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Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffsystem mit einem Tank zum Speichern von Flüssiggas als Kraftstoff und mit einer Pumpeinrichtung zum Fördern des Flüssiggases zu einer Verbrennungskraftmaschine.
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Zukünftig wird es immer mehr Fahrzeuge geben, welche mit tiefkalten Kraftstoffen in Form von Flüssiggas betrieben werden. Beispielsweise kommt als solcher flüssiger, tiefkalter Kraftstoff Flüssigerdgas beziehungsweise LNG (LNG, liquefied natural gas, verflüssigtes natürliches Gas) zum Einsatz, welches überwiegend aus Methan besteht. Im Folgenden wird insbesondere der Begriff LNG stellvertretend für flüssige tiefkalte Kraftstoffe verwendet, also für Flüssiggas, welches nur bei sehr niedrigen Temperaturen in der Flüssigphase vorliegt. Betrachtet man die Temperatur in einem Tank zum Speichern von LNG, in welchem LNG in der flüssigen Phase vorliegt, dann liegt diese Temperatur beispielsweise bei etwa –160 Grad Celsius, sofern in dem Tank Umgebungsdruck herrscht. Insbesondere bei derart niedrigen Drücken muss also die Temperatur des LNG besonders gering sein, damit sich das LNG unterhalb des Siedepunkts befindet. Eine Speicherung des LNG bei niedrigen Drücken stellt jedoch für das Kraftstoffsystem neue Herausforderungen dar.
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Zur Erläuterung dieser Herausforderungen wird auf die 1 verwiesen, welche stark schematisiert ein Kraftstoffsystem 10 mit einem Tank 12 zum Speichern von Flüssiggas 14 etwa in Form von LNG zeigt. Der Tank 12 des Kraftstoffsystems 10 ist in der Regel sehr gut isoliert, etwa indem der Tank 12 doppelwandig ausgeführt ist und sich zwischen den Wänden Vakuum herrscht. Des Weiteren kann zur Isolierung des Tanks 12 ein Hitzeschild vorgesehen sein. In den Tank 12 wird das kalte Flüssiggas 14 getankt und zwar meist bei einer Temperatur von etwa –130 Grad Celsius und einem Druck von etwa 8 bar. In dem Tank 12 bildet sich dann ein thermodynamisches Gleichgewicht entlang einer Siedelinie 16, welche in 2 in einem Druck-Enthalpie-Diagramm 18 beispielhaft für Methan veranschaulicht ist.
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Gemäß 2 liegt links der Siedelinie 16 das Methan in der flüssigen Phase vor und rechts einer Taulinie 20 in der Gasphase, also als Dampf. Die Siedelinie 16 und die Taulinie 20 begrenzen einen Nassdampfbereich 22, in welchem mit zunehmender Enthalpie E der Flüssigkeitsgehalt des Dampfes ansteigt. Im Nassdampfbereich 22 verlaufen die Isothermen parallel zu einer Abszisse des Druck-Enthalpie-Diagramms 18, weil hier eine Wärmeaufnahme zum Überführen von zunehmend mehr Methan aus der flüssigen Phase in die Dampfphase oder Gasphase führt. Die Enthalpie E ist in KJ/kg auf der Abszisse aufgetragen, und der Druck P logarithmisch in bar auf einer Ordinate des Druck-Enthalpie-Diagramms 18.
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Das kalte Flüssiggas 14 beziehungsweise INC wird in dem Tank 12 gelagert und erwärmt sich aufgrund der sehr guten Isolierung des Tanks üblicherweise lediglich minimal. Mit dem Ansteigen der Temperatur steigt bei dem Flüssiggas 14, welches sich im Hinblick auf den thermodynamischen Zustand auf der Siedelinie 16 befindet, jedoch auch der Druck P leicht an.
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Unmittelbar nach dem Betanken des Tanks 12 an einer Tankstelle liegt in dem Tank 12 dann das Flüssiggas 14 beispielsweise bei einem Druck P von 8 bar und einer Temperatur von –130 Grad Celsius vor. Für derartige Kraftstoffsysteme 10 wäre eine Betankung bei –145 Grad Celsius und etwa 3 bar wünschenswert. Jedoch sind viele Tankstellen, an welchen LNG bereitgestellt wird, auf ein Kraftstoffsystem 10 mit 8 bar ausgelegt, und nur einige Tankstellen liefern das LNG mit einem Druck von 3 bar.
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Über die Zeit erwärmt sich das also LNG im Tank 12, und damit steigt auch der Druck im Tank 12. Bei einem Druck P von 16 bar öffnet dann ein (vorliegend nicht gezeigtes) Sicherheitsventil, welches den Druck ablässt. Dadurch fällt jedoch nicht nur der Druck, sondern auch die Temperatur ganz leicht. Ein weiteres Erwärmen führt zu einer Wiederholung einer derartigen Druckverminderung. Wenn ein das Kraftstoffsystem 10 aufweisendes Fahrzeug steht, können Zeiträume von etwa 7 bis 10 Tagen erreicht werden, bis das Druckventil öffnet. Vom Gesetzgeber ist derzeit vorgeschrieben, dass das Sicherheitsventil beziehungsweise Druckventil erst nach frühestens fünf Tagen öffnet. Wenn jedoch in den Tank 12 kaltes LNG nachgetankt wird, so wird das System wieder gekühlt, und das sich daran anschließende Erwärmen und Ablassen des Drucks beginnt von neuem.
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Ein derartiges Kraftstoffsystem 10 ist insbesondere für den Einsatz in einem Nutzfahrzeug von Interesse, da bei Nutzfahrzeugen die Standzeiten sehr gering sind. Dies führt dazu, dass das Kraftstoffsystem 10 im Betrieb nicht an die Druckgrenze herankommt. Vielmehr bleibt das Kraftstoffsystem 10, bei welchem Flüssiggas 14 aufgrund des Fahrens verbraucht wird und Flüssiggas 14 nachgetankt wird, und bei welchem sich zudem das Flüssiggas 14 in dem Tank 12 erwärmt, in einem Bereich von Temperaturen und Drücken in etwa um die Siedelinie 16 dynamisch stabil. Das Kraftstoffsystem 10 pendelt sich so durch Nachtanken von INC um den Grenzwert des Drucks ein, welchen das Sicherheitsventil beziehungsweise Druckventil vorgibt. Das Flüssiggas 14 oder INC wird also üblicherweise bei tiefen Temperaturen unter –80 Grad Celsius bei dementsprechend vergleichsweise niedrigen Drücken gespeichert, und es pendelt sich im Phasengleichgewicht ein, entsprechend der Siedelinie 16.
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Um ein Fahrzeug wie etwa einen Lastkraftwagen oder einen Personenkraftwagen mit dem LNG betreiben zu können, muss das LNG vom Tank 12 zu einem Motor 24 beziehungsweise einer Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs gepumpt und hierbei auf ein höheres Druckniveau gebracht werden. Aus energetischer Sicht ist es hierbei sinnvoll, das LNG in der Flüssigphase auf das höhere Druckniveau zu bringen. Eine hierfür vorgesehene Pumpe 26 (vergleiche 1) kann dabei komplett im Tank 12 angeordnet sein. Auch kann sich ein Pumpenkopf der Pumpe 26 im Tank 12 befinden und der Antrieb der Pumpe 26 außerhalb des Tanks 12.
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Alternativ kann auch die Pumpe 26, wie in 1 beispielhaft gezeigt, komplett außerhalb des Tanks 12 angeordnet sein. Des Weiteren ist es möglich, zwei Pumpen zu verwenden, nämlich eine Vorförderpumpe und eine Hauptpumpe. Auch diese Pumpen können entsprechend den vorstehend beschriebenen Varianten in dem Kraftstoffsystem 10 angeordnet sein.
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Vorliegend soll nun der Fall betrachtet werden, bei dem die Pumpe 26 zum Fördern des Flüssiggases 14 zu dem Motor 24 außerhalb des Tanks 12 angeordnet ist. Bei der Pumpe 26 kann es vom Bauprinzip her erforderlich sein, dass die Pumpe 26 sofort Flüssiggas 14 in der Flüssigphase fördert. Dies macht es bei einem gegebenen Druck aus thermodynamischen Gründen jedoch erforderlich, dass die Pumpe 26 vorher gekühlt wird, um ein Verdampfen des INC in der Pumpe 26 zu verhindern.
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Des Weiteren beschreibt die
US 4 791 890 A ein Kühlsystem für einen Motor, welches eine Kühlmittelpumpe für flüssiges Kühlmittel, einen Heizkörper und einen Kühler umfasst.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftstoffsystem der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass in diesem eine besonders einfach ausgebildete Pumpeinrichtung verwendbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kraftstoffsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Kraftstoffsystem, welches insbesondere für einen Kraftwagen vorgesehen sein kann, umfasst einen Tank zum Speichern von Flüssiggas als Kraftstoff und eine Pumpeinrichtung zum Fördern des Flüssiggases zu einer Verbrennungskraftmaschine. Wenn das Kraftstoffsystem in dem Kraftwagen zum Einsatz kommt, fördert die Pumpeinrichtung das Flüssiggas zu der Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens. Das Kraftstoffsystem umfasst wenigstens eine stromabwärts der Pumpeinrichtung angeordnete erste Leitung, welche zum Verringern einer Temperatur der Pumpeinrichtung von aus dem Tank stammendem Flüssiggas durchströmbar ist. Die erste Leitung zweigt an einer Verzweigungsstelle von einer zweiten Leitung ab. Die zweite Leitung führt von dem Tank über die Pumpeinrichtung zu der Verbrennungskraftmaschine. Indem man also Flüssiggas durch die erste Leitung strömen lässt, kann dafür gesorgt werden, dass sich die Temperatur der Pumpeinrichtung verringert. Die Pumpeinrichtung kann also insbesondere thermodynamisch vorgekühlt werden. Es kann nämlich durch das Hindurchströmenlassen von Flüssiggas durch die erste Leitung die Pumpeinrichtung mit Flüssiggas gekühlt beziehungsweise vorgekühlt werden.
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Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das sehr kalte Medium Flüssiggas nicht auf deutlich wärmere Komponenten des Kraftstoffsystems auftreffen darf, um zu verhindern, dass das Flüssiggas verdampft. Vorliegend kann jedoch sichergestellt werden, dass sich die Pumpeinrichtung bei der Inbetriebnahme auf einem ähnlich kalten Temperaturniveau befindet wie das kalte Flüssiggas aus dem Tank. Da das Flüssiggas in dem Tank üblicherweise in einem der Siedelinie 16 (vergleiche 2) beziehungsweise Siedegrenze entsprechenden thermodynamischen Zustand vorliegt, würde das Flüssiggas andernfalls bei einer Erwärmung sehr schnell verdampfen.
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Durch das Kühlen der Pumpeinrichtung mittels des die erste Leitung und die Pumpeinrichtung durchströmenden Flüssiggases wird jedoch erreicht, dass die Pumpeinrichtung nicht für einen Betrieb ausgelegt zu werden braucht, bei welchem die Pumpeinrichtung ein gasförmiges Medium zu fördern in der Lage ist. Entsprechend kann eine besonders einfach ausgebildete Pumpeinrichtung verwendet werden.
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Vorzugsweise ist an der Verzweigungsstelle eine Ventileinrichtung angeordnet, mittels welcher wahlweise die erste Leitung oder die zweite Leitung freigegeben werden kann. Beispielsweise kann ein Mehrwegeventil an der Verzweigungsstelle vorgesehen sein. So lässt sich gezielt von einem Betrieb, in welchem die Pumpeinrichtung von dem aus dem Tank stammenden Flüssiggas durchströmt wird und das Flüssiggas weiter durch die erste Leitung strömt, in einen Betrieb umschalten, in welchem das Flüssiggas mittels der Pumpeinrichtung zu der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise dem Gasmotor gefördert wird.
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Die erste Leitung kann in eine Umgebung des Kraftstoffsystems oder in eine Auffangeinrichtung münden. Wenn die erste Leitung in die Umgebung des Kraftstoffsystems mündet, so kann das aus der ersten Leitung austretende Flüssiggas beispielsweise abgebrannt beziehungsweise abgefackelt werden. Wenn das Kraftstoffsystem in dem Kraftwagen eingesetzt wird, so ist dieses Ablassen in die Umgebung oder das Abfackeln nicht uneingeschränkt durchführbar beziehungsweise wünschenswert.
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Denn wenn Flüssiggas beziehungsweise LNG in die Umgebung gelangt, so ist dies im Hinblick auf das umweltverschmutzende beziehungsweise zum Treibhauseffekt beitragende Potential von Methan ungünstig. Insbesondere in Gebäuden sollte zudem aus Sicherheitsaspekten beziehungsweise im Hinblick auf eine Explosionsfähigkeit von Methan von einem solchen Ablassen in die Umgebung abgesehen werden. Des Weiteren führt das Ablassen des Flüssiggases in die Umgebung zu einer unerwünschten Verschwendung von Flüssiggas als für die Verbrennungskraftmaschine nutzbarem Kraftstoff.
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Bevorzugt mündet daher die erste Leitung in eine Auffangeinrichtung. Beispielsweise kann an die erste Leitung eine weitere Pumpe beziehungsweise ein Kompressor angeschlossen sein, welcher das Flüssiggas in einen Behälter pumpt oder (etwa bei LNG als Flüssiggas) beispielsweise in das Erdgasnetz zurückspeist.
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In einer insbesondere für die Verwendung des Kraftstoffsystems in dem Kraftwagen bevorzugten Ausgestaltung ist jedoch die erste Leitung als Rückführleitung ausgebildet, über welche das zum Verringern der Temperatur der Pumpeinrichtung genutzte Flüssiggas mittels einer Fördereinrichtung in den Tank rückführbar ist. Durch eine solche Rezirkulation geht kein Flüssiggas verloren, und dennoch wird durch das Flüssiggas, welches durch die Pumpeinrichtung hindurch strömt und anschließend über die Rückführleitung wieder in den Tank eintritt, die Pumpeinrichtung gekühlt beziehungsweise vorgekühlt.
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Insbesondere wenn die Fördereinrichtung als Kompressor ausgebildet ist, kann eine Kühleinrichtung zum Kühlen des über die Rückführleitung in den Tank rückführbaren Flüssiggases vorgesehen sein. Als derartige Kühleinrichtung kann beispielsweise ein Wärmetauscher zum Einsatz kommen. Die Kühleinrichtung, welche bevorzugt stromabwärts der Fördereinrichtung angeordnet ist, sorgt dann dafür, dass das rückgeführte und vorher zum Spülen der Pumpeinrichtung genutzte Flüssiggas wieder selbst gekühlt wird und dann gekühlt in den Tank rückgeführt wird. Dadurch wird ein unerwünschtes Aufheizen des Tanks beziehungsweise des Tankinhalts vermieden.
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An den Tank kann eine dritte Leitung angeschlossen sein, welche in einen stromaufwärts der Pumpeinrichtung angeordneten Abschnitt der zweiten Leitung einmündet. Die Leitung kann insbesondere in einem oberen Bereich an den Tank angeschlossen und durch ein Öffnen eines Ventils freigebbar sein. Über diese dritte Leitung kann somit die Pumpeinrichtung zum Kühlen derselben mit in der Gasphase vorliegendem Flüssiggas gespült werden. Hierfür kann insbesondere vorgesehen sein, dass an dem Ventil das Flüssiggas expandiert. Dann steht besonders kaltes Gas zum Vorkühlen der Pumpeinrichtung zur Verfügung.
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Des Weiteren kann die zweite Leitung in einem unteren Bereich an den Tank angeschlossen und durch Öffnen eines Ventils freigebbar sein. Über die zweite Leitung kann somit die Pumpeinrichtung mit in der Flüssigphase vorliegendem Flüssiggas gespült werden.
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Sowohl durch das Vorkühlen der Pumpeinrichtung mit expandiertem, kaltem Gas als auch durch das Vorkühlen der Pumpeinrichtung mit flüssigem Flüssiggas, welches durch die zweite Leitung gesaugt wird, lässt sich sicherstellen, dass beim Starten oder In-Betrieb-Nehmen der Pumpeinrichtung die Pumpeinrichtung kein gasförmiges beziehungsweise in der Gasphase vorliegendes Flüssiggas zu fördern beziehungsweise zu pumpen braucht.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
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1 ein Kraftstoffsystem gemäß dem Stand der Technik;
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2 ein Druck-Enthalpie-Diagramm von Methan; und
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3 stark schematisiert ein Kraftstoffsystem, bei welchem eine zum Fördern von Flüssiggas zu einem Gasmotor ausgebildete Pumpe thermodynamisch vorgekühlt werden kann, indem die Pumpe mit kaltem Gas beziehungsweise flüssigem Flüssiggas vorgekühlt wird.
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Zur Erläuterung der die 1 und 2 betreffenden Sachverhalte wird auf die Ausführungen im einleitenden Teil der vorliegenden Beschreibung verwiesen.
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3 zeigt stark schematisiert ein Kraftstoffsystem 28 für einen Kraftwagen, bei welchem es sich um einen Personenkraftwagen und insbesondere um ein Nutzfahrzeug handeln kann. Das Kraftstoffsystem 28 umfasst einen Tank 30 zum Speichern von Flüssiggas 32, bei welchem es sich insbesondere um LNG (liquefied natural gas, Flüssigerdgas) handeln kann. Der Tank 30 ist über eine Leitung 34 mit einer Pumpe 36 verbunden, welche das Flüssiggas 32 zu einer Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise einem Motor 38 oder Gasmotor des Kraftwagens fördert.
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Um ein Auftreten von Kavitäten beim Pumpen des Flüssiggases 32 mittels der Pumpe 36 zu vermeiden, weist das Kraftstoffsystem 28 Mittel zum thermodynamischen Vorkühlen der Pumpe 36 auf. Bei diesem Vorkühlen wird die Pumpe 36 von aus dem Tank 30 stammendem Flüssiggas 32 durchströmt. Aufgrund des damit einher gehenden Abkühlens des zu pumpenden Mediums kommt es an einer Saugseite 40 der Pumpe 36 dann nicht zu einem Sieden beziehungsweise Aufkochen des Flüssiggases 32, wenn die Pumpe 36 das Flüssiggas 32 zu dem Motor 38 fördert. Das Flüssiggas 32 kann also im Anschluss an das Vorkühlen der Pumpe 36 in der Flüssigphase von dem Tank 30 hin zu der Pumpe 36 gelangen und dann von dort hin zu dem Motor 38 gepumpt werden.
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Die Leitung 34, welche von dem Tank 30 über die Pumpe 36 zu dem Motor 38 beziehungsweise Gasmotor führt, ist an der Saugseite 40 an die Pumpe 36 angeschlossen. Von der Pumpe 36 führt ein Leitungsabschnitt 42 der Leitung 34 zu einer Ventileinrichtung in Form eines Mehrwegeventils 44 beziehungsweise Verteilerventils. Von einem Ausgang 46 des Mehrwegeventils 44 führt ein weiterer Leitungsabschnitt 48 der Leitung 34 zu dem Motor 38. An einen weiteren Ausgang 50 des Mehrwegeventils 44 ist eine Leitung 52 angeschlossen. Schließlich ist an einen dritten Ausgang 54 des Mehrwegeventils 44 eine Leitung in Form einer Rückführleitung 56 angeschlossen, welche wieder in den Tank 30 einmündet. In der Rückführleitung 56 ist als Fördereinrichtung vorliegend ein Kompressor 58 angeordnet.
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Nachfolgend sollen mögliche Funktionsweisen dieses Kraftstoffsystems 28 erläutert werden. Wenn sich die Pumpe 36 teilweise oder, wie vorliegend beispielhaft gezeigt, komplett außerhalb des Tanks 30 befindet, so erwärmt sich die Pumpe 36 trotz einer gegebenenfalls vorgesehenen Isolierung nach einer gewissen Stillstandszeit des Kraftstoffsystems 28. Beispielsweise kann ein mit dem Kraftstoffsystem 28 ausgestatteter Kraftwagen, insbesondere ein Nutzfahrzeug, welches den Tank 30 für das Flüssiggas 32 beziehungsweise LNG und den Motor 38 beziehungsweise Gasmotor aufweist, über Nacht an einer Raststätte stehen. Wird dann das Kraftstoffsystem 28 wieder in Betrieb genommen, so kann es je nach Bauart der Pumpe 36 wichtig oder sogar erforderlich sein, dass die Pumpe 36 sofort sich in der Flüssigphase befindendes Flüssiggas 32 fördert. Dies ist nach dem Erwärmen der Pumpe 36 jedoch aus thermodynamischen Gründen nur möglich, wenn zumindest die Pumpe 36 vorher gekühlt wird. Andernfalls würde es beim Auftreffen des Flüssiggases 32 oder LNGs auf die Pumpe 36 zu einem Verdampfen des Flüssiggases 32 kommen. Dies wird vorliegend verhindert.
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Es kann nämlich die Pumpe 36 mit kaltem, gasförmigem beziehungsweise in der Gasphase vorliegendem Flüssiggas 32 aus dem Tank 30 oder mit flüssigem Flüssiggas 32 aus dem Tank 30 vorgekühlt werden.
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In einer ersten Variante wird vor dem Start eines Pumpvorgangs der Pumpe 36 die Pumpe 36 in einem Modus versetzt, in welchem ein Weg beziehungsweise Strömungspfad von einem stromaufwärts der Pumpe 36 angeordneten Abschnitt 60 der Leitung 34 in den Leitungsabschnitt 42 offen ist. Anschließend wird das Mehrwegeventil 44 beziehungsweise Verteilerventil so geschaltet, dass es von dem Leitungsabschnitt 42, welcher an einen Eingang 62 des Mehrwegeventils 44 angeschlossen ist, zu der Leitung 52 hin durchgängig ist.
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In dem Tank 30 steht das Flüssiggas 32 unter Druck. Eine weitere Leitung 64 ist in einem oberen Bereich an den Tank 30 angeschlossen. In diesem oberen Bereich liegt in dem Tank 30 das Flüssiggas 32 in der Gasphase vor. Durch Öffnen eines Ventils 66 kann die Leitung 64 freigegeben werden. Dies führt dazu, dass der Inhalt des Tanks 30 mit der Leitung 52 verbunden ist. Wenn die Leitung 52 in eine Umgebung 68 des Kraftstoffsystems 28 mündet, so ist bei dieser Verschaltung des Kraftstoffsystems 28 der Tank 30 praktisch zur Umgebung 68 hin offen. An dem Ventil 66 wird das Gas expandiert, und das Gas wird dadurch kälter. Entsprechend werden der Abschnitt 60 der Leitung 34, die Pumpe 36 und der Leitungsabschnitt 42 gekühlt, wenn das kalte, gasförmige Flüssiggas die Pumpe 36 durchströmt. Am Auslass der Leitung 52 braucht das Gas nicht in die Umgebung 68 auszutreten. Vielmehr kann dort das Gas auch mittels einer (vorliegend nicht gezeigten) Auffangeinrichtung abgefangen werden.
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In einer bevorzugten Variante wird jedoch die Pumpe 36 mit aus dem Tank 30 stammendem, flüssigem Flüssiggas 32 gekühlt. Auch hierbei wird vor dem Starten eines Pumpvorgangs der Pumpe 36 die Pumpe 36 in einen Modus oder Betriebszustand versetzt, in welchem ein Weg von dem Abschnitt 60 zu dem Leitungsabschnitt 42 offen ist. Anschließend wird das Mehrwegeventil 44 beziehungsweise Verteilerventil von dem Eingang 62 zu dem Ausgang 54 durchgängig geschaltet. Demgegenüber bleiben die weiteren Ausgänge 46, 50 des Mehrwegeventils 44 geschlossen.
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In dem Tank 30 steht das Flüssiggas 32 unter Druck. Die Leitung 34 ist in einem unteren Bereich an den Tank 30 angeschlossen. in diesem unteren Bereich des Tanks 30 liegt das Flüssiggas 32 in der Flüssigphase vor. Ein in der Leitung 34 angeordnetes Ventil 70 wird geöffnet. Daraufhin kann das aus dem Tank 30 stammende, flüssige Flüssiggas 32 in Richtung der Pumpe 36 fließen. Auf dem Weg zu der Pumpe 36 und beim Durchströmen der Pumpe 36 verdampft jedoch das Flüssiggas 32 aufgrund der höheren Temperatur, welche das Kraftstoffsystem 28 im Bereich der Pumpe 36 aufweist. Dennoch kühlt das flüssige beziehungsweise verdampfende Flüssiggas 32 beim Durchströmen die Pumpe 36.
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Der Kompressor 58 saugt das verdampfte beziehungsweise in die Gasphase überführte Flüssiggas 32 ab und befördert es zurück in den Tank 30. Hierfür ist die Rückführleitung 56 an den Tank 30 angeschlossen. Auch auf diese Weise wird erreicht, dass die Leitung 34 und die Pumpe 36 gekühlt beziehungsweise vorgekühlt werden.
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Bevorzugt schaltet der Kompressor 58 ab, sobald in dem Leitungsabschnitt 42 in flüssiger Phase vorliegendes Flüssiggas 32 detektiert wird. Das Verteilerventil beziehungsweise Mehrwegeventil 44 wird dann vom Eingang 62 zum Ausgang 46 durchgängig geschaltet. Dementsprechend kann dann die vorgekühlte Pumpe 36 das flüssige Flüssiggas 32 zu dem Motor 38 fördern, und der Motor 38 kann gestartet werden.
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Bevorzugt erfolgt ein Vorkühlen der Komponenten wie der Leitung 34 und der Pumpe 36 auf eine Temperatur von weniger als –160 Grad Celsius, damit besonders weitgehend sichergestellt werden kann, dass kein Verdampfen des Flüssiggases 32 oder LNG stattfindet. Dies kann insbesondere erreicht werden, indem die Spülzirkulation von Flüssiggas 32 durch die Rückführleitung 56 stattfindet. Der Kompressor 58 pumpt hierbei das zum Spülen beziehungsweise zum Verringern der Temperatur der Pumpe 36 genutzte Flüssiggas 32 wieder in den Tank 30 zurück. Des Weiteren unterstützt der Kompressor 58 auch das Fördern beziehungsweise Herausziehen des Flüssiggases 32 aus dem Tank 30 über die Leitung 34 bei geöffnetem Ventil 70 durch die Pumpe 36 hindurch und durch den Leitungsabschnitt 42 hindurch.
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In vorliegend nicht näher dargestellter Art und Weise kann in der Rückführleitung 56 stromabwärts des Kompressors 58 ein Wärmetauscher oder Kühler angeordnet sein. So kann dafür gesorgt werden, dass nicht durch mittels des Kompressors 58 komprimiertes Gas unerwünscht Wärme in den Tank 30 eingetragen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftstoffsystem
- 12
- Tank
- 14
- Flüssiggas
- 16
- Siedelinie
- 18
- Druck-Enthalpie-Diagramm
- 20
- Taulinie
- 22
- Nassdampfbereich
- 24
- Motor
- 26
- Pumpe
- 28
- Kraftstoffsystem
- 30
- Tank
- 32
- Flüssiggas
- 34
- Leitung
- 36
- Pumpe
- 38
- Motor
- 40
- Saugseite
- 42
- Leitungsabschnitt
- 44
- Mehrwegeventil
- 46
- Ausgang
- 48
- Leitungsabschnitt
- 50
- Ausgang
- 52
- Leitung
- 54
- Ausgang
- 56
- Rückführleitung
- 58
- Kompressor
- 60
- Abschnitt
- 62
- Eingang
- 64
- Leitung
- 66
- Ventil
- 68
- Umgebung
- 70
- Ventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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