DE102018206073B3 - System and method for the compression and transfer of liquefied fuel to the gas phase - Google Patents

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Abstract

Bei dem System zur Verdichtung und Überführung von verflüssigtem Brennstoff in die Gasphase, der in einem Druckbehälter gespeichert ist, ist der Druckbehälter über eine erste Leitung mit einem Zylinder eines ersten Kolbenverdichters verbunden und in der ersten Leitung ein erstes Ventil angeordnet. Der Kolben des ersten Kolbenverdichters ist mittels einer Pleuelstange translatorisch zwischen zwei Umkehrpunkten bewegbar. An den Zylinder ist eine zweite Leitung, in der ein zweites Ventil angeordnet ist, angeschlossen und zu einem Wärmetauscher geführt. An den Wärmetauscher ist eine dritte Leitung, in der ein drittes Ventil angeordnet ist, angeschlossen und zu einem Verbraucher für den Brennstoff geführt. An die dritte Leitung ist eine vierte abzweigende Leitung, in der ein viertes Ventil angeordnet ist, angeschlossen und in einen Zylinder eines zweiten Kolbenverdichters geführt. Der Kolben des zweiten Kolbenverdichters ist mittels eines Antriebs zwischen zwei Umkehrpunkten bewegbar. An den Zylinder des zweiten Kolbenverdichters ist eine fünfte Leitung, in der ein fünftes Ventil angeordnet ist, angeschlossen und zum Zylinder des ersten Kolbenverdichters geführt.

Figure DE102018206073B3_0000
In the system for compressing and transferring liquified fuel into the gas phase, which is stored in a pressure vessel, the pressure vessel is connected via a first line to a cylinder of a first piston compressor and arranged in the first line, a first valve. The piston of the first piston compressor is movable in translation between two reversal points by means of a connecting rod. To the cylinder, a second line, in which a second valve is arranged, connected and led to a heat exchanger. To the heat exchanger, a third line, in which a third valve is arranged, connected and led to a consumer for the fuel. To the third line, a fourth branching line, in which a fourth valve is arranged, is connected and guided into a cylinder of a second reciprocating compressor. The piston of the second piston compressor is movable by means of a drive between two reversal points. To the cylinder of the second piston compressor, a fifth line, in which a fifth valve is arranged, connected and guided to the cylinder of the first piston compressor.
Figure DE102018206073B3_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Verdichtung und Überführung von verflüssigtem Brennstoff in die Gasphase.The invention relates to a system and a method for the compression and transfer of liquefied fuel in the gas phase.

Bei bestimmten Anwendungen werden Brennstoffe in flüssiger Form bei geringfügig erhöhtem Druck gegenüber dem Umgebungsdruck in Druckbehältern gespeichert und von dort bestimmten Prozessen zugeführt. Dabei kann der Brennstoff einem nachfolgendem Prozess unter höherem Druck aber in der Gasphase zugeführt werden. Es soll häufig eine Wandlung von niedrig verdichtetem flüssigen Brennstoff in den unter höherem Druck stehenden und in die Gasphase überführten Brennstoff durchgeführt werden, um eine effektive Nutzung zu ermöglichen. Als Brennstoff können dazu beispielsweise Wasserstoff, Methan oder andere Kohlenwasserstoffverbindungen, die mit wenigen Kohlenstoffatomen gebildet sind, eingesetzt werden.In certain applications, fuels in liquid form are stored in pressure vessels at slightly elevated pressure relative to the ambient pressure and supplied therefrom to specific processes. In this case, the fuel can be supplied to a subsequent process under higher pressure but in the gas phase. Frequently, a conversion of low-density liquid fuel into the higher-pressure and gas-phase fuel is to be made to allow for effective utilization. For example, hydrogen, methane or other hydrocarbon compounds which are formed with a few carbon atoms can be used as the fuel.

Mögliche Anwendungen liegen im Bereich von Kraftwerken, insbesondere Kernkraftwerken. Die Erfindung kann aber auch in Verbindung mit Brennstoffzellen eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist ein Einsatz bei Prozessen, bei denen Abwärme aus dem jeweiligen Prozess mit genutzt werden kann.Possible applications are in the area of power plants, in particular nuclear power plants. However, the invention can also be used in conjunction with fuel cells. Particularly advantageous is an application in processes in which waste heat from the respective process can be used with.

Prinzipiell sind drei Möglichkeiten bekannt, mit denen eine Druckerhöhung erreichbar ist. So kann der Druck durch Pumpen, durch Verdampfen mit anschließender Verdichtung erhöht werden. Insbesondere für die Verdichtung ist ein hoher energetischer Aufwand erforderlich, der den Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst. Die Exergie des komprimierten flüssigen Brennstoffs oder eines Systems wird nicht genutzt.In principle, three ways are known with which an increase in pressure can be achieved. Thus, the pressure can be increased by pumping, by evaporation with subsequent compression. In particular, for the compaction, a high energy consumption is required, which adversely affects the efficiency. The exergy of the compressed liquid fuel or a system is not used.

Bei einer Druckerhöhung unter Nutzung thermischer Energie, wie sie insbesondere bei einem Thermokompressor erfolgen kann, wird die Druckerhöhung infolge der Erwärmung eines Gases genutzt. Auch hierbei erfolgt keine Nutzung der durch die Kondensation bei niedriger Temperatur gespeicherten Energie. Mit einem Thermokompressor können aufgrund der geringen erreichbaren thermischen Ausdehnungen des Brennstoffvolumens und unvermeindlicher Totvolumina nur geringfügige Druckerhöhungen erreicht werden, die häufig nicht ausreichend sind.At a pressure increase using thermal energy, as can be done in particular in a thermocompressor, the pressure increase is used as a result of the heating of a gas. Again, there is no use of stored by the condensation at low temperature energy. With a thermocompressor due to the low achievable thermal expansions of the fuel volume and unvermeindlicher dead volumes only minor pressure increases can be achieved, which are often not sufficient.

So ist aus DE 2005 014 130 B4 eine Schaltventilkonstruktion einer Fluidmaschine bekannt.That's how it is DE 2005 014 130 B4 a switching valve construction of a fluid machine known.

DE 595 500 A betrifft eine Kältemaschine. DE 595 500 A concerns a chiller.

Ein Verfahren zum Regasifizieren von tiefkalt verflüssigtem Gas.A process for regasifying cryogenic liquefied gas.

Die Offenbarung von EP 1 306 604 A2 betrifft ein Fördersystem für kryogene Flüssigkeit.The revelation of EP 1 306 604 A2 relates to a conveyor system for cryogenic liquid.

Aus US 2016/0025042 A1 sind Möglichkeiten zur Temperaturkontrolle von Flüssigkeiten, die aus einem Wärmetauscher austreten bekannt.Out US 2016/0025042 A1 are ways to control the temperature of liquids that leak out of a heat exchanger known.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für die Erhöhung des Wirkungsgrades bei der Umwandlung gering komprimierter flüssiger Brennstoffe in einen erwärmten und in die Gasphase überführten Brennstoff, der auf einen höheren Druck komprimiert worden ist, als dies in der flüssigen Phase der Fall war, anzugeben.It is therefore an object of the invention to provide possibilities for increasing the efficiency in the conversion of low-compressed liquid fuels in a heated and vaporized fuel, which has been compressed to a higher pressure than was the case in the liquid phase ,

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem System, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Anspruch 7 definiert ein Verfahren dazu. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.According to the invention, this object is achieved with a system having the features of claim 1. Claim 7 defines a method thereto. Advantageous embodiments and further developments of the invention can be realized with features described in the subordinate claims.

Mit der Erfindung kann neben der Exergie auch bei einem Prozess anfallende Abwärme vorteilhaft ausgenutzt werden. Es besteht die Möglichkeit, zusätzliche mechanische Arbeit zu nutzen um beispielsweise kinetische Energie in Elektroenergie wandeln und die gewandelte elektrische Energie einer anderen Nutzung zuführen zu können.With the invention, in addition to the exergy incurred in a process waste heat can be advantageously exploited. It is possible to use additional mechanical work, for example, to convert kinetic energy into electrical energy and to be able to supply the converted electrical energy to another use.

Bei der Erfindung wird eine mechanische Druckerhöhung des Brennstoffs mit einer externen Erwärmung kombiniert. Dadurch kann zuvor aufgebrachte mechanische Arbeit zurück gewonnen werden. Dabei wirkt es sich besonders vorteilhaft aus, dass man für eine externe Erwärmung in einem Wärmetauscher Abwärme eines Prozesses nutzen kann.In the invention, a mechanical pressure increase of the fuel is combined with an external heating. As a result, previously applied mechanical work can be recovered. It is particularly advantageous that you can use for external heating in a heat exchanger waste heat of a process.

Durch die Nutzung von externer Wärme mit entsprechender thermischer Energie kann man die zur Verdichtung erforderliche mechanische Energie entsprechend verringern. Je nach ausnutzbarer Temperaturdifferenz und einem bei der Verdichtung des Brennstoffs zu erreichenden maximalen Druck besteht sogar die Möglichkeit kinetische Energie zusätzlich für andere Zwecke, beispielsweise die Umwandlung in elektrische Energie zu nutzen.By using external heat with appropriate thermal energy, one can reduce the mechanical energy required for compaction accordingly. Depending on the exploitable temperature difference and a maximum pressure to be achieved during the compression of the fuel, there is even the possibility of additionally using kinetic energy for other purposes, for example the conversion into electrical energy.

Bei dem erfindungsgemäßen System zur Verdichtung und Überführung von verflüssigtem Brennstoff in die Gasphase ist ein Druckbehälter, in dem flüssiger Brennstoff gespeichert ist, vorhanden. Der Druckbehälter ist über eine erste Leitung mit einem Zylinder eines ersten Kolbenverdichters verbunden und in der ersten Leitung ist ein erstes Ventil angeordnet.In the system according to the invention for the compression and transfer of liquefied fuel in the gas phase, a pressure vessel is stored in which liquid fuel stored. The pressure vessel is connected via a first line to a cylinder of a first piston compressor and in the first line, a first valve is arranged.

Der Kolben des ersten Kolbenverdichters ist mittels einer Pleuelstange, die exzentrisch an einem Kurbelantrieb um eine Achse drehbar befestigt ist, translatorisch zwischen zwei Umkehrpunkten (oberer und unterer Totpunkt) bewegbar.The piston of the first reciprocating compressor is rotatably mounted about a shaft by means of a connecting rod, which is eccentrically mounted on a crank drive, translatory between two reversal points (top and bottom dead center) movable.

An den Zylinder ist eine zweite Leitung, in der ein zweites Ventil angeordnet ist, angeschlossen und zu einem Wärmetauscher, der mit Abwärme betreibbar ist, geführt.To the cylinder, a second line, in which a second valve is arranged, connected and led to a heat exchanger, which is operable with waste heat out.

An den Wärmetauscher ist eine dritte Leitung, in der ein drittes Ventil angeordnet ist, angeschlossen, die zu einem Verbraucher für den in die Gasphase überführten Brennstoff geführt ist.To the heat exchanger, a third line, in which a third valve is arranged, connected, which is guided to a consumer for the transferred into the gas phase fuel.

An die dritte Leitung ist eine vierte abzweigende Leitung, in der ein viertes Ventil angeordnet ist, angeschlossen und in einen Zylinder eines zweiten Kolbenverdichters geführt, wobei der Kolben des zweiten Kolbenverdichters mittels eines Antriebs ebenfalls zwischen zwei Umkehrpunkten translatorisch hin und her bewegbar ist.To the third line, a fourth branching line, in which a fourth valve is arranged, connected and guided into a cylinder of a second piston compressor, wherein the piston of the second piston compressor by means of a drive also between two reversal points is translationally movable back and forth.

An den Zylinder des zweiten Kolbenverdichters ist eine fünfte Leitung, in der ein fünftes Ventil angeordnet ist, angeschlossen und zum Zylinder des ersten Kolbenverdichters geführt, so dass erwärmter in die Gasphase überführter Brennstoff bei geöffnetem vierten Ventil in den Zylinder des ersten Kolbenverdichters einführbar ist, bevor ein Öffnen des ersten Ventils während einer Ansaugbewegung des Kolbens in Richtung unterer Totpunkt des ersten Kolbenverdichters erfolgt ist.To the cylinder of the second piston compressor, a fifth conduit, in which a fifth valve is arranged, is connected and led to the cylinder of the first piston compressor, so that heated gas phase-transferred fuel with open fourth valve in the cylinder of the first piston compressor is introduced before an opening of the first valve during a suction movement of the piston is carried out in the direction of bottom dead center of the first piston compressor.

Der Hubraum des zweiten Kolbenverdichters sollte größer als der Schadraum des ersten Kolbenverdichters, bevorzugt mindestens 50 % größer sein, so dass ein möglichst vollständiger Austausch des kalten, verdichteten Gases durch warmes, verdichtetes Gas erfolgt.The displacement of the second piston compressor should be greater than the dead space of the first piston compressor, preferably at least 50% larger, so that the most complete possible replacement of the cold, compressed gas by hot, compressed gas.

Der Kurbeltrieb, der insbesondere mit einer Schwungscheibe gebildet sein kann, kann mit einem Drehantrieb und/oder einem elektrischen Generator verbunden sein. Der Drehantrieb, beispielsweise ein Elektromotor kann insbesondere dann genutzt werden, wenn der erste Kolbenverdichter in einer Anlaufphase in Betrieb genommen werden soll und noch kein erwärmter gasförmiger Brennstoff in den ersten Kolbenverdichter zurück geführt wird bzw. rückgeführt worden ist.The crank mechanism, which may be formed in particular with a flywheel, may be connected to a rotary drive and / or an electric generator. The rotary drive, for example an electric motor, can be used in particular when the first reciprocating compressor is to be put into operation in a start-up phase and no heated gaseous fuel has yet been returned to the first reciprocating compressor or has been returned.

Der Antrieb kann ausgeschaltet werden, wenn das System ausreichend eigene Energie in Verbindung mit der thermischen Energie, die über den Wärmetauscher zugeführt wird, bereit stellen kann. In diesem Fall kann unter Berücksichtigung der jeweiligen Temperatur des in den ersten Kolbenverdichter rückgeführten gasförmigen Brennstoffes, seiner Menge und des Druckes auch bei der Bewegung des Kolbens des ersten Kolbenverdichters vorhandene kinetische Energie über die Rotationsbewegung am Kurbeltrieb, an dem besonders bevorzugt eine rotierende Schwungscheibe vorhanden ist, in elektrische Energie mittels eines durch die Rotationsbewegung betreibbaren Generators gewandelt werden kann. Dadurch lässt sich der Gesamtwirkungsgrad des Systems weiter erhöhen. Dazu kann die Schwungscheibe mit einem in einen Generatorbetrieb umschaltbaren Elektromotor verbunden und temporär antreibbar und nach Umschaltung temporär als elektrischer Generator nutzbar sein.The drive can be turned off when the system can provide enough of its own energy in conjunction with the thermal energy supplied through the heat exchanger. In this case, taking into account the respective temperature of the recirculated gaseous fuel in the first piston compressor, its amount and the pressure also in the movement of the piston of the first piston compressor existing kinetic energy via the rotational movement of the crank mechanism, on which particularly preferably a rotating flywheel is present , can be converted into electrical energy by means of a generator operated by the rotational movement. This further increases the overall efficiency of the system. For this purpose, the flywheel can be connected to a switchable into a generator mode electric motor and temporarily driven and after switching temporarily be used as an electric generator.

Mindestens eines der Ventile des Systems sollte dabei zwangsgesteuert sein. Diese Steuerung kann dabei mechanisch oder vorteilhafterweise an eine elektronische Steuerung angeschlossen sein. Die elektronische Steuereinheit kann so ausgebildet sein, dass das/die Ventil(e) in Abhängigkeit der jeweiligen Betriebssituation des Systems geöffnet oder geschlossen werden. Das Öffnen und Schließen von Ventilen kann in Abhängigkeit des momentanen Hubes, insbesondere des Kolbens des ersten Kolbenverdichters, der Menge, Temperatur und dem Druck des Teils des aus dem Wärmetauscher mittels des zweiten Kolbenverdichters in den ersten Kolbenverdichter rückgeführten erwärmten und gasförmigen Brennstoffs und/oder der Menge, der Temperatur und dem Druck des aus dem Druckbehälter über die erste Leitung in den Zylinder des ersten Kolbenverdichters einströmenden Brennstoffs beeinflusst werden.At least one of the valves of the system should be positively controlled. This control can be mechanically or advantageously connected to an electronic control. The electronic control unit may be designed such that the valve (s) are opened or closed as a function of the respective operating situation of the system. The opening and closing of valves can depend on the current stroke, in particular the piston of the first piston compressor, the amount, temperature and the pressure of the portion of the recirculated from the heat exchanger by means of the second piston compressor in the first reciprocating compressor heated and gaseous fuel and / or Amount, the temperature and the pressure of the flowing from the pressure vessel via the first line into the cylinder of the first piston compressor fuel are influenced.

Bevorzugt sollte die elektronische Steuereinheit so ausgebildet sein, dass flüssiger Brennstoff erst in den Zylinder des ersten Kolbenverdichters eintreten kann, wenn der Kolben des ersten Kolbenverdichters während des Ansaugens einen vorbestimmten Weg zurück gelegt und/oder im Zylinder des ersten Kolbenverdichters ein bestimmter vorgegebener Innendruck und/oder eine bestimmte vorgegebene Menge an mittels des Wärmetauschers erwärmten und in die Gasphase überführten Brennstoffs mittels des zweiten Kolbenverdichters in den Zylinder des ersten Kolbenverdichters rückgeführt worden ist. Sind die entsprechenden Parameter erreicht, kann das erste Ventil, das zwischen dem Druckbehälter und dem Zylinder des ersten Kolbenverdichters angeordnet ist, geöffnet werden.Preferably, the electronic control unit should be designed such that liquid fuel can enter the cylinder of the first piston compressor only when the piston of the first piston compressor during Ansauggens laid back a predetermined path and / or in the cylinder of the first piston compressor a certain predetermined internal pressure and / or a certain predetermined amount of heated by means of the heat exchanger and converted into the gas phase fuel has been recycled by means of the second piston compressor in the cylinder of the first piston compressor. Once the appropriate parameters have been reached, the first valve, which is arranged between the pressure vessel and the cylinder of the first piston compressor, can be opened.

Während des Arbeitshubes des ersten Kolbenverdichters, bei dem sich der Kolben in Richtung oberer Totpunkt bewegt, sollte das erste Ventil geschlossen sein.During the working stroke of the first reciprocating compressor, in which the piston moves in the direction of top dead center, the first valve should be closed.

Der Antrieb des zweiten Kolbenverdichters kann als Nockenantrieb ausgebildet sein.The drive of the second piston compressor can be designed as a cam drive.

Der Antrieb des ersten und des zweiten Kolbenverdichters sollten mit der gleichen Drehzahl betrieben werden. Dazu können der Kurbeltrieb des ersten Kolbenverdichters und der Antrieb des zweiten Kolbenverdichters miteinander verbunden sein. Dazu kann ein geeignetes Getriebe genutzt werden.The drive of the first and second reciprocating compressors should be operated at the same speed. For this purpose, the crank mechanism of the first piston compressor and the drive of the second Piston compressor to be interconnected. For this purpose, a suitable transmission can be used.

Beim Betrieb des Systems wird der in einem Druckbehälter gespeicherte flüssige Brennstoff über eine erste Leitung in einen Zylinder eines ersten Kolbenverdichters über die erste Leitung, in der das erste Ventil angeordnet ist, bei geöffnetem ersten Ventil eingeführt, wenn der Kolben des ersten Kolbenverdichters bei einer Ansaugbewegung in Richtung unterer Totpunkt einen vorgebbaren Weg zurück gelegt hat und/oder im Zylinder des ersten Kolbenverdichters eine bestimmte vorgegebene Menge an mittels eines Wärmetauschers erwärmten und in die Gasphase überführten Brennstoffs mittels eines zweiten Kolbenverdichters in den Zylinder des ersten Kolbenverdichters rückgeführt worden ist.During operation of the system, the liquid fuel stored in a pressure vessel is introduced via a first conduit into a cylinder of a first piston compressor via the first conduit in which the first valve is arranged with the first valve open, when the piston of the first piston compressor during an intake movement in the direction of bottom dead center has set a predetermined path back and / or in the cylinder of the first piston compressor a certain predetermined amount of heated by a heat exchanger and transferred into the gas phase fuel has been recycled by means of a second piston compressor in the cylinder of the first piston compressor.

Dabei wird bei einer Bewegung des Kolbens des ersten Kolbenverdichters in Richtung oberer Totpunkt, die zu einer Verdichtung des im Zylinder des ersten Kolbenverdichters enthaltenen Brennstoffs führt, ein zweites Ventil, das in einer zweiten Leitung, die zu dem Wärmetauscher, der mit Abwärme betrieben wird, geführt ist, geöffnet, so dass bei geöffnetem zweiten Ventil in die Gasphase überführter Brennstoff durch den Wärmetauscher und ein Teil des mittels des Wärmetauschers erwärmten Brennstoffs über eine dritte Leitung zu einem Verbraucher und ein Teil des mittels des Wärmetauschers erwärmten Brennstoffs durch eine vierte Leitung in den Zylinder eines zweiten Kolbenverdichters strömt.In this case, during a movement of the piston of the first piston compressor in the direction of top dead center, which leads to a compression of the fuel contained in the cylinder of the first piston compressor, a second valve which is in a second line which is connected to the heat exchanger, which is operated with waste heat, is guided, open, so that when the second valve in the gas phase transferred fuel through the heat exchanger and a portion of the heated by means of the heat exchanger fuel via a third line to a consumer and a portion of the heated means of the heat exchanger fuel through a fourth line in the Cylinder of a second piston compressor flows.

Der Teil des erwärmten und in die Gasphase überführten Brennstoffs, der in den zweiten Kolbenverdichter geführt wird, wird bei einem Verdichtungshub des Kolbens des zweiten Kolbenverdichters in den Zylinder des ersten Kolbenverdichters rückgeführt, wenn das erste Ventil und das zweite Ventil geschlossen sind, und der Kolben des ersten Kolbenverdichters eine Ansaugbewegung in Richtung unterer Totpunkt ausführt sowie das fünfte Ventil geöffnet ist.The part of the heated and vaporized fuel which is fed into the second piston compressor is recycled in a compression stroke of the piston of the second piston compressor in the cylinder of the first piston compressor when the first valve and the second valve are closed, and the piston of the first piston compressor performs an intake movement in the direction of bottom dead center and the fifth valve is open.

Die Energie des Teils des in den Zylinder des ersten Kolbenverdichters rückgeführten, mit dem zweiten Kolbenverdichter komprimierten und mit dem Wärmetauscher erwärmten Brennstoffs kann zur Verdichtung und Vorwärmung des aus dem Druckbehälter in den Zylinder des ersten Kolbenverdichters einströmenden dabei expandierenden flüssigen Brennstoffs genutzt werden, wodurch die zur Verdichtung des vorab flüssigen Brennstoffs im ersten Kolbenverdichter erforderliche Leistung reduziert und dabei externe Wärme, die dem Wärmetauscher zugeführt wird und die Exergie des Systems ausgenutzt werden können, um den Gesamtwirkungsgrad des Systems zu erhöhen.The energy of the part of the recirculated into the cylinder of the first piston compressor, compressed with the second piston and heated with the heat exchanger fuel can be used for compression and preheating of the flowing from the pressure vessel into the cylinder of the first piston compressor thereby expanding liquid fuel, whereby the Compressing the pre-liquid fuel in the first piston compressor reduced power while external heat that is supplied to the heat exchanger and the exergy of the system can be exploited to increase the overall efficiency of the system.

Beim Ansaugen des flüssigen Brennstoffs über eine erste Leitung in den Zylinder des ersten Kolbenverdichters sollte der Brennstoff infolge der Mischung mit dem wärmeren, expandierten Brennstoff teilweise, aber nicht vollständig verdampft werden.As the liquid fuel is drawn into the cylinder of the first piston compressor via a first conduit, the fuel should partially, but not completely, vaporize as a result of mixing with the warmer, expanded fuel.

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail by way of example in the following.

Dabei zeigen:

  • 1 in schematischer Form ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Systems, bei dem der Kolben eines ersten Kolbenverdichters in seinem oberen Totpunkt angeordnet ist;
  • 2 das Beispiel nach 1, bei dem sich der Kolben des ersten Kolbenverdichters zum Ansaugen in Richtung unterem Totpunkt bewegt;
  • 3 das Beispiel, bei dem der Kolben des ersten Kolbenverdichters den unteren Totpunkt erreicht hat;
  • 4 das Beispiel, bei dem sich der Kolben des ersten Kolbenverdichters zum Verdichten in Richtung oberer Totpunkt bewegt;
  • 5 das Beispiel, bei dem der Kolben des ersten Kolbenverdichters bei der Bewegung zum Verdichten seinen oberen Totpunkt noch nicht erreicht hat, aber verdichteter Brennstoff aus dem Zylinder des ersten Kolbenverdichters in einen Wärmetauscher ausströmt und der Beginn des Einströmens eines Teils an Brennstoff, der mit dem Wärmetauscher erwärmt und mit dem zweiten Kolbenverdichter verdichtet in den Zylinder des ersten Kolbenverdichters rück geführt wird, und
  • 6 das Beispiel in einem Zustand, bei dem der Kolben des ersten Kolbenverdichters den oberen Totpunkt im Anschluss an seinen Verdichtungstakt noch nicht ganz erreicht hat und alle Ventile geschlossen sind.
Showing:
  • 1 in schematic form an example of a system according to the invention, in which the piston of a first piston compressor is arranged in its top dead center;
  • 2 the example after 1 in which the piston of the first reciprocating compressor moves to suction in the direction of bottom dead center;
  • 3 the example in which the piston of the first reciprocating compressor has reached the bottom dead center;
  • 4 the example in which the piston of the first piston compressor moves towards top dead center for compression;
  • 5 the example in which the piston of the first piston compressor has not yet reached its top dead center during the movement for compression, but compressed fuel from the cylinder of the first piston compressor flows out into a heat exchanger and the beginning of the flow of a portion of fuel, with the heat exchanger heated and compressed with the second piston compressor is fed back into the cylinder of the first piston compressor, and
  • 6 the example in a state in which the piston of the first piston compressor has not yet reached the top dead center following its compression stroke and all valves are closed.

In 1 ist ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Systems gezeigt, bei dem ein Kolben 5 eines ersten Kolbenverdichters 1, der von einem Kurbelantrieb mit einer Schwungscheibe 7, an der eine Pleuelstange 6 exzentrisch befestigt ist, in seine obere Totpunktstellung im Zylinder 4 des ersten Kolbenverdichters 1 bewegt worden ist.In 1 an example of a system according to the invention is shown in which a piston 5 a first piston compressor 1 that of a crank drive with a flywheel 7 on which a connecting rod 6 is eccentrically mounted, in its top dead center position in the cylinder 4 of the first piston compressor 1 has been moved.

Ein nicht dargestellter Druckbehälter in dem flüssiger Wasserstoff als Brennstoff mit einem Druck von 0,1 MPa und einer Temperatur von -253,15 °C enthalten ist, ist über die erste Leitung 2 mit dem Zylinder 4 verbunden. In der ersten Leitung 2 ist ein erstes Ventil 3 angeordnet, dass in dieser Stellung des Kolbens 5 geschlossen ist.An unillustrated pressure vessel in which liquid hydrogen is contained as a fuel having a pressure of 0.1 MPa and a temperature of -253.15 ° C is via the first conduit 2 with the cylinder 4 connected. In the first line 2 is a first valve 3 arranged that in this position of the piston 5 closed is.

Der erste Kolbenverdichter 1 hat einen Hubraum von 75cm3 und einen Hub von 72.5 mm. The first piston compressor 1 has a displacement of 75cm 3 and a stroke of 72.5 mm.

An den Zylinder 4 des ersten Kolbenverdichters 1 ist eine zweite Leitung 8, in der das zweite Ventil 9 angeordnet ist, angeschlossen und zu dem Wärmetauscher 10 geführt. Das zweite Ventil 9 ist in dieser Stellung des Kolbens 5 ebenfalls geschlossen.To the cylinder 4 of the first piston compressor 1 is a second line 8th in which the second valve 9 is arranged, connected and to the heat exchanger 10 guided. The second valve 9 is in this position of the piston 5 also closed.

Der Wärmetauscher 10 wird mit externer Abwärme, beispielsweise Abwärme von Hochtemperaturbrennstoffzellen oder Umgebungswärme betrieben (ebenfalls nicht dargestellt).The heat exchanger 10 is operated with external waste heat, such as waste heat from high-temperature fuel cells or ambient heat (also not shown).

An der anderen Seite des Wärmetauschers 10 ist eine dritte Leitung 10 angeschlossen, in der das dritte Ventil 12 angeordnet und die zu einem nicht dargestellten Verbraucher geführt ist. Von der dritten Leitung zweigt in Strömungsrichtung vor dem dritten Ventil 12 eine vierte Leitung 13, in der das vierte Ventil 14 angeordnet ist, ab. Die vierte Leitung 13 ist in den Zylinder 16 des zweiten Kolbenverdichters 15 geführt.On the other side of the heat exchanger 10 is a third line 10 connected in the third valve 12 arranged and which is guided to a consumer, not shown. From the third line branches in the flow direction before the third valve 12 a fourth line 13 in which the fourth valve 14 is arranged, from. The fourth line 13 is in the cylinder 16 of the second piston compressor 15 guided.

Der Kolben 17 des zweiten Kolbenverdichters 15 wird mit dem Nockenantrieb 18 zwischen seinen zwei Totpunkten translatorisch hin und her bewegt, wenn der Nockenantrieb 18 durch entsprechende Rotationsbewegung aktiviert wird.The piston 17 of the second piston compressor 15 is with the cam drive 18 between its two dead centers translationally moved back and forth when the cam drive 18 is activated by appropriate rotation.

Vom Zylinder 16 des zweiten Kolbenverdichters 15 ist eine fünfte Leitung, in der das fünfte Ventil 20 angeordnet ist, in den Zylinder 4 des ersten Kolbenverdichters 1 geführt.From the cylinder 16 of the second piston compressor 15 is a fifth pipe in which the fifth valve 20 is arranged in the cylinder 4 of the first piston compressor 1 guided.

In der Darstellung von 1 sind alle Ventile 3, 9, 12, 14 und 20 geschlossen.In the presentation of 1 are all valves 3 . 9 . 12 . 14 and 20 closed.

Wie aus 2 entnommen werden kann, kann das erste Ventil 3 geöffnet werden, wenn sich der Kolben des ersten Kolbenverdichters 1 in Richtung unterer Totpunkt zum Ansaugen von flüssigem Brennstoff in den Zylinder 4 des ersten Kolbenverdichters 1 bewegt. Zumindest die Ventile 9 und 20 sind während des Ansaugens geschlossen.How out 2 can be removed, the first valve 3 be opened when the piston of the first piston compressor 1 towards bottom dead center for aspirating liquid fuel into the cylinder 4 of the first piston compressor 1 emotional. At least the valves 9 and 20 are closed during suction.

Bei diesem Ansaugtakt des ersten Kolbenverdichters 1 kann die mittels der mit der Schwungscheibe 7 gespeicherte kinetische Energie für den Antrieb der Bewegung der Kolben 5 und 17 des ersten und des zweiten Kolbenverdichters 1 und 15 genutzt werden, ohne dass zusätzliche Energie für den jeweiligen Drehantrieb zugeführt werden muss, wenn dass System im normalen Betriebszustand ist.In this intake stroke of the first piston compressor 1 Can by means of the flywheel 7 stored kinetic energy for driving the movement of the pistons 5 and 17 the first and the second piston compressor 1 and 15 be used without additional power for the respective rotary drive must be supplied when the system is in normal operating condition.

Bei der Bewegung des Kolbens 17 des zweiten Kolbenverdichters 15, wie sie den 1 und 2 entnommen werden kann, gelangt ein Teil des mittels des Wärmetauschers 10 erwärmten in die Gasphase überführten Brennstoffs durch Ansaugen in den Zylinder 16 des zweiten Kolbenverdichters 15, wenn das vierte Ventil 13 offen und das fünfte Ventil 20 geschlossen sind.At the movement of the piston 17 of the second piston compressor 15 how they do that 1 and 2 can be removed, enters a part of the means of the heat exchanger 10 heated gas phase transferred fuel by suction into the cylinder 16 of the second piston compressor 15 if the fourth valve 13 open and the fifth valve 20 are closed.

Nach Erreichen des unteren Totpunktes des Kolbens 5 des ersten Kolbenverdichters 1 ist der Zylinder 4 mit Brennstoff gefüllt, wie dies aus 3 hervorgeht. 3 kann man auch entnehmen, dass bei der Bewegung des Kolbens 17 des zweiten Kolbenverdichters 15 in Richtung seines oberen Totpunktes eine Verdichtung des erwärmten und komprimierten in die Gasphase überführten Brennstoffs im Zylinder 16 erreicht wird. Das fünfte Ventil 20 ist dabei noch geschlossen.After reaching the bottom dead center of the piston 5 of the first piston compressor 1 is the cylinder 4 filled with fuel, like this 3 evident. 3 You can also see that during the movement of the piston 17 of the second piston compressor 15 in the direction of its top dead center, a compression of the heated and compressed vaporized in the cylinder fuel 16 is reached. The fifth valve 20 is still closed.

Mit weiterer Drehung des Kurbelantriebs 7 bewegt sich der Kolben 5 des ersten Kolbenverdichters 1 in Richtung seines oberen Totpunktes und im Zylinder 4 enthaltener Brennstoff wird entsprechend verdichtet. Ab Erreichen eines vorgebbaren Weges und/oder Innendrucks im Zylinder 4 des ersten Kolbenverdichters 1 wird da zweite Ventil 9 geöffnet und komprimierter Brennstoff strömt aus dem Zylinder 4 des ersten Kolbenverdichters 1 über die zweite Leitung 8 in den Wärmetauscher 10. Mit dem Wärmetauscher 10 wird der nunmehr gasförmige Brennstoff um 125 K weiter erwärmt, so dass er eine Mindesttemperatur von 160 K erreicht hat.With further rotation of the crank drive 7 the piston moves 5 of the first piston compressor 1 in the direction of its top dead center and in the cylinder 4 contained fuel is compressed accordingly. From reaching a predetermined path and / or internal pressure in the cylinder 4 of the first piston compressor 1 there will be second valve 9 opened and compressed fuel flows out of the cylinder 4 of the first piston compressor 1 over the second line 8th in the heat exchanger 10 , With the heat exchanger 10 The now gaseous fuel is further heated by 125 K, so that it has reached a minimum temperature of 160 K.

Der auf diese Temperatur erwärmte und auf einen Druck von 1 MPa komprimierte Brennstoff kann bei geöffnetem dritten Ventile 12 zu dem Verbraucher strömen, wie man dies 4 entnehmen kann. Das erste Ventil 3 ist dabei geschlossen.The heated to this temperature and compressed to a pressure of 1 MPa fuel can be opened with third valves 12 to the consumer, how to do this 4 can take. The first valve 3 is closed.

Mit 5 soll verdeutlicht werden, wie kurz vor dem Erreichen des oberen Totpunktes bei der Bewegung des Kolbens 5 des ersten Kolbenverdichters 1 da erste Ventil 3 und das dritte Ventil 12 geschlossen sind. Dafür kann durch das geöffnete fünfte Ventil 20 in die Gasphase überführter Brennstoff aus dem Zylinder 16 des zweiten Kolbenverdichters 15 in den Zylinder 4 des ersten Kolbenverdichters einströmen und dadurch ein Spülen des Zylinders 4 des ersten Kolbenverdichters 1 erreicht werden. Das fünfte Ventil 20 wird geöffnet, wenn der Kolben 5 des ersten Kolbenverdichters 1 das letzte Viertel seiner Bewegung bis zum Erreichen seines oberen Totpunktes erreicht hat. With 5 should be clarified how shortly before reaching the top dead center in the movement of the piston 5 of the first piston compressor 1 there first valve 3 and the third valve 12 are closed. This can be achieved by the open fifth valve 20 gas transferred from the cylinder to the gas phase 16 of the second piston compressor 15 in the cylinder 4 of the first piston compressor, thereby flushing the cylinder 4 of the first piston compressor 1 be achieved. The fifth valve 20 will open when the piston 5 of the first piston compressor 1 has reached the last quarter of its movement until it reaches its top dead center.

Sowohl der Brennstoff, der aus dem Druckbehälter, wie auch der Brennstoff, der aus dem Zylinder 16 des zweiten Kolbenverdichters 15 in den Zylinder 4 des ersten Kolbenverdichters 1 gelangt ist, wird durch das geöffnete zweite Ventil 9 zum Wärmetauscher 10 gefördert. Mit dem vom Wärmetauscher 10 aus dem Zylinder 16 des zweiten Kolbenverdichters 15 rückgeführten Brennstoffs kann eine zusätzliche Erwärmung und Verdichtung des aus dem Druckbehälter in den Zylinder 4 des ersten Kolbenverdichters 1 strömenden Brennstoffs und somit eine erhöhte darin gespeicherte Energie erreicht werden.Both the fuel coming out of the pressure vessel, as well as the fuel coming out of the cylinder 16 of the second piston compressor 15 in the cylinder 4 of the first piston compressor 1 is passed through the opened second valve 9 to the heat exchanger 10 promoted. With the heat exchanger 10 out of the cylinder 16 of the second piston compressor 15 recirculated fuel may be an additional heating and compression of the pressure vessel in the cylinder 4 of the first piston compressor 1 flowing fuel and thus an increased stored energy can be achieved.

Bei dem Zustand des Systems, wie es in 6 gezeigt ist, sind zumindest das erste Ventil 3 und das zweite Ventil 9 geschlossen und der Kolben 5 des ersten Kolbenverdichters 1 befindet sich kurz vor seiner oberen Totpunktstellung.In the state of the system, as in 6 is shown are at least the first valve 3 and the second valve 9 closed and the piston 5 of the first piston compressor 1 is nearing its top dead center position.

Claims (10)

System zur Überführung von verflüssigtem Brennstoff in die Gasphase und Verdichtung, wobei der verflüssigte Brennstoff in einem Druckbehälter gespeichert ist, bei dem der Druckbehälter über eine erste Leitung (2) mit einem Zylinder (4) eines ersten Kolbenverdichters (1) verbunden und in der ersten Leitung (2) ein erstes Ventil (3) angeordnet ist, und der Kolben (5) des ersten Kolbenverdichters mittels einer Pleuelstange (6), die exzentrisch an einem Kurbelantrieb um eine Achse drehbar befestigt ist, translatorisch zwischen zwei Umkehrpunkten bewegbar ist und an den Zylinder (4) eine zweite Leitung (8), in der ein zweites Ventil (9) angeordnet ist, angeschlossen und zu einem Wärmetauscher (10), der mit Ab- oder Umgebungswärme betreibbar ist, geführt ist und an den Wärmetauscher (10) eine dritte Leitung (11) in der ein drittes Ventil (12) angeordnet ist, angeschlossen ist, die zu einem Verbraucher für den in die Gasphase überführten Brennstoff geführt ist, und an die dritte Leitung (11) eine vierte abzweigende Leitung (13), in der ein viertes Ventil (14) angeordnet ist, angeschlossen und in einen Zylinder (16) eines zweiten Kolbenverdichters (15) geführt ist, wobei der Kolben (17) des zweiten Kolbenverdichters (15) mittels eines Antriebs (18) zwischen zwei Umkehrpunkten translatorisch hin und her bewegbar ist und an den Zylinder (16) des zweiten Kolbenverdichters (15) eine fünfte Leitung (19), in der ein fünftes Ventil (20) angeordnet ist, angeschlossen und zum Zylinder (4) des ersten Kolbenverdichters (1) geführt ist, so dass erwärmter in die Gasphase überführter Brennstoff bei geöffnetem vierten Ventil in den Zylinder (4) des ersten Kolbenverdichters (1) einführbar ist, bevor ein Öffnen des ersten Ventils (3) während einer Ansaugbewegung des Kolbens (5) des ersten Kolbenverdichters (1) erfolgt ist.System for transferring liquefied fuel into the gas phase and compression, wherein the liquefied fuel is stored in a pressure vessel, wherein the pressure vessel connected via a first line (2) to a cylinder (4) of a first piston compressor (1) and in the first Line (2) a first valve (3) is arranged, and the piston (5) of the first piston compressor by means of a connecting rod (6) which is eccentrically mounted on a crank drive rotatable about an axis, is translationally movable between two reversal points, and to the cylinder (4) a second line (8), in which a second valve (9) is arranged, connected and to a heat exchanger (10) which is operable with ambient or waste heat, is guided, and to the heat exchanger (10) a third line (11) in which a third valve (12) is arranged, is connected, which is guided to a consumer for the vaporized into the fuel, and a fourth branching line (13), in which a fourth valve (14) is arranged, is connected to the third line (11) and guided into a cylinder (16) of a second reciprocating compressor (15), the piston (17) of second reciprocating compressor (15) by means of a drive (18) between two reversal points is translationally movable back and forth and to the cylinder (16) of the second piston compressor (15) a fifth line (19) in which a fifth valve (20) is arranged, and connected to the cylinder (4) of the first piston compressor (1), so that heated in the gas phase transferred fuel with open fourth valve in the cylinder (4) of the first piston compressor (1) is insertable before opening the first valve (3) during a suction movement of the piston (5) of the first piston compressor (1). System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubraum des zweiten Kolbenverdichters (15) größer als der Schadraum des ersten Kolbenverdichters (1), bevorzugt mindestens 50 % größer ist.System after Claim 1 , characterized in that the displacement of the second piston compressor (15) is greater than the dead space of the first piston compressor (1), preferably at least 50% larger. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbeltrieb, der insbesondere mit einer Schwungscheibe (7) gebildet ist, mit einem Drehantrieb verbunden ist.System according to one of the preceding claims, characterized in that the crank mechanism, which is in particular formed with a flywheel (7), is connected to a rotary drive. System nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungscheibe (7) mit einem in einen Generatorbetrieb umschaltbaren Elektromotor verbunden und temporär antreibbar und nach Umschaltung temporär als elektrischer Generator nutzbar ist.System according to the preceding claim, characterized in that the flywheel (7) is connected to a switchable into a generator mode electric motor and temporarily driven and after switching temporarily usable as an electric generator. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Ventile (3, 9, 12, 13 und 20) an eine elektronische Steuerung angeschlossen ist.System according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the valves (3, 9, 12, 13 and 20) is connected to an electronic control. System nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit so ausgebildet ist, dass flüssiger Brennstoff erst in den Zylinder (4) des ersten Kolbenverdichters (1) eintreten kann, wenn der Kolben (5) des ersten Kolbenverdichters während des Ansaugens einen vorbestimmten Weg zurück gelegt und/oder im Zylinder (4) des ersten Kolbenverdichters (1) ein bestimmter vorgegebener Innendruck und/oder eine bestimmte vorgegebene Menge an mittels des Wärmetauschers (10) erwärmten und in die Gasphase überführten Brennstoffs mittels des zweiten Kolbenverdichters (15) in den Zylinder (4) des ersten Kolbenverdichters (1) rückgeführt worden ist.System according to the preceding claim, characterized in that the electronic control unit is designed such that liquid fuel can only enter the cylinder (4) of the first piston compressor (1) when the piston (5) of the first piston compressor during the suction of a predetermined Way back and / or in the cylinder (4) of the first piston compressor (1) a certain predetermined internal pressure and / or a certain predetermined amount of heated by means of the heat exchanger (10) and converted into the gas phase fuel by means of the second piston compressor (15) the cylinder (4) of the first reciprocating compressor (1) has been returned. Verfahren zur Verdichtung und Überführung von verflüssigtem Brennstoff in die Gasphase, bei dem der in einem Druckbehälter gespeicherte flüssige Brennstoff über eine erste Leitung (2) in einen Zylinder (4) eines ersten Kolbenverdichters (1) über die erste Leitung (2), in der erstes Ventil (3) angeordnet ist, bei geöffnetem ersten Ventil (3) eingeführt wird, wenn der Kolben (5) des ersten Kolbenverdichters (1) bei einer Ansaugbewegung einen vorgebbaren Weg in Richtung unterer Totpunkt zurück gelegt hat und im Zylinder (4) des ersten Kolbenverdichters (1) eine bestimmte vorgegebene Menge an mittels eines Wärmetauschers (10) erwärmten und in die Gasphase überführten Brennstoffs mittels eines zweiten Kolbenverdichters (15) in den Zylinder (4) des ersten Kolbenverdichters (1) rückgeführt und arbeitsleistend expandiert worden ist; wobei bei einer Bewegung des Kolbens (5) des ersten Kolbenverdichters (1), in Richtung oberer Totpunkt, die zu einer Verdichtung des im Zylinder (4) des ersten Kolbenverdichters (1) enthaltenen Brennstoffs führt, ein zweites Ventil (9), das in einer zweiten Leitung (8), die zu dem Wärmetauscher (10), der mit Ab- oder Umgebungswärme betrieben wird, geführt ist, geöffnet wird, so dass bei geöffnetem zweiten Ventil (9) in die Gasphase überführter Brennstoff durch den Wärmetauscher (10) und ein Teil des mittels des Wärmetauschers (10) erwärmten Brennstoffs über eine dritte Leitung (11) zu einem Verbraucher und durch eine vierte Leitung (13) ein Teil des mit dem Wärmetauscher (10) erwärmten Brennstoffs in den Zylinder (16) eines zweiten Kolbenverdichters (15) strömt und dieser Teil des erwärmten und in die Gasphase überführten Brennstoffs bei einem Verdichtungshub des Kolbens (17) des zweiten Kolbenverdichters (15) in den Zylinder (4) des ersten Kolbenverdichters (1) rückgeführt wird, wenn das erste Ventil (3) und das zweite Ventil (9) geschlossen sind, und der Kolben (5) des ersten Kolbenverdichters (1) eine Ansaugbewegung in Richtung unterer Totpunkt ausführt.Process for the compression and transfer of liquefied fuel into the gas phase, in which the liquid fuel stored in a pressure vessel via a first line (2) into a cylinder (4) of a first piston compressor (1) via the first line (2), in the first valve (3) is arranged, is introduced when the first valve (3) is open, when the piston (5) of the first piston compressor (1) has set a predetermined path in the direction of bottom dead center during an intake movement and in the cylinder (4) of the first piston compressor (1) a certain predetermined amount of heated by means of a heat exchanger (10) and converted into the gas phase fuel by means of a second piston compressor (15) in the cylinder (4) of the first piston compressor (1) has been recirculated and expanded to perform work; wherein during a movement of the piston (5) of the first piston compressor (1) in the direction of top dead center, which leads to a compression of the cylinder (4) of the first piston compressor (1) contained fuel, a second valve (9), the a second line (8), which is guided to the heat exchanger (10), which is operated with ambient or waste heat, is opened, so that when the second valve (9) in the gas phase transferred fuel through the heat exchanger (10) and a portion of the fuel heated by means of the heat exchanger (10) via a third conduit (11) to a consumer and by a fourth conduit (13) a portion of the with the heat exchanger (10) heated fuel flows into the cylinder (16) of a second piston compressor (15) and this part of the heated and vaporized fuel during a compression stroke of the piston (17) of the second piston compressor (15) in the cylinder (4) of the first reciprocating compressor (1) is returned when the first valve (3) and the second valve (9) are closed, and the piston (5) of the first reciprocating compressor (1) performs an aspiration movement in the direction of bottom dead center. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass maximal 50 % des mit dem Wärmetauscher (10) erwärmten und in die Gasphase überführten Brennstoffs in den Zylinder (4) des ersten Kolbenverdichters (1) rückgeführt werden.Method according to the preceding claim, characterized in that a maximum of 50% of the heat exchanger (10) heated and transferred into the gas phase fuel in the cylinder (4) of the first reciprocating compressor (1) are recycled. Verfahren nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Ventil (20) geöffnet wird, wenn der Kolben (5) des ersten Kolbenverdichters (1) das letzte Viertel seines Weges bis zum Erreichen seines oberen Totpunktes erreicht hat.Method according to one of the two preceding claims, characterized in that the fifth valve (20) is opened when the piston (5) of the first reciprocating compressor (1) has reached the last quarter of its way to reach its top dead center. Verfahren nacheinem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ansaugen des flüssigen Brennstoffs über eine erste Leitung (2) in den Zylinder (4) des ersten Kolbenverdichters (1) der Brennstoff infolge der Mischung mit dem wärmeren, expandierten Brennstoff teilweise, aber nicht vollständig verdampft wird.Method according to one of the three preceding claims, characterized in that when sucking the liquid fuel via a first line (2) into the cylinder (4) of the first reciprocating compressor (1) the fuel due to the mixture with the warmer, expanded fuel partially, but not is completely evaporated.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE595500C (en) 1927-10-28 1934-04-12 Albert Singruen Chiller
EP1306604A2 (en) 2001-10-29 2003-05-02 Chart Inc. Cryogenic fluid delivery system
DE102005014130B4 (en) 2004-03-31 2011-07-14 DENSO CORPORATION, Aichi-pref. Switch valve construction of a fluid machine
US20160025042A1 (en) 2013-03-15 2016-01-28 Westport Power Inc. Temperature control of a fluid discharged from a heat exchanger
EP3208512A1 (en) * 2016-02-18 2017-08-23 SaSu Energiesysteme GmbH Method for regasification of deep-frozen liquefied gas

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2946120A1 (en) * 1979-11-15 1981-05-27 Southwire Co., Carrollton, Ga. Controlling gaseous fuel combustion in metal melting furnace - by equalising temperature and pressure of fuel and air prior to combustion
KR101314982B1 (en) * 2006-01-17 2013-10-04 삼성에스디아이 주식회사 fuel cell system using butane
US8231362B2 (en) * 2009-02-10 2012-07-31 Innoventor Renewable Power, Inc. Multi-chambered pump
EP2136081B1 (en) * 2009-04-20 2017-10-18 Agilent Technologies, Inc. Serial type pump comprising a heat exchanger

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE595500C (en) 1927-10-28 1934-04-12 Albert Singruen Chiller
EP1306604A2 (en) 2001-10-29 2003-05-02 Chart Inc. Cryogenic fluid delivery system
DE102005014130B4 (en) 2004-03-31 2011-07-14 DENSO CORPORATION, Aichi-pref. Switch valve construction of a fluid machine
US20160025042A1 (en) 2013-03-15 2016-01-28 Westport Power Inc. Temperature control of a fluid discharged from a heat exchanger
EP3208512A1 (en) * 2016-02-18 2017-08-23 SaSu Energiesysteme GmbH Method for regasification of deep-frozen liquefied gas

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