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Die Erfindung bezieht sich auf eine mobile Füllanlage für Druckgasflaschen, mit einem Speicher für kryogen verflüssigte Gase, wenigstens einer Pumpe und einer Füllstation zum Anschluss an zu befüllende Druckgasflaschen.
In der DE 32 01 660 Al ist eine mobile Flüssiggasversorgung beschrieben, bei welcher ein Transport- und Lagerbehälter zur Versorgung von Propangasgrossverbrauchern mit wechselndem Stand- ort vorgesehen ist. Der Flüssiggastank ist hiebei auf einem Fahrzeug gemeinsam mit einer Verdampferanlage angeordnet, sodass ein mobiler Tankwagen für den Anschluss an stationäre Verbraucher geschaffen wird. Eine Befüllung von Flaschen an unterschied- lichen Standorten ist mit einer derartigen Einrichtung nicht möglich. Es werden aufwendige sicherheitstechnische Vorkehrungen für einen Flüssiggastank und eine Verdampferanlage auf einem gemeinsamen Fahrzeug, aus welcher in der Folge kontinuierlich Propangas entnommen werden kann, beschrieben.
Prinzipiell er- setzt eine derartige Flüssiggasversorgungseinrichtung die ent- sprechend kleineren Druckgasflaschen, wobei unmittelbar für einen kurzfristigen hohen Verbrauch, wie beispielsweise für Zeltbetriebe, Waffelbäckereien und Grillbetrieben, die entspre- chende Gasmenge kontinuierlich zur Verfügung gestellt werden kann.
Aus der US-A 5 762 119 ist eine mobile Füllanlage für Gas- flaschen bekannt, bei welcher kryogen verflüssigte Gase auf einem Sattelschlepper gemeinsam mit einem Verdampfer und einer Druckpumpe bereitgestellt werden, sodass unmittelbar verbraucher- seitige Behälter mit Druckgas gefüllt werden können. Das kryogen verflüssigte Gas wird zu diesem Zweck verdampft und über den Kompressor bzw. die Pumpe in den jeweiligen Gastank abgefüllt.
Bei dieser Bauweise ist auf einen gemeinsamen Rahmen der Tank, die Pumpe und der Verdampfer angeordnet, sodass naturgemäss gleichfalls ein hohes Mass an Sicherheitsvorkehrungen erforder- lich ist, wobei zur Bereitstellung weiterer Gase die gesamte Anlage gemeinsam mit dem Verdampfer und der Pumpe wiederum an den Ort der Befüllung mit kryogen verflüssigten Gasen verfahren werden muss.
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Eine ähnliche Ausbildung ist auch der DE 196 53 731 Al zu entnehmen, welche eine auf einem Kraftfahrzeug angeordnete Zapf- anlage zur Befüllung von mobilen Gastanks beschreibt. Bei dieser bekannten Einrichtung wird allerdings Druckgas aus Flaschen über einen Verdichter an die Zapfsäule auf einem transportablen Trag- gestell gefördert, wobei eine grosse Anzahl von relativ schweren Druckgasflaschen transportiert werden muss und daher ein häufiger Austausch der Druckgasflaschen erforderlich ist. Eine Ver- dampfung von Flüssiggasen ist bei einer derartigen Einrichtung nicht vorgesehen.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine mobile Füllanlage für Gasflaschen zu schaffen, mit welchen an Stellen, an welchen ein grosser Bedarf an Gasflaschen bzw. Druckgasbehältern besteht, unmittelbar technische Gase, wie beispielsweise Argon, Sauer- stoff und Stickstoff, einzeln oder Gemische davon vor Ort abge- füllt werden können, sodass der aufwendige Transport von schweren Druckgasflaschen über lange Strecken entfallen kann und eine grosse Menge von Druckgasflaschen vor Ort ohne aufwendige Trans- portwege befüllt werden kann. Die erfindungsgemässe Füllanlage soll hiebei vor allen Dingen auch alle sicherheitstechnischen Erfordernisse erfüllen und die Transportwege und die Transport- gewichte entsprechend minimieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die mobile Füllanlage der eingangs genannten Art im wesentlichen darin, dass der Speicher und die Füllstation als gesonderte Baueinheiten ausgebildet sind und gesondert verfahr- bar sind, dass die Füllstation wenigstens eine Pumpe, einen Ver- dampfer und die Anschlüsse für die Flaschen aufweist und von einem Fahrzeug absetzbar ausgebildet ist, wobei die Anschlüsse für die Druckgasflaschen der Füllstation in eine Betriebslage unter Schaffung eines Freiraumes für Flaschen oder Flaschen- paletten anhebbar oder schwenkbar sind, und dass der von der Füllstation gesonderte Speicher über eine totraumfreie Kupplung und eine erste Leitung mit der Füllstation verbindbar ist, und dass eine zweite absperrbare Leitung zwischen Füllstation und Speicher in den Gasraum des Speichers mündet.
Dadurch, dass Speicher und Füllstation als gesonderte Baueinheiten ausgebildet sind und gesondert verfahrbar sind, kann an denjenigen Stellen,
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an welchen ein hoher Bedarf an Druckgasflaschen besteht, kurz- fristig eine Füllstation errichtet werden, wobei das für die Abfüllung erforderliche Gas in flüssiger Form gesondert bereit- gestellt werden kann. Durch die gesonderte Bereitstellung der Speicher und der Füllstation, welche jeweils gesondert verfahr- bar sind, gelingt es die Füllstation kurzfristig und mit gering- stem Aufwand auf unterschiedliche technische Gase umzustellen und den jeweiligen Bedürfnissen des Verbrauchers anzupassen, wobei Transportwege lediglich für die entsprechenden Speicher für kryogen verflüssigte Gase, welche gesondert verfahrbar sind, entstehen.
Im Speicher für kryogen verflüssigte Gase können die Gase unmittelbar von der Produktionsstätte, beispielsweise der Luftzerlegungsanlage, zum Füllwerk in tiefkalt verflüssigter Form transportiert werden, wobei eine Umfüllung in Lagertanks, wie dies bei konventionellen stationären Anlagen erforderlich wäre, entfallen kann, da unmittelbar der mobile Speicher für den Betrieb der Füllstation Verwendung findet. Es entfällt somit der gesonderte Umfüllvorgang der üblicherweise mit einem Tankfahr- zeug bereitgestellten flüssigen Gase in Lagertanks einer statio- nären Anlage und es wird unmittelbar ein Speicher, welcher gesondert verfahrbar ist, für die flexible Anpassung an die Bedürfnisse jeweils zu einer mobilen Füllanlage verbracht.
Eben- so wie bei stationären Anlagen wird bei der Befüllung der Aggregatszustand gewechselt, wobei im Rahmen der mobilen Anlage gesonderte Fülllinien für jedes der einzelnen Hauptgase, wie beispielsweise Argon, Sauerstoff und Stickstoff, entbehrlich sind, da der Wechsel von einem Gas auf ein anderes oder die Mischung von Gasen unmittelbar durch Austausch der Speicher unter vorheriger Spülung der mobilen Füllanlage erfolgen kann.
Gemäss der Erfindung wird somit die Füllanlage in funktionell gesonderte Einheiten, nämlich den Speicher und die Füllstation oder einzelne Teile der Füllstation, unterteilt, wodurch sicher- heitstechnische Auflagen einfach und sicher erfüllt werden und aufgrund des modularen Aufbaues beispielsweise verschiedene Pum- pen und/oder Verdampfer mit unterschiedlicher Leistung zum Ein- satz gelangen können.
Die mobile Füllstation ist hiebei gemäss der Erfindung mit wenigstens einer Pumpe, einem Verdampfer und
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Anschlüssen für die zu befüllenden Flaschen ausgestattet und von einem Fahrzeug absetzbar, wobei es von Vorteil ist, dass diese mobile Füllstation mit einer Hubeinrichtung ausgebildet ist, mit welcher die Füllstation von einer Transportposition in eine Betriebslage unter Schaffung eines Freiraumes für Flaschen oder Flaschenpaletten anhebbar ist. Auf diese Weise wird es auch mit der mobilen Füllanlage ebenso wie mit üblichen stationären An- lagen möglich, gleichzeitig eine grosse Zahl von Flaschen zu füllen und diese beispielsweise mit Flaschenpaletten jeweils unter die Füllstation zu verbringen, sodass mit einem einfachen Absenken der entsprechenden Füllanschlüsse eine Mehrzahl von Flaschen befüllt werden kann.
Dadurch, dass der von der Füll- station gesonderte Speicher über eine totraumfreie Kupplung und eine erste Leitung mit der Füllstation verbindbar ist, gelingt es den Spülaufwand für den Wechsel von einem technischen Gas auf ein anderes technisches Gas wesentlich zu verringern und insbe- sondere Verunreinigungen der Speicher und der Füllanlage bei einer Abkupplung und einem Neuanschluss eines anderen Speichers zu verringern.
Dadurch, dass nun eine zweite Leitung zwischen Füllstation und Speicher in den Gasraum des Speichers mündet, wird die Möglichkeit geschaffen den Abfüllvorgang entsprechend zu steuern und beispielsweise die Anlage zuerst zu spülen oder beispielsweise in einem ersten Füllschritt lediglich Gas aus dem Gasraum des Speichers einzufüllen und erst in einem zweiten Füllschritt nach der Verdampfung des flüssigen Gases über die Hochdruckpumpe die endgültige Befüllung der Flaschen auf den vorgesehenen Betriebsdruck vorzunehmen.
In besonders einfacher Weise ist die Füllstation mit wenig- stens einer abklappbaren Seitenwand ausgebildet, sodass sich nach dem Absetzen und Anheben der Füllstation eine portalartige Kon- struktion ergibt, unter welche die Flaschen oder Flaschenpa- letten verfahren werden können, sodass ein rascher Füllvorgang auch mit einer derartigen mobilen Füllanlage gewährleistet ist.
Wesentlich ist hiebei vor allen Dingen, dass die Möglichkeit geschaffen wird, gleichzeitig eine Mehrzahl von Flaschen ord- nungsgemäss zu füllen, wobei die Ausbildung mit Vorteil so getroffen ist, dass die Füllstation einen Träger für Anschlüsse
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für eine Mehrzahl von Flaschen aufweist, welcher in Höhenrich- tung auf eine Mehrzahl von in Paletten gehaltenen Flaschen ab- senkbar ist. Aufgrund der Trennung der Anlage in einen gesondert verfahrbaren mobilen Speicher und eine entsprechend mobile, aber nach dem Absetzen und Anheben in die Betriebslage mit hoher Wirtschaftlichkeit betreibbare Füllstation kann das jeweils gewünschte Produkt durch Verbinden mit dem entsprechenden Tank- modul bzw.
Speicher in kürzester Zeit umgestellt werden, wobei im Gegensatz zu stationären Füllanlagen eine definierte Reini- gungsprozedur beim Wechsel der Tankmodule bzw. Speicher für alle Gase genutzt werden kann. Der mobile Speicher, welcher die Funktion des stationären Lagertanks einer stationären Füllanlage übernimmt, kann hiebei gleichfalls vom Fahrzeug abgesetzt werden, wobei der wesentliche Vorteil gegenüber stationären Anlagen darin zu erblicken ist, dass eine weitere Zwischenlage- rung in einem stationären Speicher für kryogen verflüssigte Gase entbehrlich ist.
Während des Füllprozesses wird die Füllstation portalartig über den Flaschen positioniert, wobei durch die aus- klappbaren Seitenwände des Füllmoduls bzw. der Füllstation eine grossflächige Überdachung geschaffen wird, die in einfacher Weise beispielsweise durch seitliche markisenartige Vorhänge eine geschlossene wettergeschützte Arbeitsfläche ergibt.
Prinzipiell kann die Anordnung hiebei so getroffen sein, dass der Träger für die Anschlüsse an der Unterseite oder einer Seitenwand der Füll- station gelagert ist, wobei beispielsweise durch Ausklappen einer Seitenwand in eine im wesentlichen horizontale Stellung ebenso wie bei der Anordnung der Anschlüsse an der Unterseite der Füllanlage der Vorteil erreicht wird, dass eine Mehrzahl von Flaschen und insbesondere auch eine Mehrzahl von in Paletten bereitgestellten Flaschen gleichzeitig unterhalb den jeweiligen Träger für die Anschlüsse verfahren werden kann und somit gleichzeitig befüllt werden kann.
Die Reinigung der Leitungen kann durch ein entsprechendes Spülsystem und insbesondere durch Druckwechsel mit dem nachfol- gend zu füllenden Gas durch Einpressen oder Absaugen erfolgen.
Der zu erwartende Druckanstieg im Speicher kann durch pumpenlose Gasentnahme, d. h. somit ein Überströmen von Gas in die Anlage
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oder leere Flaschen minimiert werden, sodass das Gas gasseitig zu Beginn des Füllprozesses und für Spülungen der Anlage oder der Flaschen vor einer Befüllung unmittelbar hinter einem Gasab- scheider entnommen und über ein Absperrventil mit dem Hochdruck- teil verbunden sein kann. Mit Vorteil ist die erfindungsgemässe Füllanlage daher so ausgebildet, dass die Füllanlage mit Ventilen für die pumpenlose Gasentnahme aus dem Gasraum des Speichers ausgestattet ist.
Für die exakte Einstellung des gewünschten Mischungsver- hältnisses von mehreren Gasen und für die exakte Einhaltung der vorgegebenen Werte für Druck und Gewicht der Druckgasflaschen ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, dass die Füllanlage Messeinrichtungen für das Gewicht der zu befüllenden Flaschen, den Gasdruck und die Gastemperatur in der Füllleitung aufweist.
Die jeweils erforderliche Analyse der Gase kann hiebei direkt im Füllstand gezogen werden, wobei dadurch, dass die Füllanlage die entsprechenden Messeinrichtungen aufweist, ein hohes Mass an Flexibilität in bezug auf den jeweils geforderten Füllalgo- rithmus erlaubt. In aller Regel erfolgt die Befüllung von Gas- flaschen gravimetrisch, d. h. durch Bestimmung des Gewichtes. Bei Abfüllung einer Mischung mehrerer Gase können die einzelnen Gase abwechselnd in mehreren Schritten in die Flasche gefüllt werden, wodurch eine Vermischung provoziert wird und der Dichteunter- schied des Gemisches zum Hauptgas oder Matrixgas verringert wird.
Wenn somit im ersten Füllabschnitt ein Gemisch hergestellt wird, dessen Beimischung zum gewünschten Endprodukt prozentual zu hoch wäre, wird dieses Gemisch im zweiten Füllabschnitt mit dem Matrix- oder Hauptgas bis zur geforderten Konzentration ver- dünnt.
Die Füllstation kann konstruktiv nach Art eines Containers aufgebaut sein oder aber auf dem Prinzip einer Wechselpritsche basieren, wobei alle verteilenden Rohrleitungen und eventuell auch Armaturen sich am Boden des Containers der Füllstation befinden können. Zubehör für die Abfüllung, wie analytische Geräte, Datenübertragungseinrichtungen oder dgl., können ent- sprechend wettergeschützt untergebracht werden, wobei der Ver- dampferabschnitt in der Arbeitsposition von allen Seiten frei
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zugänglich sein kann, wobei lediglich eine Auffangfläche für abtropfendes Wasser oder Eis vorgesehen sein muss.
Die Füllstation kann vom Fahrzeug ohne Fremdhilfe abgesetzt werden und durch die entsprechende Hubeinrichtung beispielsweise eine Zahnstangenmechanik oder Hydraulikzylinderkolbenaggregate auf die gewünschte Arbeitsposition beispielsweise auf eine Höhe von etwa 2,5 m angehoben werden. Nach dem Abklappen einer oder zweier Seitenwände in eine waagrechte Position wird ein nach unten offener Raum unter dem Container geschaffen, welcher auch im Rahmen einer mobilen Füllanlage den entsprechenden Wetter- schutz und die Betriebssicherheit über einen langen Zeitraum gewährleistet.
Im Gegensatz zu bekannten Transportern sind im Rahmen der erfindungsgemässen Einrichtung vorzugsweise zwei Leitungen vor- gesehen. Eine dieser Leitungen ist an die Flüssigphase des Speichers angeschlossen, wohingegen die andere in der Gasphase des Speichers endet. In jedem Fall sind beide Leitungen mit der Hochdruckpumpe zur Befüllung der Druckgasbehälter verbunden, sodass das kryogen verflüssigte Produkt, der Flüssigkeitsvorlauf und das sich durch Verdampfen in der Pumpe entwickelnde Gas über den Gasrückgang zu- und abgeführt werden kann. Durch Zwischen- schalten eines Gasabscheiders im Gasrückgang von der Pumpe zum Tank wird der Bereich des intensiven Wärmeüberganges einge- schränkt und der Druckanstieg durch zusätzliche Gasentwicklung im Tank minimiert, sodass die bei Lagertanks übliche höhere Drucksicherheit vermieden werden kann.
Von besonderem Vorteil ist hier eine modulare Bauweise, bei welcher die Hochdruckpumpe als gesonderte Einheit ausgebildet ist und in unmittelbarer Nähe des Speichers für kryogen verflüssigtes Gas aufgestellt werden kann. Bei einer bevorzugten Ausbildung, bei welcher die mit dem Speicher verbundenen Leitungen an eine Hochdruckpumpe ange- schlossen sind und das in der Pumpe durch Verdampfen gebildete Gas über einen Gasabscheider rückgeführt wird, befindet sich mit Vorteil eine durch ein Absperrventil abschliessbare Verbindung von der Gasphase des Speichers zur Hochdruckleitung der Pumpe.
Über diese Verbindung können bei Produktwechsel die Leitungen gespült werden. Die Schlauchleitungen zwischen Füllstation und
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Speicher können jeweils vakuumisoliert über jeweils totraumlose Kupplungen angeschlossen werden. Die Einrichtung kann durch eine Seilverspannung mit dem Boden auch gegen Kippen gesichert werden.
Für das Füllen kann eine frequenzmodulierte Hochdruckpumpe Verwendung finden, welche das kryogen verflüssigte Produkt in den Verdampfer und in die sich anschliessenden verteilenden Rohr- leitungen drückt. Das Rohrleitungssystem kann hiebei ent- sprechend ausgebildet sein, sodass es einen Reingasteil und Mischgasbereich umfasst, wobei beispielsweise jeder Füllbereich über 120 Füllanschlüsse mit zweimal sechzig Anschlüssen verfügt, damit die Anlage wechselseitig betrieben werden kann. Für den Betrieb der mobilen Anlage ist somit lediglich ein Elektroan- schluss erforderlich, wobei für einen Produktwechsel lediglich die Füllstation von der Pumpe bis zu den Füllanschlüssen druck- los gemacht werden muss. In der Folge kann der Speicher an den totraumlosen Kupplungen von der Füllstation getrennt werden und ein anderer Speicher mit der Anlage verbunden werden.
Nach erfolgter Verbindungen werden nun die Kupplungen gasseitig geöffnet und das Absperrventil in der Leitung zum Gasraum des Speichers wieder geöffnet, sodass das Gas zum Verdampfer strömt und an den noch unverschlossenen Füllanschlüsen austritt. Nach einer Analyse, mit welcher bestätigt wird, dass an den An- schlüssen nunmehr zu 100 % reines neues Produkt aus dem Speicher vorliegt, kann eine weitere Füllung mit anderen Gasen erfolgen.
Die Erfindung wird nun anhand einer in der Zeichnung sche- matisch dargestellten Füllanlage näher beschrieben. In dieser zeigt Fig. 1 ein Lastkraftfahrzeug 1, welches die Füllstation 2 transportiert und an welches ein den Speicher 3 für kryogen ver- flüssigte Gase tragender Anhänger 4 angekuppelt ist. An der Stelle, an der nun die mobile Füllstation aufgebaut werden soll, werden die Füllstation 2 sowie der Speicher 3 abgesetzt, wie in Fig. 2 dargestellt, sodass nun das unbeladene Fahrzeug 1 gemein- sam mit dem Anhänger 4 für andere Zwecke eingesetzt werden kann.
Wie in Fig. 3 dargestellt, bilden sodann der Speicher 3 und die Füllstation 2 zwei gesonderte Baueinheiten, wobei die Füll- station 2 beispielsweise mittels hydraulisch ausfahrbarer
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Stützen 5 in eine Arbeitsposition angehoben werden kann. Ent- sprechend der Darstellung in Fig. 4 entsteht dadurch unterhalb der Füllstation ein Freiraum für die Flaschenpaletten 6.
In Fig. 5 ist die Füllstation nun näher dargestellt, wobei ersichtlich ist, dass die Füllstation aus einem Abschnitt 7 besteht, in welchem die Verdampfertechnik untergebracht ist, sowie aus einem davon abgetrennten Abschnitt 8, in welchem die Anlagentechnik Platz findet. Die Seitenwand 9 der Füllstation ist in eine horizontale Lage abgeklappt worden, sodass eine gross- flächige Überdachung für die zu befüllenden Druckgasflaschen entsteht, welche durch seitliche markisenartige Vorhänge 10 eine geschlossene wettergeschützte Arbeitsfläche bietet. Der Boden 11 der Füllstation ist als ausziehbarer Doppelboden für die Befüll- anschlüsse ausgeführt. Die gesamte Füllstation kann über Abspannungen 12 gesichert werden.
Abweichend von einer derarti- gen Ausbildung der Füllstation ist es auch möglich, dass die Füllstation in Absetzhöhe belassen wird oder sogar mittels der Teleskopstützen auf eine Höhe knapp oberhalb der Standfläche abgesetzt wird. In diesem Fall werden die Seitenwände zur Schaffung einer Überdachung für die zu befüllenden Gasflaschen nach oben aufgeklappt oder am oberen Rahmen der Füllstation anschlagend in horizontale Position gebracht.