DE102018210002A1 - Device for supplying an internal combustion engine with cryogenic fuel - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit kryogenem Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, umfassend einen Tank (1) zur Bevorratung des kryogenen Kraftstoffs sowie eine Kraftstofffördereinrichtung mit einer Hochdruckpumpe (2), die über einen Zulaufpfad (3) und einen Rücklaufpfad (4) mit dem Tank (1) verbunden ist. Erfindungsgemäß sind der Zulaufpfad (3) und der Rücklaufpfad (4) über eine Ventileinheit (5) geführt, die in den Tank (1) integriert ist.The invention relates to a device for supplying an internal combustion engine with cryogenic fuel, in particular with natural gas, comprising a tank (1) for storing the cryogenic fuel and a fuel delivery device with a high pressure pump (2), which is connected via an inlet path (3) and a return path (4 ) is connected to the tank (1). According to the invention, the inlet path (3) and the return path (4) are guided via a valve unit (5) which is integrated in the tank (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit kryogenem Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for supplying an internal combustion engine with cryogenic fuel, in particular with natural gas, according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Soll eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit Erdgas (NG, d. h. „Natural Gas“) betrieben werden, kann das Erdgas flüssig (LNG, d. h. „Liquid Natural Gas“) oder gasförmig (CNG, d. h. „Compressed Natural Gas“) in mindestens einem an Bord des Kraftfahrzeugs mitgeführten Tank vorgehalten werden. Die Bevorratung in flüssiger Form besitzt den Vorteil, dass der Raumbedarf geringer ist. Allerdings muss das Erdgas erst auf Temperaturen unterhalb - 161°C heruntergekühlt werden, damit es verflüssigt wird. Ferner muss ein spezieller Tank bereitgestellt werden, der eine Erwärmung des heruntergekühlten bzw. kryogenen Kraftstoffs möglichst verhindert.If an internal combustion engine of a motor vehicle is to be operated with natural gas (NG, ie “natural gas”), the natural gas can be liquid (LNG, ie “liquid natural gas”) or gaseous (CNG, ie “compressed natural gas”) in at least one on board of the vehicle carried with the tank. Storage in liquid form has the advantage that the space requirement is less. However, the natural gas must first be cooled down to temperatures below - 161 ° C so that it is liquefied. Furthermore, a special tank must be provided that prevents the cooled or cryogenic fuel from heating up as much as possible.

Aus der Offenlegungsschrift DE 101 05 819 A1 geht beispielhaft eine Vorrichtung für die Kraftstoffversorgung eines mit kryogenem Kraftstoff betriebenen Fahrzeugs hervor, die einen auf dem Fahrzeug montierten, vakuumisolierten Kryotank umfasst. Der Kryotank umschließt einen Innenraum zur Speicherung des kryogenen Kraftstoffs. Über eine Versorgungsleitung ist der Kryotank mit einem Antriebsaggregat des Fahrzeugs verbunden. Der kryogene Kraftstoff liegt im Kryotank als tiefkaltes verflüssigtes Gas vor. Da sich ein gewisser Wärmeeintrag in den Innenraum des Kryotanks nicht in Gänze ausschließen lässt, verdampft ein Teil des gespeicherten flüssigen Gases und steigt im Kryotank auf, so dass sich im Innenraum des Kryotanks ein oberhalb eines Flüssigkeitsraums liegender Gasraum ausbildet.From the published application DE 101 05 819 A1 is an example of a device for the fuel supply of a vehicle operated with cryogenic fuel, which comprises a vacuum-insulated cryotank mounted on the vehicle. The cryotank encloses an interior for storing the cryogenic fuel. The cryogenic tank is connected to a drive unit of the vehicle via a supply line. The cryogenic fuel is in the cryotank as cryogenic liquefied gas. Since a certain heat input into the interior of the cryotank cannot be completely ruled out, part of the stored liquid gas evaporates and rises in the cryotank, so that a gas space above a liquid space forms in the interior of the cryotank.

Bevor ein kryogener Kraftstoff wie flüssiges Erdgas (LNG), der Verbrennung zugeführt wird, wird er mit Hilfe einer Hochdruckpumpe mit Hochdruck beaufschlagt. Dabei kann eine gasförmige Leckagemenge anfallen. Wird die gasförmige Leckagemenge in den Tank zurückgeführt, kann es aufgrund der Druck- und Temperaturunterschiede zu einer Störung des im Tank herrschenden Gleichgewichtszustands kommen.Before a cryogenic fuel such as liquefied natural gas (LNG) is fed into the combustion process, it is pressurized with a high pressure pump. This can result in a gaseous amount of leakage. If the gaseous leakage quantity is returned to the tank, the equilibrium state prevailing in the tank can be disturbed due to the pressure and temperature differences.

Jeder Wärmeeintrag zwischen dem Tank und der Hochdruckpumpe hat dabei einen großen Einfluss auf die Tankwärmebilanz. Je mehr Wärme in den Tank eingetragen wird, desto schneller steigt der Tankdruck. Wird ein maximal zulässiger Druck überschritten, wird gasförmiger Kraftstoff aus dem Tank abgelassen, um den Druck abzusenken. Dieser steht damit zum Betrieb der Brennkraftmaschine nicht mehr zur Verfügung, was zu einer Verschlechterung der Systemeffizienz führt.Every heat input between the tank and the high-pressure pump has a major influence on the tank heat balance. The more heat is added to the tank, the faster the tank pressure rises. If a maximum permissible pressure is exceeded, gaseous fuel is drained from the tank to lower the pressure. This is therefore no longer available for the operation of the internal combustion engine, which leads to a deterioration in the system efficiency.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit kryogenem Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, anzugeben, die durch verringerten Wärmeeintrag in das System eine gesteigerte Effizienz besitzt.The present invention is based on the object of specifying a device for supplying an internal combustion engine with cryogenic fuel, in particular with natural gas, which has increased efficiency as a result of reduced heat input into the system.

Zur Lösung der Aufgabe wird die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.To achieve the object, the device is specified with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention can be found in the subclaims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit kryogenem Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas. Die Vorrichtung umfasst einen Tank zur Bevorratung des kryogenen Kraftstoffs sowie eine Kraftstofffördereinrichtung mit einer Hochdruckpumpe, die über einen Zulaufpfad und einen Rücklaufpfad mit dem Tank verbunden ist. Erfindungsgemäß sind der Zulaufpfad und der Rücklaufpfad über eine Ventileinheit geführt, die in den Tank integriert ist.A device for supplying an internal combustion engine with cryogenic fuel, in particular with natural gas, is proposed. The device comprises a tank for storing the cryogenic fuel and a fuel delivery device with a high-pressure pump, which is connected to the tank via an inlet path and a return path. According to the invention, the inlet path and the return path are guided via a valve unit which is integrated in the tank.

Durch die Integration der Ventileinheit in den Tank wird der Wärmeeintrag sowohl in den Zulaufpfad als auch in den Rücklaufpfad verringert, da diese durch die Ventileinheit geführt sind. Folglich wird der Wärmeeintrag in das Gesamtsystem verringert. Damit sinkt die Gefahr eines Überdrucks im Tank, so dass auf das Ablassen von Kraftstoff zur Druckabsenkung verzichtet werden kann. Entsprechend steigt die Effizienz des Systems.By integrating the valve unit into the tank, the heat input into both the inlet path and the return path is reduced, since these are guided through the valve unit. As a result, the heat input into the overall system is reduced. This reduces the risk of overpressure in the tank, so that there is no need to drain fuel to lower the pressure. The efficiency of the system increases accordingly.

Die Verringerung des Wärmeeintrags in den Zulaufpfad weist ferner den Vorteil auf, dass das System nach längerem Stillstand der Brennkraftmaschine schneller kaltgefahren werden kann. Denn die Kraftstofftemperatur im Zulaufpfad entspricht weitgehend der Kraftstofftemperatur im Tank. Auch auf diese Weise wird eine Effizienzsteigerung erreicht.The reduction in the heat input into the inlet path also has the advantage that the system can be cold-run more quickly after the internal combustion engine has been idle for a long time. Because the fuel temperature in the inlet path largely corresponds to the fuel temperature in the tank. An efficiency increase is also achieved in this way.

Darüber hinaus können durch die Integration der Ventileinheit in den Tank Leitungen und/oder Kupplungselemente entfallen, die üblicherweise der Verbindung der Ventileinheit mit dem Tank dienen. Dadurch wird eine Verringerung der Kosten sowie des Bauraumbedarfs erreicht.In addition, the integration of the valve unit in the tank eliminates the need for lines and / or coupling elements which are usually used to connect the valve unit to the tank. This results in a reduction in costs and space requirements.

Bevorzugt ist die Ventileinheit im Bereich einer Flüssigphase im Tank integriert. Somit wird dem Tank flüssiger Kraftstoff entnommen und über den Zulaufpfad der Hochdruckpumpe zugeführt. Die über den Rücklaufpfad in den Tank rückgeführte Menge wird durch den verflüssigten tiefkalten Kraftstoff im Bereich der Flüssigphase zugleich gekühlt.The valve unit is preferably integrated in the area of a liquid phase in the tank. Liquid fuel is thus removed from the tank and fed to the high-pressure pump via the inlet path. The quantity returned to the tank via the return path is simultaneously cooled by the liquefied cryogenic fuel in the area of the liquid phase.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass ein im Zulaufpfad zwischen der Ventileinheit und der Hochdruckpumpe vorgesehenes Absperrventil außerhalb des Tanks angeordnet ist. Dadurch ist die Zugänglichkeit des Absperrventils gewährleistet, so dass das Ventil auch manuell betätigbar ist. Vorzugsweise erfolgt die Anordnung des Absperrventils in Tanknähe. Furthermore, it is proposed that a shut-off valve provided in the inlet path between the valve unit and the high-pressure pump is arranged outside the tank. This ensures the accessibility of the shut-off valve so that the valve can also be operated manually. The shut-off valve is preferably arranged near the tank.

Ferner bevorzugt umfasst die Kraftstofffördereinrichtung eine in den Tank integrierte Vorförderpumpe. In diesem Fall kann die Ventileinheit an oder in der Vorförderpumpe angeordnet sein. Dadurch wird zum einen eine kompakte Anordnung geschaffen, zum anderen können weitere Leitungen und/oder Kupplungselemente eingespart werden. Furthermore, the fuel delivery device preferably comprises a pre-delivery pump integrated in the tank. In this case, the valve unit can be arranged on or in the pre-feed pump. On the one hand, this creates a compact arrangement, on the other hand, additional lines and / or coupling elements can be saved.

Vorteilhafterweise ist die Vorförderpumpe mit Hilfe eines Steckmoduls in den Tank integriert. Das Steckmodul ermöglicht bei Bedarf, beispielsweise im Service- oder Reparaturfall, eine schnelle Entnahme der Vorförderpumpe aus dem Tank. Bevorzugt ist die Ventileinheit innerhalb des Steckmoduls angeordnet, so dass auch diese im Service- oder Reparaturfall leicht zugänglich ist.The prefeed pump is advantageously integrated into the tank with the aid of a plug-in module. The plug-in module enables the prefeed pump to be removed from the tank quickly, for example in the event of service or repairs. The valve unit is preferably arranged within the plug-in module, so that it is also easily accessible in the event of service or repair.

Das Steckmodul kann insbesondere ein Rohr umfassen, das an seinen beiden Enden jeweils einen Flansch aufweist. Auf diese Weise wird ein Hohlraum ausgebildet, der zur Aufnahme der Ventileinheit genutzt werden kann. Das Steckmodul bildet auf diese Weise eine Art Einhausung aus, welche die Ventileinheit vor äußeren Einwirkungen schützt. Über den eingeschlossenen Hohlraum wird zugleich eine Isolierung der Ventileinheit gegenüber dem Tank und damit gegenüber dem im Tank vorhandenen Kraftstoff erreicht. Auf diese Weise wird verhindert, dass die im Betrieb der Ventileinheit anfallende Wärme in den Tank eingetragen wird. Die im Betrieb der Vorförderpumpe anfallende Wärme wird vorzugsweise über die Fördermenge aus dem Tank abgeführt.The plug-in module can in particular comprise a tube which has a flange at each of its two ends. In this way, a cavity is formed which can be used to hold the valve unit. In this way, the plug-in module forms a type of housing which protects the valve unit from external influences. The enclosed cavity also isolates the valve unit from the tank and thus from the fuel in the tank. This prevents the heat generated during operation of the valve unit from entering the tank. The heat generated during operation of the pre-feed pump is preferably removed from the tank via the delivery quantity.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass das Steckmodul in einer rohrförmigen Aufnahme des Tanks angeordnet ist und ein Ringspalt zwischen dem Steckmodul und der rohrförmigen Aufnahme mit Hilfe mindestens eines ringförmigen Dichtelements abgedichtet ist. Das Dichtelement verhindert das Eindringen von Kraftstoff in den Ringspalt, so dass die Ventileinheit flüssigkeitsdicht eingehaust ist. Zugleich wird über den abgedichteten Ringspalt eine weitere Isolierung der Ventileinheit erreicht. Der Wärmeeintrag in den Tank kann somit weiter gemindert werden.In addition, it is proposed that the plug-in module is arranged in a tubular receptacle of the tank and an annular gap between the plug-in module and the tubular receptacle is sealed with the aid of at least one annular sealing element. The sealing element prevents fuel from penetrating into the annular gap, so that the valve unit is enclosed in a liquid-tight manner. At the same time, further isolation of the valve unit is achieved via the sealed annular gap. The heat input into the tank can thus be further reduced.

Bevorzugt ist der Tank doppelwandig ausgeführt. Dadurch wird eine Isolierung des Tankvolumens gegenüber der Umgebung erreicht, so dass der Tankinhalt möglichst lange kühl bleibt.The tank is preferably double-walled. As a result, the tank volume is insulated from the surroundings, so that the tank contents remain cool for as long as possible.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

  • 1 eine schematischen Darstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit kryogenem Kraftstoff,
  • 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
  • 3 einen schematischen Längsschnitt durch eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. These show:
  • 1 1 shows a schematic representation of a first preferred embodiment of a device according to the invention for supplying an internal combustion engine with cryogenic fuel,
  • 2 a schematic longitudinal section through a second preferred embodiment of a device according to the invention and
  • 3 a schematic longitudinal section through a third preferred embodiment of a device according to the invention.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Der 1 ist ein Tank 1 zur Bevorratung eines kryogenen Kraftstoffs, vorliegend Erdgas, an Bord eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) zu entnehmen. Die Bevorratung erfolgt in flüssiger Form. Hierzu wird das Erdgas komprimiert und heruntergekühlt. Über die Zeit bildet sich jedoch durch Wärmeeintrag von außen im Tank 1 oberhalb einer Flüssigphase 6 eine Gasphase 16 aus. Zugleich steigt der Druck im Tank 1 an. Um einen Überdruck im Tank 1 zu verhindern, ist der Wärmeeintrag von außen zu minimieren.The 1 is a tank 1 for storing a cryogenic fuel, in the present case natural gas, on board a motor vehicle (not shown). The stocks are in liquid form. For this purpose, the natural gas is compressed and cooled down. Over time, however, heat builds up in the tank from outside 1 above a liquid phase 6 a gas phase 16 out. At the same time, the pressure in the tank rises 1 on. To overpressure in the tank 1 to prevent, the heat input from the outside must be minimized.

Bei der dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist hierzu eine Ventileinheit 5, durch welche ein Zulaufpfad 3 und ein Rücklaufpfad 4 führen, über welche der Tank 1 mit einer Hochdruckpumpe 2 verbunden ist, in den Tank 1 integriert. Auf diese Weise wird der Wärmeeintrag sowohl in den Zulaufpfad 3 als auch in den Rücklaufpfad 4 und damit in das Gesamtsystem verringert. Das heißt, dass die Temperatur und damit der Druck im Tank 1 weniger schnell ansteigen, so dass einem Überdruck im Tank 1 entgegengewirkt wird. Bei Ausbleiben eines Überdrucks muss kein Gas abgelassen werden, so dass zugleich die Systemeffizienz steigt. Dadurch, dass der Wärmeeintrag in den Zulaufpfad 3 reduziert wird, kann das System zudem schneller kaltgefahren werden.In the illustrated device according to the invention there is a valve unit for this 5 through which an inlet path 3 and a return path 4 lead over which the tank 1 with a high pressure pump 2 connected to the tank 1 integrated. This way the heat input is both in the inlet path 3 as well as in the return path 4 and thus reduced in the overall system. That means the temperature and therefore the pressure in the tank 1 rise less quickly, causing an overpressure in the tank 1 is counteracted. If there is no overpressure, no gas has to be released, so that the system efficiency increases at the same time. Because the heat input into the inlet path 3 is reduced, the system can also be cold-run faster.

Der Zulaufpfad 3 erstreckt sich von einer im Tank 1 angeordneten Vorförderpumpe 8 über die Ventileinheit 5 bis zur Hochdruckpumpe 2. Der Zulaufpfad 3 weist hierzu einen Leitungsabschnitt auf, der außerhalb des Tanks 1 angeordnet ist. In dem Leitungsabschnitt 17 ist ein Absperrventil 7 integriert, das somit von außen manuell betätigbar ist. Der Rücklaufpfad 4 weist einen ebenfalls außerhalb des Tanks 1 angeordneten Leitungsabschnitt 18 auf, wobei die Leitungsabschnitte 17 und 18 möglichst kurz gehalten sind, um den Wärmeeintrag ins System gering zu halten.The inlet path 3 extends from one in the tank 1 arranged feed pump 8th via the valve unit 5 to the high pressure pump 2 , The inlet path 3 for this purpose has a line section which is outside the tank 1 is arranged. In the line section 17 is a shut-off valve 7 integrated, which can thus be operated manually from the outside. The return path 4 also has one outside the tank 1 arranged line section 18 on, the line sections 17 and 18 are kept as short as possible to keep the heat input into the system low.

Im Zulaufpfad 3 ist in Zulaufrichtung der Ventileinheit 5 nachgeschaltet ein Überströmventil 19 angeordnet. Dieses kann eine Baugruppe mit der Ventileinheit 5 bilden. In the feed path 3 is in the feed direction of the valve unit 5 followed by an overflow valve 19 arranged. This can be an assembly with the valve unit 5 form.

Der 2 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu entnehmen. Hier ist die Ventileinheit 5 an der Vorförderpumpe 8 angeordnet, beispielsweise angeflanscht, um eine kompakte Anordnung zu schaffen. Die Vorförderpumpe 8 selbst ist über Gewindestangen 20 an einem Steckmodul 9 befestigt, das die Integration der Vorförderpumpe 8 in den Tank 1 vereinfacht. Das Steckmodul 9 umfasst hierzu ein Rohr 10, das an seinen beiden Enden jeweils mit einem Flansch 11, 12 abschließt. Außen auf den beiden Flanschen 11, 12 ist jeweils ein ringförmiges Dichtelement 15 angeordnet, das einen Ringspalt 14 zwischen dem Steckmodul 9 und einer rohrförmigen Aufnahme 13 des Tanks 1 abdichtet.The 2 Another preferred embodiment of a device according to the invention can be seen. Here is the valve unit 5 on the pre-feed pump 8th arranged, for example flanged to create a compact arrangement. The pre-feed pump 8th itself is about threaded rods 20 on a plug-in module 9 attached, which integrates the pre-feed pump 8th in the tank 1 simplified. The plug-in module 9 includes a tube for this 10 , each with a flange at both ends 11 . 12 concludes. Outside on the two flanges 11 . 12 is an annular sealing element 15 arranged that an annular gap 14 between the plug-in module 9 and a tubular receptacle 13 of the tank 1 seals.

Eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der 3 zu entnehmen. Hier ist die Ventileinheit 5 in das Steckmodul 9 integriert, so dass sie nicht in Kontakt mit dem Kraftstoff kommt. Über den Ringspalt 14 zwischen dem Steckmodul 9 und der rohrförmigen Aufnahme 13 wird zudem eine Wärmeisolierung erreicht, so dass im Betrieb der Ventileinheit 5 anfallende Wärme nicht in den Tank 1 eingetragen wird. Der Tank 1 ist doppelwandig ausgeführt und vakuumisoliert, so dass der Wärmeeintrag von außen so gering wie möglich gehalten wird.A third preferred embodiment of a device according to the invention is the 3 refer to. Here is the valve unit 5 into the plug-in module 9 integrated so that it does not come into contact with the fuel. Over the ring gap 14 between the plug-in module 9 and the tubular receptacle 13 In addition, thermal insulation is achieved, so that the valve unit is in operation 5 accumulating heat not in the tank 1 is entered. The Tank 1 is double-walled and vacuum-insulated so that heat input from the outside is kept as low as possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 10105819 A1 [0003]DE 10105819 A1 [0003]

Claims (8)

Vorrichtung zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit kryogenem Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, umfassend einen Tank (1) zur Bevorratung des kryogenen Kraftstoffs sowie eine Kraftstofffördereinrichtung mit einer Hochdruckpumpe (2), die über einen Zulaufpfad (3) und einen Rücklaufpfad (4) mit dem Tank (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufpfad (3) und der Rücklaufpfad (4) über eine Ventileinheit (5) geführt sind, die in den Tank (1) integriert ist.Device for supplying an internal combustion engine with cryogenic fuel, in particular with natural gas, comprising a tank (1) for storing the cryogenic fuel and a fuel delivery device with a high-pressure pump (2), which is connected to the tank via an inlet path (3) and a return path (4) (1), characterized in that the inlet path (3) and the return path (4) are guided via a valve unit (5) which is integrated in the tank (1). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinheit (5) im Bereich einer Flüssigphase (6) im Tank (1) integriert ist.Device after Claim 1 , characterized in that the valve unit (5) is integrated in the area of a liquid phase (6) in the tank (1). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Zulaufpfad (3) zwischen der Ventileinheit (5) und der Hochdruckpumpe (2) vorgesehenes Absperrventil (7) außerhalb des Tanks (1) angeordnet ist.Device after Claim 1 or 2 , characterized in that a shut-off valve (7) provided in the inlet path (3) between the valve unit (5) and the high-pressure pump (2) is arranged outside the tank (1). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstofffördereinrichtung eine in den Tank (1) integrierte Vorförderpumpe (8) umfasst, wobei vorzugsweise die Ventileinheit (5) an oder in der Vorförderpumpe (8) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel delivery device comprises a pre-delivery pump (8) integrated in the tank (1), the valve unit (5) preferably being arranged on or in the pre-delivery pump (8). Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorförderpumpe (8) mit Hilfe eines Steckmoduls (9) in den Tank (1) integriert ist, wobei vorzugsweise die Ventileinheit (5) innerhalb des Steckmoduls (9) angeordnet ist.Device after Claim 4 , characterized in that the prefeed pump (8) is integrated into the tank (1) with the aid of a plug-in module (9), the valve unit (5) preferably being arranged within the plug-in module (9). Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckmodul (9) ein Rohr (10) umfasst, das an seinen beiden Enden jeweils einen Flansch (11, 12) aufweist.Device after Claim 5 , characterized in that the plug-in module (9) comprises a tube (10) which has a flange (11, 12) at each of its two ends. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckmodul (9) in einer rohrförmigen Aufnahme (13) des Tanks (1) angeordnet ist und ein Ringspalt (14) zwischen dem Steckmodul (9) und der rohrförmigen Aufnahme (13) mit Hilfe mindestens eines ringförmigen Dichtelements (15) abgedichtet ist.Device after Claim 5 or 6 characterized in that the plug-in module (9) is arranged in a tubular receptacle (13) of the tank (1) and an annular gap (14) between the plug-in module (9) and the tubular receptacle (13) with the aid of at least one annular sealing element ( 15) is sealed. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das der Tank (1) doppelwandig ausgeführt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tank (1) is double-walled.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023046879A1 (en) * 2021-09-27 2023-03-30 Zieger Johannes Cryogenic tank

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10105819A1 (en) 2001-02-07 2002-08-29 Messer Griesheim Gmbh Fuel supply device for vehicles operated by cryogenic fuel has cryo-tank enclosing inner fuel storage chamber and separate fuel-reserve container connected to drive assembly and designed for higher structural pressure

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10105819A1 (en) 2001-02-07 2002-08-29 Messer Griesheim Gmbh Fuel supply device for vehicles operated by cryogenic fuel has cryo-tank enclosing inner fuel storage chamber and separate fuel-reserve container connected to drive assembly and designed for higher structural pressure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023046879A1 (en) * 2021-09-27 2023-03-30 Zieger Johannes Cryogenic tank

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