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Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoffförderanlage für einen
Brenner/Verdampfer, mit einem Kraftstofftank, einer in einer Förderleitung
angeordneten Vorförderpumpe
und einer stromabwärts
der Vorförderpumpe
in der Förderleitung
angeordneten Dosierpumpe.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffförderanlage
für einen Brenner/Verdampfer,
mit einem Kraftstofftank, einer in einer Förderleitung angeordneten Vorförderpumpe,
einer stromabwärts
der Vorförderpumpe
in der Förderleitung
angeordneten Dosierpumpe und zumindest einem betätigbaren Magnetventil, welches eine
in den Kraftstofftank mündende
Kraftstoffrücklaufleitung
mit der Förderleitung
koppelt.
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Brenner
beziehungsweise Verdampfer, die Teil eines Heizgerätes oder
eines Reformers zur Herstellung von wasserstoffreichem Reformat
sind, umfassen im einfachsten Falle einen Kraftstofftank, aus welchem
eine beispielsweise als eine Hubkolbenpumpe ausgeführte Dosierpumpe
Kraftstoff über
eine Förderleitung
dem Brenner/Verdampfer zuführt.
Es ist bekannt, zwischen der Dosierpumpe und dem Kraftstofftank
eine Vorförderpumpe
in der Förderleitung
vorzusehen, die die Dosierpumpe mit einem Vordruck beaufschlagt,
um die Bildung von Gasblasen in dem Kraftstoff zu vermeiden. Auf
diese Weise ist der Betrieb einer derartigen Kraftstoffförderanlage mit
leicht siedendem Kraftstoff auch bei Temperaturen oberhalb von 40°C möglich. Die
Förderleitung führt stromabwärts der
Dosierpumpe den geförderten Kraftstoff
einem Brenner beziehungsweise Verdampfer zu. Dabei kann im Bereich
der Brennstoffübergabe
von der Förderleitung
der Kraftstoffförderanlage auf
den Brenner beziehungsweise Verdampfer ein Bauelement vorgesehen
sein, dass in analoger Weise ein Ausgasen des Kraftstoffs in dem
Bereich stromabwärts
der Dosierpumpe unterbindet. Dieses Bauelement kann beispielsweise
eine Drossel oder ein federvorgespanntes Rückschlagventil sein. Falls ein
Porenbrenner beziehungsweise -verdampfer verwendet wird, kann auch
die Staudruckwirkung vorhandener Kapillaren ein Ausgasen von Kraftstoff
in der Förderleitung
verhindern.
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Nachteilig
bei derartigen Kraftstoffförderanlagen,
die im Zusammenhang mit 1 nochmals detailliert beschrieben
wird, sind die undefinierten Druckzustände der einzelnen Leitungsabschnitte
der Förderleitung
nach dem Abschalten des Systems. Nach dem Abschalten der Pumpen
besteht noch ein erhöhter
Druck in dem System, der sich eventuell durch vorhandene Leckagen
in den Pumpen, Ventilen und bei der Brennstoffübergabe abbaut. Besonders nachteilig
würde sich
ein Druckabbau über
den Brenner beziehungsweise Verdampfer auswirken, da eine undefinierte
Menge an Kraftstoff nachgefördert werden
würde.
Diese Nachförderung
kann zum undefinierten Ausbrennen des Brenners beziehungsweise dem
Ende des Verdampfungsvorganges führen.
Zusätzlich
besteht die Gefahr, dass sich Kraftstoff im Brenner beziehungsweise
Verdampfer ansammeln kann, wodurch beim Neustart mit erhöhten Emissionen
zu rechnen ist. Weiterhin stellen sämtlich unter einem Restdruck
stehenden Komponenten der Kraftstoffförderanlage ein Sicherheitsrisiko
dar.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffförderanlage
bereitzustellen, die die oben aufgeführten Nachteile zumindest teilweise
umgeht.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den abhängigen
Ansprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Kraftstoffförderanlage
baut auf dem Stand der Technik dadurch auf, dass zumindest ein betätigbares
Magnetventil vorgesehen ist, welches eine in den Kraftstofftank
mündende Kraftstoffrücklaufleitung
mit der Förderleitung
koppelt. Das Vorsehen eines betätigbaren
Magnetventils, welches die Kraftstoffrücklaufleitung mit der Förderleitung
koppelt, ermöglicht
einen Druckausgleich zwischen der Förderleitung und der Kraftstoffrücklaufleitung,
das heißt
einen Druckausgleich zwischen der Förderleitung und dem Kraftstofftank,
in welchen die Kraftstoffrücklaufleitung
mündet.
Da der Kraftstofftank üblicherweise
Umgebungsdruck aufweist, erfolgt nach dem durchgeführten Druckausgleich kein
weiterer Druckabbau. Auf diese Weise kann die Kraftstoffförderanlage
nach dem Abschalten in einen definierten Druckzustand zurückgeführt werden.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass ein betätigbares
Förderdruckentlastungsventil
die Förderleitung
stromabwärts
der Dosierpumpe mit der Kraftstoffrücklaufleitung koppelt. Durch
das Förderdruckentlastungsventil
kann die Förderleitung
stromabwärts
der Dosierpumpe nach dem Abschalten der Kraftstoffförderanlage
druckentlastet werden. Eine Nachförderung bzw. ein Austreten
von Kraftstoff über den
Brenner beziehungsweise Verdampfer ist daher vermeidbar.
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Nützlicherweise
ist vorgesehen, dass ein betätigbares
Vorförderdruckentlastungsventil
die Förderleitung
zwischen der Vorförderpumpe
und der Dosierpumpe mit der Kraftstoffrücklaufleitung koppelt. Durch
das Vorförderdruckentlastungsventil
ist die Förderleitung
zwischen der Vorförderpumpe
und der Dosierpumpe druckentlastbar, wodurch neben der größeren Sicherheit
der Kraftstoffförderanlage
in einem abgeschalteten Zustand auch ein leichteres Wiederanlaufen
der Vorförderpumpe
bei einer Wiederinbetriebnahme der Kraftstoffförderanlage ermöglicht wird.
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Es
ist denkbar, dass ein Rückschlagventil
in der Förderleitung
zwischen der Vorförderpumpe
und der Dosierpumpe vorgesehen ist. Das Rückschlagventil in der Förderleitung
verhindert ein Rückströmen von
Kraftstoff zu der Vorförderpumpe.
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Vorzugsweise
ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass ein Druckspeicher an
der Förderleitung
zwischen dem Rückschlagventil
und der Dosierpumpe angeordnet ist. Der Druckspeicher ermöglicht ein
zeitweises Abschalten der Vorförderpumpe, die
während
des Betriebs der Kraftstoffförderanlage nur
bei Unterschreiten eines Mindestdruckniveaus in dem Druckspeicher
Kraftstoff in den Druckspeicher nachfördert.
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Insbesondere
kann dann vorgesehen sein, dass ein betätigbares Vorförderdruckentlastungsventil
die Förderleitung
zwischen der Vorförderpumpe und
dem Rückschlagventil
mit der Kraftstoffrücklaufleitung
koppelt. Das betätigbare
Vorförderdruckentlastungsventil
erlaubt den Druckausgleich zwischen dem der Vorförderpumpe direkt nachgeordneten
Abschnitt der Förderleitung
und ermöglicht
neben dem leichteren Wiederanlaufen der Vorderförderpumpe das Annehmen eines
sichereren abgeschalteten Betriebszustandes der Kraftstoffförderanlage.
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In
diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass ein betätigbares
Druckspeicherentlastungsventil die Förderleitung zwischen dem Rückschlagventil
und der Dosierpumpe mit der Kraftstoffrücklaufleitung koppelt. Das
Druckspeicherentlastungsventil ist geeignet, einem in dem Druckspeicher vor handenen Überdruck
abzubauen, um die Kraftstoffförderanlage
in einen sichereren abgeschalteten Zustand zu versetzen.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass ein Überdruckventil
die Förderleitung
zwischen der Vorförderpumpe
und der Dosierpumpe mit der Kraftstoffrücklaufleitung koppelt. Das Überdruckventil
kann von der Vorförderpumpe
geförderten überschüssigen Kraftstoff
in den Tank zurückleiten,
wodurch ein gleich bleibender Vordruck für die Dosierpumpe bereitgestellt
werden kann.
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Denkbar
ist auch, dass ein Kraftstofffilter zwischen dem Kraftstofftank
und der Vorförderpumpe angeordnet
ist. Der Kraftstofffilter ist geeignet sowohl die Vorförderpumpe
als auch die Dosierpumpe und die weiteren der Kraftstoffförderanlage
zugehörigen Komponenten
vor Verunreinigungen zu schützen.
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Das
gattungsgemäße Verfahren
wird dadurch weiterentwickelt, dass das zumindest eine betätigbare
Magnetventil während
eines Ausschaltvorganges des Brenners/Verdampfers geöffnet wird,
wobei ein Druckausgleich zwischen der Förderleitung und dem Kraftstofftank
hergestellt wird. Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten
der erfindungsgemäßen Kraftstoffförderanlage
auch im Rahmen eines Verfahrens umgesetzt.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
beispielhaft erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Kraftstoffförderanlage
gemäß dem Stand
der Technik und
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2 eine
erfindungsgemäße Kraftstoffförderanlage.
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In
den folgenden Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche
oder gleichartige Teile.
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1 zeigt
eine Kraftstoffförderanlage
gemäß dem Stand
der Technik. Eine dargestellte Kraftstoffförderanlage 10 ist
Bestandteil eines Heizgerätes 12,
welches neben der Kraftstoffförderanlage 10 einen
Brenner/Verdampfer 22 umfasst. Die Kraftstoffförderanlage 10 fördert Kraftstoff
aus einem Kraftstofftank 14 über eine Förderleitung 16 zu
dem Brenner/Verdampfer 22, der ein Regelelement 22' aufweist, welches
einen gewissen Staudruck in der Förderleitung 16 erzeugt.
Das Regelelement 22' kann beispielsweise
durch eine Drossel oder ein federvorgespanntes Rückschlagventil realisiert werden.
Es ist auch denkbar, dass ein Porenbrenner beziehungsweise -verdampfer
durch seine Kapliaren selbst einen Staudruck in der Förderleitung 16 erzeugt.
Eine Vorförderpumpe 18 saugt
Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 14 durch einen Kraftstofffilter 38 an.
Nach der Vorförderpumpe 18 zweigt
eine Kraftstoffrücklaufleitung 30 mit
einem Überdruckventil 36 von
der Förderleitung 16 ab, über die
von der Vorförderpumpe 18 geförderter überflüssiger Kraftstoff
in den Kraftstofftank 14 zurückfließen kann. Von der Vorförderpumpe 18 gelangt
der nun unter einem Vordruck stehende Kraftstoff über die
Förderleitung 16 zu
einer Dosierpum pe 20, die insbesondere als eine Hubkolbenpumpe
ausgeführt
sein kann. Die Dosierpumpe 20 führt den bislang unter einem
Vordruck stehenden Kraftstoff den Brenner/Verdampfer 22 über die
Förderleitung 16 zu,
wobei der Kraftstoff nun unter einem Förderdruck steht, der von dem
Vordruck verschieden sein kann. Zwischen der Vorförderpumpe 18 und der
Dosierpumpe 20 kann ein Rückschlagventil 32 angeordnet
sein, welches ein Rückströmen von Kraftstoff
zu der Vorförderpumpe 18 verhindert. Stromabwärts des
Rückschlagventils 32 kann
ein Druckspeicher 34 an der Förderleitung 16 angeordnet
sein, wobei der Druckspeicher 34 und das Rückschlagventil 32 zusammen
eine optionale Komponente 42 der Kraftstoffförderanlage 10 bilden.
Die optionale Komponente 42 ermöglicht das zeitweise Abschalten
der Vorförderpumpe 18,
die nunmehr Kraftstoff in den Druckspeicher 34 fördert. Ist
die Vorförderpumpe 18 deaktiviert,
so kann mit Vordruck beaufschlagter Kraftstoff der Dosierpumpe 20 aus
dem Druckspeicher 34 zugeführt werden.
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2 zeigt
eine erfindungsgemäße Kraftstoffförderanlage.
Die in 2 dargestellte Kraftstoffförderanlage 10 unterscheidet
sich von der aus 1 bereits bekannten Kraftstoffförderanlage
im Wesentlichen durch die zusätzlichen
betätigbaren
Magnetventile 24, 26, 28, die verschiedene
Teile der Förderleitung 16 über die
Kraftstoffrücklaufleitung 30 mit dem
Kraftstofftank 14 koppeln. Ein Förderdruckentlastungsventil 24 koppelt
den Bereich der Förderleitung 16 stromabwärts der
Dosierpumpe 20 über
die Kraftstoffrücklaufleitung 30 mit
dem Kraftstofftank 14. Ein Vorförderdruckentlastungsventil 26 koppelt
den direkt an die Vorförderpumpe 18 anschließenden Bereich
der Förderleitung 16 über die
Kraftstoffrücklaufleitung 30 an
den Kraftstofftank 14 und ein Druckspeicherentlastungsventil 28 koppelt
den Bereich der Förderleitung 16 direkt
stromaufwärts
der Dosierpumpe 20 über
die Kraftstoffrücklaufleitung 30 mit dem
Kraftstofftank 14. Wird die Kraftstoffförderanlage 10 abgeschaltet,
so werden die betätigbaren
Magnetventile 24, 26, 28 jeweils in die
nicht dargestellte Schaltposition überführt, wodurch ein in der Förderleitung 16 anstehender Überdruck über die
Kraftstoffrücklaufleitung 30 abbaubar
ist. Es findet also ein Druckausgleich zwischen dem unter einem
unterschiedlichen Druck stehenden Bereichen der Förderleitung 16 und
dem unter Normaldruck stehenden Kraftstofftank 14 statt.
Sind weitere hier nicht erwähnte
Bereiche der Kraftstoffförderanlage 10 vorhanden, die
im Betrieb unter Druck stehen, so können zusätzliche schaltbare Magnetventile
zur Druckentlastung vorgesehen sein. Das Rückschlagventil 32 und
der Druckspeicher 34 sind analog zur 1 optional,
wobei zusätzlich
ein Drucksensor 40 den in dem Druckspeicher 34 anstehenden
Druck bestimmt und zur Regelung von Einschaltphasen der Vorförderpumpe 18 herangezogen
werden kann. Überschreitet
der in dem Druckspeicher 34 vorhandene Druck eine einstellbare
Obergrenze, so kann die Vorförderpumpe 18 abgeschaltet
werden, das Vorförderdruckentlastungsventil 26 in
seine nicht dargestellte Schaltposition überführt werden und der direkt an
die Vorförderpumpe 18 anschließende Teil
der Förderleitung 16 druckentlastet
werden. Unter einem Vordruck stehender Kraftstoff wird nun dem Druckspeicher 34 entnommen
und der Dosierpumpe 20 zugeführt. Unterschreitet der in
dem Druckspeicher 34 vorhandene Druck eine einstellbare
untere Grenze, so kann das Vorförderdruckentlastungsventil 26 wieder in
die dargestellte Schaltposition überführt werden
und die Vorförderpumpe 18 erneut
in Betrieb genommen werden. Das Vorförderdruckentlastungsventil 26 ermöglicht somit
ein leichteres Wiederanlaufen der Vorförderpumpe 18, da diese
nicht gegen einen in der Förderleitung 16 anstehenden
Vordruck in Betrieb genommen werden muss.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den
Ansprüchen
offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch
in beliebiger Kombination für
die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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- 10
- Kraftstoffförderanlage
- 12
- Heizgerät
- 14
- Kraftstofftank
- 16
- Förderleitung
- 18
- Vorförderpumpe
- 20
- Dosierpumpe
- 22
- Brenner/Verdampfer
- 22'
- Regelelement
- 24
- Förderdruckentlastungsventil
- 26
- Vorförderdruckentlastungsventil
- 28
- Druckspeicherentlastungsventil
- 30
- Kraftstoffrücklaufleitung
- 32
- Rückschlagventil
- 34
- Druckspeicher
- 36
- Überdruckventil
- 38
- Kraftstofffilter
- 40
- Drucksensor
- 42
- optionale
Komponente