EP1637795A1 - Reserveschaltung für flüssiggasbetriebene Fahrzeuge - Google Patents

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EP1637795A1
EP1637795A1 EP05016354A EP05016354A EP1637795A1 EP 1637795 A1 EP1637795 A1 EP 1637795A1 EP 05016354 A EP05016354 A EP 05016354A EP 05016354 A EP05016354 A EP 05016354A EP 1637795 A1 EP1637795 A1 EP 1637795A1
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EP
European Patent Office
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reserve
reserve tank
gas
circuit according
empty state
Prior art date
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Withdrawn
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EP05016354A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Franz-Josef Leis
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JPE Staplerservice
Original Assignee
JPE Staplerservice
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a reserve circuit for cremegae Selfene vehicles according to the preamble of claim 1.
  • LPG LPG
  • propane is provided commercially in gas cylinders, which are used in place of the tank in certain vehicles, such as forklifts, wherein after consumption of the contents of the empty gas cylinder is replaced by a full gas cylinder.
  • gas cylinders which are used in place of the tank in certain vehicles, such as forklifts, wherein after consumption of the contents of the empty gas cylinder is replaced by a full gas cylinder.
  • check valves could be operated to lock liquid in the reserve tank or release in case of exhaustion of the gas cylinder. This is an expensive solution to the problem.
  • the invention has for its object to provide a reserve circuit to be created economically, in which the reserve capacity of liquefied gas is not subject to excessive fluctuations, so that a safe basis for the remaining term of the vehicle is obtained.
  • a liquefied gas storage space is formed in the lower area of the reserve tank by connecting the connecting pipe in the upper area of the reserve tank.
  • the area between supply line and connecting line is used in normal operation as a flow space for the liquefied gas.
  • no LPG flows between the fuel supply line and the connection line.
  • the pressure within the cavities of the system drops below the gas pressure of about 10 bar (for propane as LPG), which can be determined by a pressure sensor which is at a certain pressure below this 10 bar, z. B. 3 bar, is set and outputs a warning and control signal when falling below.
  • the liquefied gas in the reserve tank begins to boil, which consumes heat, so that the temperature in the reserve tank drops to up to 30 ° C, which can be detected by a temperature sensor, which can also (or instead of the pressure sensor) give a warning and control signal.
  • the control signal of the pressure sensor and / or the temperature sensor leads to the opening of a check valve on a reserve gas discharge line, which is connected to the fuel discharge line and leads to the drive motor of the vehicle. During reserve operation, this check valve is opened and the warning signal is issued.
  • the low pressure causes a vapor bubble to form in the upper part of the reserve tank.
  • the reserve tank and preferably adjacent components are surrounded by a heat insulation, the entry of heat is limited in the reserve tank and thus hindered the boiling of the liquefied gas.
  • a substantial portion of the interior of the reserve tank remains filled with liquid and can be withdrawn via the reserve gas discharge line.
  • the invention has the advantage of simple and robust design of their parts.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the reserve circuit for liquid-powered vehicles with a pressure sensor
  • FIG. 2 with a temperature sensor.
  • the main parts of the backup circuit are a fuel supply line 1, a fuel discharge line 2, an empty state sensor 3, a check valve 4, a pressure reserve tank 5, and a connection line 6.
  • the lines 1, 2 are partially and the remaining components 3 to 6 preferably completely surrounded by a heat insulation 7.
  • a check valve 8 is arranged, which is also surrounded in the selected embodiment of the heat insulation 7 and the reserve tank 5 relative to the gas cylinder 10 decoupled in the reserve mode.
  • the check valve 4 is in the course of a reserve gas discharge line 14, which is formed from pipe sockets. Outside the thermal insulation located at a remote location a signal generator 9, which is controlled by the empty state sensor 3.
  • the check valve 4 may be associated with an interval switch to this from time to Time to open briefly and drain water from the reserve tank 5, which should have separated from the LPG (propane).
  • the reserve tank 5 fills with the liquefied gas, which can be tapped via the connecting line 6 and the discharge line 2 during normal operation of the vehicle.
  • a gas-filled cavity 16 is formed in the upper space portion of the reserve tank 5, expanding as a result of boiling liquid gas supplied by the heat capacity of the liquefied gas and the tank shell 5.
  • a liquid-gas storage space remains 17 within the reserve tank 5.
  • the gas pressure sensor 30 is to determine a pressure value of z. B. 3 bar and outputs a warning signal to the signal generator 9 and a control signal to the check valve 4 to open this, as shown by dotted lines.
  • the temperature sensor 31 is preset to a temperature drop near -20 ° C and also outputs a warning and control signal to unlock the valve 4. Since the reserve gas discharge line 14 is connected to the reserve tank 5 at low point 15, LPG can be withdrawn via the open shut-off valve 4 from the remaining LPG storage space 17 and fed via the discharge line 2 to the drive motor 20.
  • the gas cylinder 10 can be completely emptied without the risk of risking the shutdown of the vehicle at an inopportune time.
  • the capacity of the storage space 17 guarantees sufficient residual maturity for the vehicle, in which the old gas cylinder can be dismantled and replaced by a new gas cylinder. It is a safe estimate of the remaining term, e.g. over the operating time of the engine possible.

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Abstract

Reserveschaltung für flüssiggasbetriebene Fahrzeuge. Eine Treibstoffzufuhrleitung (1) zum Anschließen an eine auswechselbare Gasflasche (10) mit Flüssiggas und eine Treibstoff-Abgabeleitung (2) an einen Antriebsmotor (20) des Fahrzeuges angeschlossen. Ein Leerzustand-Sensor (3) gibt Erschöpfen des Inhalts der Gasflasche (10) ein Warn- und Stellsignal ab. Ein Reservebhälter (5) wird von der Treibstoffzufuhrleitung (1) her gefüllt. Eine Verbindungsleitung (6) ist an einer oberen Stelle (12) des Reservebehälters (5) angeschlossen und bildet einen Flüssiggas-Speicherraum, der beim Ansprechen des Leerzustand-Sensors (3) angezapft wird, indem ein Sperrventil (4) geöffnet wird. Mindestens der Reservebehälter (5) ist von einer Wärmeisolierung (7) umgeben, die so dimensioniert ist, dass das Flüssiggas im Reservebehälter am Sieden eingeschränkt wird, so dass im Reservebehälter (5) ein Flüssiggas-Speicherraum (17) erhalten bleibt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Reserveschaltung für flüssiggaebetriebene 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 flüesiggasbetriebene 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.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirtschaftlich zu erstellende Reserveschaltung anzugeben, bei der die Reservekapazität an Flüssiggas keinen allzu großen Schwankungen unterliegt, so dase 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 Flüssiggas-Speicherraum dadurch gebildet, dass die Verbindungsleitung im oberen Bereich des Reservebehälters angeschlossen wird. Der Bereich zwischen Zufuhrleitung und Verbindungsleitung wird im Normalbetrieb als Durchströmungsraum für das Flüssiggas benutzt. wenn der Inhalt der Gasflasche erschöpft ist, strömt kein Flüssiggas mehr zwischen Treibstoffzufuhrleitung und Verbindungsleitung. 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 30°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 zur Öffnung eines Sperrventils an einer Reservegas-Abgabeleitung, die mit der Treibstoffabgabeleitung verbunden ist und zum Antriebsmotor des Fahrzeugs führt. Während des Reservebetriebs ist dieses Sperrventil geöffnet und es wird das Warnsignal abgegeben. Der niedrige Druck führt dazu, dass sich eine Dampfblase im oberen Bereich des Reservebehälters bildet. Da Flüssiggas durch Sieden in diesen Raumbereich innerhalb des Reservebehälters hinein verdampft, führt dies zur Absenkung der Temperatur und damit zu einer Hemmung des Verdampfungsvorganges. Indem erfindungsgemäß der Reservebehälter und vorzugsweise angrenzende Bauteile von einer Wärmeisolierung umgeben sind, wird der Eintrag von Wärme in den Reservebehälter eingeschränkt und damit das Sieden des Flüssiggases behindert. Somit bleibt ein beträchtlicher Teil des Inneren des Reservebehälters mit Flüssigkeit gefüllt und diese kann über die Reservegas-Abgabeleitung 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 Verbindungsleitung zu hindern. Überraschender Weise gelingt die Absperrung in praktisch ausreichender Weise durch Behinderung des Wärmetransports ins Innere des Reservebehälters.
  • Die Erfindung hat den Vorteil der einfachen und robusten Ausbildung ihrer Teile.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung der Reserveschaltung für flüssiggaebetriebene Fahrzeuge mit einem Drucksensor, und Fig. 2 mit einem Temperatursensor.
  • Die hauptsächlichsten Teile der Reserveschaltung sind eine Treibstoffzufuhrleitung 1, eine Treibstoffabgabeleitung 2, ein Leerzustandsensor 3, ein Sperrventil 4, ein Druck-Reservebehälter 5 und eine Verbindungsleitung 6.
    Die Leitungen 1, 2 sind teilweise und die übrigen Bauteile 3 bis 6 vorzugsweise vollständig von einer Wärmeisolierung 7 umgeben. In der Zufuhrleitung 1, die hier von unten her in den Reservebehälter 5 einmündet, ist ein Rückschlagventil 8 angeordnet, das in dem gewählten Ausführungsbeispiel ebenfalls von der Wärmeisolierung 7 umgeben ist und den Reservebehälter 5 gegenüber der Gasflasche 10 im Reservebetrieb entkoppelt. Das Sperrventil 4 befindet sich im Zuge einer Reservegas-Abgabeleitung 14, die aus Rohrstutzen gebildet wird. Außerhalb der Wärmeisolierung befindet sich an entfernter Stelle ein Signalgeber 9, der von dem Leerzustandsensor 3 gesteuert wird. Ein Sicherheits-Überdruckventil 19, das auf etwa 30 bar eingestellt ist und gegen Überschreitung des Flüssigkeitsdruckee schützt, sitzt auf dem Reservebehälter 5. Dem Sperrventil 4 kann ein Intervallschalter zugeordnet sein, um dieses von Zeit zu Zeit kurzzeitig zu öffnen und Wasser aus dem Reservebehälter 5 abzulassen, das sich aus dem Flüssiggas (Propan) abgeschieden haben sollte.
  • Die Zufuhrleitung 1 ist an einem Steigrohr einer auswechselbaren Gasflasche 10 angeschlossen und führt den Treibstoff (über das Rückschlagventil 8) dem Reservebehälter 5 an einer Stelle 11 zu, die im Boden oder Deckel des Reservebehälters angeordnet sein kann. An hochgelegener Stelle 12 wird der Treibstoff über die Verbindungsleitung 6 weitergeführt und über eine tiefer liegende Stelle 13 in die Abgabeleitung 2 eingeführt. Diese ist mit einem Antriebsmotor 20 über nicht dargestellte Einrichtungen verbunden. Die Reservegas-Abgabeleitung 14 ist ebenfalls an tiefer gelegter Stelle 15 mit dem Reservebehälter 5 verbunden. Der Reservebehälter 5 besteht vorzugsweise aus V2A-Stahl, weil dabei das günstigste Verhältnis zwischen Wärmekapazität und Berstwiderstand des Behältermantels erzielt wird.
    • Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit Feststellung des Leerzustandes der Gasflasche 10 durch einen Gasdrucksensor 30, 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.
    • Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Temperatursensor 31, dessen Fühler z.B. in dem Mantel des Reservebehälters 5 sitzt, um den Plötzlichen Temperaturabfall beim sieden des verflüssigten Gases in dem Reservebehälter oder eine niedrige Temperatur von z. B. -20°C anzuzeigen, wie sie kurz nach Erreichen des Leerzustandes der Gasflasche 10 auftritt. (Die Temperatur kann bis zu -30°C absinken.)
  • Im Betrieb der Reserveschaltung füllt sich der Reservebehälter 5 mit dem Flüssiggas, das über die Verbindungsleitung 6 und die Abgabeleitung 2 im Normalbetrieb des Fahrzeugs abgezapft werden kann. Wenn der Inhalt der Flasche 10 zur Neige geht, bildet sich im oberen Raumbereich des Reservebehälters 5 ein mit Gas gefüllter Hohlraum 16, der sich infolge siedenden Flüssiggases ausdehnt, gespeist von der Wärmekapazität des Flüssiggases und des Behältermantels 5. Es bleibt jedoch ein Flüssiggas-Speicherraum 17 innerhalb des Reservebehälters 5 erhalten. In der Reserveschaltung der Fig. 1 ist der Gasdrucksensor 30 auf Feststellung eines Druckwertes von z. B. 3 bar voreingestellt und gibt ein Warnsignal an den Signalgeber 9 als auch ein Stellsignal an das Sperrventil 4 ab, um dieses zu öffnen, wie durch gepunktete Linien dargestellt. In der Reserveschaltung der Fig. 2 ist der Temperatursensor 31 auf Temperaturabfall nahe -20°C voreingestellt und gibt ebenfalls ein warn- und Stellsignal ab, um das Ventil 4 zu entsperren. Da die Reservegas-Abgabeleitung 14 an dem Reservebehälter 5 an niedriger Stelle 15 angeschlossen ist, kann Flüssiggas über das geöffnete sperrventil 4 aus dem verbleibenden Flüssiggas-Speicherraum 17 abgezogen und über die Abgabeleitung 2 dem Antriebsmotor 20 zugeführt werden.
  • Wenn sich der Hohlraum 16 innerhalb des Reservebehälters 5 bildet, wird durch das Sieden Flüssiggas verdampft, was zum erläuterten Absinken der Temperatur führt. Die Tendenz zur Siede-Verdampfung wird durch diese absinkende Temperatur gebremst. Die Wärmeisolierung 7 verhindert das rasche Nachströmen von Wärme ins Innere des Reservebehälters 5 und schränkt somit den weiteren Siedevorgang ein. Somit verbleibt ein genügend großer Speicherraum 17 für Flüssiggas im Reservebehälter erhalten.
  • Bei der erfindungsgemäßen Reserveschaltung kann die Gasflasche 10 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 ersetzt werden kann. Es ist eine sichere Abschätzung der Restlaufzeit z.B. über die Betriebsdauer des Motors möglich.

Claims (10)

  1. Reserveschaltung für flüssiggasbetriebene Fahrzeuge, umfassend:
    eine Treibstoffzufuhrleitung (1) zum Anschließen an eine auswechselbare Gasflasche (10) mit Flüssiggas;
    eine Treibstoff-Abgabeleitung (2) zum Anschließen an einen Antriebsmotor (20) des Fahrzeuges;
    einen Leerzustand-Sensor (3), der bei Erschöpfen des Inhalts der Gasflasche (10) ein Warn- und Stellsignal abgibt;
    einen Reservebhälter (5), der an der Treibstoffzufuhrleitung (1) angeschlossen ist, um gefüllt zu werden;
    eine Verbindungsleitung (6), welche die Treibstoffzufuhrleitung (1) mit der Treibstoff-Abgabeleitung (2) verbindet und an einer oberen Stelle (12) des Reservebehälters (5) angeschlossen ist, der die Verbindung zu der Treibstoffzufuhrleitung (1) bildet, wobei unterhalb der Anschlussetelle (12) ein Flüssiggas-Speicherraum gebildet wird; und
    eine Reservegas-Abgabeleitung (14), die beim Ansprechen des Leerzustand-Sensors (3) den Reservebehälter (5) mit dem Antriebsmotor (20) verbindet,

    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Sperrventil (4) den Durchgang der der Reservegas-Abgabeleitung (14) beherrscht und von dem Leerzustand-Sensor(3) gesteuert wird; und
    dass mindestens der Reservebehälter (5) von einer Wärmeisolierung (7) umgeben ist, die so dimensioniert ist, dass das Flüssiggas im Reservebehälter am Sieden eingeschränkt wird, so dass im Reservebehälter (5) ein Flüssiggas-Speicherraum (17) erhalten bleibt.
  2. Reserveschaltung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb der Wärmeisolierung (7), entfernt von dem Reservebehälter (5), ein Signalgeber (9) vorgesehen ist, der von dem Leerzustand-Sensor (3) gesteuert wird.
  3. Reserveschaltung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Anschluss des Leerzustand-Sensar (3) und Zufuhrleitung-Anschlussstelle (11) ein Rückschlagventil (8) angeordnet ist.
  4. Reserveschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (6) unterhalb des Niveaus ihrer Anschlussstelle (12) am Reservebehälter in die Reservegas-Abgabeleitung (2) einmündet (13).
  5. Reserveschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Reservebehälter (5) auch die Verbindungsleitung (6) und die Reserve-Abgabeleitung (14) mit ihrem Sperrventil (4) von der Wärmeisolierung (7) umgeben sind.
  6. Reserveschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Reservebehälter (5) noch der Leerzustand-Sensor (3)und ein in der Treibstoffzufuhrleitung eingebautes Rückschlagventil (8) von Wärmeisolierung umgeben sind.
  7. Reserveschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Reservebehälter (5) aus hochfestem Material mit möglichst geringer Wärmekapazität gefertigt ist.
  8. Reserveschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Leerzustand-Sensor (3) ein Gasdrucksensor (30) ist, der an die Treibstoffzufuhrleitung (1) angeschlossen ist und bei Erreichen eines eingestellten Druckes anspricht, der unterhalb des Gasdruckes des verwendeten Flüssiggases bei zu erwartender Umgebungstemperatur ist.
  9. Reserveschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Leerzustand-Sensor (3) ein Temperatursensor (31) ist, der an den Reservebehälter (5) angeschlossen ist und bei Absinken auf eine eingestellte tiefe Temperatur des Reservebehälters anspricht.
  10. Reserveschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Intervallschalter zur Betätigung des Sperrventils (4) vorgesehen ist, um im Reservebehälter (5) abgeschiedenes Wasser von Zeit zu Zeit abzulassen.
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