DD213471A1

DD213471A1 - DEVICE FOR CRYOGENIC STORAGE AND DEPLOYMENT OF DEEPER GASES PREFERABLY FOR VEHICLE ENGINES

Info

Publication number: DD213471A1
Application number: DD24751583A
Authority: DD
Inventors: Johann Franz; Wolfgang Mueller; Bernd Roehrreich; Werner Steinmetz; Wolfgang Teichmueller
Original assignee: Veg Z Tierzucht Nordhausen
Priority date: 1983-01-27
Filing date: 1983-01-27
Publication date: 1984-09-12

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung verfluessigter,tiefsiedender Gase, insbesondere Fluessigmethan (LNG) als Alternativkraftstoff fuer Motoren in Kraftfahrzeugen. Durch die Erfindung werden Kryotank, Umschalt- bzw. Absperrelemente und Verdampfer fuer den Fahrzeugeinsatz technisch angepasst und oekonomisch optimiert. Erfindungsgemaess geschieht das durch 2 kryoresistente Magnetventile, von denen jeweils eins in der Fluessigentnahmeleitung und das andere in der Gasentnahme installiert ist.Die beiden Magnetventile ueben eine Doppelfunktion, die des Umschaltens und die des Absperrens aus. Eine weitere Loesungsform besteht darin, nur die Gasentnahmeleitung mit einem kryoresistenten Magnetventil auszufuehren; in diesem Fall wird die Fluessigentnahmeleitung innerhalb des Kryotanks mindestens einmal ueber den Fluessigkeitsspiegel hinaus gefuehrt. Zur Senkung der Verdampfungsrate sieht die Erfindung bei liegenden Kryotanks eine isolierende Abschirmung des Halses vor. Der erfindungsgemaesse LNG-Verdampfer besteht aus einer Rohrschlange, die um das Auspuff- oder Ansaugrohr herum angeordnet ist.The invention relates to the use of liquefied, low-boiling gases, in particular liquid methane (LNG) as an alternative fuel for engines in motor vehicles. By the invention cryotank, switching or shut-off elements and evaporators for vehicle use are technically adapted and optimized economically. According to the invention this is done by 2 cryoresistant solenoid valves, one of which is installed in each of the Fluentigentnahmeleitung and the other in the gas extraction. The two solenoid valves have a dual function, the switching and the shut-off. Another solution is to perform only the gas extraction line with a cryoresistant solenoid valve; in this case, the liquid sacking line within the cryotank is routed at least once beyond the fluid level. To reduce the evaporation rate, the invention provides an insulating shielding of the neck in lying cryotanks. The inventive LNG evaporator consists of a coil, which is arranged around the exhaust or intake pipe around.

Description

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Title of the invention:

Einrichtung zur kryogenen Speicherung und Bereitstellung tief siedender Gase^. vorzugsweise für FahrzeugmotorenDevice for the cryogenic storage and supply of low-boiling gases ^. preferably for vehicle engines

Field of application of the invention:

Die Erfindung bezieht sich auf die Speicherung, Entnahme und Verdampfung von tiefsiedenden Gasen, insbesondere von Methan bzw. Naturgas als Alternativkraftstoffe vor allem für mobil eingesetzte Brennkraftmaschinen. Dabei wird davon ausgegangen, daß dieses Methan bzw. Naturgas, gleichgültig ob aus Erdgas, Biogas oder Faulgas gewonnen, bei sehr niedrigen Temperaturen und geringen Überdrücken in verflüssigtem Zustand gespeichert wird (als sog. Liquefied Natural Gas - LNG); seine Zufuhr zum Motor erfolgt hingegen in dampfförmigem Zustand.The invention relates to the storage, removal and evaporation of low-boiling gases, in particular of methane or natural gas as alternative fuels, especially for mobile used internal combustion engines. It is assumed that this methane or natural gas, whether obtained from natural gas, biogas or biogas stored at very low temperatures and low pressures in the liquefied state (as so-called. Liquefied Natural Gas - LNG); its supply to the engine, however, takes place in a vaporous state.

Charakterist3Lk der bekannten technischen Lösungen:Characteristic 3Lk of the known technical solutions:

Seit etwa einem halben Jahrhundert sind Lösungen bekannt, Methan in komprimiertem Zustand (als sog. Compressed Natural Gas - CNG) für Brennkraftmaschinen bereitzuhalten. Unbefriedigend dabei ist die mit der Unterbringung der notwendigen Druckgasflaschen, z. 3, im Nutzicraftwagen, verbundene Reduzierung der Nutzmasse je nach Aktionsradius um rund 10 bis 20 $.. Die Speicherung des LNG bei -lot ⁰C in sog_β Kryotanks u. a. auch in Fahrzeugen ist seit etwa 10 Jahren bekannt. Solche Kryotanks für LNG haben weniger als ein Viertel der Masse gegenüber Druakgaeflaschen für CNG bei glei-For about half a century, solutions have been known to provide methane in a compressed state (as so-called compressed natural gas - CNG) for internal combustion engines. Unsatisfactory here is the with the accommodation of the necessary gas cylinders, z. 3, in Nutzfahrzeug, associated reduction of the useful mass depending on the radius of action around 10 to 20 $ .. The storage of LNG at -lot ⁰ C in so-called _β cryogenic tanks, inter alia in vehicles has been known for about 10 years. Such cryogenic tanks for LNG have less than a quarter of the mass of Druakga bottles for CNG at the same time.

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chera Speicherinhalt, Die bekanntgewordenen Lösungen zur Verdampfung¹ des kryogen gespeicherten LHG sind allerdings trotz der konzeptionell günstigeren Speichervariante noch immer unbefriedigend. Das bezieht sich sowohl' auf den Aufwand, an Bauelementen wie Ventilen, Sicherheitseinrichtungen sowie bezüglich der Verdampfer als auch auf funktionelle Aspekte»However, the known solutions for evaporation ^{1 of} the cryogenically stored LHG are still unsatisfactory despite the conceptually more favorable storage variant. This refers both 'to the effort, to components such as valves, safety devices as well as to the evaporator as well as to functional aspects »

So wird verschiedentlich vorgeschlagen, der Ansaugluft der Brennkraftmaschine die zur Verdampfung des LHG notwendige Wärme su entnehmen (DE-OS 2.108,183; DE-OS 2 305 25Ο; DE-OS 2 6 13 175)« Um der dabei auftretenden Vereisungsgefahr zu begegnen, sieht die Vorrichtung gemäß DE-OS 2 305 25Ο einen gesonderten Verdampfer mit großer ¥ärmeübertragerflache in der Ansaugleitung vor; hoher technischer Aufwand und gro-3er Bauraum sind die damit verbundenen Nachteile. Das in dieser Vorrichtung notwendig enthaltene, vom liryοbehälterdrück direkt angesteuerte, als Kolbenschieber ausgeführte Entnahmeventil weist den Mangel auf, daß der Umschaltvorgang von der gasförmigen auf die flüssige Phase gleitend vor sich geht. Dadurch verlängert sich die Zeitdauer bzw. Fahrstrecke, die zum Druc.kabbau im Tank benötigt wird. Die zusätzlich zum Entnahmeventil noch benötigten zwei Magnetventile, deren Punktion als Absperrelemente die Eignung für kryogene Medien voraussetzt, verteuern die erwähnte Vorrichtung nicht unerheblich. Die Anordnung des Verdampfers nach dem Druckminderventil schließlich ergibt eine Beaufschlagung des letzteren mit dem sehr kalten LI-TG und damit die große Gefahr seiner FunktionsuntüchtigJieit infolge Vereisung.Thus, it is proposed variously, the intake air of the internal combustion engine to remove the heat necessary for the evaporation of the LHG su (DE-OS 2,108,183, DE-OS 2 305 25Ο, DE-OS 2 6 13 175) "In order to counteract the risk of icing occurring, see the device according to DE-OS 2 305 25Ο a separate evaporator with large ¥ ärmeübertragerflache in the intake before; high technical complexity and large space are the associated disadvantages. The extraction valve necessarily contained in this apparatus, directly actuated by the liquor container pressure and designed as a spool valve, has the defect that the switching operation from the gaseous phase to the liquid phase is slippery. This prolongs the time or distance required for the Druc.kabbau in the tank. The two solenoid valves still required in addition to the bleed valve, the puncture of which as shut-off elements presupposes the suitability for cryogenic media, make the mentioned device more expensive. The arrangement of the evaporator after the pressure reducing valve finally results in an admission of the latter with the very cold LI-TG and thus the great danger of its unsuitability due to icing.

Ziel der Erfindung:Object of the invention:

Durch die Erfindung soll eine technische Vereinfachung und Verbilligung des Regelsystems für die Gas-Flüssig.keit-Entnahme sowie der Verdampfereinrichtungen erreicht werden. Angestrebt werden außerdem geringere Verdampfungsraten des Kryotanks und damit eine Senkung der durch Abblasen eintretenden 12JG-Verluste .The invention is a technical simplification and cheapening of the control system for the Gas-Flüssig.keit removal and the evaporator devices can be achieved. The aim is also lower evaporation rates of the cryotank and thus a reduction in the 12JG losses occurring by venting.

- 3 Darlegung des !Jesetis äer Erfindung:- 3 Presentation of the Jesetis aer invention :

Die zu lösende teciinisciie Aufgabe ergibt sich, vor allem aus dem unvermeidlichen Druckanstieg· im Kryotank mit fortschreitender Stillstandsseit des Fahrzeuges, Dieser Druckanstieg· erfordert automatische Umschalteinrichtungen» die bei T/iederinbetriebnahine des Fahrzeuges gewährleisten, daß zunächst durch LNG-Sntnähme aus der Gasphase ein Abbau des Tankdruckes erfolgt und erst bei Unterschreitung eines bestimmten Drucks ein Umschalten auf die Flüssigphase erfolgt, damit der Druck nicht weiter absinkt» Solche f ahrzeuggeniäßen Schalteinrichrungen konnten nicht aus der ausgereiften Flussigpropan (LPG)-Technik übertragen werden, wie das z.3, bei Druckreglern möglich war» Die daher erfolgte Kombination von bewährten Elementen aus der stationären Kryotechnik hat bei den so entstandenen Schalt-, Absperr- und Entnahmeeinrichtungen zu aufwendigen Doppelungen bzw» in der Funktion beeinträchtigten Lösungen .geführt. Auch die Kryotanks insbesondere in der liegenden Ausführung· sind noch nicht auf die sich anschließenden Aggregate optimiert worden. Die eingangs als vorbekannt näher beschriebene Einrichtung ist dafür ein stellvertretendes Beispiel; ihre technischen Unzulänglichkeiten zu beseitigen, ist ein wesentliches Anliegen der Erfindung. Eine weitere technische Aufgabe besteht darin, den Tordampfer zu vereinfachen (vor allem die Oberflächen des T/ärmetauschers su minimieren) und trotzdem einen gewissen Regeleffekt zwischen Motorleistung und verdampfter LNG-Menge herbeizuführen.The teciinisciie task to be solved arises, especially from the inevitable pressure increase · in the cryogenic tank with progressive standstill of the vehicle, this pressure increase · requires automatic switching devices »at T / re-operation of the vehicle ensure that first by LNG Sntnähme from the gas phase degradation Tank pressure is applied and switching to the liquid phase takes place only when the pressure falls below a certain level, so that the pressure does not drop any further. "Such vehicle-based switching devices could not be transferred from the mature liquid propane (LPG) technology, such as z.3, for pressure regulators was possible »The combination of proven elements from stationary cryogenics has resulted in elaborate doublings and / or impaired solutions in the switching, shut-off and unloading devices created in this way. The cryotanks, in particular in the horizontal version, have not yet been optimized for the subsequent aggregates. The device initially described in detail as previously known is a representative example of this; to eliminate their technical shortcomings is a major concern of the invention. Another technical task is to simplify the Tordampfer (especially minimize the surfaces of the T / ärmetauschers su) and still bring about a certain control effect between engine power and vaporized LNG amount.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht zunächst darin, daß sowohl die Flüssigentnahmeleitung als auch die Gasentnahmeieitung je ein kryoresistentes Magnetventil besitzt; die beiden Magnetventile v/erden durch einen handelsüblichen elektrischen Druckschalter, dessen. Fraktion vom Druck im Kryotank abhängig ist, so gesteuert, daß jeweils das eine schließt bzw, öffnet, wenn das andere öffnet bzw, schließt. Außerdem, d,h. gleichseitig sind die Ilagnetven-The solution of this task according to the invention initially consists in the fact that both the liquid handling line and the gas removal line each have a cryoresistant magnetic valve; the two solenoid valves v / ground by a commercial electrical pressure switch whose. Fraction is dependent on the pressure in Kryotank, controlled so that each one closes or opens when the other opens or closes. Besides, d, h. Equilateral are the Ilagnetven

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tile vom Zündschalter sowie vom Umschalter LHG-Alternativkraftstoff abhängig; öffnet der Zündschalter (Beendigung des Motorbetriebes) oder wird der Motorbetrieb mit Alternativkraftstoff fortgesetzt, dann werden automatisch beide Magnetventile stromlos und achließen* Damit erfüllen die Magnetventile eine Doppelfunktion - einerseits die tankdruckabhängige Umschaltung von Gas- auf Flussigentnähme und umgekehrt sowie andererseits die Funktion des Absperrens des Kryotanks bei Motorstillstand. Sin Betriebszustand, in dein beide Magnetventile gleichzeitig teilweise oder ganz geöffnet sind, ist erfindungsgemäß ausgeschlossen. - Die vorbeschriebene Uraschalt-Absperr-Kombination ist auch bei einem Kryotank anwendbar, dessen Flüssigentnahraeleitung an der tiefsten Stelle sitzt und bei dem ein druckloser Austritt der LNG-Flüssigphase möglich ist. Da eines der Magnetventile immer geschlossen ist, kann der -erwähnte nachteilige Effekt der Zusatzverdanrofung nicht eintreten.from the ignition switch and the LHG alternative fuel switch; opens the ignition switch (completion of engine operation) or the engine operation continues with alternative fuel, then both solenoid valves are de-energized and achaßen * Thus, the solenoid valves fulfill a dual function - on the one hand, the tank pressure-dependent switching from gas to Flussentnähme and vice versa and on the other hand, the function of shutting off the Cryotanks at engine standstill. Sin operating state in which both solenoid valves are partially open at the same time or completely, is excluded according to the invention. - The above Uraschalt-shut-off combination is also applicable to a Kryotank, whose Flüssigkeitsigentnahethyleitung sits at the lowest point and in which a pressureless discharge of the LNG liquid phase is possible. Since one of the solenoid valves is always closed, the - mentioned adverse effect of Zusatzverdanrofung can not occur.

Die Lösung der gen, Aufgabe ist erfindungsgemäß auch dadurch möglich, daß nur in der Gasentnahmeleitung ein durch einen tankdruckabhängigeη elektrischen Druckschalter gesteuertes Magnetventil (oder ein pneumatisch bzw. hydraulisch gesteuertes Ventil) sitzt, das bei Überschreiten eines bestimmten Tankdruckes öffnet und bei Unterschreiten eines Druckes, der etwas niedriger ist als der das öffnen auslösende Druck, schließt und somit allein die Umschaltung der LNG-Entnähme von Flüssig- auf Gasphase und umgekehrt bewirkt. Bei geschlossenem Magnetventil wird nur aus der Flüssigphase entnommen, es findet kein weiterer Druckabbau im Kryotank statt« Bei geöffnetem Magnetventil wird hingegen LNG nur aus der Gasphase entnommen. Dies erfolgt allerdings nur in Yerbindung mit einer besonderen Gestaltung der Flussigentnähmeleitung. Ein liegender Kryotank, der den Bedingungen is Fahrzeugeinsatz am besten entspricht, weist zu diesem Zweck eine Flüssigentnahmeleitung auf, die vom zentral gelegenen untersten Mündungspunkt bis über den Flüssigkeitsspiegel aufsteigt, um über eine Bohrschleife wieder in die Flüssigkeit geführt zu werden und den Kryotank durch dessen Hals zu verlassen» Dadurch wird vermieden, daß thermisch induzierte SchwingungenThe solution of the gene, task is also possible according to the invention that only in the gas sampling line a controlled by a tankdruckabhängigeη electrical pressure switch solenoid valve (or a pneumatically or hydraulically controlled valve) sits open when exceeding a certain tank pressure and falls below a pressure, which is slightly lower than the opening triggering pressure, closes and thus causes only the switching of the LNG Entnähme from liquid to gas phase and vice versa. When the solenoid valve is closed, it is only removed from the liquid phase, there is no further pressure reduction in the cryotank. "When the solenoid valve is open, on the other hand, LNG is only taken from the gas phase. However, this is done only in conjunction with a special design of Flussigentnähmeleitung. A recumbent cryogenic tank, which best meets the conditions of vehicle use, has for this purpose a liquid intake conduit rising from the centrally located lowermost orifice point above the fluid level to be returned to the fluid via a drilling loop and the cryotank through its neck This avoids thermally induced vibrations

der Flüssigkeitssäule in der Flüssigentnahmeleitung dia Verdampfungsrate im Kryotank ansteigen lassen. Das in der Gasentnahmeleitung angeordnete Magnetventil erfüllt nur üraschaltfunktionen; zum Absperren des Systems z. B. bei Motorstillstand dient in bekannter ¥eise ein einfaches handbetätigtes Absperrorgan oder ein zündschalterabhängiges Magnetventil, das nach dem Verdampfer angeordnet werden kann und deshalb nicht kryoresistent sein muß, was dieses Bauteil sehr verbilligt.allow the liquid column in the liquid receiving line to increase the evaporation rate in the cryotank. The arranged in the gas sampling line solenoid valve fulfills only üraschaltfunktionen; to shut off the system z. B. at engine standstill is in a known ¥ eise a simple hand-operated shut-off or a ignition switch-dependent solenoid valve, which can be arranged after the evaporator and therefore does not have to be cryo-resistant, which makes this component very cheaply.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal der mit nur einem Unischalt-Magnetventil ausgestatteten Einrichtung ist die Dimensionierung der Strömungsquerschnitte so, daß der Druckverlust von Gasentnahmeleitung und Magnetventil geringer ist, als der Druck der Flüssigkeitssäule zwischen höchstem Flüssigkeitsspiegel im Kryotank und höchstem Punkt der Flüssigen t nähme leitung im Tankinneren, Damit ist gewährleistet, daß kein Flussigmethan bei geöffnetem Magnetventil aus dem Eryotank entnommen wird» Dieser Kryotank, für Fahrzeugeinsatz zweckmäßigerweise liegend angeordnet, besitzt an einer seitlichen Stirnwand einen rohrähnlichen Hals, der den'inneren Behälterteil mit dem Außenbehälter verbindet und der Durchführung der Flüssigsowie der Gasentnahmeleitung und des Füllstandsrohres dient. Um zu verhindern, daß bei liegendem Kryotank der Hals von der Flüssigphase des LIiG benetzt und dadurch die Verdampfungsrate erhöht wird, ist erfindungsgemäß eine Abschirmung dieses Halses vorgesehen. Diesen Zweck erfüllt z. B* eine den Hals im Tankinneren übergreifende Glocke oder eine in geringem Abstand zur inneren halsseitigen Stirnwand angeordnete Schottwand; der entstandene Raum dient als zusätzlicher Isolationsraum, ist flüssigkeitsleer, hat jedoch an seiner höchsten Stelle eine Verbindung zum Gaspolster des Kryotanks* Diese Verbindung ist zweckmäßigerweise ein Rohr, das sich durch die Schottwand ins Taokinnere bis an die höchste zentrale Stelle erstreckt und als Gasentnahmeleitung fungiert. Zwischen Isolationsraum und Hals besteht durch eine Öffnung Verbindung, und über die den Hals schließlich verlassende externe Gasentnahmeleitung gelangt LNG aus der Gasphase sowohlAnother feature of the invention equipped with only one Unischalt solenoid valve device is the dimensioning of the flow cross sections so that the pressure drop of the gas extraction line and solenoid valve is less than the pressure of the liquid column between the highest liquid level in the cryogenic tank and highest point of the liquid t entnme line in the tank interior , This is to ensure that no Flussigmethan is removed from the eryotank with open solenoid valve »This cryotank, suitably arranged horizontally for vehicle use, has on a lateral end wall a tube-like neck which connects den'inneren container part with the outer container and the implementation of the liquid and the Gas extraction line and the level tube is used. In order to prevent the neck from being wetted by the liquid phase of the LIiG when the cryotank is lying, thereby increasing the rate of evaporation, a shielding of this neck is provided according to the invention. This purpose fulfilled z. B * a bell extending over the neck in the tank interior or a bulkhead wall arranged at a small distance from the inner neck-side end wall; the resulting space serves as an additional isolation space, is liquid-empty, but has at its highest point a connection to the gas cushion of the cryotank * This compound is suitably a tube that extends through the bulkhead into the Taokinnere to the highest central point and acts as a gas extraction line. There is a connection between the insulation space and the neck through an opening, and LNG from the gaseous phase arrives via the external gas extraction line which eventually leaves the neck

zum Magnetventil als auch., bei Überdruck, über ein Sicherheitsventil ins Freie. Auf diese ¥eise wird das Gas sowohl im Fahrbetrieb als auch bei Motorstilistand zur Eigenkühlung· der kritischen Eryotankbereiche genutzt und dio Verdampf ungsrate, ein wichtiges Qualitätskriterium von LNG-Anlagen, wirksam herabgesetzt. Außerdem kann so der ¥ärmeeintrag durch Wärmeleitung über die sonst notwendige durchgehende Gasentnahineleitung völlig unterbunden werden. Zur Optimierung dieser Maßnahmen.sollte das unentbehrliche Füllstandsrohr in Durchmesser und Wandstärke möglichst klein bemessen sein.to the solenoid valve as well., In case of overpressure, via a safety valve to the outside. In this way, the gas is used both in driving mode and engine styling for the self-cooling of the critical eryotank areas and the evaporation rate, an important quality criterion of LNG plants, is effectively reduced. In addition, the ¥ poor entry by heat conduction over the otherwise necessary continuous gas removal line can be completely prevented. In order to optimize these measures, the indispensable level pipe should be as small as possible in terms of diameter and wall thickness.

Der Verdampfer als wichtige Funktionsgruppe innerhalb einer LKG-Anlage für Fahrzeugmotoren ist in an sich bekannter !-/eise dem Auspuffrohr bzw, dem Ansaugrohr zugeordnet. Die erfindungsgemäße Besonderheit besteht darin, daß das Auspuffrohr diffusorartig bis zu dem Durchmesser eines sich, anschließenden Trägerrohres erweitert ist und auf diesem Trägsrrohr ein Teil der vereinigten Gas- und Flüssigentnahmeleitung als fest aufgebrachte, vorzugsweise angelötete Rohrschlange sitzt, In Form eines Düsenabschnittes verjüngt sich das Trägerrohr dann wieder auf den ursprünglichen Durchmesser des Auspuffrohres. Die Rohrschlange besteht zweckemäSigerweise aus k - 10 Rohrwindungen, durch die das zu verdampfende bzw. zu erwärmende LiTG fließt. Der Durchmesser des Trägerrohres sollte dabei mindestens 6 mal größer als der Rohrdurchmesser der ¥indungen sein.The evaporator as an important functional group within a LKG system for vehicle engines is known per se in the exhaust pipe or the intake pipe. The peculiarity of the invention is that the exhaust pipe is diffuser-like expanded to the diameter of a subsequent support tube and sitting on this Trägsrrohr a part of the combined gas and Flüssigigentnahleitung as firmly applied, preferably soldered coil, in the form of a nozzle section, the support tube tapers then back to the original diameter of the exhaust pipe. The coil is expediently composed of k- 10 tube turns through which the LiTG to be evaporated or heated flows. The diameter of the carrier tube should be at least 6 times larger than the tube diameter of the ¥ indungen.

Durch diese Verdampferausführung wird eine gewisse Regelfunktion zwischen angeforderter Motorleistung und durchgesetztem LHG-Massestrom gewährleistet; des weiteren wird der Auspuffgegendrudk für den Motor gering gehalten und die Einhaltung der einschlägigen Vorschriften auch für den speziellen Fall des LNG-Betriebes garantiert.This evaporator design ensures a certain control function between requested engine power and enforced LHG mass flow; Furthermore, the Auspuffgegendrudk for the engine is kept low and the compliance with the relevant regulations also guaranteed for the specific case of LNG operation.

Die Anwendung dieser Verdauipferausführung in Verbindung mit dein Ansaugrohr bewirkt in vorteilhafter ¥eise eine VorJkühlung der Ansaugluft und damit eine Leistungserhöhung.The application of this Verdauipferausführung in conjunction with your intake pipe causes in an advantageous ¥ eise a pre-cooling of the intake air and thus an increase in performance.

Andererseits wird auch hier ein Regeleffelit zwischen Motorleistung und LNG-Massestrom bewirkt. Schließlich nutzt dieser sehr einfache Verdampfer die Strahlungswärme des MotorsOn the other hand, a Regeleffelit between engine power and LNG mass flow is also effected here. Finally, this very simple evaporator uses the radiant heat of the engine

für die LNG-Verdampfung und verhindert außerdem die sonst bei Verbrennungsmotoren unliebsame Erwärmung des ÄasaugtraJstes, die insbesondere bei Dieselmotoren bzw. Zündstrahlgasfflotoren zu Leistungsverlusten führt. Der Vorteil gegenüber den bekanntgewordenen saugrohrinternen Verdampfereinrichtungen besteht in einer jederzeit möglichen, einfachen Inspektion bezüglich Undichtheiten. Die vorgeschlagene Rohrschlange lcann im übrigen mit gleichem Effekt auch durch einen LNG-durchströmten äußeren Kühlmantel ersetzt werden» Schließlieh ist es möglich, den beschriebenen saugrohrexternen Verdampfer mit einem an sich bekannten Druckregler zu .kombinieren derart, daß in den Druckregler ein vom Motorkühlwasser durchflossener zweiter Verdampfer integriert ist. Dadurch ist eine Vereisung des Druckreglers ausgeschlossen.for the LNG evaporation and also prevents the unpleasant in internal combustion engines heating the ÄasaugtraJstes that leads to power losses, especially in diesel engines and Zündstrahlgasfflotoren. The advantage over the known suction tube internal evaporator devices is a possible at any time, easy inspection for leaks. The proposed tube can lcann be replaced with the same effect by an LNG-flowed outer cooling jacket closing Schließlieh it is possible to the described suction tube external evaporator with a known pressure regulator to .combinate such that in the pressure regulator a traversed by engine cooling water second evaporator is integrated. As a result, icing of the pressure regulator is excluded.

Ausfuhrütigsbeispie 1:Export Example 1:

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen.With reference to drawings, embodiments of the invention will be described in more detail. Show it.

Fig. 1 einen liegenden Kryotarxk mit Entnahmeleitungen und der neuen Umschalt-Absperr-Kombination undFig. 1 a lying Kryotarxk with extraction lines and the new switch-lock-combination and

Fig. 2 eine Einfachstvariante der Anordnung gemäß Fig. 1 mit Verdampferdetails.Fig. 2 shows a Einfachstvariante the arrangement of FIG. 1 with evaporator details.

Gemäß Fig. 1 wird im Fahrbetrieb für den nicht dargestellten Motor aus dem liegend angeordneten Kryotank 1 je nach der Höhe des Taniidruckes LETG entweder über die Flüssigentnahmeleitung 2 oder über die Gasentnahmeleitung 3 entnommen. Bei Überschreiten eines bestimmten Tankdruckes, beispielsweise 2 atü, öffnet ein an die Gasentnahmeleitung 3 angeschlossener Druckschalter k das zugehörige Magnetventil 5 und schließt gleichzeitig das der Flussigentnähmeleitung 2 zugeordnete Magnetventil 6. LMG wird nur in gasförmigem Zustand verbraucht; der Tankdruck wird zügig abgebaut. Bei Unterschreiten eines Tankdruckes von beispielsweise 1,5 atü wird das entsprechend eingestellte Magnetventil 5 stromlos und schließt, während gleichzeitig das Magnetventil 6 öffnet und nur LNGAccording to FIG. 1, in driving operation for the engine (not shown) from the lying cryotank 1, depending on the height of the taniid pressure LETG, either via the liquid intake line 2 or via the gas extraction line 3 is taken. When a certain tank pressure, for example 2 atm, is exceeded, a pressure switch k connected to the gas sampling line 3 opens the associated solenoid valve 5 and at the same time closes the magnetic valve 6 associated with the liquid flow line 2. LMG is consumed only in the gaseous state; the tank pressure is reduced rapidly. Falls below a tank pressure of, for example, 1.5 atü the corresponding set solenoid valve 5 is de-energized and closes, while the solenoid valve 6 opens and only LNG

aus der Flu.ssigph.ase verbraucht wird. Der Tankdruok bleibt konstant. Neben dieser Uiaschaltf unk tion, im Fährbetrieb üben die Magnetventile 5 und 6 noch eine Absperrfuaktion bei Stillstand des Motors aus. Sobald der Zündschalter 7 ausgeschaltet oder der Umschalter S von LiTG auf Vergaserkraftstoff bzw. auf neutrale Position geschaltet wird, werden beide Magnetventile 5> 6" stromlos und schließen.is consumed from the Flu.ssigph.ase. The Tankdruok remains constant. In addition to this Uiaschaltf unk tion, in the Fährbetrieb practice the solenoid valves 5 and 6 still a Absperrfuaktion at standstill of the engine. As soon as the ignition switch 7 is switched off or the switch S of LiTG is switched to carburetor fuel or to neutral position, both solenoid valves 5> 6 "will de-energize and close.

Hinter den Magnetventilen 5 j 6" vereinigen sich Flüssigentnahme leitung· 2 und Gasentnahmeleitung 3 in an sich bei%annter Weise; über den Verdampfer 9> Druckregler ' 10 und Mischer 11 gelangt das LNG zum.Motor.Behind the solenoid valves 5j 6 ", liquid collection line 2 and gas withdrawal line 3 merge in a manner that is per se in%, via the evaporator 9> pressure regulator 10 and mixer 11 the LNG arrives at the motor.

Das Auffüllen des Kryotariks 1 erfolgt über das Füllventil in die Flüssigentnahmeleitung 2. Die Füllstandshöhe ist garantiert durch das Füllstandsrohr 13; daher muß beim Betanken das entsprechende Kontrollventil 14 geöffnet sein.The filling of the Kryotariks 1 via the filling valve in the liquid receiving line 2. The level height is guaranteed by the level tube 13; therefore, the corresponding control valve 14 must be open when refueling.

Vervollständigt wird die Einrichtung durch ein Sicherheitsventil 15 j das wie die Druckschalter 4 der Gasentnahmeleitung 3 ißi Bereich zwischen Kryotarxk 1 und Magnetventil 5 zugeordnet ist.The device is completed by a safety valve 15 j which is like the pressure switch 4 of the gas sampling line 3 ißi area between Kryotarxk 1 and solenoid valve 5 assigned.

Die Vorteile der Anordnung gemäß Fig. 1 bestehen vor allem in der Einsparung eines speziellen Umschaltventils sowie in der Gewährleistung einer exakten Umschaltfunktion, indem Betriebszustände, bei denen sowohl die Flüssigentnahineleitung 2 als auch die Gasentnaluseleitung 3 offen sind, vermieden werden» Dadurch, kann der Tankdruciv innerhalb kürzester Zeit nach Inbetriebnahme des Fahrzeuges abgebaut werden. Durch das automatische Absperren des Kryotani-:s 1 bei Abzug des Zündschlüssels wird eine hohe Schutzgüte der erfindungsgemäßen Einrichtung ebenso erreicht wie durch die Betäti-"gung des Umschalters 8, z. B, in die Stellung "Vergaserkraftstoff".The advantages of the arrangement of FIG. 1 are mainly in the saving of a special switching valve and in ensuring a precise switching function by operating conditions in which both the liquid line 2 and the Gasentnaluseleitung 3 are open, can be avoided »Thus, the Tankdruciv be dismantled within a very short time after commissioning of the vehicle. By automatically shutting off the cryotanizer 1 when the ignition key is withdrawn, a high level of protection of the device according to the invention is achieved as well as by the actuation of the changeover switch 8, for example, into the position "carburettor fuel".

Letzteres ist auch während des Fahrbetriebes möglich und bedeutet somit einen hohen Fahrkomfort.The latter is also possible during driving and thus means a high level of ride comfort.

Der liegende Kryotank 16 nach Fig. 2 weist gegenüber dem vorbeschriebenen eine wesentliche Besonderheit auf. In ge-The horizontal cryotank 16 according to FIG. 2 has a significant feature compared with the previously described one. In

ringem Abstand zu seiner rohraustrittsseitigen Stirnwand 17 ist in seinem Innern eine Schottwand 18 angeordnet, durch die ein Isolationsraum 19 entsteht, in dem sich kein LNG befindet, der aber über ein tankinteres, an der höchsten Stel-Ie des Tankinnern endendes Rohr 20,eine Verbindung zur Gasphase besitzt. Der in der Stirnwand 17 befindliche, für die Herausführung der Flussigentnahmeleitung 21 sowie des Füllstandsrohres 2 2 benötigte hohle Hals 23 steht, durch eine öffnung 2k mit dem Isolationsraum 19 in Verbindung; eine im Hals 23 beginnende tankexterne Gasentnähmeleitung 25 mündet in ein Magnetventil 26, vorher ist ihr ein Sicherheitsventil 27 zugeordnet. Hinter dem Magnetventil 26 vereinigen sich Gasentnahmeleitung 25 und Flussigentnähmeleitung 21; der Druckschalter 28 für das Magnetventil 26 wird aus diesem Bereich beaufschlagt.ringem distance to his rohraustrittsittsseitigen end wall 17 a bulkhead 18 is disposed in its interior, through which an insulation space 19 is formed, in which there is no LNG, but via a tankinteres, ending at the highest Stel-Ie of the tank interior pipe 20, a compound possesses the gas phase. The hollow neck 23 located in the end wall 17 and required for the removal of the liquid handling line 21 and the fill level pipe 2 2 is connected to the insulation space 19 through an opening 2 k ; an off-gas in the neck 23 Gasentnähmeleitung 25 opens into a solenoid valve 26, before her a safety valve 27 is assigned. Behind the solenoid valve 26 combine gas extraction line 25 and Flussigentnähmeleitung 21; the pressure switch 28 for the solenoid valve 26 is acted upon from this area.

Die vereinigte LNG-Leitung mündet in ein Handabsperrventil 29, in ihrem weiteren Verlauf folgen der Verdampfer 30» der Druckregler 31 und der Mischer 32, Für das betriebsbedingte Absperren des H-TG, z. B, beim Stillsetzen des Fahrzeuges oder bei Umschaltung auf Vergaserkraftstoff, kann sich die Anordnung eines Absperrniagnetventiles 33> das nicht für kryogene Medien geeignet sein braucht und nach dem Verdampfer 30 eingefügt sein müßte, als vorteilhaft erweisen. Das Handabsperrventil 29 dient in Ausnahmefällen, ζ. B* bei Reparaturarbeiten am Verdampfer 30, zum Absperren des kryotechnischen Teils; es kann mit der gleichen ¥irkung auch an der Position 29' der Flussigentnahmeleitung 21 angeordnet sein»The combined LNG line opens into a manual shut-off valve 29, in its further course follow the evaporator 30 »the pressure regulator 31 and the mixer 32, for the operational shut-off of the H-TG, z. B, when stopping the vehicle or when switching to carburetor fuel, the arrangement of Absperrniagnetventiles 33> need not be suitable for cryogenic media and should be inserted after the evaporator 30, prove to be advantageous. The manual shut-off valve 29 is used in exceptional cases, ζ. B * during repair work on the evaporator 30, to shut off the cryogenic part; it may also be arranged at the position 29 'of the liquid handling line 21 with the same effect. "

Der Verdampfer 30 ergibt sich in einfachster Bauweise dadurch, daß ein Teil der vereinigten LNG-Leitung als- Rohrschlange 3k ausgebildet, um ein Trägerrohr 35 ^^er Abgasanlage gewickelt und mit diesem verlötet ist. Das Trägerrohr 35 ist gegenüber dem Auspuffrohr im Durchmesser vergrößert und mit diesem durch einen Diffusorabschnitt 36 auf der einen Seite bzw. durch einen Düsenabschnitt 37 auf der anderen Seite ausgleichend verbanden. Vervollständigt wird die beschriebene Einrichtung durch den Zündschalter 38 und den Umschalter 39? die in der bereits erläuterten Art und Tfeise auf den elektromagnetischen Teil desThe evaporator 30 results in the simplest construction, characterized in that a part of the combined LNG line formed as- tube coil 3k to a support tube 35 ^ ^he exhaust system is wound and soldered to it. The support tube 35 is enlarged in diameter relative to the exhaust pipe and connected to it by a diffuser section 36 on one side or by a nozzle section 37 on the other side balancing. The described device is completed by the ignition switch 38 and the switch 39? in the already explained kind and Tfeise on the electromagnetic part of the

Magnetventils 2ό bzw. Absperrinagnetventils 33 einwirken, und zrwar gesteuert durch den Druckschalter 28. Bezüglich der Flüssigentnahiaeleitung 21 ist auf" eine erfindungsgemäße Besonderheit hinzuweisen; im Gegensatz zur Ausbildung nach Fig. 1 verläuft die Flüssigentnahmeleitung 21 hier nicht ausschließlich innerhalb der LlTG-Flüssigphase, sondern erhebt sich mit einer Rohrschleife kO um das Maß A-1 über den Flüssigkeitsspiegel hinaus, um dann wieder in die Flüssigkeit zurück- und durch den Hals 23 aus dem Kryotank herausgeführt zu werden«With regard to the liquid integrity line 21, reference should be made to "a specific feature according to the invention: in contrast to the embodiment according to Fig. 1, the liquid accepting line 21 does not run exclusively within the LIGG liquid phase here rises with a pipe loop kO by the measure A-1 beyond the liquid level, and then back into the liquid and out through the neck 23 out of the cryotank «

Da aus der so gestalteten Flussigentnähmeleitung 21 LUG nur dann austreten kann, wenn die Gasentnahmeleitung 25 geschlossen ist, genügt ein kryoresistentes Magnetventil 26 für die Gewährleistung der, wie bei Fig. 1 beschrieben, Umschaitfunktion. Diese Vereinfachung ist sowohl wesentlich kostengünstiger als auch in geringerem Maße störanfällig.Since LUG can emerge from the thus designed Flussigentnähmeineitung 21 only when the gas sampling line 25 is closed, a cryoresistant solenoid valve 26 is sufficient to ensure, as described in Fig. 1, Umschaitfunktion. This simplification is both much cheaper and less prone to failure.

Sin weiterer Vorteil besteht in der verringerten Verdampfungsrate des Kryotaixks 1o» Durch die Abschirmung des Halses 23 mittels der Schottwand 18 entfällt die hier sonst mögliche Tiärmeeinleitung in die Flüssigkeit, Ferner wird durch die Gasentnahme im Fahrbetrieb bzw. durch Ansprechen des Sicherheitsventils 27 (Abblasen bei Stillstand) der Hals 23 zusätzlich gekühlt; das gilt auch für den Isolationsraum 19j der als zusätzliches Gaspolster fungiert. Durch die vorgesehene Kühlung der Flüssigentnahmeleitung 21 sind thermisch induzierte Schwingungen, die zu erhöhter ¥ärmezufuhr führen, ausgeschlossen.Sin further advantage consists in the reduced evaporation rate of Kryotaixks 1o »By shielding the neck 23 by means of the bulkhead 18 eliminates the here otherwise possible Tiärmeeinleitung into the liquid, Furthermore, by the gas removal during driving or by response of the safety valve 27 (blow off at standstill ) the neck 23 additionally cooled; this also applies to the insulation space 19j which acts as an additional gas cushion. The intended cooling of the liquid intake line 21 precludes thermally induced vibrations which lead to an increased supply of oil.

Schließlich trägt auch der einfache, schnell ansprechende Verdampfer 30 nicht unerheblich zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe bei.Finally, the simple, fast-acting evaporator 30 also contributes significantly to the solution of the problem according to the invention.

Claims

-11- R indution & claim:

1, means for cryogenic storage and provision of low-boiling gases, preferably for vehicle engines, consisting of a cryotank, each one Entnähmeleitung for the liquid or gas phase in combination with a designed as a piston valve, controlled by Kryotankdruck removal valve, an evaporator and a pressure regulator characterized In that both the Flussigentnähmeleitung (2) and the gas extraction line (3) each have a cryoresistant solenoid valve (5; 6) and that the solenoid valves (5; 6) control side both of the pressure in the cryotank (i) dependent, in each case only one Solenoid valve actuated pressure switch [h] as well as a closure of both solenoid valves (5; 6) causing ignition switch (7) or Ld-TG alternative fuel changeover switch (8) are assigned «

2. Device for cryogenic storage and provision of low-boiling gases, preferably for vehicle engines, consisting of a cryotank, each a withdrawal line for the liquid or gas phase in combination with a designed as a piston valve, controlled by Kryotankdruck removal valve, an evaporator and a pressure regulator characterized characterized in that the cryotank (16) through a neck (23) leaving the gas extraction line (25) has a cryoresistant, controlled by the tank pressure solenoid valve (26) and is combined with a solenoid valve "liquid receiving line (21), which lie in a horizontal tank design from the mouth point in starting from the liquid, at least once beyond the highest possible liquid level, wherein the Gasentnähmeleitung (25) including the solenoid valve (26) are dimensioned so that their maximum possible pressure loss is less than the static pressure of the liquid column in Flussigendnahinele tion (21) above the liquid level.

3, device according to point 2, characterized in that the plus sourcing line (21) is led back into the liquid from the tube coil (^ 0) located above the liquid level before it leaves the cryotank {16),

k. Device according to point 2 and 3, characterized in that when lying cryotank (ΐβ) of the front wall side, provided for the lead-out ^{1 of} the lines neck (23) has an insulating cover against the LNG, z «. B. in the form of a Scotland (18), a bell o, ä _# , has.

5, device according to point 2 to h, characterized in that an in-tank, the bulkhead wall (18) to the insulation space (19) down-breaking tube (20) at the highest-sen point of the cryotank (ΐβ) ends and the neck (23) has a connection to the insulation space (19) through an opening (24).

6, setup according to items 2 to 3? characterized in that instead of the solenoid valve (26) a pneumatically or hydraulically controlled by the tank pressure valve is used,

7, device according to item 1 to 6, characterized in that the evaporator consists of a support tube (35), which is part of the smaller diameter exhaust pipe of the Brennkraftiaaschine and by a diffuser section (36) or a nozzle portion (37) aligned therewith , And that on the support tube (35) a flowed through by LNG tube coil (3 ^) in a known ¥ eise firmly applied, preferably soldered.

S. Device according to item 1 to 7, gekannzeichnet in that the diameter of the support tube (35) that of the tube of the coil (3 ^ ·) exceeds by at least a factor of 6 .

9. Setup after. Points 1 to 7> characterized in that the coil (3 ^ ·) sits on a part of the intake pipe of the Brenokraftraaschine.

10 * Setup · after point 9? characterized in that, instead of the tube coil (3 ^), a cooling jacket through which the JJSG flows is used.

11. The device according to item 1 to 10, characterized by a combination of the suction from outside snake or ansaugexternein cooling jacket existing evaporator with a known pressure regulator, in which a through-flow of the cooling water of the internal combustion engine further evaporator is integrated.

For this A sheet drawings