FLUIDSPEICHERSYSTEM DAS MIT EINEM DERARTIGEN VERFAHREN

BETREIBBAR IST

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fluidspeichersystems sowie ein Fluidspeichersystem das mit einem derartigen Verfahren betreibbar ist.

Fluidspeichersysteme sind in unterschiedlichen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt. Bei diesen wird in einem Tank ein Fluid bevorratet und über ein Leitungssystem einem Verbraucher zugeführt. Bei bekannten Fluidspeichersystemen sitzt unmittelbar am Fluidtank eine Ventileinheit auf, durch die das Fluid des Tanks über eine Verteilereinheit, in die mehrere Ventileinheiten münden, an eine Regeleinheit weiterleitbar ist, von der das Fluid einem Verbraucher zuführbar ist. Um eine lange wartungsfreie Betriebsdauer des Fluidspeichersystems gewährleisten zu können, sind im Fluidspeichersystem mehrere Filter vorgesehen, durch die Partikel im Fluid herausfilterbar und speicherbar sind.

Beim Betrieb des Fluidspeichersystems kann es nie ganz vermieden werden, dass sich Partikel, die mit dem Fluid transportiert werden, in einem Ventilmittel der Ventileinheit absetzen können. Findet ein solches Absetzen oder Zusetzen in der Ventileinheit im Bereich des Ventilsitzes und des Ventilkolbens statt, ist die Gefahr erhöht, dass das Magnetventil in einer geschlossenen Funktionsstellung nicht vollständig schließt.

Eine Aufgabe eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, ein Verfahren zum Betreiben eines Fluidspeichersystems sowie eines Fluidspeichersystems, das nach einem derartigen Verfahren betreibbar ist, vorzuschlagen, durch das für die Dauer eines Betriebszyklus des Fluidspeichersystems eine hohe Dichtigkeit einer Ventileinheit gewährleistbar ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Fluidspeichersystems, das mindestens einen Fluidtank, in dem ein Fluid unter Druck bevorratet ist, das mindestens eine Ventileinheit, die dem Fluidtank funktional zugeordnet ist und die von einer geöffneten Funktionsstellung, in der Fluid durch die Ventileinheit strömbar ist, in eine geschlossenen Funktionsstellung überführbar ist, in der ein Durchströmen der Ventileinheit blockiert ist, das mindestens ein Sensormittel umfasst, durch das ein IST-Druck des Fluids auf der stromabwärtigen Seite der Ventileinheit erfassbar ist, und das mindestens eine Steuereinheit umfasst, der das mindestens eine Sensormittel funktional zugeordnet ist, in der ein SOLL-Druck-Bereich auf der stromabwärtigen Seite der Ventileinheit bei geschlossener Funktionsstellung hinterlegt ist, durch die zumindest die Ventileinheit zum Öffnen und Schließen ansteuerbar ist und durch die zumindest bei Erfassen eines IST-Drucks außerhalb des SOLL-Druck-Bereichs in der geschlossenen Funktionsstellungen der Ventileinheit eine Ventilreinigung durchgeführt wird, bei der die Ventileinheit von der geschlossenen Funktionsstellung in die geöffnete Funktionsstellung und wieder zurück in die geschlossene Funktionsstellung überführt wird.

Dadurch, dass durch die Steuereinheit in Verbindung mit dem Sensormittel erfasst wird, wenn der IST-Druck der Ventileinheit in der geschlossenen Funktionsstellung außerhalb des SOLL-Druckbereichs liegt, ist durch die Ventileinheit eine Undichtigkeit der Ventileinheit erfassbar. Wenn der IST-Druck der Ventileinheit in der geschlossenen Funktionsstellung außerhalb des SOLL-Druckbereichs angeordnet ist, kann durch die Steuereinheit rückgeschlossen werden, dass der Ventilsitz der Ventileinheit durch Partikel zugesetzt ist, wodurch die verringerte Dichtigkeit der Ventileinheit herrührt.

Der SOLL-Druckbereich umfasst einen Druckbereich, der sich bei einer vollständig geschlossenen Ventileinheit mit uneingeschränkter Dichtigkeit einstellt.

Dadurch, dass solchenfalls durch die Steuereinheit eine Ventilreinigung durchgeführt wird, können die Partikel gelöst und abtransportiert werden, wodurch zumindest der Ventilsitz eines Ventilmittels der Ventileinheit gereinigt ist und die Dichtigkeit der Ventileinheit wieder erhöht ist. Dadurch, dass die Ventilreinigung ein Öffnen und Schließen der Ventileinheit umfasst, kann die Ventileinheit gespült werden, ohne dass von extern in das Fluidspeichersystem eingegriffen werden muss.

Bei der Ventileinheit kann es sich um ein so genanntes „on Tank valve“ handeln, also um eine Ventileinheit, die unmittelbar an einem Fluidtank angeordnet ist.

Die Ventileinheit kann eines oder mehrere Ventilmittel umfassen. Die Ventileinheit ist einfach ansteuerbar, wenn die mindestens eine Ventileinheit mindestens ein Magnetventil umfasst, das durch die Steuereinheit von der geschlossenen Funktionsstellung in die geöffnete Funktionsstellung und wieder zurück in die geschlossene Funktionsstellung überführbar ist.

Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Ventilreinigung ausschließlich ein Öffnen und wieder Schließen der Ventileinheit, insbesondere des Magnetventils, umfasst, um die Ventileinheit, insbesondere das Magnetventil, zu reinigen. Eine Reinigungswirkung lässt sich weiter erhöhen, wenn die Ventilreinigung ein Erhöhen und/oder ein Senken des Drucks des durch die mindestens eine Ventileinheit fließenden Fluids durch ein Druckregelelement umfasst.

Durch ein Erhöhen und/oder ein Senken des Drucks kann eine sich ablösende Wirkung auf die Partikel, die sich in der Ventileinheit, insbesondere im Magnetventil, abgesetzt haben, verbessern.

Bei dem Fluidtank kann es sich um einen Hochdrucktank handeln. In diesem können Fluide im flüssigen oder gasförmigen Zustand mit 50 bar oder mehr bevorratet werden.

Wenn die Ventilreinigung ein Erhöhen oder Senken des Drucks umfasst, erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Erhöhen und/oder das Senken des Drucks des durch die mindestens eine Ventileinheit fließenden Fluids durch das Druckregelelement einen Druckunterschied von mindestens 5 bar, insbesondere von mindestens 10 bar, insbesondere von mindestens 20 bar umfasst, und/oder wenn ein Minimaldruck des Fluids 9 bar und/oder ein Maximaldruck des Fluids 29 bar bei der Ventilreinigung umfasst. Alternativ oder ergänzend zu einem Erhöhen und/oder einem Senken des Drucks des durch die Ventileinheit fließenden Fluids erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Ventilreinigung ein Erhöhen und/oder ein Senken des Massestroms des durch die mindestens eine Ventileinheit fließenden Fluids umfasst.

Ferner lässt sich ein Lösen von festgesetzten Partikeln in der Ventileinheit, insbesondere in einem Ventilsitz eines Magnetventils, weiter verbessern, wenn das Erhöhen und/oder Senken des Drucks und/oder des Massedurchsatzes des durch die mindestens eine Ventileinheit fließenden Fluids einmalig bei einem Öffnen und Schließen der Ventileinheit, insbesondere des Magnetventils, erfolgt oder mindestens zweimal beim Öffnen und Schließen der Ventileinheit, insbesondere des Magnetventils, erfolgt.

Bei Ausführungsformen des Verfahrens ist vorgesehen, dass zwischen dem Überführen in die geöffnete Funktionsstellung und dem Überführen in die geschlossene Funktionsstellung der mindestens einen Ventileinheit, insbesondere des Magnetventils, eine Zeitspanne von maximal 90 Sekunden, insbesondere maximal 60 Sekunden, insbesondere maximal 30 Sekunden, insbesondere maximal 15 Sekunden, liegt.

Wenn die Zeitspanne zwischen Öffnen und Schließen der mindestens einen Ventileinheit maximal 15 Sekunden umfasst, kann das Reinigungsverfahren zeitoptimiert durchgeführt werden. Wenn die Zeitspanne zwischen Öffnen und Schließen maximal 90 Sekunden umfasst, kann die Reinigungswirkung verbessert sein im Vergleich zu kürzeren Zeitspannen.

Das Fluidspeichersystem kann einen einzigen Fluidtank mit einer einzigen daran angeordneten Ventileinheit umfassen. Darüber hinaus sind Ausführungsformen des Fluidspeichersystems denkbar, bei denen mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, Fluidtanks vorgesehen sind, an denen jeweils eine dem jeweiligen Fluidtank zugeordnete Ventileinheit angeordnet ist. Ferner ist es denkbar, dass an einem Fluidtank mindestens zwei Ventileinheiten angeordnet sind.

Wenn das Fluidspeichersystem mehrere Ventileinheiten umfasst, erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Fluidspeichersystem mindestens eine Verteilereinheit umfasst, in die die mindestens zwei Ventileinheiten, insbesondere mindesten drei Ventilein- heiten, in einem Verteilerabschnitt der Verteilereinheit einmünden, durch die das einmündende Fluid an einen Verbraucher weiterleitbar ist und in der das Sensormittel im Verteilerabschnitt angeordnet ist, wobei der durch das Sensormittel erfasste IST-Druck des Fluids im Verteilerabschnitt der Verteilereinheit erfasst wird.

Durch das Vorsehen einer Verteilereinheit kann Fluid unterschiedlicher Ventileinheiten einem einzigen Fluidleitsystem zugeführt werden. In der Verteilereinheit münden die mindestens zwei Ventileinheiten ein, wodurch sich das dort einmündende Fluid in der Verteilereinheit, insbesondere im Verteilerabschnitt, mischt. Im Verteilerabschnitt der Verteilereinheit stellt sich ein resultierender Druck ein.

Wenn das Sensormittel im Verteilerabschnitt der Verteilereinheit angeordnet ist, kann das Fluidspeichersystem komponentenreduziert ausgebildet sein. Solchenfalls ist durch ein einziges Sensormittel im Verteilerabschnitt eine Aussage über die Dichtigkeit der mindestens zwei Ventileinheiten treffbar.

Wenn das Sensormittel im Verteilerabschnitt der Verteilereinheit angeordnet ist und wenn der erfasste IST-Druck des Fluids außerhalb des SOLL-Druckbereichs angeordnet ist, ist durch die Steuereinheit nicht unmittelbar rückschließbar, welche der mindestens zwei Ventileinheiten eine Undichtigkeit aufweisen oder ob gegebenenfalls beide Ventileinheiten eine Undichtigkeit aufweisen.

Bei einer Weiterbildung des Verfahrens erweist es sich daher als vorteilhaft, wenn bei Erfassen des IST-Drucks außerhalb des SOLL-Druck-Bereichs die mindestens zwei Ventileinheiten, insbesondere die mindestens drei Ventileinheiten, einzeln und nacheinander von der geschlossenen Funktionsstellung in die geöffnete Funktionsstellung und wieder zurück in die geschlossene Funktionsstellung überführt werden.

Solchenfalls wird bei Erfassen, bzw. bei einem Rückschließen auf eine Undichtigkeit, einer der Ventileinheiten oder beider Ventileinheiten, beide Ventileinheiten einzeln und nacheinander gereinigt.

Grundsätzlich ist es denkbar, dass nach Beenden einer Ventilreinigung einer Ventileinheit, also mit dem Erreichen der Ventileinheit in der geschlossenen Funktionsstellung unmittelbar die weitere Ventileinheit in die geöffnete Funktionsstellung überführt wird. Bei Ausführungsformen des Verfahrens ist vorgesehen, dass zwischen dem Überführen in die geschlossene Funktionsstellung einer Ventileinheit, insbesondere des Magnetventils, und dem erneuten Überführen in die geöffnete Funktionsstellung der Ventileinheit, insbesondere des Magnetventils, oder dem Überführen in die geöffnete Funktionsstellung der mindestens einen weiteren Ventileinheit eine Zeitspanne von mindestens fünf Sekunden, insbesondere von mindestens zehn Sekunden, insbesondere mindestens 20 Sekunden, liegt.

Dieses erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn zwischen dem Überführen in die geschlossene Funktionsstellung der Ventileinheit, insbesondere des Magnetventils, und dem erneuten Überführen in die geöffnete Funktionsstellung der Ventileinheit, insbesondere des Magnetventils, oder dem Überführen in die geöffnete Funktionsstellung der mindestens einen weiteren Ventileinheit ein Erfassen des IST-Drucks des Fluids und ein Prüfen ob der erfasste IST-Druck innerhalb oder außerhalb des SOLL-Druck-Bereichs liegt, wobei die Ventilreinigung beendet wird, wenn der IST-Druck im SOLL-Druck-Bereich liegt und wobei die Ventilreinigung fortgesetzt wird, wenn der IST-Druck außerhalb des SOLL-Druck-Bereichs liegt.

Solchenfalls kann das Ventilreinigen beendet werden, wenn der durch die Steuereinheit erfasste IST-Druck innerhalb des SOLL-Druckbereichs liegt.

Insbesondere erweist es sich dann als vorteilhaft, wenn zwischen dem Schließen einer Ventileinheit, also dem Anordnen der einen Ventileinheit in der geschlossenen Funktionsstellung, eine Zeitspanne von mindestens 5 Sekunden, insbesondere von mindestens 10 Sekunden, insbesondere von mindestens 20 Sekunden, liegt, um Strömungseffekte, die beim Schließen der Ventileinheit entstehen, unberücksichtigt zu lassen.

Um eine Gefahr eines Verschmutzens, insbesondere eines Zusetzens eines Ventilsitzes, der Ventileinheit, insbesondere des Magnetventils, zu reduzieren, erweist es sich als vorteilhaft, wenn mindestens eine der mindestens einen Ventileinheit des Fluidspeichersystems mindestens ein zwischen Fluidtank und Magnetventil angeordnetes erstes Filtermittel und mindestens ein zwischen Magnetventil und Ventileinheitsausgang angeordnetes zweites Filtermittel umfasst, durch die Schmutzpartikel filterbar und speicherbar sind. Dadurch, dass die Ventileinheit ein erstes Filtermittel und ein zweites Filtermittel umfasst, können im Zuge der Ventilreinigung gelöste Partikel im ersten Filtermittel und/oder im zweiten Filtermittel gefiltert und gehalten werden. Hierdurch ist die Gefahr eines Zusetzens anderer Komponenten mit Partikeln reduziert.

Darüber hinaus wird die Aufgabe gelöst durch ein Fluidspeichersystem mit mindestens einem Fluidtank, in dem ein Fluid unter Druck bevorratet ist, mit mindestens einer Ventileinheit, die dem Fluidtank funktional zugeordnet ist und die von einer geöffneten Funktionsstellung, in der Fluid durch die Ventileinheit strömbar ist, in eine geschlossenen Funktionsstellung überführbar ist, in der ein Durchströmen von Fluid durch die Ventileinheit blockiert ist, mit mindestens einem Sensormittel umfasst, durch das ein IST-Druck des Fluids auf der stromabwärtigen Seite der Ventileinheit erfassbar ist, und mit mindestens einer Steuereinheit, wobei das Fluidspeichersystem mit einem Verfahren mit den zuvor genannten Merkmalen betreibbar ist.

Bei einer Ausführungsform des Fluidspeichersystems umfasst dieses mindestens drei Ventileinheiten und mindestens eine Verteilereinheit, die einen Verteilerabschnitt umfasst, in dem die drei Verteilereinheiten einmüden und in dem das Sensormittel angeordnet ist.

Schließlich ist bei einer Ausführungsform des Fluidspeichersystems vorgesehen, dass mindestens eine der Ventileinheiten ein Magnetventil umfasst, das durch die Steuereinheit von der der geschlossenen Funktionsstellung in die geöffnete Funktionsstellung und wieder zurück in die geschlossenen Funktionsstellung überführbar ist und/oder dass mindestens eine der Ventileinheiten mindestens ein zwischen Fluidtank und Magnetventil angeordnetes erstes Filtermittel und mindestens ein zwischen Magnetventil und Ventileinheitsausgang angeordnetes zweites Filtermittel umfasst, durch die Schmutzpartikel filterbar und speicherbar sind.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des Fluidspeichersystems und des Verfahrens.

In der Zeichnung zeigt: Figur 1 Ein schematisches Schaltdiagramm eines Fluidspeichersystems;

Figur 2 Eine schematische Detailansicht einer Ventileinheit des Fluidspeichersystems gemäß Figur 1 ;

Figur 3 Eine Schnittansicht durch ein Ventilmittel einer Ventileinheit in der geöffneten Funktionsstellung;

Figur 4 Ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes, insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 versehenes Fluidspeichersystem. Dieses umfasst drei Fluidtanks 4, in denen jeweils Fluid unter Druck bevorratet ist. An den Fluidtanks 4 ist jeweils eine Ventileinheit 6 angeordnet, die dem Fluidtank 4 funktional zugeordnet ist und die jeweils von einer geöffneten Funktionsstellung, in der Fluid durch die Ventileinheit 6 strömbar ist, in einer geschlossenen Funktionsstellung überführbar ist, in der ein Durchströmen der Ventileinheit 6 blockiert ist. Die Ventileinheit 6 umfasst ein Magnetventil 8, das von einer geschlossenen Funktionsstellung in eine geöffnete Funktionsstellung überführbar ist.

Zwischen dem Magnetventil 8 und dem Fluidtank 4 ist ein erstes Filtermittel 10 angeordnet und zwischen Magnetventil 8 und Ventileinheitsausgang 12 ist ein zweites Filtermittel 14 vorgesehen.

Darüber hinaus umfasst das Fluidspeichersystem 2 bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel eine Verteilereinheit 16, die einen Verteilerabschnitt 18 umfasst. In den Verteilerabschnitt 18 münden die drei Ventileinheiten 6.

Darüber hinaus ist im Verteilerabschnitt 18 ein Sensormittel 20 angeordnet, durch das ein IST-Druck des Fluids auf der stromabwärtigen Seite der Ventileinheit 6 erfassbar ist.

Darüber hinaus umfasst das Fluidspeichersystem 2 eine Steuereinheit 22, der das mindestens eine Sensormittel 20 funktional zugeordnet ist. In der Steuereinheit 22 ist ein SOLL-Druckbereich auf der stromabwärtigen Seite der Ventileinheit 6 in ge- schlossener Funktionsstellung hinterlegt. In Verbindung mit dem Sensormittel 20 wird durch die Steuereinheit 22 ein IST-Druck des Fluids im Verteilerabschnitt 18 erfasst. Wird durch die Steuereinheit 22 festgestellt, dass ein IST-Druck außerhalb des SOLL-Druckbereichs angeordnet ist, wird durch die Steuereinheit 22 eine Ventilreinigung durchgeführt. Mit Blick in Figur 3 wird verdeutlicht, dass eine Ursache für das Vorliegen eines Abweichens des IST-Drucks vom SOLL-Druckbereich in der geschlossenen Funktionsstellung der Ventileinheit 6 ein Verschmutzen eines Ventilsitzes 24 mit Partikeln ursächlich sein kann. Durch die Ventilreinigung sollen diese Partikel aus dem Ventilsitz 24 des Magnetventils 8 der Ventileinheit 6 gelöst und abgetragen werden.

Anhand von Figur 4 unter Zuhilfenahme der Figuren 1 bis 3, wird nachfolgend das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben:

In einem ersten Schritt 100 wird durch die Steuereinheit 22, der das Sensormittel 20 funktional zugeordnet ist, ein IST-Druck des Fluids bei geschlossener Funktionsstellung der Ventileinheiten 6 auf der stromabwärtigen Seite der Ventileinheiten 6 erfasst. In der Steuereinheit 22 ist ein SOLL-Druckbereich der Ventileinheiten 6 in der geschlossenen Funktionsstellung hinterlegt. Wird durch die Steuereinheit 22 im Schritt 100 erfasst, dass der erfasste IST-Druck außerhalb des SOLL-Druckbereichs liegt, wird durch die Steuereinheit 22 eine Ventilreinigung durchgeführt.

In einem ersten Schritt 101a wird hierzu eine der drei Ventileinheiten 6 von der geschlossenen Funktionsstellung in die geöffnete Funktionsstellung überführt und hiernach wieder zurück in die geschlossene Funktionsstellung zurücküberführt. Hierbei kann zwischen dem Überführen der Ventileinheit 6 in die geöffnete Funktionsstellung und dem erneuten Überführen in die geschlossene Funktionsstellung eine Zeitspanne von maximal 90 Sekunden liegen. Darüber hinaus können in der geöffneten Funktionsstellung der jeweiligen Ventileinheit 6 der Druck des Fluids erhöht und/oder gesenkt werden und/oder ein Massedurchsatz des durch die Ventileinheit 6 fließenden Fluids einmalig oder mehrmalig erhöht oder reduziert werden.

Nach dem Überführen der Ventileinheit 6 im Schritt 101a, wird erneut durch das Sensormittel 20 der IST-Druck des Fluids erfasst. Befindet er sich weiter außerhalb des SOLL-Bereichs, wird in einem anschließenden Schritt 101b die nächste Ventileinheit 6 durch die zuvor beschriebene Ventilreinigung gereinigt. Ist auch die Ventil- reinigung im Schritt 101 b der weiteren Ventileinheit 6 abgeschlossen, wird erneut durch das Sensormittel 20 der IST-Druck des Fluids erfasst und durch die Steuereinheit 22 geprüft, ob der IST-Druck außerhalb des SOLL-Druckbereichs angeordnet ist. Ist der IST-Druck außerhalb des SOLL-Druckbereichs, wird in einem anschließendem Schritt 101c die verbleibende weitere Ventileinheit 6 durch die Ventilreinigung gereinigt.

Wird hiernach festgestellt, dass der IST-Druck immer noch außerhalb des SOLL- Druckbereichs angeordnet ist, werden die Schritte 101a bis 101c so oft wiederholt, bis der IST-Druck innerhalb des SOLL-Druckbereichs angeordnet ist. Ist dieses der Fall wird zurück zum Schritt 100 gekehrt, bei dem durch die Steuereinheit 22 der IST-Druck überwacht und mit dem hinterlegten SOLL-Druckbereich verglichen wird.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung, können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen Kombination in der Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen im Rahmen des Schutzumfangs der nachfolgenden Ansprüche wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

2 Fluidspeichersystem 4 Fluidtank

6 Ventileinheit

8 Magnetventil

10 erstes Filtermittel

12 Ventileinheitsausgang 14 zweites Filtermittel

16 Verteilereinheit

18 Verteilerabschnitt

20 Sensormittel

22 Steuereinheit 24 Ventilsitz

100-101c Verfahrensschritte