diese Steuervorrichtung vorzugsweise eine Uhr auf. Die Steuereinheit ist mit einer ersten Druckmessvorrichtung, welche mit dem ersten Entgasungsraum verbunden ist, und einer zweiten Druckmessvorrichtung, welche mit dem zweiten Entgasungsraum verbunden ist, verbunden. Weiter ist in der Steuereinheit ein erster Grenzwert für den Druck, der im jeweiligen Entgasungsraum während der ersten und dritten Zeit überschritten werden muss, gespeichert. Es kann auch ein zweiter Grenzwert für den Druck, der im jeweiligen Entgasungsraum während der zweiten und vierten Zeit unterschritten werden muss, gespeichert sein. Es kann zusätzlich ein Temperatursensor am Entgasungsraum angebracht sein, so dass der erste Grenzwert oder zweite Grenzwert dabei zusätzlich temperaturabhängig gespeichert sein können.In an alternative embodiment, the second and fourth times are stored in the control unit. A modified first time and a modified third time are also stored in the control unit. This control device also preferably has a clock. The control unit is connected to a first pressure measuring device, which is connected to the first degassing chamber, and a second pressure measuring device, which is connected to the second degassing chamber. A first limit value for the pressure that must be exceeded in the respective degassing space during the first and third time is also stored in the control unit. A second limit value for the pressure which must be fallen below in the respective degassing space during the second and fourth time can also be stored. A temperature sensor can also be attached to the degassing space so that the first limit value or the second limit value can also be stored as a function of temperature.
Die Steuereinheit öffnet zu einem ersten Zeitpunkt das erste Einlassventil und zu einem zweiten Zeitpunkt das zweite Einlassventil und hält es jeweils solange geöffnet bis der erste Grenzwert für den Druck überschritten ist. Gleichzeitig misst die Steuereinheit die Dauer des Füllvorgangs und speichert diese Zeit als erste Zeit oder dritte Zeit ab. Nach Überschreiten des ersten Drucks, schließt die Steuereinheit das erste Einlassventil für die Dauer der zweiten Zeit und das zweite Einlassventil für die Dauer der vierten Zeit.The control unit opens the first inlet valve at a first point in time and the second inlet valve at a second point in time and keeps it open until the first limit value for the pressure is exceeded. At the same time, the control unit measures the duration of the filling process and saves this time as the first or third time. After the first pressure is exceeded, the control unit closes the first inlet valve for the duration of the second time and the second inlet valve for the duration of the fourth time.
Die Steuereinheit in dieser alternativen Ausführungsform ist dazu eingerichtet mit Hilfe der Uhr die erste Zeit und die dritte Zeit, die die Entgasungsräume benötigen, um einen bestimmten Druck zu erreichen, zu messen. Alternativ ist die Steuereinheit dazu eingerichtet auch die zweite Zeit und vierte Zeit oder die gesamte Zyklusdauer der jeweiligen Vakuumentgaser zu bestimmen. Aus den gemessenen Zeiten bestimmt die Steuereinheit den Laufzeitunterschied der jeweiligen Durchlaufzeiten und/oder den zeitlichen Versatz der jeweiligen Schaltpunkte. Die Steuereinheit ist ferner dazu eingerichtet bei Überschreitung vorgegebener Grenzwerte für den Laufzeitunterschied und/oder den zeitlichen Versatz die erste und die dritte Zeit durch die modifizierte erste Zeit oder die modifizierte dritte Zeit zu ersetzen. Die modifizierte erste Zeit und die modifizierte dritte Zeit sind dabei so gewählt, dass nach Ablauf der Zeit die vorgegebenen Grenzwerte für den Laufzeitunterschied und/oder den zeitlichen Versatz wieder unterschritten werden. Dieses bedeutet insbesondere, dass das erste Einlassventil oder zweite Einlassventil nach Erreichen des bestimmten Drucks noch eine weitere Zeit geöffnet bleibt. Die modifizierte dritte Zeit kann also aus der dritten Zeit und einem zusätzlichen Zeitintervall Δt bestehen.The control unit in this alternative embodiment is set up to use the clock to measure the first time and the third time which the degassing spaces need to reach a certain pressure. Alternatively, the control unit is set up to also determine the second time and fourth time or the entire cycle duration of the respective vacuum degassers. From the measured times, the control unit determines the transit time difference of the respective throughput times and / or the time offset of the respective switching points. The control unit is also set up to replace the first and third time with the modified first time or the modified third time when predetermined limit values for the transit time difference and / or the time offset are exceeded. The modified first time and the modified third time are selected in such a way that, after the time has elapsed, the predetermined limit values for the transit time difference and / or the time offset are again undershot. This means in particular that the first inlet valve or second inlet valve remains open for a further time after the specific pressure has been reached. The modified third time can therefore consist of the third time and an additional time interval Δt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die erste Zeit durch eine modifizierte erste Zeit ersetzt, sofern die Dauer des Zyklus des ersten Vakuumentgasers kleiner ist als die Dauer des Zyklus des zweiten Vakuumentgasers, oder die dritte Zeit wird durch eine modifizierte dritte Zeit ersetzt, sofern die Dauer des Zyklus des ersten Vakuumentgasers größer ist als die Dauer des Zyklus des zweiten Vakuumentgasers ist. In a further embodiment of the invention, the first time is replaced by a modified first time if the duration of the cycle of the first vacuum degasser is shorter than the duration of the cycle of the second vacuum degasser, or the third time is replaced by a modified third time if the The duration of the cycle of the first vacuum degasser is greater than the duration of the cycle of the second vacuum degasser.
Somit wird der schnellere Zyklus modifiziert, besonders bevorzugt verlangsamt. Wäre beispielsweise der Zyklus des ersten Vakuumentgasers normal etwa 1 Sekunde schneller als der Zyklus des zweiten Vakuumentgasers, so könnte man alle 10 Zyklen die erste Zeit um 10 Sekunden verlängern. Hierdurch ist es möglich, sowohl kleine als auch große Unterschiede in einfacher Weise ausgleichen.The faster cycle is thus modified, particularly preferably slowed down. For example, if the cycle of the first vacuum degasser were normally about 1 second faster than the cycle of the second vacuum degasser, the first time could be extended by 10 seconds every 10 cycles. This makes it possible to compensate for both small and large differences in a simple manner.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die modifizierte erste Zeit durch Addition eines Zeitintervalls Δt zu der ersten Zeit erhalten oder die modifizierte dritte Zeit durch Addition eines Zeitintervalls Δt zu der dritten Zeit erhalten. Bevorzugt wird hierbei das Zeitintervall Δt ausgewählt in dem Bereich von (Summe der ersten Zeit, der zweiten Zeit, der dritten Zeit und der vierten Zeit) dividiert durch 40 bis (Summe der ersten Zeit, der zweiten Zeit, der dritten Zeit und der vierten Zeit) dividiert durch 8. In anderen Worten liegt das Zeitintervall im Bereich von 25 % der gemittelten Zyklusdauer bis zu 5 % der gemittelten Zyklusdauer. Würde man eine durchschnittliche Zyklusdauer von 5 Minuten annehmen, so ergäbe sich ein Bereich von 10 / 8 Minuten = 75 Sekunden bis 10 / 40 Minuten = 15 Sekunden. Um dieses Intervall würde man entsprechend die erste Zeit verlängern, wenn der erste Vakuumentgaser schneller ist, oder die dritte Zeit, wenn der zweite Vakuumentgaser schneller ist.In a further embodiment of the invention, the modified first time is obtained by adding a time interval Δt to the first time, or the modified third time is obtained by adding a time interval Δt to the third time. The time interval Δt is preferably selected in the range from (sum of the first time, the second time, the third time and the fourth time) divided by 40 to (the sum of the first time, the second time, the third time and the fourth time ) divided by 8. In other words, the time interval is in the range from 25% of the averaged cycle time to 5% of the averaged cycle time. If one were to assume an average cycle time of 5 minutes, the result would be a range from 10/8 minutes = 75 seconds to 10/40 minutes = 15 seconds. The first time, if the first vacuum degasser is faster, or the third time, if the second vacuum degasser is faster, would accordingly be lengthened by this interval.
Beispielsweise sind in dieser Ausführungsform die erste Zeit, die zweite Zeit, die dritte Zeit und die vierte Zeit sowie zusätzlich das Zeitintervall Δt in der Steuereinheit gespeichert.For example, in this embodiment, the first time, the second time, the third time and the fourth time and also the time interval Δt are stored in the control unit.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein fester Zykluspunkt definiert, der gemeinsam für beide Vakuumentgaser verwendet wird. Es wird die Zeitdifferenz gemessen, die zwischen dem festen Zykluspunkt des ersten Vakuumentgasers und dem festen Zykluspunkt des zweiten Vakuumentgasers liegt. Hierdurch wird die Phasenbeziehung zwischen dem ersten Vakuumentgaser und dem zweiten Vakuumentgaser leicht erfassbar. Besonders eignet sich als fester Zykluspunkt das Öffnen oder das Schließen des Einlassventils. Bei perfekter Phasenverschiebung würde ideal die Zeitdifferenz der Hälfte der gemittelten Zyklusdauer entsprechen. Ist die Abweichung hiervon beispielsweise größer als Δt/2, so kann im nächsten Zyklus die erste Zeit oder die dritte Zeit modifiziert werden. Ebenso ist es möglich, die genaue Differenz zwischen der gemessenen Zeitdifferenz und der Hälfte der gemittelten Zyklusdauer zu berechnen und diesen Wert für Δt zu verwenden und damit im nächsten Zyklus die erste Zeit oder die dritte Zeit zu modifizieren. Aufgrund der wesentlich einfacheren Steuerung ist eine konstante Wahl von Δt jedoch oftmals einfacher, auch wenn die dynamische Methode einen Betrieb näher am Optimum ermöglicht.In a further embodiment of the invention, a fixed cycle point is defined which is used jointly for both vacuum degassers. The time difference between the fixed cycle point of the first vacuum degasser and the fixed cycle point of the second vacuum degasser is measured. As a result, the phase relationship between the first vacuum degasser and the second vacuum degasser can be easily detected. Opening or closing the inlet valve is particularly suitable as a fixed cycle point. With a perfect phase shift, the time difference would ideally correspond to half the averaged cycle duration. If the deviation from this is greater than Δt / 2, for example, then the first time or the third time can be modified in the next cycle. It is also possible to calculate the exact difference between the measured time difference and half the averaged cycle duration and to use this value for Δt and thus to modify the first time or the third time in the next cycle. Due to the much simpler control, however, a constant choice of Δt is often easier, even if the dynamic method enables operation closer to the optimum.
Die Erfassung der Zeitdifferenz kann in einer Steuereinheit vergleichsweise einfach erfolgen. Insbesondere mit einer in der Steuereinheit integrierten Uhr kann beispielsweise einfach die Zeitdifferenz gemessen werden, die beispielsweise zwischen dem Öffnen des ersten Einlassventils und dem Öffnen des zweiten Einlassventils liegt oder die Zeitdifferenz, die beispielsweise zwischen dem Schließen des ersten Einlassventils und dem Schließen des zweiten Einlassventils liegt.The time difference can be recorded in a comparatively simple manner in a control unit. In particular with a clock integrated in the control unit, the time difference between the opening of the first inlet valve and the opening of the second inlet valve, for example, or the time difference between the closing of the first inlet valve and the closing of the second inlet valve, for example, can easily be measured .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die erste Zeit durch eine modifizierte erste Zeit oder die dritte Zeit durch eine modifizierte dritte Zeit ersetzt, sofern die gemessene Zeitdifferenz von dem Wert Summe der ersten Zeit, der zweiten Zeit, der dritten Zeit und der vierten Zeit) dividiert durch 4 um mehr als das Zeitintervall Δt abweicht.In a further embodiment of the invention, the first time is replaced by a modified first time or the third time is replaced by a modified third time, provided that the measured time difference is the sum of the first time, the second time, the third time and the fourth time) divided by 4 by more than the time interval Δt deviates.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein erster Vakuumentgaser mit einer fluidtechnisch vor dem ersten Entgasungsraum angeordneten ersten Durchflussmengenregelvorrichtung und/oder ein zweiter Vakuumentgaser mit einer fluidtechnisch vor dem zweiten Entgasungsraum angeordneten zweiten Durchflussmengenregelvorrichtung ausgewählt. Man kann beispielsweise eine Durchflussmengenregelvorrichtung nur vor den schnelleren Vakuumentgaser einfügen. Ebenso ist es möglich, bei der Herstellung und gegebenenfalls in Unkenntnis, welcher schneller sein wird, vor beide Vakuumentgaser jeweils eine Durchflussmengenregelvorrichtung anordnen. Als Durchflussmengenregelvorrichtung im Sinne der Erfindung zählt jede Vorrichtung, welche den Fluidfluss gezielt mengenmäßig ändern kann. Beispielsweise handelt es sich um ein Drosselventil oder eine Blende. Es kann aber auch ein einfacher 2-Wege-Hahn sein, bei dem über den Winkel die Durchflussmenge wenigstens in grober Weise geregelt werden kann. Eine absolut genaue Regelung der Durchflussmenge ist zwar möglich, aber nicht unbedingt zielführend. Durch Zeit oder auch durch Temperaturschwankungen kann sich das Verhältnis zwischen den Vakuumentgasern ändern. Um dieses zu kompensieren wird erfindungsgemäß die erste Zeit oder die dritte Zeit modifiziert. Die Durchflussmengenregelvorrichtung dient lediglich dazu, den ersten Vakuumentgaser und den zweiten Vakuumentgaser grob auf eine ähnliche Zyklusdauer einzustellen. Mittels der ersten Durchflussmengenregelvorrichtung wird der Durchfluss durch den ersten Vakuumentgaser und damit die erste Zeit verändert und/oder mittels der zweiten Durchflussmengenregelvorrichtung wird der Durchfluss durch den zweiten Vakuumentgaser und damit die dritte Zeit verändert, sodass die Summe aus der ersten Zeit und der zweiten Zeit mit einer Toleranz von ± 15 % gleich der Summe aus der dritten Zeit und der vierten Zeit ist.In a further embodiment of the invention, a first vacuum degasser with a first flow rate regulating device fluidly arranged upstream of the first degassing chamber and / or a second vacuum degasser with a second flow rate regulating device fluidically arranged upstream of the second degassing chamber is selected. For example, a flow control device can only be inserted in front of the faster vacuum degasser. It is also possible to arrange a flow rate control device in front of both vacuum degassers during manufacture and, if necessary, in ignorance of which one will be faster. A flow rate regulating device in the sense of the invention is any device which can change the fluid flow in a targeted manner in terms of quantity. For example, it is a throttle valve or a diaphragm. But it can also be a simple 2-way stopcock where The flow rate can be regulated at least roughly via the angle. An absolutely precise regulation of the flow rate is possible, but not necessarily expedient. The relationship between the vacuum degassers can change due to time or temperature fluctuations. In order to compensate for this, the first time or the third time is modified according to the invention. The flow rate regulating device only serves to roughly set the first vacuum degasser and the second vacuum degasser to a similar cycle duration. By means of the first flow rate regulating device, the flow through the first vacuum degasser and thus the first time is changed and / or by means of the second flow rate regulating device, the flow through the second vacuum degasser and thus the third time is changed, so that the sum of the first time and the second time with a tolerance of ± 15% is equal to the sum of the third time and the fourth time.
Theoretisch könnte man anstelle der modifizierten ersten Zeit und der modifizierten dritten Zeit, die erste Zeit und die dritte Zeit unmodifiziert lassen und stattdessen eine modifizierte zweite Zeit und eine modifizierte vierte Zeit analog verwenden. In dieser alternativen Variante würde jedoch länger Fluid aus dem Entgasungsraum abgepumpt werden, was im Extremfall dazu führen könnte, dass Gas in die Pumpe gelangen könnte, was wiederrum nachteilig wäre. Es könnte daher vorgesehen sein, dass in dieser Variante jeweils ein Füllstandsensor für einen minimalen Füllstand der Entgasungsräume vorgesehen ist. Dieses ist aber etwas aufwändiger. Daher ist diese Alternative nicht bevorzugt.Theoretically, instead of the modified first time and the modified third time, one could leave the first time and the third time unmodified and instead use a modified second time and a modified fourth time analogously. In this alternative variant, however, fluid would be pumped out of the degassing space for a longer period of time, which in the extreme case could lead to gas entering the pump, which in turn would be disadvantageous. It could therefore be provided that in this variant a fill level sensor is provided for a minimum fill level in the degassing spaces. But this is a little more complex. Therefore, this alternative is not preferred.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein erster Druck in dem ersten Entgasungsraum gemessen und ein zweiter Druck in dem zweiten Entgasungsraum gemessen. Hierbei wird die Zeitdifferenz zwischen dem Druckmaximum im ersten Entgasungsraum und dem Druckmaximum im zweiten Entgasungsraum gemessen, Die Zeitspanne zwischen den Druckmaxima wird mit (Summe der ersten Zeit, der zweiten Zeit, der dritten Zeit und der vierten Zeit) dividiert durch 4 verglichen, ist die Abweichung beispielsweise größer als Δt/2, so kann im nächsten Zyklus die erste Zeit oder die dritte Zeit modifiziert werden.In a further embodiment of the invention, a first pressure is measured in the first degassing space and a second pressure is measured in the second degassing space. The time difference between the pressure maximum in the first degassing chamber and the pressure maximum in the second degassing chamber is measured If the deviation is greater than Δt / 2, for example, the first time or the third time can be modified in the next cycle.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Unterseebootes mit einem Fluidkreislauf, wobei das Verfahren zum Entgasen eines Fluidkreislaufs nach einem der vorstehenden Ansprüche durchgeführt wird. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Unterseeboot um ein militärisches Unterseeboot mit einer Brennstoffzellenvorrichtung, bei der somit Ausfallsicherheit eine hohe Priorität hat.In a further aspect, the invention relates to a method for operating a submarine with a fluid circuit, the method for degassing a fluid circuit being carried out according to one of the preceding claims. The submarine is particularly preferably a military submarine with a fuel cell device, in which failure safety is therefore a high priority.
Das Verfahren ist auf drei, vier oder mehr parallel geschaltete Vakuumentgaser entsprechend anpassbar, wobei der Zeitunterschied zwischen den einzelnen Vakuumentgasern dann auf Zykluszeit geteilt durch Anzahl der Entgaser eingestellt wird.The method can be adapted accordingly to three, four or more vacuum degassers connected in parallel, the time difference between the individual vacuum degassers then being set to the cycle time divided by the number of degassers.
Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
1 Fluidkreislauf mit zwei Vakuumentgasern -
2 Zeitachse ohne Modifikation -
3 Zeitachse mit Modifikation
-
1 Fluid circuit with two vacuum degassers -
2 Timeline without modification -
3 Timeline with modification
In
Fluidtechnisch parallel zur Brennstoffzellenvorrichtung
Im gezeigten Beispiel sei die erste Zeit
Zum Zeitbeginn ganz links laufen der erste Vakuumentgaser
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- erster Vakuumentgaserfirst vacuum degasser
- 1212th
- erstes Einlassventilfirst inlet valve
- 1414th
- erster Entgasungsraumfirst degassing room
- 1616
- erste Pumpefirst pump
- 2020th
- zweiter Vakuumentgasersecond vacuum degasser
- 2222nd
- zweites Einlassventilsecond inlet valve
- 2424
- zweiter Entgasungsraumsecond degassing room
- 2626th
- zweite Pumpesecond pump
- 3030th
- DruckausgleichsbehälterPressure expansion tank
- 4040
- BrennstoffzellenvorrichtungFuel cell device
- 5050
- KühlmittelpumpeCoolant pump
- 6060
- SteuereinheitControl unit
- 7070
- WärmetauscherHeat exchanger
- 110110
- erste Zeitfirst time
- 112112
- modifizierte erste Zeitmodified first time
- 120120
- zweite Zeitsecond time
- 130130
- dritte Zeitthird time
- 140140
- vierte Zeitfourth time
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