用于避免压力容器中的过压的方法和压力容器
技术领域
本发明涉及一种用于避免用于低温燃料的车载压力容器中的过压的方法。此外，本发明涉及一种用于低温燃料的压力容器。该压力容器特别适用于执行本发明的方法。
背景技术
低温燃料尤其可以是天然气(NG，即“Natural Gas”)。
因为液态天然气(LNG，即“Liquefied Natural Gas”)具有比气态天然气明显更小的体积，为了移动应用，有利地将天然气保持为液态形式。为此，将天然气冷却至约-160℃的温度并储存在专门的压力容器(低温箱)中。压力容器中的初始压力在充注时由存在于充注站处的压力确定。由于外部的热量供应，存在于压力容器中的液态天然气可能会蒸发，使得在液相上方形成气相。同时，压力容器中的压力升高。为了防止压力容器中的过压，通常借助至少一个过压阀保险压力容器。当压力容器中的压力超过预给定的边界值时，过压阀打开。然后将主要为甲烷(CH4)的过量气体排放到环境中(“汽化”：Boil-off)。
虽然法律允许将过量的气体排放到环境中(UNECE R110：United NationsEconomic Commission for Europe,Regulation 110，联合国欧洲经济委员会第110号法规)，但是这对于环境造成负担。因为甲烷是一种有利于“温室效应”的气体。此外，甲烷与空气结合可能导致形成爆炸性气体混合物。当以天然气运行的机动车在较长时间区间内(约五天)停放在封闭和/或通风不良的空间中时，原则上存在上述危险。此外，当过量的天然气或者说甲烷简单地被排放到环境中时也浪费了资源。
发明内容
本发明所基于的任务是，消除或至少减少在将低温燃料储存在车载压力容器中时的上述缺点。尤其应减少环境负担并且提高安全标准。
为了解决该任务，提出一种用于避免用于低温燃料、尤其天然气的车载压力容器中的过压的方法，在所述方法中，通过从所述压力容器中排出燃料来减小压力。根据本发明设置，将为了减小压力而从所述压力容器中排出的燃料供应给单独的燃烧室，在所述燃烧室中，燃料与空气混合、被点燃并且燃烧。
此外，提出一种用于存储低温燃料、尤其天然气的车载压力容器，该压力容器包括至少一个用于从所述压力容器中排出燃料的阀。根据本发明设置，所述阀通过燃料管路与单独的燃烧室连接，用于燃烧从所述压力容器中排出的燃料。
本发明的有利扩展方式从各个优选实施方式中得到。
在所提出的用于避免用于低温燃料、尤其天然气的车载压力容器中的过压的方法中，通过从压力容器中排出燃料来减小压力。然而根据本发明，不是将为了减小压力而从压力容器中排出的燃料简单地排放到环境中，而是供应给单独的燃烧室，在该燃烧室中，燃料与空气混合、被点燃并且燃烧。
虽然在燃烧过程中产生的废气也被排放到环境中，但是这比未燃烧的低温燃料对环境所造成的负担小。这尤其当低温燃料是主要由甲烷组成的天然气时适用。
在天然气燃烧时，在天然气中含有的甲烷转化为CO2和H2O。CO2比甲烷明显更少地促进温室效应，使得减少了环境负担。此外保证与空气一起导致形成爆炸性气体混合物的气体不会进入环境中。也就是说，安全标准提高。这尤其当在较长时间区间内停放机动车时是重要的。因此，尤其在停放机动车时执行所提出的方法。
所提出的方法的另一优点可以在于，从压力容器中取出燃料导致温度降低。因此同时压力容器同时被冷却。因为通过取出气态燃料，液态燃料蒸发，这导致冷却效果。因此，本发明的方法不仅适合于避免压力容器中的过压，而且也适合于冷却压力容器。
在机动车运行时，将低温燃料持续地从压力容器中取出并且供应给机动车内燃机的燃烧室中的燃烧。因此，通过持续地取出燃料，降低了以下危险：压力容器中的压力和/或温度升高超过允许的边界值。在需要时，可以借助所提出的方法在机动车运行期间实现附加的压力和/或温度降低。因此，也可以在机动车运行期间执行所提出的方法。
为了以低温燃料来运行机动车，从存在于压力容器中的液相中取出液态燃料。为了实现压力容器中的压力和/或温度降低，优选从存在于压力容器中的气相中取出气态燃料。气体取出导致压力容器中的更有效的压力和/或温度降低。
优选，在所提出的方法中监控压力容器中的压力和/或温度。在超过预给定的边界值时，将燃料从压力容器中排出并且供应给单独的燃烧室用于燃烧。为了在停放机动车时也能够执行该方法而提出，借助被动式监控器具、例如压力开关和/或双金属温度开关来执行所述监控。替代地，可以使用具有低能量需求和/或以阶段的方式进入休眠中的监控器具，使得至少在休眠阶段中使能量消耗降低到最小。
此外优选，燃料通过布置在压力容器上的阀被排出并且通过与该阀连接的燃料管路被供应给单独的燃烧室。优选，使用能电操控的阀，所述能电操控的阀可以例如当监控器具指出超过了预给定的边界值时有针对性地被打开和关闭。
在将所述阀与单独的燃烧室连接的燃料管路中可以布置有压力调节装置。借助该压力调节装置可以调节燃料管路中的压力，使得保证燃料在燃烧室中均匀燃烧。
此外提出，对从压力容器中排出的燃料在单独的燃烧室中的燃烧进行监控。以这种方式应保证燃料被点燃并且完全燃烧，使得没有未燃烧的燃料从燃烧室中泄漏出。为了监控燃烧，尤其可以使用布置在燃烧室上或燃烧室中的火焰或燃烧监测器
所提出的用于避免用于低温燃料的压力容器中的过压的方法优选全自动地进行。也就是说，不需要外部干预，使得也可以在更长的时间区间内无人看守地停放具有压力容器的机动车。
因此，该方法优选借助控制单元进行。在此，控制单元执行以下方法步骤中的至少一个方法步骤：
-分析评估监控器具的信号，
-操控布置在压力容器上的阀和/或
-操纵布置在单独的燃烧室上或燃烧室中的点火器。
在此优选，控制单元通过机动车的电池被供电。为了在停放机动车时降低电流消耗而提出，仅在需要时通过监控器具或中间开关激活控制单元。也就是说，优选当监控器具识别到超过边界值时才激活控制单元。以这种方式可以防止车辆电池的完全放电。在此，可以通过自保电路(Selbsthalteschaltung)保证控制单元的供电。
为了解决开头所述任务还提出的、用于存储低温燃料、尤其天然气的车载压力容器包括至少一个用于从压力容器中排出燃料的阀。根据本发明，所述阀通过燃料管路与单独的燃烧室连接，用于燃烧从压力容器中排出的燃料。因此，可以将为了减小压力而从压力容器中排出的燃料供应给燃烧，使得不是将燃料而是仅将燃烧残余物排放到环境中。由此可以减少环境负担。这尤其当使用天然气作为低温燃料时适用，因为天然气主要由促进温室效应的甲烷组成。如果甲烷被燃烧，那么产生对环境负担较小的CO2和H2O。此外，这些气体与空气不形成爆炸性气体混合物，使得同时确保提高的安全性。
所提出的压力容器尤其适合于执行前面所说明的本发明方法，使得借助所提出的压力容器也可以实现在执行本方法时能实现的优点。
在将布置在压力容器上的阀与单独的燃烧室连接的燃料管路中，优选布置有防逆燃装置。该防逆燃装置防止火焰从燃烧室蔓延至压力容器。因为这可能导致爆炸。替代或附加地提出，在燃料管路中布置有压力调节装置。该压力调节装置有助于从压力容器中排出的燃料在燃烧室中均匀燃烧。
术语“燃烧室”当前理解为与机动车内燃机的燃烧室分隔开的单独空间，该空间用于燃烧为了减小压力而从压力容器中排出的燃料量。也就是说，该空间不是内燃机的燃烧室。
有利地，燃烧室是机动车的燃气停车加热装置的完整组成部分。因此，燃烧室可以用于不同的用途，或者可以利用已经存在的燃烧室来执行本发明的方法。
在燃烧室上或燃烧室中优选布置有火焰或燃烧监测器。该火焰或燃烧监测器监控燃烧室中的燃烧。它既可以是主动式火焰或燃烧监测器又可以是被动式火焰或燃烧监测器。在作为被动式火焰或燃烧监测器的实施方式中，当低于确定的温度时，该被动式火焰或燃烧监测器可以分隔开向燃烧室的气体供应。
此外优选，在燃烧室上或燃烧室中还布置有点火器，借助该点火器可以点燃低温燃料。尤其，在非自燃的低温燃料、例如天然气的情况下需要点火器。
此外优选，燃烧室还具有至少一个空气入口和用于在燃烧时产生的废气的出口。燃烧用的空气通过空气入口进入燃烧室中。燃烧的残余物通过出口被排放到环境中。
有利地，监控器具、阀、火焰或燃烧监测器和/或点火器通过控制线路与控制单元连接。因此，控制单元可以被用于分析评估监控器具的信号和/或用于操控布置在压力容器上的阀。如果监控器具指出超过边界值，那么可以借助控制单元打开阀，使得燃料从压力容器流到燃烧室中。在那里，在借助控制单元操纵点火器之后可以执行燃烧。火焰或燃烧监测器向控制单元发出信号以表明燃烧无干扰地进行，使得可以继续进行所述方法。
此外提出，为了实现自保电路，设置有与控制单元连接的功率开关。以这种方式可以减少控制单元的电流消耗，因为仅当监控器具识别到超过边界值时才激活控制单元。然后，控制单元操纵功率开关，使得控制单元与供电装置连接。如果不再超过边界值，那么通过控制单元借助功率开关再次断开与供电装置的连接。
附图说明
下面根据附图更详细地阐述本发明。附图示出：
图1与压力容器处于连接中的本发明设备的示意图。
具体实施方式
示出的本发明压力容器1用于存储低温燃料，其中，所述低温燃料当前是呈液态形式的天然气(LNG)。由于加热，压力容器1中在液相16上方形成气相17。同时，压力容器1中的压力升高。
在压力容器1上设置监控器具3，用于监控压力容器1中的压力和/或温度。监控器具3例如可以包括压力开关和/或双金属温度开关。如果压力容器1中的压力升高超过预给定的边界值，那么监控器具3激活控制单元7，控制单元7通过控制线路13与监控器具3连接并且通过车辆电池14被供给能量。然后，控制单元7打开布置在压力容器1上的阀4，该阀也通过控制线路13与控制单元7连接。在阀4已打开的情况下，燃料从压力容器1中流出到燃料管路5中，该燃料管路将压力容器1或者说阀4与燃烧室2连接。燃烧室2用于燃烧燃料。因为天然气不是自燃的，所以借助控制单元7操纵点火器10，该点火器布置在燃烧室2上并且通过另一控制线路13与控制单元7连接。通过同样布置在燃烧室2上的火焰或燃烧监测器6来监控燃烧。火焰或燃烧监测器6也通过控制线13与控制单元7连接。
用于燃烧所需的空气通过空气入口11进入燃烧室2中。在燃烧时产生的废气通过出口12从燃烧室2中排出。出口12应尽可能布置在机动车的位于关于大地测量学而言高的部位上，以便避免环境空气中的局部高废气浓度。
为了确保燃料在燃烧室2中均匀燃烧，在燃料管路5中布置有压力调节装置9，该压力调节装置确保相同的压力。此外，在燃料管路5中还布置有防逆燃装置8，该防逆燃装置应防止火焰蔓延到燃料管路5上并从而蔓延到压力容器1上。
因为在停放机动车时并且在通过车辆电池14为控制单元7恒定供电时存在电池完全放电的危险，所以附加地设置具有功率开关15的自保电路。如果控制单元7被监控器具3激活，那么控制单元7接通功率开关15，并因此维持其用于执行本发明方法的自身供电。在压力容器1中已完成压力减小之后，控制单元7关闭阀4，并且接下来又与供电断开。
除了阀4之外，在图中所示的压力容器1还具有两个另外的阀4'和4”，借助所述另外的阀能够从压力容器1中取出气态燃料。所述阀是法律规定的阀(UNECE R110)，在压力容器1中存在过压时借助所述阀来减小压力。本发明的方法提供了省去主阀4'的可能性，因为该主阀的功能可以通过本发明的方法来承担。
