DE69311502T2 - Sicherheitssystem für ein mit gasförmigem Brennstoff arbeitendes Strassenfahrzeug - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitssystem für ein Straßenfahrzeug, das mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet ist, der durch einen gasförmigen Kraftstoff versorgt wird. Die Erfindung betrifft im einzelnen ein Sicherheitssystem, das eine geregelte Abführung des Kraftstoffs im Fall von ungewolltem Entweichen des letztgenannten vor allem dank einer Begrenzung des Durchsatzes und des Volumens der freigesetzten Gase und durch eine systematische Orientierung jeglicher Gasfreisetzung, die die Verdünnung der Gase in der Atmosphäre erleichtert, in Richtung des oberen Teils des Fahrzeugs gestattet.
• Die Verwendung von unter Druck stehenden gasförmigen Kraftstoffen, die im Kontakt mit Luft leicht entzündlich sind wie Methan oder Erdgas, um Straßenfahrzeuge und vor allem Straßentransportfahrzeuge zu betreiben, macht bestimmte Sicherheitsmaßnahmen notwendig, um die Explosionsrisiken zu minimieren oder zu vermeiden. Die heutzutage eingesetzten Mittel beziehen sich hauptsächlich auf die technische Eignung der Bestandteile des Gaskreises und auf die Begrenzung der Folgen eines möglichen Entweichens durch Belüftung der gesamten Teile des Gaskreises, die sich im Innern des Fahrzeugs befinden.
• Durch das Dokument US-A-4.523.548 ist ein System zur Bevorratung von Brenngas für ein Straßenfahrzeug bekannt, das mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet ist, der mit unter Druck stehendem Gas versorgt wird, vom Typ aufweisend Vorratsbehälter für das unter Druck stehende Gas, die mit Füllungsmitteln bzw. Mitteln zur Zuführung des Gases zum Motor verbunden sind, in welchem Motor die Füllungsmittel einen Stutzen aufweisen, der in eine Seitenwand des Fahrzeugs (Fig. 1) durch eine Öffnung mündet, die mit einem Anschlußventil versehen ist, und daß die Füllungsmittel mit Abschaltungsmitteln versehen sind, die geeignet sind, die Behälter von den Füllungsmitteln zu isolieren, wobei die Abschaltungsmittel durch ein adaptiertes Ventil gebildet sind, das direkt stromabwärts vom Anschlußventil angeordnet ist.
• Eine derartige Annäherung berücksichtigt jedoch nicht die Begrenzung der Gasmengen, die entweichen können, und auch nicht deren Verdünnung in der Atmosphäre; es besteht folglich heutzutage im Fall eines Defekts des unter Druck stehenden Versorgungskreises ein Risiko der Bildung zündfähiger Schichten in unmittelbarer Nähe der Straßenfahrzeuge, die einen gasförmigen Kraftstoff benutzen.
• Außerdem weisen die Lager- und Füllungseinheiten an den in Betrieb befindlichen Fahrzeugen für den Fall eines Zusammenstoßes keine besonderen Schutz- oder Sicherheitseinrichtungen auf.
• Das erfindungsgemäße Sicherheitssystem gestattet, diesen Mängeln abzuhelfen. Es weist tatsächlich gemäß einem Merkmal der Erfindung Füllungsmittel mit Verbindungselement und Ventil auf, die in der Seitenwand des Fahrzeugs derart gelegen sind, daß die Füllungsvorgänge erleichtert werden, wobei diese Füllungsmittel automatisch vom unter Druck stehenden Gaskreis ab dem Ende der Füllungsvorgänge isoliert sind dank der adaptierten Abschaltungsmittel.
• Die Behälter und der Versorgungskreis der unter Druck stehenden Gase sind, was sie betrifft, derart angeordnet, daß sie im Fall eines Zusammenstoßes am meisten geschützt sind.
• Ein weiteres Merkmal des Sicherheitssystems besteht darin, daß die verschiedenen Behälter, die zur Bevorratung der Gase verwendet werden, auf verschiedene unabhängige Zuführungskreise des Gases zum Motor aufgeteilt sind, wobei jeder Kreis isoliert sein kann, um die ungewollte Entleerung des gesamten gelagerten Gasvorrats zu vermeiden.
• Werner ist jeder der Behälter senkrecht zu seinen Öffnungen für den Ein- und Austritt der Gase mit einem eingebauten Anschlußstutzen eines bestimmten Querschnitts vor allem als Funktion des Wassungsvermögens des Behälters, des Nennbetriebsdrucks und einer vordefinierten Dauer derart versehen, daß jegliche ungewollte Entleerung des Behälters kontrolliert wird und auf diese Weise die Bildung einer zündfähigen Schicht vermieden wird.
• Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung erstrecken sich eine oder mehrere Abzugleitungen vom Motorraum bis zum oberen Teil des Fahrzeugs derart, daß die Abführung sämtlicher Brenngase gestattet ist, die aus dem Motor entweichen und daß auf diese Weise eine explosive Ansammlung dieser Brenngase vermieden wird. Diese Abzugleitung oder -leitungen können außerdem für den Durchgang sämtlicher oder eines Teils der Leitungen genutzt werden, die das Gas der Behälter dem Motor zuführen.
• Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sieht man im Wall eines Fahrzeugs mit Bevorratung des Brenngases im Dach unabhängig und an der Vorderseite der Behälter Bügel vor, die im Dach in einer Längsrichtung befestigt sind. Diese Bügel gestatten, durch fortschreitende Verformung die Energie eines Zusammenstoßes mit einem Hindernis auf der Höhe der Behälter zu absorbieren und die letztgenannten zu schützen.
• Die Ziele, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind besser verständlich angesichts der nachstehenden Beschreibung verschiedener beispielhafter und unbeschränkender Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung, in der:
• - Fig. 1 ein teilweise aufgeschnittenes Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sicherheitssystems in einem Wahrzeug zur Personenbeförderung wiedergibt;
• - Fig. 2 und 3 zwei teilweise aufgeschnittene Varianten des erfindungsgemäßen Sicherheitssystems wiedergeben, die in einem Fahrzeug zur Warenbeförderung angewandt sind.
• Die verschiedenen Figuren beschreiben verschiedene Straßenfahrzeugtypen, die mit Verbrennungsmotoren angetrieben werden, die durch einen unter Druck stehenden gasförmigen Kraftstoff wie Methan oder Erdgas versorgt werden. Um das Verständnis der Figuren zu erleichtern, beziehen sich dieselben Bezugsziffern auf dieselben Bauteile.
• Gemäß Fig. 1 weist der Kreis für den gasförmigen Kraftstoff zunächst Füllungsmittel 1 für die Vorratsbehälter 9 des Fahrzeugs auf. Diese Füllungsmittel weisen einen Stutzen 12 auf, der mit einer stromaufwärtigen Öffnung versehen ist, die mit einem Anschlußventil 11 ausgestattet ist, das in eine Seitenwand des Fahrzeugs absolut ergonomisch mündet, um den Wüllungsvorgang mit der Pumpe durch den Wahrer des Fahrzeugs oder jede andere mit dieser Arbeit beauftragte Person einfach zu gestalten. Dieser Stutzen 12 mündet an seinem stromabwärtigen Ende in die Vorratsbehälter 9 ein. Der Stutzen 12 ist mit einem Abschaltungsventil 2 versehen, das in der Nähe seines stromabwärtigen Endes angeordnet ist und gestattet, die Behälter 9 automatisch vom Füllungsstutzen zu isolieren, sobald die Füllungsvorgänge abgeschlossen sind. Dazu kann man beispielsweise ein Rückschlagventil oder auch ein gesteuertes Ventil, das abhängig von der Öffnung des Anschlußventils 11 gesteuert wird oder auch ein Ventil benutzen, das direkt durch den Fahrer des Fahrzeugs betätigt wird. Auf diese Weise wirkt sich ein Aufprall oder Zusammenstoß senkrecht zur Füllungsöffnung 11 keinesfalls auf den unter Druck stehenden Gaskreis aus.
• Die Vorratsbehälter 9 und der unter Druck stehende Gaskreis, der diese Vorratsbehälter mit dem Motor 4 verbindet, sind im Fahrzeug derart angeordnet, daß sie so wenig wie möglich einem Zusammenstoß ausgesetzt sind. Somit sind die Behälter 9 im Fall eines Fahrzeugs zur Personenbeförderung von Fig. 1 am Dach angeordnet, verformbare Sicherheitsbügel 3 sind in diesem Fall in Längsrichtung am Dach des Fahrzeugs vorderseitig der Behälter 9 derart angeordnet, daß die Energie eines Zusammenstoßes mit einem Hindernis auf der Höhe der Behälter 9, von Zweigleitungen usw. absorbiert wird und somit diese letztgenannten geschützt werden. Im Fall der Transportfahrzeuge von Fig. 2 und Fig. 3 können diese Behälter 29 bzw. 39 unter dem Boden des Fahrzeugs oder auch hinter dem Fahrerhaus angeordnet sein.
• Die verschiedenen Behälter, die zur Bevorratung des gasförmigen Kraftstoffs verwendet werden, sind mit dem entsprechenden Motor durch eine Vielzahl von unabhängigen Versorgungsleitungen 8 verbunden, die mit gesteuerten Ventilen versehen sind, die den selektiven Verschluß der Leitungen gestatten, wobei diese Ventile beispielsweise vom Cockpit des Fahrzeugs aus gesteuert werden. Somit kann man für jeden Vorratsbehälter eine eigene Versorgungsleitung benutzen. Diese Anordnung gestattet, eine Entleerung der gesamten Behälter zu vermeiden, wenn in einer der Leitungen Gas austritt.
• Werner ist jeder der Behälter zum Bevorraten von gasförmigem Kraftstoff senkrecht zu seinen Öffnungen für den Ein- und kustritt der Gase mit einem eingebauten Anschlußstutzen vorbestimmten Querschnitts als Funktion des Volumens des betroffenen Behälters, des Nennbetriebsdrucks und der gewünschten Dauer der Entleerung des Behälters derart versehen, daß die Zeit für die ungewollte Entleerung der enthaltenen Gase durch den Behälter in die Atmosphäre infolge einer Leckage oder eines Bruchs einer Leitung, welche den Behälter versorgt, kontrolliert wird, wobei der Füllungsstutzen oder die Versorgungsleitung den Behälter mit dem Motor verbindet. Auf diese Weise kann man die Anschlußstutzen wählen, um die Entleerung des Behälters in mehr als einer halben Stunde derart durchzuführen, daß die Gase in der Atmosphäre vollkommen verdünnt werden und somit die Bildung einer zündfähigen Schicht vermieden wird.
• Außerdem steht der Motorraum 4 mit dem oberen Teil des Fahrzeugs mittels einer dichten Abzugleitung oder mehrerer dichter Abzugleitungen in Verbindung, die den Durchgang der Brenngase, die möglicherweise entwichen sind, sowie möglicherweise den Durchtritt der Leitungen für das unter Druck stehende Gas, die die Behälter mit dem Motor verbinden, gestattet bzw. gestatten. Im Fall des Fahrzeugs für Personenbeförderung, städtischer Omnibus oder Reiseombnibus, welcher Wall in Fig. 1 wiedergegeben ist, kann diese Abzugleitung 5 die Fahrgastzelle durchqueren. An den Fahrzeugen für Warenbeförderung, die in Fig. 2 und Fig. 3 wiedergegeben sind, sind diese Abzugleitungen 25 bzw. 35 senkrecht zwischen dem Fahrerhaus angeordnet; sie gewährleisten die Belüftung des Motorraums 6, wobei der letztgenannte vorteilhafterweise mit einem Dach bzw. einer Decke und dichten Seitenwänden ausgestattet ist, die die Gase zu den Abzugleitungen drängen. Der auf diese Weise dicht verschlossene Motorraum entleert natürlich die Gase dank der Abzugleitungen in die Atmosphäre, die deren Verdünnung begünstigt. Um ein kontinuierliches Ansaugen des Motorraums durch die Abzugleitungen zu begünstigen, ist es möglich, die Verbindung mit dem Ansaugstutzen des Kreises zur Versorgung des Motors mit Luft vorzusehen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Auspuffleitung der verbrannten Gase miü den Abzugleitungen zu verbinden und auf diese Weise von dem Saugeffekt der Abgase zu profitieren, um den Aufstieg und die Verdünnung ohne Sauerstoff der Brenngase zu aktivieren.
• Die Abzugleitung oder -leitungen können auch dazu dienen, die Vorratsbehälter zu belüften. Auf diese Weise werden im in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel die Behälter 29, die unter dem Boden des Lastkraftwagens angeordnet sind, durch einen entsprechenden Abzug 7 abgedeckt, der mit der Abzugleitung 25 verbunden ist. Im Sonderfall des in Fig. 3 wiedergegebenen Straßenfahrzeugs sind die Behälter 39 direkt in der senkrechten Hülse 35 angebracht, die als Abzugleitung dient.
• Die Erfindung ist wohlgemerkt keinesfalls auf die beschriebene und abgebildete Ausführungsform beschränkt, die nur als Beispiel angeführt wurde.

Claims (11)

1. Sicherheitssystem für ein Straßenfahrzeug, das mit einem Verbrennungsmotor (4) ausgestattet ist, der mit unter Druck stehendem Brenngas versorgt wird, des Typs, der mindestens einen Behälter (9, 29, 39) zur Bevorratung des unter Druck stehenden Gases aufweist, der mit zwei verschiedenen Stutzen verbunden ist, einem ersten Füllungsstutzen (12) und einem zweiten Stutzen (8) zur Zuführung des Gases zum Motor, wobei der Füllungsstutzen (12) an seinem stromaufwärtigen Ende in eine Seitenwand des Fahrzeugs durch eine Öffnung mündet, die mit einem Anschlußventil (11) versehen ist und Abschaltungsmittel aufweist, die geeignet sind, den Behälter (9, 29, 39) vom Füllungsstutzen (12) zu isolieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltungsmittel durch ein Abschaltungsventil (2) gebildet sind, das am stromabwärtigen Ende des Füllungsstutzens (12) angeordnet ist, der sich entgegengesetzt zum stromaufwärtigen Ende und folglich so weit wie möglich von dem Anschlußventil (10) derart erstreckt, daß die Zerstörung des letztgenannten bei einem Aufprall keine Zerstörung des Abschaltungsventils (2) nachsichzieht.

2. Sicherheitssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Behälter (9, 29, 39) für Druckgas senkrecht zu seinen Öffnungen für den Einund Austritt der Gase einen eingebauten Anschlußstutzen aufweist, der geeignet ist, den Durchsatz der ausdringenden Gase im Fall eines Bruches einer Rohrleitung zu begrenzen.

3. Sicherheitssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen im Hinblick auf sowohl das Volumen des betroffenen Behälters (9, 29, 39), als auch auf den Nennbetriebsdruck, wenn der Behälter voll ist, und eine vorbestimmte Entleerungsdauer des Behälters derart bemessen ist, daß die in die Atmosphäre durch die entsprechende Öffnung hindurch austretenden Gase sich vollständig verdünnen können.

4. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamten Behälter (9, 29, 39) mit dem Motor (4) durch eine Vielzahl von Versorgungsleitungen (8) verbunden sind, die voneinander unabhängig sind, wobei jede dieser Leitungen mit gesteuerten Verschlußmitteln versehen ist.

5. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (6), in dem der Motor (4) angeordnet ist, abgedichtet und mit mindestens einer im wesentlichen senkrechten Abzugleitung (5, 25, 35) versehen ist, die in den oberen Teil des Fahrzeugs mündet.

6. Sicherheitssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsleitungen (8), die die Behälter (9, 29, 39) mit dem Motor (4) verbinden, ganz oder teilweise im Innern der Abzugleitung (5, 25, 35) angeordnet sind.

7. Sicherheitssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abzug (7) oberhalb der Behälter (29) angeordnet ist, wobei der Abzug mit der Abzugleitung (25) verbunden ist.

8. Sicherheitssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (39) im Innern der Abzugleitung (35) angeordnet sind.

9. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verbrennung bewirkende Luft des Motors (4) in einer Abzugleituyng (5, 25, 35) abgezogen wird.

10. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auspuffleitung des Motors (4) in die Abzugleitung (5, 25, 35) mündet.

11. Sicherheitssystem nach einem der vorrangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorratsbehälter (9) am Dach des Straßenfahrzeugs und daß Sicherheitsmittel (3) vorderseitig der Behälter angeordnet sind.