EP0896829A2

EP0896829A2 - Verfahren zur Kühlung von in Bereichen hoher Temperatur eingesetzten Fahrzeugen

Info

Publication number: EP0896829A2
Application number: EP98110377A
Authority: EP
Inventors: Bernd Dr.-Ing. Birkicht
Original assignee: Telerob Ges fur Fernhantierungs technik GmbH
Current assignee: Telerob Ges fur Fernhantierungs technik GmbH
Priority date: 1997-08-09
Filing date: 1998-06-06
Publication date: 1999-02-17
Also published as: EP0896829A3; JPH11155970A; DE19734610A1

Abstract

Ein Fahrzeug, das in Bereichen sehr hoher Temperatur vorzugsweise ferngesteuert eingesetzt werden soll, weist eine im Abstand zum Fahrzeug angebrachte, dieses allseitig umschließende Hitzeschutzummantelung sowie einen temperaturgeschützten Innen raum auf. Dieser Innenraum ist über ein Thermostatventil mit einem in einem Vorratsbehälter unter Druck gespeicherten Kühlmittel, vorzugsweise einem Inertgas, befüllbar. Über ein druckgesteuertes Entlüftungsventil ist der Innenraum außerdem mit einem zwischen dem Fahrzeug und der Ummantelung gebildeten Konvektionsraum verbunden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung von in Bereichen hoher Umgebungstemperaturen eingesetzten Systemen, insbesondere ferngesteuerten Brandbekämpfungsfahrzeugen mit einem temperaturgeschützten Fahrzeuginnenraum. Ferner betrifft sie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.

Bei der Annäherung von komplexen technischen Systemen, beispielsweise in Form von Brandbekämpfungsfahrzeugen, an starke Hitzequellen wie Brände, treten aufgrund der Hitzeeinstrahlung im Inneren solcher Einheiten sehr hohe Temperaturen auf. Diese können sowohl zu Fehlfunktionen in der elektrischen Ausrüstung als auch, bei lokalen Hitze-Spots, zu einer Entzündung und damit zu einem Totalverlust des Systems führen.

Um bei derartigen Risiken das Gefährdungspotential so niedrig wie möglich zu halten, werden für Arbeiten an starken Hitzequellen, insbesondere auch für die Brandbekämpfung, bevorzugt ferngesteuerte Systeme eingesetzt. Zu den typischen Aufgaben derartiger Systeme gehört es dabei, Löschmittel direkt in einen Brandherd einzubringen, wobei zu diesem Zweck Flüssigkeitswerfer auf entsprechenden Fahrzeugen angebracht sind. Da die Effizienz der Löschmittel durch die Zerstäubung der Flüssigkeiten mit zunehmender Wurfweite erheblich herabgesetzt wird und im ungünstigsten Fall sogar brandfördernd wirken kann, müssen solche ferngesteuerten Fahrzeuge in Bereiche gebracht werden und dort operieren, in denen Umgebungstemperaturen von bis zu 1.500°C auftreten können. Um in derartigen gefährdeten Bereichen Aufenthaltsdauern von 30 Minuten und mehr gewährleisten zu können, während derer die Funktionsbereitschaft gegeben sein muß, werden derartige Fahrzeuge häufig mit geeigneten Schutzeinrichtungen ausgestattet.

Zu den bekannten Schutzmaßnahmen gegenüber derart hohen Temperaturen zählen in erster Linie die Klimatisierung, die Wärmedämmung und die Kapselung solcher Systeme. Bei der Wärmedämmung wird um das zu schützende System ein Mantel aus Materialien mit geringem Wärmedurchgangseffizienten gelegt, während bei der Kapselung eine hermetisch dichte Einhausung geschaffen wird, die in der Regel mit einer Klimatisierung verbunden ist, bei der ein Wärmetransport über einen Kühlkreislauf und einen Wärmetauscher erfolgt.

Während eine Wärmedämmung und/oder Kapselung zwar die Aufheizung von geschlossenen Räumen bei hohen

Außentemperaturen zu verzögern vermag, verhindern diese Maßnahmen nicht das Abstrahlen von Eigenwärme. Andererseits ist bei der Klimatisierung der Wärmetransport auf ein Wärmegefälle angewiesen, bei dem zur Abstrahlung ein Punkt mit höherem Temperaturniveau als die Umgebungstemperatur vorhanden sein muß. Diese Voraussetzung ist bei Umgebungstemperaturen zwischen 800 und 1.500°C nur schwer zu erfüllen.

Daher ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe sich ein ferngesteuertes, hitzegeschützes Fahrzeug über einen Zeitraum von mindestens 30 Minuten in einer Umgebung mit Temperaturen zwischen 800 und 1.500°C aufhalten kann, ohne daß die Innentemperatur in den für seine Funktionsfähigkeit maßgebenden Bereichen auf mehr als 50°C ansteigt. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens bereitzustellen.

Die Erfindung löst die erste Aufgabe durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein hinreichend langes Verbleiben ferngesteuerter Systeme, insbesondere Brandbekämpfungsfahrzeugen, auch in sehr heißen Zonen. Dadurch ist es zum Beispiel möglich, bei einem ausgedehnten Großbrand in die unmittelbare Nähe des Brandherdes zu gelangen und dort über einen Zeitraum zu bleiben, der lang genug ist, um gezielt die heißesten Bereiche abzulöschen. Dadurch, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren die Innentemperatur in den temperaturempfindlichen Bereichen eines solchen Fahrzeuges zuverlässig auf einen Wert von unter 50°C gehalten werden kann, sind beispielsweise temperaturbedingte Fehlfunktionen der eingesetzten Steuerelektronik praktisch ausgeschlossen. Die Lösung des weiteren Aufbaus erfolgt durch die Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 4.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: eine Seitenansicht eines für den Einsatz in Bereichen hoher Temperaturen vorgesehenen Fahrzeuges und
Fig. 2: den prinzipiellen Aufbau einer Kühleinrichtung für das Fahrzeug gemäß Fig. 1.

Das in Fig. 1 dargestellte, für den Einsatz in Bereichen hoher Temperaturen, beispielsweise zur Brandbekämpfung, vorgesehene Fahrzeug besteht im wesentlichen aus einem Fahrwerk 1 sowie einem Fahrzeugaufbau 2, über dem mittels Abstandshalter 3 eine Hitzeschutzummantelung 4 aus einem geeigneten Werkstoff angebracht ist, die das Fahrzeug allseitig umschließt. Durch die Abstandshalter 3 wird ein Konvektionsraum 5 zwischen der Ummantelung 4 und dem Fahrwerk 1 bzw. dem Fahrzeugaufbau 2 geschaffen. Die Ummantelung 4 besteht aus einem bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel in Sandwich-Bauweise gefertigten Material mit sehr großem Wärmedämmungsvermögen. Sie kann sowohl platten- als auch gewebeartig aufgebaut sein. Zusätzlich sind an den Rändern der Ummantelung flexible Abdeckungen 6 angebracht, die bewirken, daß der Konvektionsraum 5 bis zum Untergrund hin vollständig geschlossen ist.

Im Inneren des Fahrzeugaufbaus 2 befindet sich unter anderem ein Elektronikraum 7, der die Steuerelektronik des Fahrzeuges enthält und in dem die Temperatur ständig unterhalb von 50°C gehalten werden muß, um Fehl funktionen der Elektronik zuverlässig auszuschließen.

Zu diesem Zweck ist eine Kühlvorrichtung vorgesehen, deren prinzipieller Aufbau in Fig. 2 dargestellt ist. Anzumerken ist dabei, daß die in dieser Prinzipskizze gezeigten Größenverhältnisse zwischen dem nochmals zur Veranschaulichung gestrichelt dargestellten Fahrzeug und der Kühlvorrichtung nicht richtig wiedergegeben sind. Wie vielmehr aus Fig. 1 hervorgeht, ist die gesamte Kühlvorrichtung vollständig im Inneren des Fahrzeuges bzw. unter der Ummantelung 4 untergebracht.

Im Einzelnen besteht diese Kühlvorrichtung aus einem Vorratsbehälter 8 mit einem an diesen angeschlossenen Thermostatventil 9, das zur Erzielung einer möglichst hohen Ausfallsicherheit vorzugsweise bimetallgesteuert ausgebildet ist. Vorratsbehälter 8 und Thermostatventil 9 sind über eine Rohrleitung 10 und ein Absperrventil 11 miteinander verbunden. Zur Erfassung der Temperatur im Innenraum 12 des Fahrzeuges ist außerdem ein Temperatursensor 13 vorgesehen, der beispielsweise aus einer schon erwähnten Bimetallfeder besteht. Das Thermostatventil 9, das in Fig. 2 in der Funktionsstellung "geschlossen" dargestellt ist, kann entweder aufgrund seiner Federkraft bei einer Temperaturerhöhung im Fahrzeuginnenraum 12 direkt durch die Bimetallfeder beaufschlagt werden, oder letztere dient als Vorsteuerung für das Thermostatventil 9, wobei das im Vorratsbehälter 8 unter Druck stehende Kühlmittel vom Bimetall zur Ventilschaltung auf die Durchlaßstellung des Thermostatventils 9 benutzt wird. Vervollständigt wird die Anordnung durch ein Entlüftungsventil 14, das den Fahrzeuginnenraum 12 mit dem Konvektionsraum 5 verbindet. Als Kühlmittel, das im Vorratsbehälter 8 gespeichert wird, dient bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Inertgas.

Bei Erreichen einer vorgegebenen Temperaturschwelle im Fahrzeuginnenraum 12 bzw. im Elektronikraum 7 öffnet sich das Thermostatventil 9 und gibt eine einstellbare Menge des im Vorratsbehälter 8 unter Druck gespeicherten Inertgases frei. Dieses Gas strömt über die Rohrleitung 10 in den Fahrzeuginnenraum 12 und den Elektronikraum 7. Dadurch wird aus dem Fahrzeuginnenraum 12 das vorher in diesem befindliche erwärmte Gasvolumen über das Entlüftungsventil 14, das sich bei einer einstellbaren Druckschwelle öffnet, in den Konvektionsraum 5 gedrückt.

Aufgrund der adiabaten Entspannung des Kühlmittels in das Fahrzeuginnere hinein wird die im Elektronikraum befindliche Steuerungselektronik hinreichend stark abgekühlt, um ihre weitere Funktionssicherheit zu gewährleisten. Dieser Vorgang dauert so lange an, bis der Bimetallsensor 13 so weit abgekühlt ist, daß er das Thermostatventil 9 wieder schließt. Das im Vorratsbehälter 8 gespeicherte Kühlmittelvolumen gestattet dabei eine mehrfache Wiederholung dieses Vorganges bis zur vollständigen Entleerung dieses Behälters. Die Aufenthaltsdauer des mit diesem Verfahren gekühlten Fahrzeuges in der Hochtemperaturzone wird dadurch um ein Vielfaches verlängert. Ein im Konvektionsraum 5 sich sammelndes überschüssiges Gasvolumen kann unter den flexiblen Abdeckungen 6 hindurch in die Umgebung entweichen.

Claims

Verfahren zur Kühlung von in Bereichen hoher Umgebungstemperaturen eingesetzten Systemen, insbesondere ferngesteuerten Brandbekämpfungsfahrzeugen mit einem temperaturgeschützten Fahrzeuginnenraum, dadurch gekennzeichnet, daß ein in einem Vorratsbehälter (8) unter Druck gespeichertes Kühlmittel bei Überschreiten einer vorgebbaren oberen Temperaturschwelle in den Fahrzeugninnenraum (12) gepreßt wird und daß die Kühlmittelzufuhr bei Unterschreiten einer unteren Temperaturschwelle eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel aus einem Inertgase besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllmenge des Vorratsbehälters (8) so bemessen ist, daß eine mehrfache Kühlmittelzufuhr erfolgen kann.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus einem Fahrzeug mit einem temperaturgeschützten Fahrzeuginnenraum, insbesondere einem ferngesteuerten Brandbekämpfungsfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß in einem am Fahrzeug angeordneten Vorratsbehälter (8) unter Druck ein Kühlmittel gespeichert ist und daß der Vorratsbehälter (8) über ein Thermostatventil (9) mit dem Fahrzeuginnenraum (12) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug von einer Hitzeschutzummantelung (4) umgeben ist, die derart im Abstand zu diesem gehaltertist, daß zwischen dieser und dem Fahrzeug ein Konvektionsraum (5) gebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeuginnenraum über ein einstellbares Entlüftungsventil (14) mit dem Konvektionsraum (5) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Vorratsbehälters (8) und der Fülldruck des in diesem gespeicherten Kühlmittels so bemessen sind, daß eine Kühlmittelfüllung des Vorratsbehälters (8) einer mehrfachen Füllung des Fahrzeuginnenraumes (12) mit dem Kühlmittel entspricht.