AT524996A1 - Unterdruckvorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks in einem Prüfling auf einem Brennstoffzellen-Prüfstand - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Unterdruckvorrichtung (10) zur Erzeugung eines Unterdrucks in einem Prüfling (P) auf einem Brennstoffzellen-Prüfstand (100), aufweisend eine Ejektorvorrichtung (20) mit einem Sekundäranschluss (24) zum An- saugen von Sekundärfluid (SF), einem Primäranschluss (22) zur Erzeugung von Unterdruck als Sekundärdruck (SP) am Sekundäranschluss (24) durch Einbringen eines Primärfluids (PF) unter einem Primärdruck (PP) am Primäranschluss (22) und einem Ejektorauslass (26) zum Auslass eines Mischfluids (MF) aus Primärfluid (PF) und Sekundärfluid (SF), weiter aufweisend einen Primärpfad (21) stromaufwärts des Pri- märanschluss (22) für eine fluidkommunizierende Verbindung mit einer Primärfluid- Quelle (30) und einen Sekundärpfad (23) stromaufwärts des Sekundäranschluss (24) für eine fluidkommunizierende Verbindung mit einem Abgasabschnitt (AA) des Prüflings (P) zur Aufnahme von Abgas (AG) als Sekundärfluid (SF).

Description

Unterdruckvorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks in einem Prüfling auf

einem Brennstoffzellen-Prüfstand

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Unterdruckvorrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks in einem Prüfling auf einem Brennstoffzellen-Prüfstand, einen Prüfstandsaufbau mit einer solchen Unterdruckvorrichtung sowie ein Prüfverfahren mit

einer Nutzung einer solchen Unterdruckvorrichtung.

Es ist bekannt, dass Brennstoffzellensysteme und deren Teilsysteme und Komponenten während der Entwicklung, aber auch am Ende einer Produktionslinie, regelmäßigen oder stichprobenartigen Tests unterzogen werden sollen. Hierfür sind üblicherweise Prüfstände im Einsatz, welche diese Tests durchführen. Eine Vielzahl von Teilsystemen und Komponenten von Brennstoffzellensystemen werden dabei üblicherweise im regulären Betrieb des Brennstoffzellensystems im Unterdruck betrieben. Insofern ist es gewünscht, dass auch beim Testen dieser Teilsysteme und Komponenten ein Unterdruck in dem jeweiligen Teilsystem oder der jeweiligen Komponente erzeugt wird. Um einen Unterdruck auf Prüfständen zu erzielen sind üblicherweise Gebläsevorrichtungen im Einsatz. Diese Gebläsevorrichtungen haben eine Saugseite und eine Druckseite. Mit ihrer Saugseite sind sie bei den bekannten Lösungen an Abgasabschnitten der Prüflinge angeordnet und stellen auf diese Wei-

se den gewünschten Unterdruck zur Verfügung.

Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass solche Gebläsevorrichtungen üblicherweise relativ komplex aufgebaut und insbesondere nur sehr bedingt hitzeresistent ausbildbar sind. Werden Prüflinge als Komponenten oder Teilsysteme von Brennstoffzellensystemen auf Prüfständen getestet, so gilt dies häufig auch für Hochtemperaturbrennstoffzellensysteme, wie es beispielsweise SOFC/SOEC Brennstoffzellensysteme sind. Das bedeutet, dass im Betrieb hohe Temperaturen von bis zu 1000 C° entstehen. Um auch den Test unter realistischen Betriebsbedingungen auf dem Prüfstand durchführen zu können, sind dementsprechend ähnlich hohe Temperaturen auch am Prüfstand notwendig. Dies führt dazu, dass die bekannten Lösungen mit unterdruckerzeugenden Gebläsen nicht oder nur sehr bedingt einsetzbar sind, da diese hohen Temperaturen zu einem schnellen Defekt führen würden. Um trotzdem einen aussagekräftigen Test durchführen zu können, wird bei bekannten Prüfständen anstelle eines Unterdrucks ein Überdruck angelegt, um zumindest eine

Dichtigkeitsüberprüfung durchführen zu können. Jedoch fehlt hier der vollständige

weiligen Prüfling vorhanden ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise Teilsysteme und Komponenten als Prüflinge von Hochtemperaturbrennstoffzellen unter realistischen Bedingungen

auch mit Unterdruck prüfen zu können.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Unterdruckvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen Prüfstandsaufbau mit den Merkmalen des Anspruchs 13 und ein Prüfverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Unterdruckvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Prüfstandsaufbau sowie dem erfindungsgemäßen Prüfverfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wech-

selseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.

Erfindungsgemäßer Kerngedanke ist es, dass eine Unterdruckvorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks in einem Prüfling auf einem Brennstoffzellen-Prüfstand zur Verfügung gestellt wird. Diese Unterdruckvorrichtung zeichnet sich durch das Vorhandensein einer Ejektorvorrichtung mit einem Sekundäranschluss zum Ansaugen von Sekundärfluid aus. Weiter ist diese Ejektorvorrichtung mit einem Primäranschluss ausgestattet, zur Erzeugung von Unterdruck als Sekundärdruck am Sekundäranschluss durch Einbringen eines Primärfluides unter einem Primärdruck am Primäranschluss. Auf der Auslassseite ist die Ejektorvorrichtung mit einem Ejektorauslass ausgestattet, zum Auslass eines Mischfluides aus Primärfluid und Sekundärfluid. Die Unterdruckvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist darüber hinaus einen Primärpfad, auch stromaufwärts des Primäranschlusses, für eine fluiudkommunizierende Verbindung mit einer Primärfluid-Quelle auf. Weiter ist die Unterdruckvorrichtung mit einem Sekundärpfad stromaufwärts des Sekundäranschlusses ausgestattet, für eine fluidkommunizierende Verbindung mit einem Abgasabschnitt des Prüflings

zur Aufnahme von Abgas als Sekundärfluid.

fluid vorgeben zu können.

Der erfindungsgemäße Kerngedanke beruht nun darauf diese Ejektorvorrichtung mit dem Unterdruck als Sekundärdruck zu verwenden, um eine Saugleistung, und damit einen Unterdruck, in einem Prüfling zu erzielen. Der Prüfling, beispielsweise ein Brennstoffzellenstapel oder eine einzelne Brennstoffzelle, wird auf dem Brennstoffzellen-Prüfstand mit seinem Abgasabschnitt in fluuiudkommunizierende Verbindung mit dem Sekundärpfad gebracht. Anschließend erfolgt ein Betreiben der Ejektorvorrichtung mit einem Primärfluid. Im einfachsten Fall kann es sich dabei um einen Druckluftanschluss handeln, sodass unter Druck stehende Luft als Primärfluid von einem Druckluftanschluss als Primärfluid-Quelle über den Primärpfad in den Primäranschluss der Ejektorvorrichtung strömt. Der Druck dieser Druckluft führt zu der beschriebenen Ejektorwirkung und der Ausbildung des Unterdrucks als Sekundärdruck am Sekundäranschluss. Der Unterdruck wird durch die fluidkommunizierende Verbindung auf den Abgasabschnitt des Prüflings übertragen und saugt auf diese Weise Abgas als Sekundärfluid an.

Ein entscheidender Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass eine Ejektorvorrichtung als passive Unterdruckvorrichtung im Gegensatz zu den bisher verwendeten rotationsbehafteten Gebläsevorrichtungen ausgebildet ist. Der Verzicht auf bewegte Bauteile führt neben der Reduktion der Komplexität und der vereinfachten Kontrollierbarkeit insbesondere dazu, dass eine solche Ejektorvorrichtung kostengünstig und einfach aus hitzeresistenten Bauteilen aufgebaut werden kann. Dies führt dazu,

dass neben einer einfachen und kostengünstigen Möglichkeit den Unterdruck zu er-

zeugen, dies auch dann möglich ist, wenn der Prüfling für reale Bedingungen in

Hochtemperaturbetrieben eingesetzt werden muss. So ist es also möglich, die Ejek-

torvorrichtung bei einer erfindungsgemäßen Unterdruckvorrichtung für eine Tempera-

turresistenz bis 1000° C oder mehr auszubilden, sodass auch der Prüfvorgang am

Prüfling in einem solchen Temperaturbereich stattfinden kann.

Es ist noch darauf hinzuweisen, dass bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung die genannten Fluide vorzugsweise alle gasförmig ausgebildet sind. Das Primärfluid ist also insbesondere ein Primärgas und das Sekundärfluid insbesondere ein Sekundärgas. Ziel ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung mithilfe der Unterdruckvorrichtung einen Unterdruck innerhalb des Prüflings zu erzielen. Aus Sicherheitsgründen werden häufig Komponenten wie Brennstoffzellen oder ganze Brennstoffzellenstapel sowie andere Komponenten wie Reformervorrichtungen oder Ähnliches in Brennstoffzellensystemen mit Unterdruck bezogen auf den Umgebungsdruck betrieben, um ein Austreten von Gasen in einem Leckagefall mit hoher Sicherheit zu verhindern. Dieser Unterdruckbetrieb kann nun mit einer erfindungsgemäßen Unterdruckvorrichtung auch bei Hochtemperaturbetrieb in kostengünstiger und einfacher Weise auf einem Prüfstand getestet werden.

Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Unterdruckvorrichtung der Primärpfad eine kontrollierbare Primär-Ventilvorrichtung für eine Kontrolle des Primärdrucks aufweist. Eine solche kontrollierbare Primär-Ventilvorrichtung dient insbesondere zumindest in qualitativer Weise dazu, die Ejektorvorrichtung ein- und ausschalten zu können. Insbesondere dann, wenn eine einfache Primärfluid-Quelle, wie beispielsweise ein Druckluftanschluss, verwendet wird, kann eine solche qualitativ schaltende Primär-Ventilvorrichtung eine Schaltmöglichkeit zur Verfügung stellen. Bevorzugt ist jedoch sogar ein quantitatives Kontrollieren mithilfe der PrimärVentilvorrichtung möglich. Dies erlaubt es, nicht nur ein Ein- und Ausschalten der Ejektorvorrichtung zur Verfügung zu stellen, sondern sozusagen mit einer Drosselfunktion den Primärdruck quantitativ zu beeinflussen. Ein vollständig geöffnetes quantitativ kontrollierbares Primärventil führt also zu einem maximal anliegenden Primärdruck, während eine teilweise geschlossene Primär-Ventilvorrichtung einen entsprechenden reduzierten Primärdruck mit sich bringt. Da ein, häufig linearer, Zusammenhang zwischen dem Primärdruck und dem Sekundärdruck besteht, kann auf diese Weise auch direkt Einfluss genommen werden auf den Sekundärdruck und sozusa-

gen eine Kontrolle des zu erzeugenden Unterdrucks im Prüfling stattfinden.

dung von Primär-Ventilvorrichtung und Sekundär-Ventilvorrichtung.

Weitere Vorteile können erzielt werden, wenn bei einer erfindungsgemäßen Unterdruckvorrichtung im Primärpfad ein Drucksensor zur Erfassung des Primärdrucks und/oder im Sekundärpfad ein Drucksensor zur Erfassung des Sekundärdrucks angeordnet ist. Das Erfassen von Drücken in den einzelnen Pfaden führt dazu, dass zusätzlich zu einer reinen Steuerfunktionalität der Kontrolle eine Regelschleife ausgebildet werden kann. Es ist also möglich, für den Primärdruck und/oder den Sekundärdruck Sollwerte vorzugeben, entsprechende Kontrolleingriffe an den beschriebenen Ventilvorrichtungen durchzuführen und deren Effekt mithilfe der Drucksensoren zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich zu den genannten Drucksensoren ist es auch möglich, Durchflusssensoren einzusetzen, um die Volumenströme an Primärfluid und

Sekundärfluid ebenfalls zu erfassen.

Weitere Vorteile können erzielt werden, wenn bei einer erfindungsgemäßen Unterdruckvorrichtung wenigstens eine Zusatz-Ejektorvorrichtung vorgesehen ist, mit einem Zusatz-Sekundäranschluss zum Ansaugen von Sekundärfluid. Diese ZusatzEjektorvorrichtung ist weiter mit einem Zusatz-Primäranschluss zur Erzeugung von Unterdruck am Zusatz-Sekundäranschluss ausgebildet, durch Einbringen eines Primärfluides unter einem Primärdruck am Zusatz-Primäranschluss. Zuletzt ist diese Zusatz-Ejektorvorrichtung noch mit einem Zusatz-Ejektorauslass zum Auslass eines Mischfluides aus Primärfluid und Sekundärfluid ausgestaltet. Der Sekundärpfad ist bei dieser Ausführungsform mit einem Aufteilabschnitt ausgestattet, für ein Aufteilen

des Abgases vom Abgasabschnitt des Prüflings als Sekundärfluid auf den Sekun-

für den Abgasabschnitt des Prüflings zur Verfügung stellen zu können.

Bei einer Unterdruckvorrichtung gemäß dem voranstehenden Absatz kann es vorteilhaft sein, wenn in dem Primärpfad zum Primäranschluss und in einem ZusatzPrimärpfad zum Zusatz-Primäranschluss separate und kontrollierbare PrimärVentilvorrichtungen angeordnet sind, für eine Kontrolle des jeweiligen Primärdrucks. Ähnlich der Erläuterung zu einer einzigen Ejektorvorrichtung kann auch hier wieder in qualitativer oder quantitativer Weise eine Kontrolle der Primärdrücke separat für die Zusatz-Ejektorvorrichtung und die reguläre Ejektorvorrichtung eingesetzt werden. Insbesondere bei quantitativen Schaltmöglichkeiten führt dies zu einer sehr hohen Flexibilität für unterschiedlichste Prüfsituationen und Prüflinge. Hier sei noch darauf hingewiesen, dass die Zusatz-Ejektorvorrichtung fluidkommunizierend mit der gleichen Primärfluid-Quelle oder mit einer davon separaten Zusatz-Primärfluid-Quelle

verbunden sein kann.

Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn bei einer erfindungsgemäßen Unterdruckvorrichtung stromaufwärts des Zusatz-Sekundäranschlusses ein Sekundärpfad der Ejektorvorrichtung als separater Zusatz-Sekundärpfad angeordnet ist, für eine fluid-

kommunizierenden Verbindung mit einem Zusatz-Abgasabschnitt des Prüflings zur

werden.

Von Vorteil ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Unterdruckvorrichtung stromabwärts des Ejektorauslasses, insbesondere auch stromabwärts eines ZusatzEjektorauslasses, eine Fluidnachbehandlungsvorrichtung für eine Nachbehandlung des Mischfluides angeordnet ist. Dabei kann es sich zum Beispiel um eine Katalysatorvorrichtung, eine Nachbrennervorrichtung, eine Kühlvorrichtung, eine Wärmetauschervorrichtung oder Ähnliches handeln. Selbstverständlich können auch parallel oder seriell verschaltet mehrere Fluidnachbehandlungsvorrichtungen vorgesehen sein. Bevorzugt ist eine solche Fluidnachbehandlungsvorrichtung gemeinsam vorgesehen für alle Ejektorvorrichtungen und Zusatz-Ejektorvorrichtungen der Unterdruck-

vorrichtung.

Weitere Vorteile sind erzielbar, wenn bei einer erfindungsgemäßen Unterdruckvorrichtung die Ejektorvorrichtung zusätzlich zum Sekundäranschluss einen Ergänzungs-Sekundäranschluss aufweist mit einem stromaufwärts angeordneten Ergänzungs-Sekundärpfad für ein Einbringen von Ergänzungs-Abgas aus einem Ergänzungs-Abgasabschnitt als Sekundärfluid in den Ergänzungs-Sekundäranschluss. Dies ist eine Möglichkeit mit einer einzigen Ejektorvorrichtung unterschiedliche Abgasabschnitte des Prüflings mit Unterdruck zu versorgen. Sowohl am Abgasabschnitt

als auch am Ergänzungs-Abgasabschnitt wird Unterdruck über Sekundärdruck zur

Verfügung gestellt. Jedoch teilt sich der Unterdruck, welcher von ein und derselben

Ejektorvorrichtung erzeugt wird, auf die entsprechend größere Anzahl von Abgasab-

schnitten auf. Auch hier kann wieder mit qualitativ oder quantitativ schaltbaren Ven-

tilvorrichtungen eine Kontrollierbarkeit sowie mit der Verwendung von Drucksensoren

eine Regelbarkeit zur Verfügung gestellt werden.

Von Vorteil ist es darüber hinaus, wenn bei einer erfindungsgemäßen Unterdruckvorrichtung im Sekundärpfad und/oder im Ergänzungs-Sekundärpfad eine SekundärVentilvorrichtung zur Kontrolle des Sekundärdrucks angeordnet ist. Vorzugsweise sind in allen Sekundärpfaden Sekundär-Ventilvorrichtungen vorgesehen, sodass eine separate Kontrolle der unterschiedlichen Unterdrücke trotz der Verwendung einer

gemeinsamen Ejektorvorrichtung erzielbar ist.

Von Vorteil ist es ebenfalls, wenn bei einer erfindungsgemäßen Unterdruckvorrichtung zumindest die fluidführenden Abschnitte der Ejektorvorrichtung, insbesondere auch eine Zusatz-Ejektorvorrichtung, temperaturresistent ausgebildet sind, gegen Temperaturen bis zu 900 °C bis1000 °C. Dies ist besonders kostengünstig und einfach möglich, da es sich bei einer Ejektorvorrichtung um ein passives Bauteil ohne rotierende Bauteile handelt. Dies ist insbesondere von Vorteil für den Einsatz von Prüflingen als Komponenten oder Teilsystemen von Hochtemperaturbrennstoffzellensystemen, sodass die Ejektorvorrichtung den Unterdruck für die Unterdruckvorrichtung für den Prüfling auf der heißen Abgasseite eines Brennstoffzellensystems

zur Verfügung stellen kann.

Vorteilhaft ist es weiter, wenn bei einer erfindungsgemäßen Unterdruckvorrichtung der Primärpfad eine Kompressorvorrichtung für eine Erhöhung des Primärdrucks aufweist. Reicht eine Druckluftquelle oder andere Primärfluid-Quelle nicht aus, einen ausreichenden Primärdruck für einen gewünschten Sekundärdruck als Unterdruck zur Verfügung zu stellen, so kann eine Kompressorvorrichtung eine weitere Erhöhung des Primärdrucks mit sich bringen. Während die bisher beschriebenen Ventilvorrichtungen nur eine Drosselfunktion und damit eine Reduktion eines Primärdrucks oder eines Sekundärdrucks mit sich bringen können, erlaubt eine Kompressorvorrichtung nun eine aktive Erhöhung des Primärdrucks. Eine solche Kompressorvorrichtung kann Teil des Primärpfades und/oder Teil einer Primärfluid-Quelle sein.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Prüfstandsaufbau für einen

Prüfstandsbetrieb zum Prüfen eines Prüflings. Ein solcher Prüfstandsaufbau weist

Brennstoffzellen-Prüfstand ausgestattet.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Prüfverfahren für eine Unterdruckprüfung eines Prüflings in einem erfindungsgemäßen Prüfstandsaufbau,

aufweisend die folgenden Schritte:

— Versorgen eines Primäranschlusses der Ejektorvorrichtung mit einem Pri-

märfluid unter Primärdruck, — Betreiben des Prüflings in einem Prüfstandsbetrieb,

— Erzeugen eines Unterdrucks am Abgasabschnitt des Prüflings über die fluidkommunizierende Verbindung zum Sekundäranschluss der Ejektorvorrichtung.

Ein erfindungsgemäßes Prüfverfahren bringt die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Unterdruckvorrichtung sowie einen erfindungsgemäßen Prüfstandsaufbau erläutert worden sind. Ein Kerngedanke ist es, dass hier der Sekundärdruck als Zielpbarameter und damit als definierter Unterdruck innerhalb des Prüflings mit einem solchen Prüfverfahren vorgegeben und erzeugt

werden kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Unterdruckvor-

richtung,

Fig. 2 die Unterdruckvorrichtung der Figur 1 in einem erfindungsgemä-

Ren Prüfstandsaufbau,

Fig. 3 ein weiterer erfindungsgemäßer Prüfstandsaufbau, Fig. 4 ein weiterer erfindungsgemäßer Prüfstandsaufbau, Fig. 5 ein weiterer erfindungsgemäßer Prüfstandsaufbau und Fig. 6 ein weiterer erfindungsgemäßer Prüfstandsaufbau.

In Figur 1 ist schematisch die einfachste Ausgestaltung einer Unterdruckvorrichtung 10 dargestellt. Kern dieser Unterdruckvorrichtung 10 ist eine Ejektorvorrichtung 20. Der Primäranschluss 22 dieser Ejektorvorrichtung 20 ist fluidkommunizierend mit einem Primärpfad 21 verbunden, welcher Primärfluid PF von einer Primärfluid-Quelle 30 fördert. Die Primärfluid-Quelle 30 kann beispielsweise ein Druckluftanschluss ein. Durch das Einströmen des Primärfluides PF über den Primäranschluss 22 in die Ejektorvorrichtung 20 wird am Sekundäranschluss 24 derselben als Sekundärdruck SP ein Unterdruck erzeugt, welcher über einen Sekundärpfad 23 Sekundärfluid SF ansaugt. Die Mischung aus Primärfluid PF und Sekundärfluid SF wird als Mischfluid MF wieder aus dem Ejektorauslass 26 ausgebracht. Die auf dieses Weise mögliche Unterdruckerzeugung kann nun auf einem Brennstoffzellen-Prüfstand 100 eingesetzt

werden, wie er in Figur 2 dargestellt und näher erläutert ist.

Die Ausführungsform der Unterdruckvorrichtung 10 wird in der Figur 2 in einem Prüfstandsaufbau 200 für einen Prüfling P verwendet. Dieser kann eine einfache Komponente eines Brennstoffzellensystems sein, welche im Betrieb heißes Abgas über einen Abgasabschnitt AA zur Verfügung erzeugt. Auf dem Prüfstand 100 wird diese Betriebsweise nachgebildet, sodass das heiße Abgas AG über den Abgasabschnitt AA des Prüflings P austritt. Um nun innerhalb des Prüflings P den gewünschten Unterdruck für eine realistische Prüfsituation zur Verfügung stellen zu können, wird am Primäranschluss 22 der Ejektorvorrichtung 20 das Primärfluid PF unter Primärdruck PP angelegt, sodass sich am Sekundäranschluss 24 ein Sekundärdruck SP als Unterdruck zum Ansaugen des Abgases AG als Sekundärfluid SF einstellt. Hier ist wieder gut zu erkennen, dass auch sehr heißes, beispielsweise bis 1000° C, Abgas AG als Sekundärfluid SF eingesetzt werden kann, da die Ejektorvorrichtung 20 einfach und kostengünstig hitzeresistent ausbildbar ist.

können sowohl qualitativ als auch quantitativ schaltbar sein.

In der Figur 4 ist eine Variante dargestellt, bei welcher eine höhere Freiheit für die Kontrollierbarkeit der Unterdruckvorrichtung 10 gegeben ist. Diese ist hier nun zusätzlich mit einer Zusatz-Ejektorvorrichtung 70 ausgestattet, welche baugleich oder unterschiedlich zur regulären Ejektorvorrichtung 20 sein kann. Der Abgasabschnitt AA stellt das heiRe Abgas AG wieder als Sekundärfluid SF zur Verfügung, welches nun über einen Aufteilabschnitt 29 zusätzlich noch auf den Zusatz-Sekundärpfad 73 aufgeteilt werden kann. Identisch zur regulären Ejektorvorrichtung 20 kann Primärfluid PF von der gleichen oder einer anderen Primärfluid-Quelle 30 nun über einen Zusatz-Primärpfad 71 in einen Zusatz-Primäranschluss 72 der ZusatzEjektorvorrichtung 70 eintreten und die Ejektorfunktion zur Verfügung stellen, um Unterdruck als Sekundärdruck SP am Zusatz-Sekundärauslass 7/4 zum Ansaugen des heißen Abgases AG zur Verfügung zu stellen. Auch hier wird das gemischte Misch-

fluid MF wieder aus einem Zusatz-Ejektorauslass 7/6 ausgegeben.

Neben der verbesserten Kontrollierbarkeit und der höheren Variabilität durch den Einsatz von insbesondere unterschiedlicher Ejektorvorrichtung 20 und ZusatzEjektorvorrichtung 70 ist hier noch eine gemeinsame Fluidnachbehandlungsvorrich-

tung 80, beispielsweise als Katalysator, vorgesehen.

Weitere Vorteile sind in der Figur 5 dargestellt, bei welcher ebenfalls wie in Figur 4 eine Zusatz-Ejektorvorrichtung 70 eingesetzt wird. Diese ist jedoch mit einem komplexeren Prüfling P verbunden, welcher zwei separate Gasstränge aufweist, sodass nicht nur Abgas AG aus einem Abgasabschnitt AA, sondern getrennt davon auch Zusatz-Abgas ZAG aus einem Zusatz-Abgasabschnitt ZAA, austritt. Somit kann komplett getrennt voneinander, die Zusatz-Ejektorvorrichtung 70 die Unterdrucksituation im Zusatz-Abgasabschnitt ZAA des Prüflings und die Ejektorvorrichtung 20 die

Unterdrucksituation im normalen Abgasabschnitt AA des Prüflings P kontrollieren.

fluid PF und einen definierten Vordruck als Primärdruck PP setzen kann.

Die voranstehende Erläuterung der vorliegenden Erfindung beschreibt die vorliegen-

de Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen.

Bezugszeichenliste

10 Unterdruckvorrichtung

20 Ejektorvorrichtung

21 Primärpfad

22 Primäranschluss

23 Sekundärpfad

24 Sekundäranschluss

26 Ejektorauslass

27 Ergänzungs-Sekundärpfad

28 Ergänzungs-Sekundäranschluss 29 Aufteilabschnitt

30 Primärfluid-Quelle

40 Primär-Ventilvorrichtung

50 Sekundär-Ventilvorrichtung 60 Drucksensor

70 Zusatz-Ejektorvorrichtung 71 Zusatz-Primärpfad

72 Zusatz-Primäranschluss

73 Zusatz-Sekundärpfad

74 Zusatz-Sekundäranschluss 76 Zusatz-Ejektorauslass

80 Fluidnachbehandlungsvorrichtung

90 Kompressorvorrichtung

100 Brennstoffzellen-Prüfstand 200 Prüfstandsaufbau

P Prüfling

AA — Abgasabschnitt

ZAA Zusatz-Abgasabschnitt

EAA Ergänzungs-Abgasabschnitt AG Abgas

ZAG Zusatz-Abgas

EAG Ergänzungs-Abgas

PF Primärfluid

PP Primärdruck SF Sekundärfluid SP Sekundärdruck MF Mischfluid

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Unterdruckvorrichtung (10) zur Erzeugung eines Unterdrucks in einem Prüfling (P) auf einem Brennstoffzellen-Prüfstand (100), aufweisend eine Ejektorvorrichtung (20) mit einem Sekundäranschluss (24) zum Ansaugen von Sekundärfluid (SF), einem Primäranschluss (22) zur Erzeugung von Unterdruck als Sekundärdruck (SP) am Sekundäranschluss (24) durch Einbringen eines Primärfluids (PF) unter einem Primärdruck (PP) am Primäranschluss (22) und einem Ejektorauslass (26) zum Auslass eines Mischfluids (MF) aus Primärfluid (PF) und Sekundärfluid (SF), gekennzeichnet durch einen Primärpfad (21) stromaufwärts des Primäranschluss (22) für eine fluidkommunizierende Verbindung mit einer Primärfluid-Quelle (30) und einen Sekundärpfad (23) stromaufwärts des Sekundäranschluss (24) für eine fluidkommunizierende Verbindung mit einem Abgasabschnitt (AA) des Prüflings (P) zur Aufnahme von Abgas (AG) als Sekundärfluid (SF).

   2. Unterdruckvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärpfad (21) eine kontrollierbare Primär-Ventilvorrichtung (40) für eine Kontrolle des Primärdrucks (PP) aufweist.

   3. Unterdruckvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärpfad (23) eine kontrollierbare Sekundär-Ventilvorrichtung (50) für eine Kontrolle des Sekundärdrucks (SP)

   aufweist.

   4. Unterdruckvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Primärpfad (21) ein Drucksensor (60) zur Erfassung des Primärdrucks (PP) und/oder im Sekundärpfad (23) ein Druck-

   sensor (60) zur Erfassung des Sekundärdrucks (SP) angeordnet ist.

   5. Unterdruckvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Zusatz-Ejektorvorrichtung (70) vorgesehen ist mit einem Zusatz-Sekundäranschluss (47) zum Ansaugen von Sekundärfluid (SF), einem Zusatz-Primäranschluss (72) zur Erzeugung von Unterdruck am Zusatz-Sekundäranschluss (74) durch Einbringen eines Primärfluids (PF) unter einem Primärdruck (PP) am Zusatz-Primäranschluss

   (72) und einem Zusatz-Ejektorauslass (76) zum Auslass eines Mischfluids

   Sekundäranschluss (74) der Zusatz-Ejektorvorrichtung (70).

   6. Unterdruckvorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Primärpfad (21) zum Primäranschluss (22) und in einem ZusatzPrimärpfad (71) zum Zusatz-Primäranschluss (72) separate und kontrollierbare Primär-Ventilvorrichtungen (40) angeordnet sind für eine Kontrolle des je-

   weiligen Primärdrucks (PP).

   7. Unterdruckvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts des Zusatz-Sekundäranschlusses (74) ein vom Sekundärpfad (23) der Ejektorvorrichtung (20) separater ZusatzSekundärpfad (73) angeordnet ist für eine fluudkommunizierende Verbindung mit einem Zusatz-Abgasabschnitt (ZAA) des Prüflings (P) zur Aufnahme von Zusatz-Abgas (ZAG) als Sekundärfluid (SF).

   8. Unterdruckvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des Ejektorauslass (26), insbesondere auch stromabwärts eines Zusatz-Ejektorauslass (76), eine Fluidnachbehandlungsvorrichtung (80) für eine Nachbehandlung des Mischfluids

   (MF) angeordnet ist.

   9. Unterdruckvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ejektorvorrichtung (20) zusätzlich zum Sekundäranschluss (24) einen Ergänzungs-Sekundäranschluss (28) aufweist mit einem stromaufwärts angeordneten Ergänzungs-Sekundärpfad (27) für ein Einbringen von Ergänzungs-Abgas (EAG) aus einem ErgänzungsAbgasabschnitt (EAA) als Sekundärfluid (SF) in den Ergänzungs-

   Sekundäranschluss (28).

   10. Unterdruckvorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Sekundärpfad (23) und/oder im Ergänzungs-Sekundärpfad (27) eine Sekundär-Ventilvorrichtung (50) zur Kontrolle des Sekundärdrucks (SP) ange-

   ordnet ist.

   (70), temperaturresistent gegen Temperaturen bis 1000 °C ausgebildet sind.

   12. Unterdruckvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärpfad (21) eine Kompressorvorrich-

   tung (90) für eine Erhöhung des Primärdruckes (PP) aufweist.

   13. Prüfstandsaufbau (200) für einen Prüfstandsbetrieb zum Prüfen eines Prüflings (P), aufweisend einen Brennstoffzellen-Prüfstand (100) mit einem darauf angeordneten Prüfling (P), weiter aufweisend eine Unterdruckvorrichtung (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 12, welche mit dem Prüfling (P) fluidkommunizierend verbunden ist.

   14. Prüfverfahren für eine Unterdruckprüfung eines Prüflings (P) in einem Prüfstandsaufbau (200) mit den Merkmalen des Anspruchs 13, aufweisend die fol-

   genden Schritte:

   — Versorgen eines Primäranschlusses (22) der Ejektorvorrichtung (20) mit einem Primärfluid (PF) unter Primärdruck (PP),

   — Betreiben des Prüflings (P) in einem Prüfstandsbetrieb,

   — Erzeugen eines Unterdrucks am Abgasabschnitt (AA) des Prüflings (P) über die fluidkommunizierende Verbindung zum Sekundäranschluss (24) der Ejektorvorrichtung (20).