DE202006013256U1 - Reserveschaltung für flüssiggasbetriebene Fahrzeuge - Google Patents

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Abstract

Reserveschaltung für flüssiggasbetriebene Fahrzeuge,
umfassend:
eine Treibstoffzufuhrleitung (1) zum Anschließen an eine auswechselbare Gasflasche (11) mit Flüssiggas;
eine Treibstoffabgabeleitung (2) zum Anschließen an einen Antriebsmotor (12) des Fahrzeuges;
eine Reserveabgabeleitung (3) zum Anschließen an einen Antriebsmotor (12) des Fahrzeuges;
einen Reservebehälter (4), in den die Treibstoffzufuhrleitung (1) beliebig, die Treibstoffabgabeleitung (2) an einer oberen und die Reserveabgabeleitung (3) an einer unteren Stelle einmünden;
einen Leerzustandsensor (5), der bei Erschöpfen des Inhalts der Gasflasche (11) ein Warn- und Stellsignal abgibt und ein Sperrventil (6) steuert, wobei mindestens der Reservebehälter (4) von einer Wärmeisolierung (7) umgeben ist, die so dimensioniert ist, dass Flüssiggas im Reservebehälter (4) am Sieden eingeschränkt wird, so dass im Reservebehälter (4) ein Flüssiggasspeicherraum (17) erhalten bleibt.
dadurch gekennzeichnet,
dass das Sperrventil (6) den Durchgang der Treibstoffabgabeleitung (2) beherrscht und von dem Leerzustandsensor (5) gesteuert wird;

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Reserveschaltung für flüssiggasbetriebene Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Flüssiggas, z. B. Propan, wird kommerziell in Gasflaschen bereitgestellt, die anstelle des Tanks bei gewissen Fahrzeugen, zum Beispiel Gabelstaplern, verwendet werden, wobei nach Verbrauch des Inhalts die leere Gasflasche gegen eine volle Gasflasche getauscht wird. In diesem Zusammenhang besteht ein Problem mit der Anzeige des Gasinhalts der Flasche, wenn der Gasinhalt zur Neige geht. Entweder man verschenkt Restinhalt in der Gasflasche, oder das Fahrzeug bleibt stehen, bevor es die Station für Gasflaschenwechsel erreicht hat.
  • Es ist auch bereits eine Reserveschaltung für flüssiggasbetriebene Fahrzeuge bekannt ( DE-U 202 17 298 ), bei der ein Druckschalter den Leerzustand in der Gasflasche feststellt und signalisiert, und bei der ein Druckregler verwendet wird, um aus dem Reservebehälter Gas abzuziehen. Nachteilig bei dieser Reserveschaltung ist der Umstand, dass ständig verdampftes Gas über eine Bypassleitung aus dem Reservebehälter zum Antriebsmotor gelangt, wodurch die Größe der Restmenge an Flüssiggas in dem Reservebehälter unsicher wird, wenn eine gewisse Zeit verstrichen ist.
  • Zur Abhilfe könnten, gesteuert von einer Elektronik, Sperrventile betätigt werden, um Flüssiggas im Reservebehälter einzusperren beziehungsweise im Falle der Erschöpfung der Gasflasche freizugeben. Dies stellt eine teure Lösung des Problems dar.
  • In DE 10 2004 036 318 .8 wird Flüssiggas durch eine Wärmeisolierung am Verdampfen gehindert und auf diese Art eingesperrt. Diese hat den Nachteil, dass das Gerät für die Platzverhältnisse im Motorraum des Fahrzeuges zu groß ist. Weiterhin ist es montageunfreundlich, weil die Anschlüsse unten liegen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirtschaftlich und kompakt zu erstellende Reserveschaltung anzugeben, bei der die Reservekapazität an Flüssiggas keinen allzu großen Schwankungen unterliegt, so dass eine sichere Basis für die Restlaufzeit des Fahrzeugs erhalten wird.
  • Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Merkmale des Anspruches 1 gelöst und durch die weiteren Merkmale der abhängigen Ansprüche ausgestaltet und weiterentwickelt. Im Einzelnen wird im unteren Bereich des Reservebehälters ein Flüssiggasspeicherraum dadurch gebildet, dass die Treibstoffabgabeleitung in den oberen Bereich des Reservebehälters mündet. Der Bereich zwischen Zufuhrleitung und Treibstoffabgabeleitung wird im Normalbetrieb als Durchströmungsraum für das Flüssiggas benutzt. Wenn der Inhalt der Gasflasche erschöpft ist, strömt kein Flüssiggas mehr zwischen Treibstoffzufuhrleitung und Treibstoffabgabeleitung. Gefördert durch die normale Saugwirkung des Antriebsmotors sinkt der Druck innerhalb der Hohlräume des Systems unterhalb des Gasdruckes von etwa 10 bar (bei. Propan als Flüssiggas) ab, was durch einen Drucksensor feststellbar ist, der auf einen bestimmten Druck unterhalb dieser 10 bar, z. B. auf 3 bar, eingestellt ist und bei dessen Unterschreiten ein Warn- und Stellsignal abgibt. Mit dem Druckabfall fängt das verflüssigte Gas im Reservebehälter zu sieden an, was Wärme verbraucht, so dass die Temperatur im Reservebehälter auf bis zu –20°C abfällt, was durch einen Temperatursensor feststellbar ist, der ebenfalls (oder statt des Drucksensors) ein Warn- und Stellsignal abgeben kann. Das Stellsignal des Drucksensors und/oder des Temperatursensors führt zum Schließen eines Sperrventils in der Treibstoffabgabeleitung, die mit dem Antriebsmotor des Fahrzeugs verbunden ist. Während des Reservebetriebs ist dieses Sperrventil geschlossen und es wird das Warnsignal abgegeben. Dann fließt gespeist vom Restdruck der Gasflasche Flüssiggas durch die tiefer mündende Reserveabgabeleitung die ebenfalls mit dem Antriebsmotor verbunden ist. Der niedrige Druck führt dazu, dass ein Teil des gespeicherten Flüssiggases verdampft, bis die Wärmekapazitäten des Reservebehälters und Flüssiggases erschöpft sind, und in dem Maß wie viel Wärme von außen in den Behälter transportiert wird.
  • Indem erfindungsgemäß der Reservebehälter von einer Wärmeisolierung umgeben ist, wird der Eintrag von Wärme in den Reservebehälter eingeschränkt und damit weiteres verdampfen des Flüssiggases behindert. Somit bleibt ein beträchtlicher Teil des Inneren des Reservebehälters mit Flüssigkeit gefüllt und diese kann über die Reserveabgabeleitung abgezogen werden. Mit der Erfindung wird erreicht, dass im Volumen des Reservebehälters verflüssigter Treibstoff erhalten bleibt und für den Reservebetrieb bis zum Austausch der Gasflasche zur Verfügung gestellt wird. Dabei brauchen keine gesonderten Maßnahmen unternommen werden, um das Flüssiggas in dem Reservebehälter zwangsweise einzusperren, das heißt am Absieden und Ausdunsten über die Treibstoffabgabeleitung zu hindern. Überraschender Weise gelingt die Absperrung in praktisch ausreichender Weise durch Behinderung des Wärmetransports ins Innere des Reservebehälters. Dieser Effekt wird idealisiert, indem die Wärmeisolierung ein Vakuum ist. Dann entsteht noch ein Wärmetransport durch Strahlung, weshalb Maßnahmen zu treffen sind, diese zu minimieren. Besonders wirtschaftlich und der Erfindung angemessen hat sich Perlitpulver erwiesen, welches in den Vakuumraum eingebracht wird. Weitere Maßnahmen sind Vielschichtenisolierungen, Santocelpulver oder z.B. Glasfaser im Vakuumraum. Der Wärmetransport ist auch von der Fixierung des Reservebehälters abhängig, die ebenfalls Wärme in diesen hineinleitet. Es werden daher die Gasführungsleitungen ausgenutzt, den Reservebehälter zu fixieren. Diese sind idealer Weise im Dreieck angeordnet. Mit einer stabilen Dreipunktaufhängung können sie mit geringer Wandstärke und Durchmesser ausgelegt den Wärmetransport gering halten, und gleichzeitig den Reservebehälter hinreichend fixieren. Die Reserveschaltung kann nun so ausgelegt werden, dass der Wärmetransport zum Reservefall durch die 3 Gasführungsleitungen in derselben Größenordnung liegt, wie durch die Vakuumisolierung hindurch. Diese lässt bei einem Reservebehälter der Größenordnung von 100 × 100 mm, einem Vakuumraum von durchschnittlich 5 mm um diesen herum, und einer Temperaturdifferenz von angenommen 75° Kelvin etwa 4 Joule pro Sekunde Wärme hindurch. Wenn die fixierenden V2A-Gasführungsleitungen auf 6 × 1 mm, und einer Länge von 4 mm ausgelegt werden, lassen diese unter denselben Bedingungen etwa 2 Joule/Sekunde hindurch. Insgesamt 6 Joule/Sekunde lassen größenordnungsmäßig 50 Gramm Flüssiggas in der Stunde verdampfen, wenn die Schaltung auf Reserve geht. Dieses geht an Speichermenge im ungünstigen Fall verloren. Die Erfindung hat den Vorteil der einfachen und robusten Ausbildung ihrer Teile.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigt 1 eine schematische Darstellung der Reserveschaltung für flüssiggasbetriebene Fahrzeuge.
  • Die hauptsächlichsten Teile der Reserveschaltung sind eine Treibstoffzufuhrleitung 1, eine Treibstoffabgabeleitung 2, eine Reserveabgabeleitung 3 ein Leerzustandsensor 5, ein Sperrventil 6, und ein Druck-Reservebehälter 4. Die Leitungen 1, 2 und 3 sind teilweise und der Reservebehälter 4 vollständig von einer Wärmeisolierung 7 umgeben. In der Zufuhrleitung 1 ist ein Rückschlagventil 8 angeordnet, das den Reservebehälter 4 gegenüber der Gasflasche 11 im Reservebetrieb entkoppelt. Das Sperrventil 6 befindet sich im Zuge einer Treibgasabgabeleitung 2, die aus Rohrstutzen gebildet wird. Außerhalb der Wärmeisolierung 7 befindet sich an entfernter Stelle ein Signalgeber 8, der von dem Leerzustandsensor 5 gesteuert wird. Ein Sicherheitsventil 18, das auf etwa 30 bar eingestellt ist und gegen nicht betriebsbedingte Drucküberschreitung schützt, ist an den Reservebehälter 4 angeschlossen. Die Zufuhrleitung 1 ist an einem Steigrohr einer auswechselbaren Gasflasche 11 angeschlossen und führt den Treibstoff (über das Rückschlagventil 8) dem Reservebehälter 4 an einer Stelle 15 zu, die im Boden oder Deckel des Reservebehälters 4 angeordnet sein kann. Weil das Sicherheitsventil 18 hier angeschlossen werden kann, sollte die Mündung im Deckel liegen. Im Normalbetrieb wird an hochgelegener Stelle 14 der Treibstoff über die Treibgasabgabeleitung 2 weitergeführt und einem Antriebsmotor 12 über nicht dargestellte Einrichtungen zugeführt. Diese Stelle befindet sich in einer Höhe, dass ein sicherheitsrelevantes Gaspolster 16 von etwa 15% des Inhaltes des Reservebehälters 4 gewährleistet wird. Im Reservebetrieb wird an tiefgelegener Stelle 13 der Treibstoff über die Reserveabgabeleitung 3 dem Antriebsmotor zugeführt. Der Reservebehälter 4 besteht aus wirtschaftlichen Gründen vorzugsweise aus Stahl und die angeschweißten Gasführungsleitungen aus V2A-Stahl, weil dieser eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einen Gasdrucksensor als Leerzustandsensor 5, der an der Treibstoffzufuhrleitung 1 angeschlossen ist und der bei Erreichen eines voreingestellten Druckwertes anspricht, der unterhalb des Gasdruckes des verwendeten Flüssiggases bei zu erwartender Umgebungstemperatur ist und z. B. bei 3 bar liegt. Alternativ kann ein Temperatursensor eingesetzt werden, dessen Fühler z.B. in dem Mantel des Reservebehälters 4 sitzt, um den plötzlichen Temperaturabfall beim Sieden des verflüssigten Gases in dem Reservebehälter 4 oder eine niedrige Temperatur von z. B. –10°C anzuzeigen, wie sie kurz nach Erreichen des Leerzustandes der Gasflasche 11 auftritt. (Die Temperatur kann bis zu –20°C absinken.)
  • Im Betrieb der Reserveschaltung füllt sich der Reservebehälter 4 mit dem Flüssiggas, das über die Abgabeleitung 2 im Normalbetrieb des Fahrzeugs abgezapft werden kann. Wenn der Inhalt der Flasche 11 zur Neige geht, wächst das Gaspolster 16 infolge Verdampfung von Flüssiggas, die von den Wärmekapazitäten des Flüssiggases und des Behältermantels 4 gespeist werden. Es bleibt jedoch ein Flüssiggasspeicherraum 17 innerhalb des Reservebehälters 4 erhalten, weil die Wärmekapazitäten erschöpfen und von außen keine Wärme eingetragen wird. In der Reserveschaltung der 1 ist der Gasdrucksensor 3 auf Feststellung eines Druckwertes von z. B. 3 bar voreingestellt und gibt ein Warnsignal an den Signalgeber 8 als auch ein Stellsignal an das Sperrventil 6 ab, um dieses zu schließen, wie durch gepunktete Linien dargestellt. Da die Reserveabgabeleitung 3 in den Reservebehälter 4 an niedriger Stelle 13 mündet, kann Flüssiggas aus dem verbleibenden Flüssiggasspeicherraum 17, gespeist aus dem Restdruck der Gasflasche 11 abgezogen und dem Antriebsmotor 12 zugeführt werden.
  • In 2 hält eine Selbsthalteschaltung 9 den Signalgeber 8 bei einmaligem Signal vom Leerzustandsensor 5 eingeschaltet, auch wenn durch Nachverdampfung das Signal wieder abfällt. Somit wird ein Flackern des Signalgebers 8 vermieden. Ein Stellsignalinverter 10 schließt des Sperrventil 6, wenn dieses elektrischen Strom vom Leerzustandsensor 5 erhält. Er ist aufgrund der Verfügbarkeit der Bauteile 5 und 6 erforderlich. Er kann mit der Selbsthalteschaltung 9 in der Bauform eines Relais kombiniert und realisiert werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Reserveschaltung kann die Gasflasche 11 komplett entleert werden, ohne der Gefahr zu unterliegen, den Stillstand des Fahrzeugs zur Unzeit zu riskieren. Die Kapazität des Speicherraumes 17 garantiert hinreichende Restlaufzeit für das Fahrzeug, in welcher die alte Gasflasche abgebaut und durch eine neue Gasflasche 11 ersetzt werden kann. Es ist eine sichere Abschätzung der Restlaufzeit z.B. über den Treibstoffverbrauch des Motors möglich. Dieser kann über die Drehzahl ermittelt werden, sodass die aktuelle Restlaufzeit in z.B. Minuten über ein Display herabgezählt werden kann.

Claims (10)

  1. Reserveschaltung für flüssiggasbetriebene Fahrzeuge, umfassend: eine Treibstoffzufuhrleitung (1) zum Anschließen an eine auswechselbare Gasflasche (11) mit Flüssiggas; eine Treibstoffabgabeleitung (2) zum Anschließen an einen Antriebsmotor (12) des Fahrzeuges; eine Reserveabgabeleitung (3) zum Anschließen an einen Antriebsmotor (12) des Fahrzeuges; einen Reservebehälter (4), in den die Treibstoffzufuhrleitung (1) beliebig, die Treibstoffabgabeleitung (2) an einer oberen und die Reserveabgabeleitung (3) an einer unteren Stelle einmünden; einen Leerzustandsensor (5), der bei Erschöpfen des Inhalts der Gasflasche (11) ein Warn- und Stellsignal abgibt und ein Sperrventil (6) steuert, wobei mindestens der Reservebehälter (4) von einer Wärmeisolierung (7) umgeben ist, die so dimensioniert ist, dass Flüssiggas im Reservebehälter (4) am Sieden eingeschränkt wird, so dass im Reservebehälter (4) ein Flüssiggasspeicherraum (17) erhalten bleibt. dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (6) den Durchgang der Treibstoffabgabeleitung (2) beherrscht und von dem Leerzustandsensor (5) gesteuert wird;
  2. Reserveschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an entfernter Stelle vom Reservebehälter (4) am Fahrzeug ein Signalgeber (8) vorgesehen ist, der von dem Leerzustandsensor (5) gesteuert wird.
  3. Reserveschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (8) bei einmaliger Ansteuerung von dem Leerzustandsensor (5) durch eine Selbsthalterschaltung (9) den Signalzustand beibehält.
  4. Reserveschaltung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Sperrventils (6) von dem Leerzustandsensor (5) von einem Stellsignalinverter (10) umgekehrt wird.
  5. Reserveschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Treibstoffzufuhrleitung (1) ein Rückschlagventil (8) angeordnet ist.
  6. Reserveschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reservebehälter (4) aus hochfestem Material mit möglichst geringer Wärmekapazität gefertigt ist.
  7. Reserveschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Leerzustandsensor (5) ein Gasdrucksensor, oder ein Temperatursensor ist, der an die Treibstoffzufuhr- (1), Treibstoffabgabe- (2), Reserveabgabeleitung (3) oder an den Reservebehälter (4) angeschlossen ist und bei Erreichen eines eingestellten Druckes anspricht, der unterhalb des Gasdruckes des verwendeten Flüssiggases bei zu erwartender Umbebungstemperatur ist, bzw. der bei Absinken auf eine eingestellte tiefe Temperatur anspricht.
  8. Reserveschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolierung (7) ein Vakuumraum mit Maßnahmen zur Einschränkung der Wärmestrahlung ist.
  9. Reserveschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Treibstoffzufuhr- (1), Treibstoffabgabe- (2) und Reserveabgabeleitung (3) im Dreieck angeordnet sind, damit sie den Reservebehälter (4) bei geringen Durchmessern und Wandstärken hinreichend fixieren.
  10. Reserveschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Motordrehzahlmesser bei Reserve den aktuellen Treibstoffverbrauch ermittelt, auf die Restlaufzeit in z.B. Minuten schließt, die über ein Display ausgegeben werden.
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