WO2010142577A1 - Verfahren zum betrieb eines sanitärtanks für ein schienenfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines sanitärtanks für ein schienenfahrzeug Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a tank for receiving a liquid in a sanitary system of a rail vehicle.
  • various tanks are used as components of the sanitary facility.
  • these are e.g. a fresh water tank, a waste tank and a gray water tank. All of these tanks must be protected from frost damage during winter operation of the rail vehicle.
  • regulations e.g. UIC Guidelines, which require sanitary facilities to remain operational within certain limits in outdoor temperatures below freezing, without suffering frost damage.
  • the tanks are heated by means of heaters, which are mounted in or on the thermally insulated fresh, gray or waste water tank, in order to prevent freezing of the tanks , Connected pipelines are shut off and drained if they contain fresh or gray water.
  • the invention has the object, a method for operating a tank of the type mentioned in such a way that under provision of the necessary antifreeze less effort in terms of the tank system is possible.
  • This object is achieved by a method for operating a tank for receiving a liquid in a sanitary system of a rail vehicle, in which a) a filling level of the tank is detected, b) in the case when the degree of filling detected in step a) is equal to or greater than one c) in the case when the degree of filling detected in step a) falls below the predetermined filling level, the tank is emptied or d) in the case when the degree of filling detected in step a) falls below the predetermined degree of filling, the degree of filling with liquid from a fresh water container is increased and then steps b) or c) are carried out.
  • step b) it is taken into account that a well-filled tank allows some ice formation without it suffering frost damage. In contrast, weakly filled tanks are prone to frost damage much more quickly, so that in this case the procedure is followed after process step c) or d).
  • the predetermined degree of filling is specially selected for the tank concerned, which is operated according to this method, that it is suitable for a relevant outside temperature range, which is based on the operating conditions of the rail vehicle or regulations, e.g. UIC guidelines, taken over a sufficiently long period of time, which is typically several dozen hours, ensures frost resistance of the tank.
  • the given degree of filling becomes tank-specific and depends on a tank size and a tank insulation and selected from a relevant outdoor temperature range. It is conceivable that the predetermined degree of filling for a particular tank is initially determined empirically, with the value thus determined being included in the method presented here for operating a tank.
  • the predetermined degree of filling essentially independent of the type of tank, between 5% and 60%.
  • the procedure must be otherwise, in which case, following operation (b), to continue operation, the tank may be full through a flushing connection, e.g. 90%, filled and then emptied.
  • a flushing connection e.g. 90%
  • the temperature on the Y axis is given in arbitrary units and the time on the X axis is also given in arbitrary units.
  • a dashed line shows the temperature profile for a rail vehicle in total, in which the tank in question is installed, while a dotted line represents a cooling curve for a tank contents.
  • the cooling curve for the rail vehicle drops very sharply overall at low times and then remains at a distance to the freezing point 0 0 C remains constant.
  • the temperature of the tank contents decreases with a lower slope to the freezing point and then remains there. Ice formation in the tank starts after reaching the freezing point, which typically lasts several hours.
  • a phase begins in which enthalpy of fusion is released within the tank, which contributes to the formation of harmless ice formation over a sufficiently long period of time, which is typically several tens of hours.
  • the period of time for which no frost damage is to be expected for the tank essentially depends on the insulation of a tank, the time course of the ambient temperature and the filling of a tank (level and medium).
  • the degree of filling assumed here for the illustrated heat calculation of 25% is in the sense of an operating method to ensure frost protection for the tank a filling level that is equal to or above a predetermined degree of filling, in which an ice formation is allowed over a given period for the tank.
  • the filling level of any tank can either be detected automatically or determined manually. If the filling level specified for the tank is undershot, possibly even after execution of step d), the tank is emptied in accordance with step c).
  • the presented method allows one component, namely the tank heater, of a water system of the rail vehicle to be omitted without the addition of further components.
  • the degree of filling of a fresh water tank is usually measured anyway, in a wastewater or gray water tank, if necessary, the degree of filling must be determined in another way.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Tanks zur Aufnahme einer Flüssigkeit bei einer Sanitäranlage eines Schienenfahrzeugs, bei dem a) ein Füllgrad des Tanks erfasst wird, b) in dem Fall, wenn der in Schritt a) erfasste Füllgrad gleich oder größer einem für den Tank vorgegebenen Füllgrad ist, über einen für den Tank vorgegebenen Zeitraum eine Eisbildung zugelassen wird, c) in dem Fall, wenn der in Schritt a) erfasste Füllgrad den vorgegebenen Füllgrad unterschreitet, der Tank entleert wird oder d) in dem Fall, wenn der in Schritt a) erfasste Füllgrad den vorgegebenen Füllgrad unterschreitet, der Füllgrad mit Flüssigkeit aus einem Frischwasserbehälter erhöht wird und anschließend die Schritte b) oder c) ausgeführt werden.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betrieb eines Sanitärtanks für ein Schienenfahrzeug
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Tanks zur Aufnahme einer Flüssigkeit bei einer Sanitäranlage eines Schienenfahrzeugs.
Bei Schienenfahrzeugen kommen verschiedene Tanks als Komponenten der Sanitäranlage zum Einsatz. Im Einzelnen sind dies z.B. ein Frischwassertank, ein Abwassertank und ein Grauwassertank. Diese sämtlichen Tanks sind auch im Winterbetrieb des Schienenfahrzeugs vor Frostschäden zu schützen. In diesem Zusammenhang sind Regularien z.B. UIC-Richtlinien, einzuhalten, welche verlangen, dass die Sanitäranlagen in bestimmten Grenzen bei Außentemperaturen unterhalb des Gefrierpunkts betriebsbereit bleiben, ohne Frostschäden zu erleiden.
Zu diesem Zweck wird bei bekannten Verfahren derart vorgegangen, dass bei Vorliegen entsprechend niedriger Außentemperaturen die Tanks mit Hilfe von Heizungen, die in oder an den wärmeisolierten Frisch-, Grau- oder Abwassertank angebaut sind, erwärmt werden, um so ein Einfrieren der Tanks zu verhindern. Angeschlossene Rohrleitungen werden abgesperrt und entwässert, sofern sie Frisch- oder Grauwasser enthalten.
Ein solches Betriebsverfahren für Tanks von Sanitäranlagen ist recht aufwendig, da zusätzliche Komponenten, nämlich die Heizungen, vorgesehen werden müssen, um Frostschäden der Tanks zu vermeiden.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Tanks der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass unter Bereitstellung des erforderlichen Frostschutzes geringer Aufwand hinsichtlich der Tankanlage ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Tanks zur Aufnahme einer Flüssigkeit bei einer Sanitäranlage eines Schienenfahrzeugs, bei dem a) ein Füllgrad des Tanks erfasst wird, b) in dem Fall, wenn der in Schritt a) erfasste Füllgrad gleich oder größer einem für den Tank vorgegebenen Füllgrad ist, über einen für den Tank vorgegebenen Zeitraum eine Eisbildung zugelassen wird, c) in dem Fall, wenn der in Schritt a) erfasste Füllgrad den vorgegebenen Füllgrad unterschreitet, der Tank entleert wird oder d) in dem Fall, wenn der in Schritt a) erfasste Füllgrad den vorgegebenen Füllgrad unterschreitet, der Füllgrad mit Flüssigkeit aus einem Frischwasserbehälter erhöht wird und anschließend die Schritte b) oder c) ausgeführt werden .
Das Verfahren geht davon aus, dass abhängig von einem Über- oder Unterschreiten des vorgegebenen Füllgrads ein verschiedener Betrieb des Tanks durchgeführt wird. Nach dem Schritt b) wird berücksichtigt, dass ein gut gefüllter Tank eine gewisse Eisbildung gestattet, ohne dass er Frostschäden erleidet. Demgegenüber sind schwach gefüllte Tanks für Frostschä- den wesentlich schneller anfällig, so dass in diesem Fall nach dem Verfahrensschritt c) oder d) vorgegangen wird.
Der vorgegebene Füllgrad ist speziell für den betroffenen Tank, der nach diesem Verfahren betrieben wird, so gewählt, dass er für einen relevanten Außentemperaturbereich, der sich an den Einsatzbedingungen des Schienenfahrzeugs orientieren oder Regularien, z.B. UIC-Richtlinien, entnommen werden kann, über einen ausreichend langen Zeitraum, der typischerweise mehrere dutzend Stunden beträgt, eine Frostsicherheit des Tanks gewährleistet.
Im Einzelnen wird der vorgegebenen Füllgrad tankspezifisch und abhängig von einer Tankgröße und einer Tankisolation und von einem relevanten Außentemperaturbereich gewählt. Es ist denkbar, dass der vorgegebene Füllgrad für einen bestimmten Tank zunächst empirisch ermittelt wird, wobei der so ermittelte Wert in das hier vorgestellte Verfahren zum Betrieb ei- nes Tanks eingeht.
Allgemein kann der vorgegebene Füllgrad, im Wesentlichen unabhängig von der Art des Tanks, zwischen 5% und 60% liegen.
Im Anschluss an Schritt b) , c) oder d) kann in dem Fall, wenn der Tank ein Frischwassertank ist, ein Tank zur Fortsetzung des Betriebs wieder befüllt werden.
Bei Abwassertanks und Grauwassertanks ist in anderer Weise vorzugehen, in diesem Fall kann im Anschluss an Schritt b) zur Fortsetzung des Betriebs der Tank über einen Spülan- schluss voll, z.B. zu 90%, gefüllt und anschließend entleert werden .
Bei einem Abwassertank oder Grauwassertank, der nach Schritt c) entleert wurde, kann der Betrieb fortgesetzt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutert. Die einzi- ge Figur zeigt eine grafische Darstellung einer unschädlichen Eisbildung für einen Beispieltank mit 400 Liter Volumen und einen vorgegebenen Füllgrad x = 25%.
In der grafischen Darstellung nach der Figur ist die Tempera- tur auf der Y-Achse in willkürlichen Einheiten und die Zeit auf der X-Achse ebenfalls in willkürlichen Einheiten angegeben. Eine gestrichelte Linie zeigt den Temperaturverlauf für ein Schienenfahrzeug insgesamt, in das der hier in Rede stehende Tank eingebaut ist, während eine gepunktete Linie eine Abkühlkurve für einen Tankinhalt wiedergibt.
Es ist ersichtlich, dass die Abkühlkurve für das Schienenfahrzeug insgesamt bei kleinen Zeiten sehr stark absinkt und sodann in einem Abstand zum Gefrierpunkt 00C konstant bleibt. Demgegenüber sinkt die Temperatur des Tankinhalts mit geringerer Steigung auf den Gefrierpunkt ab und verbleibt dann dort. Eisbildung im Tank beginnt nach Erreichen des Gefrier- punktes, was typischer Weise mehrere Stunden andauert. Nach dieser Abkühlungsphase beginnt eine Phase, bei der innerhalb des Tanks Schmelzenthalpie abgegeben wird, die dazu beiträgt, dass über einen ausreichend langen Zeitraum, der typischerweise mehrere dutzend Stunden beträgt, unschädliche Eisbil- düng auftritt. Für welchen Zeitraum keine Frostschäden für den Tank zu erwarten sind, hängt im Wesentlichen von der Isolation eines Tanks, des Zeitverlaufs der Umgebungstemperatur und von der Füllung eines Tanks (Füllstand und Medium) ab.
Der hier für die dargestellte Wärmerechnung angenommene Füllgrad von 25% ist im Sinne eines Betriebsverfahrens zur Gewährleistung eines Frostschutzes für den Tank ein Füllgrad, der gleich oder oberhalb eines vorgegebenen Füllgrads liegt, bei dem über einen für den Tank vorgegebenen Zeitraum eine Eisbildung zugelassen wird.
Dabei kann der Füllgrad bei beliebigen Tanks entweder automatisch erfasst oder auch manuell festgestellt werden. Wenn der für den Tank vorgegebene Füllgrad unterschritten wird, mögli- cherweise auch nach Ausführung von Schritt d) , erfolgt eine Entleerung des Tanks gemäß Schritt c) .
Das vorgestellte Verfahren gestattet es, dass eine Komponente, nämlich die Tankheizung, einer Wasseranlage des Schienen- fahrzeugs entfällt, ohne dass weitere Komponenten hinzukommen. Der Füllgrad eines Frischwassertanks wird meist ohnehin gemessen, bei einem Abwasser- oder Grauwassertank muss ggf. auf andere Weise der Füllgrad ermittelt werden.
Neben der Einsprung der Kosten für zusätzliche Heizkomponenten ergeben sich auch Vorteile im Hinblick auf Energieverbrauch, Bordnetzanforderung, Wasserqualität (falls die Heizung im Tank installiert war), Ersatzteile und Wartung.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Tanks zur Aufnahme einer Flüssigkeit bei einer Sanitäranlage eines Schienenfahrzeugs, bei dem a) ein Füllgrad des Tanks erfasst wird, b) in dem Fall, wenn der in Schritt a) erfasste Füllgrad gleich oder größer einem für den Tank vorgegebenen Füllgrad ist, über einen für den Tank vorgegebenen Zeitraum eine Eisbildung zugelassen wird, c) in dem Fall, wenn der in Schritt a) erfasste Füllgrad den vorgegebenen Füllgrad unterschreitet, der Tank entleert wird oder d) in dem Fall, wenn der in Schritt a) erfasste Füllgrad den vorgegebenen Füllgrad unterschreitet, der Füllgrad mit Flüssigkeit aus einem Frischwasserbehälter erhöht wird und anschließend die Schritte b) oder c) ausgeführt werden .
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der vorgegebene Füllgrad tankspezifisch und abhängig von einer Tankgröße und einer Tankisolation und abhängig vom relevanten Außentemperaturbereich gewählt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der vorgegebene Füllgrad zwischen 5% und 60% liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem im Anschluss an Schritt b) , c) oder d) in dem Fall, wenn der
Tank ein Frischwassertank ist, zur Fortsetzung des Betriebes der Frischwassertank wieder befüllt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem im Anschluss an Schritt b) in dem Fall, wenn der Tank ein Abwassertank oder ein Grauwassertank ist, zur Fortsetzung des Betriebs der Tank über einen Spülanschluss voll gefüllt, z.B, zu 90%, und anschließend entleert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem in dem Fall, wenn ein Tank ein Abwassertank oder Grauwassertank ist, der nach Schritt c) entleert wurde, kann der Betrieb fortgesetzt werden.
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