DE202018101670U1 - Überwachungssystem für einen Gasdruckbehälter - Google Patents

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Abstract

Überwachungssystem für einen Gasdruckbehälter, insbesondere zur Erfassung von Lastwechseln und/oder Überdrücken in Druckluftbehälter für Bremskraftanlagen von Lastkraftwagen und Schienenfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungssystem zur Bestimmung der Lastwechseln und/oder zur Erfassung der Überdrücke Mittel zur direkten oder indirekten Erfassung des Drucks aufweist, wobei das Mittel derart ausgebildet ist, dass der Innendruck des Gasdruckbehälters messbar ist und die Messwerte auf einem Speichermedium abgelegt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Überwachungssystem für einen Gasdruckbehälter, insbesondere Druckluftbehälter und findet vorzugsweise für Druckluftbehälter für Bremskraftanlagen von Fahrzeugen, insbesondere Lastkraftwagen (LKW) und Schienenfahrzeugen Anwendung.
  • Ein Druckluftbehälter wird durch einen vom Motor des LKWs beziehungsweise der Bahn angetriebenen Kompressor auf Betriebsdruck gebracht. Durch Betätigen der Betriebsbremse wird dem Druckluftbehälter Druckluft entnommen. Der dadurch gesunkene Druck im Behälter wird anschließend wieder vom Kompressor auf Betriebsdruck gebracht.
  • Im normalen Betrieb des Fahrzeuges wird somit der Behälter nicht in den drucklosen Zustand gebracht, da immer genügend Druckluft zum Bremsen zur Verfügung stehen muss. Die höchste Beanspruchung des Behälters erfolgt jedoch durch das komplette Entleeren des Behälters auf 0 bar Überdruck und das anschließende erneute Befüllen auf Betriebsdruck. Dies kann z.B. durch längere Stillstandszeiten oder eine Leckage in der Bremsanlage hervorgerufen werden. Der Behälter gilt als Dauerfest für eine Druckschwankung welche 20% des maximalen Betriebsdruckes nicht überschreitet. Für alle anderen Lastwechsel ist nur eine Lastspielzahl von N≤1000 zulässig. Der Betriebsdruck darf vorübergehend um 10% überschritten werden.
  • Beispielhaft wird ein maximaler Betriebsdruck Ps = 12,5 bar angenommen, woraus sich bei 20% des Betriebsdrucks eine Druckschwankung von Δp=2,5 bar ergibt.
  • Daraus folgt, dass der Behälter für Druckschwankungen im Bereich von 2,5 bar Dauerfest ist. Dabei ist zu beachten, dass der tatsächliche Betriebsdruck Ps des LKWs sich auch unterhalb des maximalen Betriebsdruckes befinden kann. Das heißt, dass sich der Zyklus Δp=2,5 bar nicht zwingend, wie hier im Beispiel, zwischen 10,0 bar und 12,5 bar abspielen muss.
  • Das Überschreiten der zulässigen Lastspielzahl N≤1000 zulässig außerhalb des dauerfesten Bereiches führt nicht zwingend zur Zerstörung des Behälters. Jedoch ist eine Überprüfung des Behälters auf etwaige Beschädigungen zwingend notwendig um die weitere Sicherheit Gewehrleisten zu können.
  • Der Verzicht auf eine vereinfachte Berechnung auf Wechselbeanspruchung unter alleiniger Wirkung von Innendruckschwankungen unter 1000 An- und Abfahrten und Druckschwankungen von nicht mehr als 10 % bzw. 20 % des maximal zulässigen Druckes stellt für Druckbehälter mit Bauformen und Schweißverbindungen, die für Wechselbeanspruchung weniger geeignet sind, oder für Druckbehälter, die nach Gesichtspunkten vorwiegend statischer Beanspruchung ausgelegt sind (z. B. Einfache Druckbehälter nach EU-Richtlinien) eine pragmatische Lösung dar. Hierbei wird davon ausgegangen, dass eventuell auftretende Ermüdungsrisse bei wiederkehrenden Prüfungen gemäß § 10 Abs. 4 der DruckbehV rechtzeitig erkannt werden.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2012 205 700 B4 ist ein Druckbehälter bekannt, der eine Auskleidung, die in sich ein druckbeaufschlagtes Fluid speichert aufweist. Die Auskleidung wird von einer Verstärkungsschicht umgeben, wobei zwischen der Auskleidung und der Verstärkungsschicht ein Sensor eingreift, der einen lebensdauerbezogenen Wert erfasst. Des Weiteren ist zwischen der Auskleidung und der Verstärkungsschicht eine Aussparung vorgesehen, wobei der Sensor ein Wachstum der Aussparung überwacht, wobei das Wachstum durch eine wiederholende Schwankung des Innendrucks des Druckbehälters zusammen mit dem Ein- und Auslass des Fluids in und aus dem Druckbehälter verursacht wird.
  • Die Druckschrift DE 602 08 563 T2 beschreibt ein Überwachungssystem für einen Drucksensor. Das Überwachungssystem umfasst einen Sensor, der in dem Druckbehälter angeordnet ist und mittels dem ein Signal erzeugbar ist. Das Signal wird an eine Steuereinrichtung übermittelt, die das empfangene Signal überwacht und im Falle einer Beeinflussung des Betriebs eine Warnung erzeugt. Das Signal wird mittels einer direkten permanenten Messung des Sensors innerhalb des Druckbehälters erzeugt. Das Signal betrifft dabei den Druck innerhalb des Druckbehälters.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Überwachungssystem für einen Gasdruckbehälter zu entwickeln, welches einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist und die gefahrenen Lastzyklen sowie Überdrücke eines Gasdruckbehälters, vorzugsweise eines Druckluftbehälters für LKW oder Schienenfahrzeuges Bremsanlagen aufzeichnet und/oder ermittelt.
  • Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Schutzanspruchs gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Überwachungssystem betrifft ein Überwachungssystem für einen Gasdruckbehälter wobei die Erfindung insbesondere Druckluftbehälter für Bremskraftanlagen von Lastkraftwagen und Schienenfahrzeugen betrifft.
  • Das Überwachungssystem weist zur Bestimmung von Lastwechseln und/oder zur Erfassung von Überdrücken Mittel zur direkten oder indirekten Erfassung des Drucks auf, wobei das Mittel derart ausgebildet ist, dass der Innendruck des Gasdruckbehälters messbar ist und die Messwerte auf einem Speichermedium abgelegt werden. Vorzugsweise ist das Mittel zur direkten oder indirekten Erfassung von Überdrücken in Form eines Drucksensors oder wenigstens eines Dehnungsmessstreifens ausgebildet.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Drucksensor und/oder der wenigstens eine Dehnungsmessstreifen in oder an einer Behälterwand bzw. einer Behälter AnschlussÖffnung montierbar.
  • Des Weiteren können der Drucksensor und/oder der Dehnungsmessstreifen über eine Anschlussöffnung in den Druckbehälter montierbar sein. Vorzugsweise ist der Drucksensor in einen Gewindering des Druckbehälters einschraubbar. Alternativ kann der Drucksensor in Form eines Gewinderings ausgebildet sein, der in das Gewinde des Druckbehälters einschraubbar ist.
  • Der Drucksensor und/oder Dehnungsmessstreifen erfasst die erforderlichen Messdaten für die Überwachung und legt diese auf dem Speichermedium ab. Das Speichermedium ist auswertbar und/oder auslesbar ausgebildet, wobei die Auswertung der Messdaten unter folgenden Aspekten erfolgt:
    • - Auswertung der Anzahl an Lastzyklen welche außerhalb eines definierten dauerfesten Bereichs liegen, woraus sich Rückschlüsse auf die Lebensdauer des Behälters schließen lassen (Lastspielzahl N≤1000 zulässig).
    • - Auswertung der Anzahl und der Höhe der Überdrücke (Überdruck Pü > PS Betriebsdruck).
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die von dem Drucksensor und /oder Dehnungsmessstreifen auf dem Speichermedium abgelegten Messdaten mittels eines Smartphones, eines Computers, einer Recheneinheit oder einer in das Fahrzeug integrierten Recheneinheit auslesbar und/oder auswertbar.
  • Das Auswerten und/oder Auslesen erfolgt mittels einer externen Software auf dem Computer oder der ähnlichen Recheneinheit oder in Form einer Smartphone-App auf dem Smartphone. Unter Nutzung der externen Software kann das Überschreiten der zulässigen Lastspielzahl N≤1000 festgestellt werden.
  • Das Auslesen und/oder Auswerten der auf dem Speichermedium abgelegten Daten des Mittels zur direkten oder indirekten Erfassung des Drucks erfolgt vorzugsweise kabellos, jedoch kann auch eine Schnittstelle zur Kommunikation mittels eines Kabels vorgesehen sein.
  • Der Drucksensor kann eine Sendeeinheit oder eine Schnittstelle für ein Kabel für die Kommunikation mit einem Empfänger aufweisen, wobei der Empfänger ein Smartphone, ein Computer oder eine ähnliche Auslese- Rechen- Einheit ist. In einer alternativen Ausgestaltung kann der Empfänger in die Steuerung des Fahrzeuges integriert sein.
  • Die Stromversorgung des Drucksensors und/oder des Speichermediums erfolgt vorzugsweise mittels einer fahrzeugunabhängigen Stromversorgung, getrennt vom Bordnetz des Fahrzuges und/oder einem Akku. Des Weiteren ist eine Energiegewinnung mittels Vibration denkbar. In einer alternativen Ausgestaltung kann das Bordnetz eines Fahrzeuges für die Energieversorgung genutzt werden.
  • Der Drucksensor und/oder der wenigstens eine Dehnungsmessstreifen und/oder das Speichermedium sind als Zubehörteil nachrüstbar. So kann ein Einsatz an bereits existierenden Druckluftbehältern gewährleistet werden. Vorzugsweise besitzt das Zubehörteil eine eigenständige, von dem Fahrzeug unabhängige Stromversorgung, wodurch die Nachrüstung unabhängig des gewählten Fahrzeugs möglich ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 einen Druckluftbehälter zur Überwachung von Lastwechseln und Überdrücken,
    • 2 einen Drucksensor in einen Mantel-Gewindering eingesetzt.
  • Druckluftbehälter werden in verschiedenen Baugrößen und Varianten gefertigt. Im Wesentlichen setzen sich die Behälter immer aus einer Mantelfläche sowie zwei, sich an den Stirnseiten der Mantelfläche erstreckenden Bodenelementen zusammen.
  • In 1 ist ein Druckluftbehälter 1 mit einem linksseitig angeordneten Boden 2 und einem rechtsseitig angeordneten Boden 3 dargestellt. Zwischen dem linksseitig angeordneten Boden 2 und dem rechtsseitig angeordneten Boden 3 ist eine Mantelfläche 4 angeordnet, die mit dem linksseitigen Boden 2 und dem rechtsseitigen Boden 3 vorzugsweise verschweißt oder verklebt ist. An der Mantelfläche 4 ist zentriert ein Mantel-Gewindering 5 angeordnet, der deinen Drucksensor aufnehmen kann. Alternativ sind in oder an dem Druckluftbehälter 1 Dehnungsmessstreifen angeordnet, die eine Ausdehnung des Behälters 1 erfassen.
  • Ein derartiger Druckluftbehälter 1 gilt als Dauerfest für eine Druckschwankung welche 20% des maximalen Betriebsdruckes nicht überschreitet. Für alle anderen Lastwechsel ist nur eine Lastspielzahl von N≤1000 zulässig. Der Betriebsdruck darf nur vorübergehend kurzzeitig um 10% überschritten werden.
  • In 2 ist ein Mantel-Gewindering 5, welcher in 1 Anwendung findet in einer Detaildarstellung abgebildet. In den Mantel-Gewindering 5 ist ein Drucksensor 6 einschraubbar. Der Drucksensor 6 ist derart ausgebildet, dass er durch den Mantel-Gewindering 5 in den Druckbehälter einschraubbar ist. Zwischen dem Drucksensor 6 und dem Mantel-Gewindering 5 ist vorzugsweise eine Dichtung 7 vorgesehen, die das Entweichen von Luft aus dem Druckluftbehälter verhindert.
  • Der Drucksensor 6 zeichnet ermittelte Messwerte auf und legt diese auf einem integrierten oder externen Speichermedium ab. Die Messerwerte auf dem Speichermedium können kabellos oder mittels einer Schnittstelle für eine Kabelverbindung ausgelesen und ausgewertet werden.
  • Der Drucksensor kann in Form eines Drehverschlusses zum Einsatz in einem Gewindering eines Druckluftbehälters ausgebildet sein. Alternativ kann der Drucksensor an einem Drehverschluss für Druckluftbehälter, nach innen in den Behälter weisend angeordnet sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Druckluftbehälter
    2
    Linksseitig angeordneter Boden
    3
    Rechtsseitig angeordneter Boden
    4
    Mantelfläche
    5
    Mantel-Gewindering
    6
    Drucksensor
    7
    Dichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012205700 B4 [0008]
    • DE 60208563 T2 [0009]

Claims (9)

  1. Überwachungssystem für einen Gasdruckbehälter, insbesondere zur Erfassung von Lastwechseln und/oder Überdrücken in Druckluftbehälter für Bremskraftanlagen von Lastkraftwagen und Schienenfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungssystem zur Bestimmung der Lastwechseln und/oder zur Erfassung der Überdrücke Mittel zur direkten oder indirekten Erfassung des Drucks aufweist, wobei das Mittel derart ausgebildet ist, dass der Innendruck des Gasdruckbehälters messbar ist und die Messwerte auf einem Speichermedium abgelegt werden.
  2. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur direkten oder indirekten Erfassung von Überdrücken in Form eines Drucksensors oder wenigstens eines Dehnungsmessstreifens ausgebildet ist.
  3. Überwachungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor und/oder der wenigstens eine Dehnungsmessstreifen in oder an einer Behälterwand montierbar ist.
  4. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor über eine Anschlussöffnung in den Druckbehälter montierbar ist.
  5. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium auswertbar und/oder auslesbar ist.
  6. Überwachungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium mittels eines Smartphones, eines Computers, einer Recheneinheit oder einer in das Fahrzeug integrierten Recheneinheit auslesbar und/oder auswertbar ist, wobei das Auswerten und/oder Auslesen mittels einer externen Software auf dem Computer oder der ähnlichen Recheneinheit oder in Form einer App auf dem Smartphone erfolgt.
  7. Überwachungssystem nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung und/oder das Auslesen des Speichermediums kabellos oder mittels einer Schnittstelle mit einem Kabel erfolgt.
  8. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor und/oder das Speichermedium mittels einer fahrzeugunabhängigen Stromversorgung und/oder einen Akku und/oder über Energiegewinnung mittels Vibration und/oder einem Bordnetz eines Fahrzeuges mit Energie versorgt wird.
  9. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor und/oder der wenigstens eine Dehnungsmessstreifen und/oder das Speichermedium als Zubehörteil nachrüstbar ist.
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