DD282351A7

DD282351A7 - Verfahren und vorrichtung zum betanken von kraftfahrzeugen mit erdgas

Info

Publication number: DD282351A7
Application number: DD31310888A
Authority: DD
Inventors: Johannes Voigtland; Volker Meyer; Michael Nagel; Lutz Gentzsch
Original assignee: Chemieanlagenbaukomb Lpz Grimm
Priority date: 1988-02-23
Filing date: 1988-02-23
Publication date: 1990-09-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen der bei der Betankung von Kraftfahrzeugen abgegebenen Gasvolumina und ein Verfahren zur rationellen Durchfuehrung des Betankungsprozesses. Die Aufgabenstellung richtet sich auf ein Verfahren zur schnellen Befuellung der Tankbehaelter der Kraftfahrzeuge und damit auf Erhoehung des Durchsatzes von Gastankstellen. Erfindungsmaeszig wird die Zapfsaeule mit einer Lochscheibe ausgestattet, vor der waehrend des gesamten Fuellvorganges ein Druck im Bereich 23,0 bis 25,0 MPa(UE) ansteht. Diese Lochscheibe verhindert, dasz vor Erreichen des Fuelldruckes in den Tankbehaeltern der Druckschalter zur Beendigung des Betankungsvorganges anspricht. Im Bereich vor der Lochscheibe wird die Meszstrecke installiert, die zur Gewaehrleistung der fuer das Meszprinzip der Karman'schen Wirbelstrasze erforderlichen Reynolds-Zahl Re1 000 bei den anstehenden minimalen Differenzdruecken von 3,0 bis 5,0 MPa in einer Nennweite DN25 ausgefuehrt ist (Zeichnung). Die Erfindung ist in Erdgastankstellen anwendbar.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Messen der bei der Betankung von Kraftfahrzeugen abgegebenen Gasvolumina und Einstellen deren erforderlichen Strömungsgeschwindigkeit, sowie auf ein Verfahren zur rationellen Durchführung des Betankungsprozesses.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für die Betankung von Kraftfahrzeugen mit Erdgas ist es bereits bekannt, das im Speicherbehälter der Betankungsanlage unter einem höheren Druck als der zulässige Fülldruck der Tankbehälter anstehende Erdgas, bevor es den Zapfsäulen der Betankungsanlage zugeführt wird, über ein zentrales Druckregelventil auf den zulässigen Fülldruck zu reduzieren. Diesem Druckregelventil ist ein Sicherheitsventil nachgeordnet, welches bei ungewolltem Überschreiten des zulässigen Fülldruckes anspricht. Die meßtechnische Erfassung des getankten Gasvolumens erfolgt je Zapfsäule mittels einer nach dem Prinzip der Auslenkung eines U-förmigen Meßrohres infolge der Wirkung derCorioliskraft arbeitenden Massendurchflußmeßgerätes, eines weiteren in Reihe geschalteten Dichtemeßgerätes, sowie je eines Temperatur- und Druckmeßgerätes. Die damit erfaßten Daten werden einer Rechnereinrichtung zugeschaltet, die das getankte Gasvolumen und dessen Preis ermittelt und über eine Digitalanzeige ausweist.

Nachteil dieser bekannten Lösung ist, daß mit der gegen Ende des Befüllvorganges zu Null gehenden Druckdifferenz zwischen dem Druck hinter dem zentralen Hinterdruckregler und dem Fülldruck der Tankbehälter der Kraftfahrzeuge bis zur vollständigen Füllung der Tankbehälter ein relativ hoher Zeitaufwand entsteht. Ein weiterer Nachteil ist in der, durch den geringen Differenzdruck erforderlichen, Meßanordnung auf Mikrosensorbasis zu sehen, die relativ kostenaufwendig ist.

Ziel der Erfindung

Zielstellung ist es, den Zeitaufwand bis zur Erreichung des Endfülldruckes im Tankbehälter der Kraftfahrzeuge und damit deren Wartezeiten zu reduzieren sowie die Kosten für Meßtechnik und deren Wartung bei gleicher Fehlertoleranz und Aussage zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabenstellung richtet sich auf ein Verfahren, sowie eine Meßeinrichtung zur Betankung von Kraftfahrzeugen mit Erdgas, welches eine schnellere Befüllung der Tankbehälter der Kraftfahrzeuge gewährleistet und damit den Durchsatz von Gastankstellen erhöht.

Erfindungsmäßig wird diese Aufgabe wie folgt gelöst.

Verfahrensgemäß erfolgt die Füllung der Tankbehälter der Kfz aus dem Speicherbehälter mit einem um 3,0 bis 5,0MPa höheren Druck als der Fülldruck dieser Tankbehälter, wobei das unter diesem höheren Druck stehende Gas über die Meßstrecke der Zapfsäulen dem Tankbehälter zugeführt und der erhöhte Druck im Bereich der Sicherheits- und Steuerelemente so begrenzt wird, daß dieser unterhalb des Ansprechdruckes derselben, bzw. in Höhe des Fülldruckes der Tankbehälter liegt.

Die Vorrichtung zur Betankung von Kfz besteht zunächst aus einer bekannten, in der Rohrleitung angeordneten Meßeinrichtung, sowie Schnellschlußarmatur, 3-Wege-Hahn, Sicherheitsventil und Druckschalter mit Sicherheitsventil, wobei erfindungsgemäß der Meßstrecke eine Schnellschlußarmatur und dieser eine Lochscheibe nachgeordnet ist.

Die Meßanordnung besteht aus einer an sich bekannten Meßstrecke mi*. Temperatur- und Druckkompensation, die so bemessen ist, daß bei einer Druckdifferenz von 3,0 bis 5,0 MPa, vorzugsweise 5,0 MPa, zwischen dem Speicherdruck der Betankungsanlage und dem gegen Ende des Füllvorganges des Tankbehälters des Kraftfahrzeuges anstehenden Druckes von 20MPa (UE) die Gasströmung eine Reynolds-Zahl

Re >1000

aufweist.

Der Druckschalter steht über eine Leitung mit einem zwischen der Meßstrecke und der Lochscheibe angeordneten Schnellschlußventil in Wirkverbindung. Die Bohrung der Lochscheibe ist in Abhängigkeit von der Durchlaßfähigkeit des Adapters und des Absperrventils an den Tankbehältern so dimensioniert, daß der Druck der Gasströmung infolge des über dem Fülldruck der Tankbehälter liegenden Speicherdruckes der Betankungsanlage soweit abgemindert wird, daß dieser im Bereich des Sicherheitsventiles sowie des Druckschalters unter deren Ansprechdrücken liegt. Die Meßwerte sind in bekanner Weise einer Rechnereinrichtung zugeschaltet, die das getankte Gasvolumen bestimmt und anzeigt.

Die Wirkungsweise der Betankungsanlage ist wie folgt. Das Erdgas wird mit einem Speicherdruck, der 3,0 bis 5,0MPa, vorzugsweise 5,0MPa, höher liegt als der zulässige Fülldruck der Tankbehälter von 20 MPa (UE), der in der Zapfsäule angeordneten Meßstrecke zugeführt, die das Gas mit einer Reynolds-Zahl Re > 1000 durchfließt.

Durch die Bohrung der der Meßstrecke nachgeordneten Lochscheibe wird der Druck des strömenden Gases anfänglich auf einen Bereich kleiner 20MPa(UE) abgemindert, so daß dieser den Ansprechdruck des nachgeschalteten Druckschalters während des Befüllvorganges nicht erreicht. Dabei ist das Verhältnis der Durchlaßfähigkeit der Lochscheibe zu der des Adapters und des Absperrventils an den Tankbehältern kleiner 1, vorzugsweise kleiner 0,9. Erst bei Anstehen des eingestellten beziehungsweise zulässigen Druckes im Tankbehälter baut sich dieser Druck im Bereich des Druckschalters auf und erreicht dessen Ansprechdruck, worauf das Schnellschlußventil den Gasfluß sperrt und damit den Betankungsvorgang beendet.

Die erfindungsmäßige Lösung gewährleistet die Verkürzung der Betankungszeit pro Kraftfahrzeug und gestattet den Einsatz kosten-und wartungsgünstiger Meßeinrichtungen bei gleichzeitiger Einhaltung des zulässigen Fülldruckes der Tankbehälter der Kraftfahrzeuge, der erforderlichen sicherheitstechnischen Bestimmungen sowie derzulässigen Toleranzen bei der Messung der getankten Gasmengen.

Ausführungsbeispiel

Mit dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel, unter Zugrundelegung einer Gastankstelle mit einem Speicherdruck von 23 bis 25MPa (UE) bei einem zulässigen Fülldruck der Tankbehälter der Kraftfahrzeuge in Höhe von 20 MPa (UE) soll die Erfindung erläutert werden.

Die beigefügte Zeichnung zeigt die Anordnung der Meß- sowie der Betankungseinrichtung in einer Zapfsäule der Betankungsanlage.

In der das Gas vom Speicherbehälter der Betankungsanlage der Zapfsäule 1 zuführenden Rohrleitung 2 ist nach einer Absperrarmatur 3 eine nach dem Prinzip der Karmanschen Wirbelstraße arbeitenden Meßstrecke 4 angeordnet. Dieser folgt eine Schnellschlußarmatur 5 und eine Lochscheibe 6. Zwischen dieser und einem am Ausgang der Zapfsäule 1 in der Rohrleitung 2 angeordnetem Druckschalter 7 befinden sich weiterhin ein 3-Wege-Hahn 8 und ein Sicherheitsventil 9. Der auf einen Ansprechdruck von 20MPa(UE) eingestellte Druckschalter 7 steht über eine Leitung 7.1 mit dem Schnellschlußventil 5 in Wirkverbindung. Zum Betanken eines Kraftfahrzeuges wird mittels des Schlauches 10 und Adapters 11 die Verbindung zum Tankbehälter der Kraftfahrzeuge hergestellt und danach der 3-Wege-Hahn 8 in Durchflußrichtung gestellt. Das mit einem Speicherdruck zwischen 23,0 und 25,0 MPa (UE) in der Rohrleitung 2 anstehende Gas passiert die mit einer maximalen Nennweiie DN 25 ausgeführten Meßstrecke 4 und anschließend die mit einer Bohrung 0 1,6 mm versehene Lochscheibe 6, die gewährleistet, daß der Druck im nachgeordneten Teil der Zapfsäule 1 mit dem Druck im Tankbehälter der Kraftfahrzeuge identisch ist.

Bei Erreichen des Fülldruckes von 20 MPa (UE) im Tankbehälter der Kraftfahrzeuge stellt sich im Bereich bis zur Lochscheibe 6 dsr gleiche Druck ein, bei dem der Druckschalter 7 anspricht und die Schnellschlußarmatur 5 den Gasdurchfluß sperrt, womit der Betankungsvorgang beendet wird.

Claims

1. Verfahren zur Betankung von Kraftfahrzeugen mit Erdgas, bei dem der höhere Speicherdruck der Gasbetankungsanlage so begrenzt wird, daß im Bereich der Sicherheits- und Steuerelemente der Gasdruck unterhalb des Ansprechdruckes dieser Elemente bzw. des Fülldruckes der Tankbeha'ter liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas mit einem um 3,0 bis 5,0 MPa höheren Druck als der Fülldruck der Tankbehälter der Meßstrecke der Zapfsäule zugeführt wird.

2. Vorrichtung zur Betankung von Kraftfahrzeugen mit Erdgas unter Verwendung bekannter in der Rohrleitung angeordneter Meßeinrichtung, sowie 3-Wege-Hahn, Sicherheitsventil und Druckschalter mit Schließarmatur, dadurch gekennzeichnet, daß der der Meßstrecke (4) folgenden Schließarmatur (5) eine Lochscheibe (6) nachgeordnet ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Durchlaßfähigkeit der Lochscheibe (6) zu der des Absperrventil an den Tankbehältern und des Adapters (11) kleiner 1 ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Durchlaßfähigkeit der Lochscheibe (6) zu der des Absperrventiles an den Tankbehältern und des Adapters (11) kleiner 0,9 ist.