DE102007060715B4 - Flüssigkeitstank mit kombinierter Flüssigkeitsfüll- und Flüssigkeitsentnahmeleitung - Google Patents

Flüssigkeitstank mit kombinierter Flüssigkeitsfüll- und Flüssigkeitsentnahmeleitung Download PDF

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Abstract

Tieftemperaturfluidspeichertank, umfassend: einen Tank (10) mit einem Außenbehälter (20) und einem in dem Außenbehälter (20) angeordneten Innenbehälter (18), der ein Reservoir (12) bildet, um ein Tieftemperaturfluid zu speichern, wobei ein Raum zwischen dem Innenbehälter (18) und dem Außenbehälter (20) mit eine Isolierung (22) gefüllt ist oder nicht; eine erste Leitung (14), die in den Tank (10) von außen durch eine Reihe von Öffnungen in dem Außenbehälter (20), dem Innenbehälter (18) und ggf. der Isolierung (22) eindringt und einen Auslass (24) und einen Einlass (26) aufweist, die in dem Tank (10) angeordnet sind, wobei die erste Leitung (14) derart ausgebildet ist, um eine Tieftemperaturflüssigkeit an den Tank (10) durch den Auslass (24) zu liefern und die Tieftemperaturflüssigkeit von dem Tank (10) durch den Einlass (26) zu entnehmen, wobei von der ersten Leitung (14) im Raum zwischen dem Innenbehälter (18) und dem Außenbehälter (20) eine Entnahmeleitung (29) abzweigt, die den Außenbehälter (20) durchdringt und mit einer Fluidquelle in Fluidverbindung steht; und eine zweite Leitung (16), die in den Tank (10) von außen durch eine Reihe von Öffnungen in dem Außenbehälter (20), dem Innenbehälter (18) und ggf. der Isolierung (22) eindringt, in dem Tank (10) angeordnet ist und derart ausgebildet ist, um selektiv ein Gas an den Tank (10) zu liefern und das Gas von dem Tank (10) zu entnehmen.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft allgemein einen Tieftemperaturfluidspeichertank und insbesondere einen verbesserten Tieftemperaturspeichertank mit einer minimierten Wärmeübertragung an das aus den Einlass- und Auslassleitungen stammende Tieftemperaturfluid.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Elektrofahrzeuge und mit Verbrennungsmotor betriebene Fahrzeuge können durch eine Anzahl verschiedener Brennstoffe betrieben werden. Mit Verbrennungsmotor betriebene Fahrzeuge können durch verschiedene Brennstoffe betrieben werden, wie beispielsweise Benzin, Diesel, Ethanol, Methan oder Wasserstoff. Brennstoffzellen sind als eine Energiequelle für Elektrofahrzeuge und andere Anwendungen vorgeschlagen worden. Bei Brennstoffzellen vom Typ mit Protonenaustauschmembran (PEM) wird Wasserstoff an eine Anode der Brennstoffzelle geliefert und Sauerstoff wird als ein Oxidationsmittel an eine Kathode geliefert. Eine übliche Technik zur Speicherung großer Mengen an Wasserstoff besteht darin, Wasserstoff über Verflüssigungstechniken zu kühlen und zu komprimieren und den in flüssiger Phase vorliegenden Wasserstoff in einem Tieftemperaturspeichertank zu speichern. Wasserstoffgas verflüssigt sich bei –253°C und kann in der flüssigen Phase bei etwa 70 g/l gespeichert werden. Die Energiemenge, die erforderlich ist, um Wasserstoffgas in eine Flüssigkeit zu komprimieren, ist sehr hoch und kann gegenwärtig 40% der aus dem Wasserstoffbrennstoff erhaltenen Energie verwenden. Somit ist es vorteilhaft, den in flüssiger Phase vorliegenden Wasserstoff isoliert zu halten, um einer Flüssigkeitsverdunstung entgegenzuwirken.
  • Jegliche Übertragung von Wärme an den innersten Abschnitt des Tieftemperaturspeichertanks beeinträchtigt die natürliche Verdunstungsrate des Tieftemperaturbehälters. Je mehr Wärme übertragen wird, umso schneller ist die Abdampfrate des flüssigen Wasserstoffs oder umso höher ist die natürliche Verdunstungsrate. Um den Wasserstoff in einem flüssigen Zustand beizubehalten, muss eine Wärmeübertragung aus der Außenumgebung an die Tieftemperaturflüssigkeit auf einem Minimum gehalten werden. Tieftemperaturspeichertanks bestehen allgemein aus einem inneren Speicherbehälter, der mit einem äußeren Behälter oder einem äußeren Mantel eingekapselt ist. Der Raum zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter ist üblicherweise gut isoliert und steht unter einem Vakuum. Das Innere des Tanks muss jedoch eine Fluidverbindung typischerweise in der Form von Einlass- und Auslassleitungen zum Füllen und zur Entnahme von flüssigem und gasförmigem Wasserstoff aufweisen, wie dies dem Grunde nach aus der US 5,551,488 A bekannt ist.
  • Ein typischer Speichertank weist eine Flüssigkeitseinlassleitung, eine Flüssigkeitsauslassleitung und eine Gasleitung auf, die derart ausgebildet ist, dass sie sowohl einen Einlass als auch einen Auslass darstellt. Die drei Leitungen durchdringen typischerweise eine Seitenwand des Speichertanks durch drei separate Öffnungen oder zusammen in einem die Seitenwand durchdringenden gemeinsamen Vakuumrohr. Zumindest ein Abschnitt jeder Leitung ist der Außenumgebung ausgesetzt. Die Leitungen überbrücken jegliche Isolierung, die zwischen dem Innen- und Außenbehälter vorhanden ist, und ermöglichen, dass Wärme aus der Außenumgebung in den Innenbehälter übertragen wird. Demgemäß besteht ein Bedarf nach einem verbesserten Tieftemperaturflüssigkeitsspeichertank und insbesondere einem, der eine von der Einlass- und Auslassleitung stammende Wärmeübertragung minimiert.
  • Es wäre erstrebenswert, einen Tieftemperaturspeichertank mit einer minimalen Wärmeübertragung, die von den Einlass- und Auslassleitungen stammt, zu entwickeln.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Übereinstimmend und entsprechend der vorliegenden Erfindung ist überraschend ein Tieftemperaturspeichertank mit einer minimalen, aus Einlass- und Auslassleitungen stammenden Wärmeübertragung entwickelt worden, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst der Tieftemperaturfluidspeichertank einen Tank, der derart ausgebildet ist, um ein Tieftemperaturfluid zu speichern; eine erste Leitung, die in den Tank eindringt und einen Auslass und einen Einlass aufweist, die in dem Tank angeordnet sind, wobei die erste Leitung derart ausgebildet ist, um eine Tieftemperaturflüssigkeit an den Tank durch den Auslass zu liefern und die Tieftemperaturflüssigkeit von dem Tank durch den Einlass zu entnehmen; und eine zweite Leitung, die in den Tank eindringt, in dem Tank angeordnet ist und derart ausgebildet ist, um selektiv ein Gas an den Tank zu liefern und das Gas von dem Tank zu entnehmen.
  • Bei einer anderen Ausführungsform umfasst der Tieftemperaturfluidspeichertank einen Tank, der derart ausgebildet ist, um ein Tieftemperaturfluid zu speichern; eine erste Leitung, die in den Tank eindringt und einen Auslass und einen Einlass besitzt, die in dem Tank angeordnet sind, wobei die erste Leitung derart ausgebildet ist, um eine Tieftemperaturflüssigkeit an den Tank durch den Auslass zu liefern und die Tieftemperaturflüssigkeit von dem Tank durch den Einlass zu entnehmen, wobei der Auslass im Wesentlichen in einer Gasphase des Tankreservoirs angeordnet ist und der Einlass im Wesentlichen in einer flüssigen Phase des Tankreservoirs angeordnet ist; und eine zweite Leitung, die in den Tank eindringt, in dem Tank angeordnet ist und derart ausgebildet ist, um selektiv ein Gas an den Tank zu liefern und das Gas von dem Tank zu entnehmen, wobei die erste Öffnung der zweiten Leitung im Wesentlichen in einer Gasphase des Tankreservoirs angeordnet ist.
  • Bei einer anderen Ausführungsform umfasst ein Tieftemperaturfluidspeichertank einen Tank, der derart ausgebildet ist, um ein Tieftemperaturfluid zu speichern; eine erste Leitung, die in den Tank eindringt und einen Auslass und einen Einlass besitzt, die in dem Tank angeordnet sind, wobei die erste Leitung derart ausgebildet ist, um eine Tieftemperaturflüssigkeit an den Tank durch den Auslass zu liefern und die Tieftemperaturflüssigkeit von dem Tank durch den Einlass zu entnehmen, wobei der Auslass im Wesentlichen in einer Gasphase des Tankreservoirs angeordnet ist und der Einlass im Wesentlichen in einer flüssigen Phase des Tankreservoirs angeordnet ist; und eine zweite Leitung, die in den Tank eindringt, in dem Tank angeordnet ist und derart ausgebildet ist, um selektiv ein Gas an den Tank zu liefern und das Gas von dem Tank zu entnehmen, wobei die erste Öffnung der zweiten Leitung im Wesentlichen in einer Gasphase des Tankreservoirs angeordnet ist; und ein Vakuumrohr, das eine Seitenwand des Tanks durchdringt, wobei ein Abschnitt der ersten Leitung und ein Abschnitt der zweiten Leitung in dem Vakuumrohr angeordnet sind.
  • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die obigen wie auch andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich, in welchen:
  • 1 eine schematische Schnittansicht eines Tieftemperaturspeichertanks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist; und
  • 2 eine schematische Schnittansicht eines Tieftemperaturspeichertanks gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Die folgende detaillierte Beschreibung und die angefügten Zeichnungen beschreiben und veranschaulichen verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung. Die Beschreibung und die Zeichnungen dienen dazu, den Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung durchzuführen und anzuwenden.
  • 1 zeigt einen Speichertank 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Speichertank 10 weist ein Reservoir 12, eine erste Leitung 14 und eine zweite Leitung 16 auf. Ein Innenbehälter 18 bildet das Reservoir 12. Der Innenbehälter 18 ist in einem Außenbehälter 20 angeordnet, wobei ein Zwischenraum dazwischen gebildet wird. Der Raum zwischen dem Innenbehälter 18 und dem Außenbehälter 20 ist mit einer mehrschichtigen Vakuumwärmeisolierung 22 gefüllt. Es sei zu verstehen, dass der Raum zwischen dem Innenbehälter 18 und dem Außenbehälter 20 gegebenenfalls mit einer beliebigen Isolierung gefüllt oder der Raum leer gehalten werden kann.
  • Bei der gezeigten Ausführungsform weist die erste Leitung 14 einen ersten Abschnitt 28, einen zweiten Abschnitt 30 und eine Entnahmeleitung 29 auf. Die erste Leitung 14 verläuft durch eine erste Durchdringung bzw. Eindringung des Speichertanks 10, um eine Fluidverbindung zwischen dem Reservoir 12 und einer Fluidquelle (nicht gezeigt) vorzusehen. Es sei zu verstehen, dass die erste Leitung 14 gegebenenfalls auch in Fluidverbindung mit einem anderen Speichertank (nicht gezeigt), einem Brennstoffzellenstapel (nicht gezeigt) oder einem Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) stehen kann. Die erste Durchdringung 31 wird durch eine Reihe von Öffnungen in dem Außenbehälter 20, der Isolierung 22 und dem Innenbehälter 18 gebildet, die einen Kanal vorsieht, der derart ausgebildet ist, um einen Abschnitt der ersten Leitung aufzunehmen. Der erste Abschnitt 28 weist einen Einlass (nicht gezeigt), der an einem distalen Ende desselben ausgebildet ist, in Verbindung mit der Fluidquelle auf. Der zweite Abschnitt 30 ist im Wesentlichen V-förmig und weist einen Auslass 24, der an einem distalen Ende desselben ausgebildet ist, und einen Einlass 26 auf, der zwischen dem Auslass 24 und der ersten Durchdringung ausgebildet ist. Bei der gezeigten Ausführungsform besitzt der Einlass 26 einen Durchmesser, der kleiner als ein Durchmesser des Auslasses 24 ist. Es sei zu verstehen, dass gegebenenfalls die Abmessungen der Durchmesser gleich sein können oder der Durchmesser des Auslasses 24 kleiner als der Durchmesser des Einlasses 26 sein kann. Es sei ferner zu verstehen, dass der Auslass 24 und der Einlass 26 gegebenenfalls auch derart ausgebildet sein können, dass sie sowohl einen Einlass als auch einen Auslass bilden. Der Auslass 24 ist im Wesentlichen nahe einem oberen Bereich des Speichertanks 10 oberhalb einer Tieftemperaturflüssigkeit 40 und in einem Gas 42 angeordnet. Der Einlass 26 ist im Wesentlichen nahe einem Boden des Speichertanks 10 in der Tieftemperaturflüssigkeit 40 angeordnet. Es sei zu verstehen, dass die erste Leitung 14 gegebenenfalls eine beliebige Form mit dem Auslass 24 in dem Gas 42 und über der Tieftemperaturflüssigkeit 40 und dem Einlass 26 in der Tieftemperaturflüssigkeit 40 besitzen kann, wie im Wesentlichen U-förmig oder im Wesentlichen halbkreisförmig. Wie gezeigt ist, durchdringt die Entnahmeleitung 29 die Isolierung 22 und den Außenbehälter 20 und steht in Fluidverbindung mit der Fluidquelle. Es sei auch zu verstehen, dass die Tieftemperaturflüssigkeit 40 und das Gas 42 gegebenenfalls ein beliebiges Fluid sein können, wie beispielsweise Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Helium.
  • Die zweite Leitung 16 weist einen ersten Abschnitt 34 und einen zweiten Abschnitt 36 auf. Die zweite Leitung 16 verläuft durch eine zweite Durchdringung 33 des Speichertanks 10, um eine Fluidverbindung zwischen dem Reservoir 12 und der Fluidquelle vorzusehen. Die zweite Durchdringung 33 ist durch eine Reihe von Öffnungen in dem Außenbehälter 20, der Isolierung 22 und dem Innenbehälter 18 ausgebildet, die einen Kanal vorsieht, der derart ausgebildet ist, um einen Abschnitt der zweiten Leitung 16 aufzunehmen. Der erste Abschnitt 34 weist einen Einlass (nicht gezeigt) und einen Auslass (nicht gezeigt) auf, die jeweils an einem distalen Ende desselben ausgebildet sind. Es sei zu verstehen, dass der Einlass des ersten Abschnittes 34 gegebenenfalls mit der Wiederbetankungsquelle, einer anderen Flüssigkeitsquelle oder einer Gasquelle in Verbindung stehen kann. Es sei zu verstehen, dass der Auslass des ersten Abschnittes 34 gegebenenfalls in Verbindung mit einem Brennstoffzellenstapel, einem Verbrennungsmotor oder einem Abfalltank stehen kann. Der zweite Abschnitt 36 endet an einer Öffnung 32, die derart ausgebildet ist, dass sie einen Einlass und einen Auslass darstellt. Die Öffnung 32 ist im Wesentlichen nahe einem oberen Bereich des Speichertanks 10 oberhalb der Tieftemperaturflüssigkeit 40 und in dem Gas 42 angeordnet. Es sei zu verstehen, dass der zweite Abschnitt gegebenenfalls gekrümmt, schraubenförmig oder anderweitig geformt sein kann.
  • Beim Füllvorgang wird bewirkt, dass die Tieftemperaturflüssigkeit 40 durch die erste Leitung 14 in das Reservoir 12 des Speichertanks 10 strömt. Die Tieftemperaturflüssigkeit strömt durch den Auslass 24 und durch das Gas an dem oberen Bereich des Speichertanks 10, bevor der Boden des Speichertanks 10 geflutet wird. Wenn die Tieftemperaturflüssigkeit 40 durch das Gas 42 an dem oberen Bereich des Speichertanks 10 gelangt, wird das Gas 42 gekühlt. Gleichzeitig kann ein Abschnitt der Tieftemperaturflüssigkeit durch den Einlass 26 in den unteren Bereich bzw. Boden des Reservoirs 12 strömen. Die Strömungsgeschwindigkeit der Tieftemperaturflüssigkeit 40 durch den Einlass 26 ist typischerweise kleiner als die Strömungsgeschwindigkeit der Tieftemperaturflüssigkeit 40 durch den Auslass 24, und zwar aufgrund der Differenz der Durchmessergrößen des Einlasses 26 und des Auslasses 24. Es sei zu verstehen, dass der Einlass 26 eine Abdichtung, ein Dichtungselement, ein Ventil oder ein anderes Mittel zur Regulierung einer Strömung besitzen kann, so dass während eines Füllvorgangs einer Strömung durch den Einlass 26 entgegengewirkt wird. Gleichzeitig mit dem Füllen mit der Tieftemperaturflüssigkeit 40 kann das Gas 42 von dem Speichertank 10 durch die zweite Leitung 16 entnommen werden, um den Druck in dem Reservoir 12 zu entlasten und ein Füllen des Speichertanks 10 mit der Tieftemperaturflüssigkeit 40 zu erleichtern.
  • Während eines Entnahmevorgangs wird bewirkt, dass die Tieftemperaturflüssigkeit 40 durch den Einlass 26 der ersten Leitung 14, durch die Entnahmeleitung 29 und aus dem Speichertank 10 heraus strömt. Bevor eine Flüssigkeitsentnahme stattfinden kann, muss die Tieftemperaturflüssigkeit 40 zuerst durch den Einlass 26 strömen, um die erste Leitung 14 zu fluten. Typischerweise ist der Pegel der Flüssigkeit 40 in der ersten Leitung 14 gleich dem Pegel der Flüssigkeit 40 in dem Reservoir 12. Gleichzeitig kann gegebenenfalls bewirkt werden, dass das Gas 42 durch die Öffnung 32 der zweiten Leitung 16 und in den Speichertank 10 strömt, oder es kann gegebenenfalls bewirkt werden, dass das Gas 42 durch die Öffnung 32 aus dem Speichertank 10 heraus strömt. Die Differenz der Durchmessergrößen des Einlasses 26 und des Auslasses 24 erleichtert eine Regulierung der Strömung durch den Einlass 26 gemäß einer gewünschten Entnahmerate.
  • Die Verwendung der ersten Leitung 14 und der zweiten Leitung 16, um alle Flüssigkeits- und Gasfüll- und Entnahmevorgänge auszuführen, minimiert die Gesamtzahl von Leitungen in dem Speichertank 10. Durch Minimierung der Anzahl von Leitungen ist die Anzahl von Durchdringungen in dem Speichertank 10 in das Reservoir 12 minimiert. Ferner ist auch die Anzahl von Schweißnähten zwischen den Leitungen 14, 16 und dem Speichertank 10 minimiert, was potenzielle Spannungsschäden minimiert. Ein Wärmeeintritt in den Speichertank 10 und ein Abdampfen der Tieftemperaturflüssigkeit 40 ist ebenfalls minimiert. Ferner sind durch Minimierung der Anzahl von Leitungen die Materialkosten, die Produktionskosten, das Gewicht wie auch die Wartung des Speichertanks 10 minimiert.
  • 2 zeigt einen Speichertank 10' gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Der Speichertank 10' weist ein Reservoir 12', ein Vakuumrohr 13', eine erste Leitung 14' und eine zweite Leitung 16' auf. Das Reservoir 12' wird durch einen Innenbehälter 18' gebildet. Der Innenbehälter 18' ist in einem Außenbehälter 20' angeordnet, wobei ein Zwischenraum dazwischen gebildet wird. Der Raum zwischen dem Innenbehälter 18' und dem Außenbehälter 20' ist mit einer mehrschichtigen Vakuumwärmeisolierung 22' gefüllt. Es sei zu verstehen, dass der Raum zwischen dem Innenbehälter 18' und dem Außenbehälter 20' gegebenenfalls mit einer beliebigen Isolierung gefüllt sein oder der Raum leer belassen werden kann.
  • Das Vakuumrohr 13' ist eine Leitung, die die erste Leitung 14' und die zweite Leitung 16' umgibt. Das Vakuumrohr 13' weist eine Isolierung 38' auf, die die erste Leitung 14' und die zweite Leitung 16' umgibt. Es sei zu verstehen, dass das Vakuumrohr 13' gegebenenfalls ein beliebiges herkömmliches Vakuumrohr sein kann und gegebenenfalls ein doppelwandiges isoliertes Vakuumrohr sein oder mit einer mehrschichtigen Vakuumwärmeisolierung gefüllt sein kann. Das Vakuumrohr 13' ist durch eine erste Durchdringung 31' des Speichertanks 10' angeordnet. Die erste Durchdringung 31' wird durch eine Reihe von Öffnungen in dem Außenbehälter 20', der Isolierung 22' und dem Innenbehälter 18' gebildet, die einen Kanal vorsieht, der derart ausgebildet ist, um einen Abschnitt des Vakuumrohrs 13' aufzunehmen. Es sei zu verstehen, dass sich das Vakuumrohr 13' gegebenenfalls ein Vakuum mit der Isolierung 22' teilen kann.
  • Bei der gezeigten Ausführungsform weist die erste Leitung 14' einen ersten Abschnitt 28', einen zweiten Abschnitt 30' und eine Entnahmeleitung 29' auf. Die erste Leitung 14' verläuft durch das Vakuumrohr 13', um eine Fluidverbindung zwischen dem Reservoir 12' und einer Fluidquelle (nicht gezeigt) vorzusehen. Es sei zu verstehen, dass die erste Leitung 14' gegebenenfalls auch in Fluidverbindung mit einem anderen Speichertank (nicht gezeigt), einem Brennstoffzellenstapel (nicht gezeigt) oder einem Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) stehen kann. Der erste Abschnitt 28' weist einen Einlass (nicht gezeigt), der an einem distalen Ende desselben ausgebildet ist, in Verbindung mit der Fluidquelle auf. Der zweite Abschnitt 30' ist im Wesentlichen V-förmig und weist einen Auslass 24', der an einem distalen Ende desselben ausgebildet ist, und einen Einlass 26' auf, der zwischen dem Auslass 24' und der ersten Durchführung ausgebildet ist. Bei der gezeigten Ausführungsform besitzt der Einlass 26' einen Durchmesser, der kleiner als ein Durchmesser des Auslasses 24' ist. Es sei zu verstehen, dass gegebenenfalls die Abmessungen der Durchmesser gleich sein können oder der Durchmesser des Auslasses 24' kleiner als der Durchmesser des Einlasses 26' sein kann. Es sei ferner zu verstehen, dass der Auslass 24' und der Einlass 26' gegebenenfalls auch derart ausgebildet sein können, dass sie sowohl einen Einlass als auch einen Auslass darstellen. Der Auslass 24' ist im Wesentlichen nahe einem oberen Bereich des Speichertanks 10' oberhalb einer Tieftemperaturflüssigkeit 40' und in einem Gas 42' angeordnet. Der Einlass 26' ist im Wesentlichen nahe einem Boden des Speichertanks 10' in der Tieftemperaturflüssigkeit 40' angeordnet. Es sei zu verstehen, dass die erste Leitung 14' gegebenenfalls eine beliebige Form mit dem Auslass 24' in dem Gas 42' und oberhalb der Tieftemperaturflüssigkeit 40' und dem Einlass 26' in der Tieftemperaturflüssigkeit 40' besitzen kann, wie im Wesentlichen U-förmig oder im Wesentlichen halbkreisförmig. Wie gezeigt ist, ist die Entnahmeleitung 29' durch die Isolierung 22' und den Außenbehälter 20' und in Fluidverbindung mit der Fluidquelle angeordnet. Es sei auch zu verstehen, dass die Tieftemperaturflüssigkeit 40' und das Gas 42' gegebenenfalls ein beliebiges Fluid sein können, wie beispielsweise Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Helium.
  • Die zweite Leitung 16' weist einen ersten Abschnitt 34' und einen zweiten Abschnitt 36' auf. Die zweite Leitung 16' ist durch das Vakuumrohr 13' angeordnet, um eine Fluidverbindung zwischen dem Reservoir 12' und der Fluidquelle vorzusehen. Die zweite Leitung 16' ist durch das Vakuumrohr 13' und benachbart der ersten Leitung 14' angeordnet. Der erste Abschnitt 34' ist im Wesentlichen linear und weist einen Einlass (nicht gezeigt) und einen Auslass (nicht gezeigt) auf, die jeweils an einem distalen Ende desselben ausgebildet sind. Es sei zu verstehen, dass der Einlass des ersten Abschnittes 34' gegebenenfalls in Verbindung mit der Wiederbetankungsquelle, einer anderen Flüssigkeitsquelle oder einer Gasquelle stehen kann. Es sei zu verstehen, dass der Auslass des ersten Abschnittes 34' gegebenenfalls mit einem Brennstoffzellenstapel, einem Verbrennungsmotor oder einem Abfalltank in Verbindung stehen kann. Der zweite Abschnitt 36' ist im Wesentlichen V-förmig und weist eine Öffnung 32' auf, die derart ausgebildet ist, dass sie einen Einlass und einen Auslass darstellt. Die Öffnung 32' ist im Wesentlichen nahe einem oberen Bereich des Speichertanks 10' oberhalb der Tieftemperaturflüssigkeit 40' und in dem Gas 42' angeordnet. Es sei zu verstehen, dass der zweite Abschnitt 36' gegebenenfalls eine beliebige Form besitzen kann, wie im Wesentlichen U-förmig oder im Wesentlichen halbkreisförmig.
  • Beim Füllvorgang wird bewirkt, dass die Tieftemperaturflüssigkeit 40' durch die erste Leitung 14' in das Reservoir 12' des Speichertanks 10' strömt. Die Tieftemperaturflüssigkeit strömt durch den Auslass 24' und durch das Gas an dem oberen Bereich des Speichertanks 10', bevor der Boden des Speichertanks 10' geflutet wird. Wenn die Tieftemperaturflüssigkeit 40' durch das Gas 42' an dem oberen Bereich des Speichertanks 10' gelangt, wird das Gas 42' gekühlt. Gleichzeitig kann ein Abschnitt der Tieftemperaturflüssigkeit durch den Einlass 26' in den Boden des Reservoirs 12' strömen. Die Strömungsgeschwindigkeit der Tieftemperaturflüssigkeit 40' durch den Einlass 26' ist typischerweise kleiner als die Strömungsgeschwindigkeit der Tieftemperaturflüssigkeit 40' durch den Auslass 24', und zwar aufgrund der Differenz zwischen den Durchmessergrößen des Auslasses 24' und des Einlasses 26'. Es sei zu verstehen, dass der Einlass 26' eine Abdichtung, ein Dichtungselement, ein Ventil oder ein anderes Mittel zur Regulierung einer Strömung haben kann, so dass während eines Füllvorganges einer Strömung durch den Einlass 26' entgegengewirkt wird. Gleichzeitig mit dem Füllen mit Tieftemperaturflüssigkeit 40' kann das Gas 42' von dem Speichertank 10' durch die zweite Leitung 16' entnommen werden, um den Druck in dem Reservoir 12' zu entlasten und ein Füllen des Speichertanks 10' mit der Tieftemperaturflüssigkeit 40' zu erleichtern.
  • Während eines Entnahmevorgangs wird bewirkt, dass die Tieftemperaturflüssigkeit 40' durch den Einlass 26' der ersten Leitung 14', durch die Entnahmeleitung 29' und aus dem Speichertank 10' strömt. Bevor eine Flüssigkeitsentnahme stattfinden kann, muss die Tieftemperaturflüssigkeit 40' zunächst durch den Einlass 26' strömen, um die erste Leitung 14' zu fluten. Typischerweise ist der Pegel der Flüssigkeit 40' in der ersten Leitung 14' gleich dem Pegel der Flüssigkeit 40' in dem Reservoir 12'. Gleichzeitig kann gegebenenfalls bewirkt werden, dass das Gas 42' durch die Öffnung 32' der zweiten Leitung 16' und in den Speichertank 10' strömt, oder kann gegebenenfalls bewirkt werden, dass das Gas 42' durch die Öffnung 32' aus dem Speichertank 10' heraus strömt. Die Differenz der Durchmessergrößen des Einlasses 26' und des Auslasses 24' erleichtert eine Regulierung der Strömung durch den Einlass 26' gemäß einer gewünschten Entnahmerate.
  • Die Verwendung nur der ersten Leitung 14' und der zweiten Leitung 16', um alle Flüssigkeits- und Gasfüll- und Entnahmevorgänge auszuführen, minimiert die Gesamtzahl von Leitungen in dem Speichertank 10'. Durch Minimierung der Anzahl von Leitungen ist die Anzahl von Durchdringungen, die in dem Speichertank 10' angeordnet sind, in das Reservoir 12' reduziert. Ferner ist die Anzahl von Schweißnähten zwischen den Leitungen 14', 16' und dem Speichertank 10' ebenfalls minimiert, was potenzielle Spannungsschäden minimiert. Ein Wärmeeintritt in den Speichertank 10' und ein Abdampfen der Tieftemperaturflüssigkeit 40' sind ebenfalls minimiert. Ferner werden durch Minimierung der Anzahl von Leitungen die Materialkosten, die Produktionskosten, das Gewicht wie auch die Wartung des Speichertanks 10' minimiert.

Claims (8)

  1. Tieftemperaturfluidspeichertank, umfassend: einen Tank (10) mit einem Außenbehälter (20) und einem in dem Außenbehälter (20) angeordneten Innenbehälter (18), der ein Reservoir (12) bildet, um ein Tieftemperaturfluid zu speichern, wobei ein Raum zwischen dem Innenbehälter (18) und dem Außenbehälter (20) mit eine Isolierung (22) gefüllt ist oder nicht; eine erste Leitung (14), die in den Tank (10) von außen durch eine Reihe von Öffnungen in dem Außenbehälter (20), dem Innenbehälter (18) und ggf. der Isolierung (22) eindringt und einen Auslass (24) und einen Einlass (26) aufweist, die in dem Tank (10) angeordnet sind, wobei die erste Leitung (14) derart ausgebildet ist, um eine Tieftemperaturflüssigkeit an den Tank (10) durch den Auslass (24) zu liefern und die Tieftemperaturflüssigkeit von dem Tank (10) durch den Einlass (26) zu entnehmen, wobei von der ersten Leitung (14) im Raum zwischen dem Innenbehälter (18) und dem Außenbehälter (20) eine Entnahmeleitung (29) abzweigt, die den Außenbehälter (20) durchdringt und mit einer Fluidquelle in Fluidverbindung steht; und eine zweite Leitung (16), die in den Tank (10) von außen durch eine Reihe von Öffnungen in dem Außenbehälter (20), dem Innenbehälter (18) und ggf. der Isolierung (22) eindringt, in dem Tank (10) angeordnet ist und derart ausgebildet ist, um selektiv ein Gas an den Tank (10) zu liefern und das Gas von dem Tank (10) zu entnehmen.
  2. Speichertank nach Anspruch 1, ferner mit einem Vakuumrohr (13'), das eine Seitenwand des Tanks (10) durchdringt, wobei ein Abschnitt der ersten Leitung (14) und ein Abschnitt der zweiten Leitung (16) in dem Vakuumrohr (13') angeordnet sind.
  3. Speichertank nach Anspruch 1, wobei der Einlass (26) der ersten Leitung (14) einen Durchmesser besitzt, der kleiner als ein Durchmesser des Auslasses (24) der ersten Leitung (14) ist.
  4. Speichertank nach Anspruch 1, wobei das Gas Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff oder Helium ist.
  5. Speichertank nach Anspruch 1, wobei die Tieftemperaturflüssigkeit Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff oder Helium ist.
  6. Speichertank nach Anspruch 1, wobei die erste Leitung (14) eine V-förmige Form, eine halbkreisförmige Form oder eine gekrümmte Form besitzt.
  7. Speichertank nach Anspruch 1, wobei der Auslass (24) der ersten Leitung (14) in einer Gasphase des Tankreservoirs (12) angeordnet ist und der Einlass (26) der ersten Leitung (14) in einer flüssigen Phase des Reservoirs (12) des Tanks (10) angeordnet ist.
  8. Speichertank nach Anspruch 1, wobei die zweite Leitung (16) eine erste Öffnung aufweist und die erste Öffnung der zweiten Leitung (16) in einer Gasphase des Reservoirs (12) des Tanks (10) angeordnet ist.
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