DE102004014010B4 - Verfahren und Einrichtung zum schnellen Befüllen von Hochdruckbehältern - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum schnellen Befüllen von Hochdruckbehältern Download PDF

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Abstract

Verfahren zum schnellen Befüllene eines Hochdruckbehälters (1) mit einem Gas,
wobei am Hochdruckbehälter (1) ein Ventil (5) und ein im Füllraum (2) des Hochdruckbehälters (1) angeordnetes Füllrohr (3) vorgesehen ist,
wobei das Gas in einem gasförmigen Zustand in den Hochdruckbehälter (1) derart schnell eingetragen wird, dass bei einer Befüllung des Hochdruckbehälters (1) ohne ein Füllrohr (3) die an einer einem Füllanschluss gegenüberliegenden Innenseite entstehende Kompressionswärme den Hochruckbehälter (1) derart thermisch belastet und dessen Zeitstandfestigkeit herabsetzt, dass eine Kühlung des Hochdruckbehälters (1) erforderlich ist,
wobei das Gas durch das Füllrohr (3), welches eine Vielzahl von Öffnungen (7) aufweist, mit der Vielzahl von Öffnungen (7) von der Behältermitte aus allseitig verteilt in den Füllraum (2) des Hochdruckbehälters (1) ohne zusätzliche Kühlung des Hochdruckbehälters (1) eingetragen wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum schnellen Befüllen eines Hochdruckbehälters mit einem Gas.
  • Durch die beim herkömmlichen schnellen Befüllen von Hochdruckbehältern mit Gas im Füllraum, insbesondere an der dem Füllanschluss gegenüberliegenden Innenseite, entstehende Kompressionswärme erfolgt ein Temperaturanstieg, wodurch – trotz zusätzlichen Kühlaufwandes – der Gasfülldruck erhöht werden muss, um die vorgeschriebene Behälterfüllmenge zu erreichen, z. B. die Gasfüllmenge, die dem Nominaldruck bei Umgebungstemperatur entspricht.
  • Zudem wird durch die Temperatureinwirkung auf die Innenwand des Füllraumes des Hochdruckbehälters dessen thermische Belastung erhöht und somit dessen Zeitstandfestigkeit herabgesetzt.
  • US 36 45 291 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Befüllung eines Hochdruckbehälters mit einem flüssigen Gas, wobei das flüssige Gas in einen in dem Hochdruckbehälter vorgesehenen Kunststoffbeutel eingeführt wird, in welchem das flüssige Gas verdampft und über ein Öffnungen aufweisendes Rohr in einen zwischen dem Kunststoffbeutel und dem Innenraum des Hochdruckbehälters gebildeten Zwischenraum geleitet wird, aus dem das Gas dann im gasförmigen Zustand bei einem gewünschten Druck entnommen werden kann.
  • US 50 22 442 , betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Befüllen eines Hochdruckbehälters mit einem Gasgemisch, wobei eine zweite Gaskomponente mit Hilfe eines Öffnungen aufweisenden Füllrohres zu einer ersten Gaskomponente hinzugefügt wird, wodurch eine verbesserte Durchmischung der Gaskomponenten im Füllraum des Hochdruckbehälters erzielt wird. Es wird die Herstellung homogener Gasgemische beschrieben, wobei die Problematik hinsichtlich der thermischen Belastung des Hochdruckbehälters, die sich bei einem schnellen Einfüllen des Gases in den Behälter ergibt, unerwähnt bleibt. Eine Kühlung des Hochdruckbehälters zur Abführung der durch eine Kompression entstehenden Wärme ist bei den betrachteten Drücken von weniger als 18 bar nicht vorgesehen.
    •
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum schnellen Befüllen von Hochdruckbehältern mit Gas zur Verfügung zu stellen, das einfach und sicher sowie kostengünstig ist und zudem die thermische Behälterbelastung verringert.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und eine Einrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 2 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird das aus einer Gasquelle entnommene Gas durch eine mit mindestens einer Absperrarmatur ausgerüsteten Leitung einem im Füllraum des Hochdruckbehälters vorteilhaft mittig (axial) angeordneten Füllrohr zugeführt und anschließend über eine Vielzahl von über der gesamten Rohrlänge angeordneten und variabel ausgebildeten Öffnungen allseitig und gleichmäßig verteilt in den Füllraum des Hochdruckbehälters eingespeist.
  • Die während des Gaseinströmens in den Füllraum des Hochdruckbehälters entstehende Kompressionswärme wird gleichmäßig auf die Innenwand des Füllraumes verteilt, wodurch die thermische Belastung des Hochdruckbehälters verringert und somit dessen Zeitstandfestigkeit erhöht wird. Außerdem wird dadurch der Fülldruck abgesenkt, was auch zur Folge hat, dass der Füllprozess zeitlich optimiert, d.h. die Befüllzeit verringert wird. Zudem entfällt der bisherige, zusätzliche Kosten verursachende Kühlaufwand.
  • Das materialmäßig und in seiner Ausbildung (Länge, Durchmesser) an den Füllraum jedes bekannten Hochdruckbehälters problemlos anpassbare und über seine gesamte Länge eine Vielzahl von variablen Gasausströmöffnungen (Bohrungen) aufweisende Füllrohr besteht – wie auch die mit dem Füllrohr verbundene Gasleitung mit Absperrarmatur – aus einem gasresistenten Material, wie beispielsweise Edelstahl oder Aluminium.
    •
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines zylindrischen Hochdruckbehälters 1 mit einem Füllraum 2 in dem ein erfindungsgemäßes Füllrohr 3 angeordnet ist.
  • Das aus einer, bildlich nicht dargestellten Quelle unter Druck entnommene Gas 4 strömt durch eine mit einem Ventil 5 ausgerüsteten Leitung 6 in das im Füllraum 2 des Hochdruckbehälters 1 mittig (axial) angeordnete Füllrohr 3 und über die gesamte Rohrlänge verteilt angeordnete und variabel ausgebildete Öffnungen 7 von der Behältermitte aus, allseitig und gleichmäßig verteilt in den Füllraum 2 des Hochdruckbehälters 1 ein.
  • Das in seiner Ausbildung (Länge, Durchmesser) an jeden bekannten Behälterfüllraum problemlos anpassbare und mit in Anzahl und Ausbildung variablen Öffnungen 7 versehene Füllrohr 3 besteht – wie auch die Leitung 6 und das Ventil 5 – aus einem gasresistentem Material, wie z. B. Edelstahl oder Aluminium.

Claims (2)

  1. Verfahren zum schnellen Befüllene eines Hochdruckbehälters (1) mit einem Gas, wobei am Hochdruckbehälter (1) ein Ventil (5) und ein im Füllraum (2) des Hochdruckbehälters (1) angeordnetes Füllrohr (3) vorgesehen ist, wobei das Gas in einem gasförmigen Zustand in den Hochdruckbehälter (1) derart schnell eingetragen wird, dass bei einer Befüllung des Hochdruckbehälters (1) ohne ein Füllrohr (3) die an einer einem Füllanschluss gegenüberliegenden Innenseite entstehende Kompressionswärme den Hochruckbehälter (1) derart thermisch belastet und dessen Zeitstandfestigkeit herabsetzt, dass eine Kühlung des Hochdruckbehälters (1) erforderlich ist, wobei das Gas durch das Füllrohr (3), welches eine Vielzahl von Öffnungen (7) aufweist, mit der Vielzahl von Öffnungen (7) von der Behältermitte aus allseitig verteilt in den Füllraum (2) des Hochdruckbehälters (1) ohne zusätzliche Kühlung des Hochdruckbehälters (1) eingetragen wird.
  2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum schnellen Befüllen eines Hochdruckbehälters (1) mit einem Gas nach Anspruch 1 umfassend eine Quelle für Gas (4), einen Hochdruckbehälter (1) mit einem Füllraum (2), und ein in dem Füllraum (2) angeordnetes Füllrohr (4), welches eine Vielzahl von Öffnungen (7) aufweist, wobei das Gas aus der Quelle über eine mit einem Ventil (5) ausgerüstete Leitung (6) in das Füllrohr (4) strömen kann und wobei das Gas mit der Vielzahl von Öffnungen (7) von der Behältermitte aus allseitig verteilt in den Füllraum (2) des Hochdruckbehälters (1) ohne zusätzliche Kühlung des Hochdruckbehälters (1) eintragbar ist.
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