DE19854581A1 - Device and method for converting the boil-off gas from cryogenic fuel tanks - Google Patents

Device and method for converting the boil-off gas from cryogenic fuel tanks

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Abstract

The invention relates to a device and method for converting boil-off gas from cryo fuel tanks (1). Overflow devices for cryo fuel tanks that release nonburned boil-off gas to the environment are known per se. This is unsuitable because of the risk of fire and the potentially harmful effect that nonburned fuel can have on the environment. In order to solve this problem, the boil-off gas is fed to the cryo fuel tank (1) on the basis of pressure via a pressure reducer (2) and a shut-off externally actuated valve (3) pertaining to a gas converter unit (4), where it is chemically converted or burnt. Preferably, devices of this kind are used in motor vehicles that are operated, for instance, with liquid hydrogen or liquid natural gas.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Umwandeln von Gasen, die aus einer Überströmeinrichtung von Kryo- Kraftstofftanks entweichen. Derartige Einrichtungen finden ihren Einsatz insbesondere bei Kryo-Kraftstofftanks von Fahrzeugen, die beispielsweise mit verflüssigtem Wasserstoff oder verflüssigtem Erdgas betrieben werden. Die Einrichtungen können aber auch für stationäre Kraftstofftanks von Kryo-Kraftstoffen verwendet werden sowie auch für andere Tanks mit brennbaren oder sonstig gefährlichen oder umweltschädigenden verdampfenden Medien, die sich durch Verbrennen oder andere chemisch-physikalische Umsetzungen entschärfen lassen.The invention relates to an apparatus and a method for Converting gases from a cryogenic overflow device Escape fuel tanks. Such devices are used especially with cryogenic fuel tanks of vehicles that for example with liquefied hydrogen or liquefied natural gas operate. The facilities can also be used for stationary Fuel tanks are used by cryogenic fuels as well as for other tanks with flammable or other dangerous or polluting evaporating media that can Burn or other chemical-physical reactions disarm.

Kryogene Kraftstoffe sind unter anderem tiefkalt flüssiger Wasserstoff oder Erdgas. Für die Speicherung des tiefkalten Kraftstoffs werden bevorzugt vakuum-isolierte Druckbehälter eingesetzt. Vakuum-isolierte Druckbehälter setzen sich in der Regel aus einem Außen- und einem Innenbehälter zusammen. Der tiefkalte Kraftstoff wird im Innenbehälter gespeichert. Der Innenbehälter wird über eine Aufhängung mit dem Außenbehälter verbunden. Zur Entnahme des Kraftstoffs ist eine Verrohrung vorgesehen, die vom Innenbehälter durch den Außenbehälter zur Umgebung geführt wird. Trotz der Vakuum-Isolation tritt über die innenbehälter-Aufhängung und die Verrohrung Wärme in den Innenbehälter ein. Durch einen solchen Wärmeeinfall wird der tiefkalt flüssige Kraftstoff erwärmt und teilweise verdampft, wodurch der Innendruck des Kraftstofftanks steigt.Cryogenic fuels include cryogenic liquid hydrogen or natural gas. For storing the cryogenic fuel preferably vacuum-insulated pressure vessels used. Vacuum insulated Pressure vessels are usually made up of an exterior and an exterior Inner container together. The cryogenic fuel is in the inner container saved. The inner container is attached to the Outer container connected. To take the fuel is one Piping provided by the inner tank through the Outer container is led to the environment. Despite the vacuum insulation heat enters via the inner container suspension and the piping  the inner container. Through such heat, the cryogenic liquid fuel is heated and partially evaporated, causing the Internal pressure of the fuel tank rises.

Neben einem als Berstschutz eingesetztem Sicherheitsventil zur Vermeidung von Schäden am Kraftstofftank, die durch Überdruck entstehen, weisen derartige Druckbehälter eine bei niedrigerem Druck ansprechende Überströmeinrichtung auf. Mittels dieser Überströmeinrichtung wird das durch den Wärmeeinfall verdampfende Gas, das im allgemeinen als Boil-Off-Gas bezeichnet wird, in die Umgebung abgeführt, bevor das Sicherheitsventil anspricht.In addition to a safety valve used as a burst protection Avoiding damage to the fuel tank caused by overpressure arise, such pressure vessels have a lower pressure appealing overflow device. By means of this The overflow device is the one that evaporates due to the heat Gas, commonly referred to as boil-off gas, into the Environment drained off before the safety valve responds.

Da aufgrund der hohen Wirksamkeit der eingesetzten Isolationstechnik die Menge des verdampfenden Gases gering ist, ist ein derartiges Abführen des verdampften Gases erst nach einer längeren Standzeit ohne Entnahme von Kraftstoff aus dem Behälter nötig. Bei regelmäßiger Entnahme von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank beispielsweise eines entsprechend ausgerüsteten Kraftfahrzeugs wird ein solcher Zustand, bei dem verdampftes Gas abgeführt werden muß, nicht erreicht. Allerdings ist in Fällen, bei denen dieses Kraftfahrzeug außer Betrieb genommen wurde, ohne daß der Kryo-Kraftstofftank entleert wurde, oder bei stationären Kryo-Kraftstofftanks mit entsprechenden Standzeiten mit einer stetigen, geringen Verdampfung im Innenbehälter zu rechnen, so daß es zu einem steigenden Druck im Kraftstofftank kommt. In diesen Fällen spricht die Überströmeinrichtung an.Because of the high effectiveness of the insulation technology used the amount of the evaporating gas is small is one The vaporized gas must only be removed after a long period of inactivity necessary without taking fuel from the tank. With regular Taking fuel from the fuel tank, for example one correspondingly equipped motor vehicle, such a condition at which evaporated gas must be removed, not reached. However, in cases where this motor vehicle is out of order was taken without emptying the cryo fuel tank, or with stationary cryogenic fuel tanks with appropriate Service life with constant, low evaporation in the inner container to be expected, so that there is an increasing pressure in the fuel tank is coming. In these cases, the overflow device responds.

Eine Überströmeinrichtung kann so ausgestaltet sein, daß bei ihrem Ansprechen eine geringe, der durch den Wärmeeinfall verdampfenden Menge entsprechende Menge unverbrannten Kryo-Kraftstoffs an die Umgebung abgegeben wird. Eine solche Ausgestaltung ist allerdings mit Nachteilen verbunden. Zunächst kann in der Umgebung des Kryo-Kraftstofftanks durch das Ausströmen des unverbrannten Kraftstoffs Brandgefahr entstehen. Weiter haben verschiedene Kryo-Kraftstoffe, wie zum Beispiel Erdgas, in ihrem unverbrannten Zustand ein erhebliches atmosphärenschädigendes Potential, so daß eine unverbrannte Abgabe an die Umgebung umweltschädigend ist.An overflow device can be designed so that at its Respond to a low that evaporates due to the heat Amount of corresponding amount of unburned cryogenic fuel to the Environment is delivered. However, such a configuration is included Disadvantages connected. First, in the area of the  Cryo fuel tanks by the outflow of the unburned Risk of fuel fire. Further have different Cryogenic fuels, such as natural gas, in their unburned Condition a considerable atmospheric damage potential, so that an unburned release to the environment is harmful to the environment.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur gefahrlosen Umwandlung des Boil-Off-Gases von Kryo-Kraftstofftanks vorzuschlagen, die das Boil-Off-Gas soweit behandelt, daß von dem aus der Überströmeinrichtung ausströmenden Gas weder Brandgefahr noch relevante Atmosphärenschädigungen ausgehen. Darüber hinaus ist es erwünscht, die Vorrichtung und das Verfahren möglichst einfach zu gestalten. Bei mit Kryo-Kraftstofftanks ausgerüsteten Fahrzeugen soll die Vorrichtung von anderen Elementen des Fahrzeugs, insbesondere der Bordbatterie, unabhängig sein.The object of the present invention is therefore a device and a process for the safe conversion of the boil-off gas from Propose cryo fuel tanks that have the boil-off gas as far deals with that flowing out of the overflow device Gas is neither a fire hazard nor relevant atmospheric damage going out. In addition, it is desirable to use the device and the like To make the process as simple as possible. With with cryogenic fuel tanks Equipped vehicles are said to be the device of other elements the vehicle, in particular the on-board battery, be independent.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß von einer Vorrichtung zum Umwandeln des Boil-Off-Gases von Kryo-Kraftstofftanks gelöst, die mindestens ein absperrendes, fremdbetätigtes Ventil und eine Gasumwandlungseinheit aufweist, die beide mit einer Steuereinrichtung verbunden sind. In der Gasumwandlungseinheit wird das Gas chemisch, vorzugsweise katalytisch, umgewandelt oder mit einer Flamme verbrannt. Hierdurch wird die relevante Atmosphärenschädigung sowie eine Gefährdung der Umgebung durch Brandgefahr verhindert.This object is achieved by a device for Converting the boil-off gas from cryo-fuel tanks solved that at least one shut-off, externally operated valve and one Has gas conversion unit, both with a control device are connected. In the gas conversion unit, the gas becomes chemical, preferably catalytic, converted or with a flame burned. As a result, the relevant atmospheric damage as well a danger to the environment from the risk of fire is prevented.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, daß dem Ventil ein Druckminderer vorgeschaltet ist. Dadurch wird der Druck vor dem Ventil reduziert und somit die zum Schalten des Ventils nötige Betätigungsenergie vermindert. Another teaching of the invention provides that the valve Pressure regulator is connected upstream. This will remove the pressure upstream of the valve reduced and thus the necessary for switching the valve Operating energy reduced.  

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist dem Ventil ein Überströmventil vorgeschaltet. Durch dieses Ventil kann dem Kraftstofftank Boil-Off-Gas entnommen und dessen Druck gleichzeitig reduziert werden.In a further embodiment of the invention, the valve is a Overflow valve upstream. Through this valve the Fuel tank boil-off gas removed and its pressure at the same time be reduced.

Um den Energiebedarf für die Zündeinheit und die Ventilbetätigung zu verringern ist es vorteilhaft, die Taktzeiten des Ansprechens der Gasumwandlungseinheit zu verlängern. Dazu kann zwischen dem Überströmventil oder dem Druckminderer ein Pufferbehälter angeordnet sein.To the energy requirement for the ignition unit and the valve actuation it is advantageous to reduce the cycle times of the response of the Extend gas conversion unit. You can do this between the Overflow valve or the pressure reducer arranged a buffer tank his.

Um zu verhindern, daß der Umgebung unverbranntes Gas zugeführt wird, weist das Ventil der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine große Dichtheit zur Umgebung auf und benötigt eine geringe Betätigungsenergie. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Ventil gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung ein Magnetventil ist. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz eines Magnetventils mit Vorsteuerung.To prevent unburned gas from being supplied to the environment is, the valve of the device according to the invention has a large Tightness to the environment and requires a low Actuation energy. This is especially true if the valve according to a further teaching of the invention is a solenoid valve. The use of a solenoid valve with is particularly advantageous Feedforward control.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Gasumwandlungseinheit einen Energiewandler aufweist. So kann die vom Energiewandler zur Verfügung-gestellte Energie dazu genutzt werden, den Eigenverbrauch der Vorrichtung zum Umwandeln von Boil-Off-Gas teilweise oder ganz zu decken. Insbesondere kann die gewonnene Energie dazu genutzt werden, das Ventil geöffnet zu halten.Another embodiment of the invention provides that the Gas conversion unit has an energy converter. So it can energy made available by the energy converter is used for this purpose be self-consumption of the device for converting To partially or completely cover boil-off gas. In particular, the energy obtained can be used to keep the valve open.

Für die Energiegewinnung in der Gasumwandlungseinheit ist es besonders vorteilhaft, wenn die Gasumwandlungseinheit eine Brennstoffzelle enthält. It is for energy generation in the gas conversion unit particularly advantageous if the gas conversion unit Contains fuel cell.  

Für ein Umwandeln des Boil-Off-Gases mittels Verbrennung ist nach einer anderen Lehre der Erfindung vorgesehen, daß die Gasumwandlungseinheit eine Zündelektrode und einen Brenner aufweist. Bei der Verbrennung des Boil-Off-Gases kann die Energie dann mittels wenigstens einem Thermoelement umgewandelt werden.For converting the boil-off gas by means of combustion is after Another teaching of the invention provided that the Gas conversion unit, an ignition electrode and a burner having. When burning the boil-off gas, the energy can then be converted using at least one thermocouple.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung der Gasumwandlungseinheit mit einem autarken Hilfsenergiespeicher versehen. Ein solcher Hilfsenergiespeicher macht die Gasumwandlungseinheit beim Einsatz in entsprechend ausgerüsteten Fahrzeugen von den anderen Elementen des Fahrzeugs, insbesondere der Bordbatterie, unabhängig. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Grund für die Außerbetriebnahme des Fahrzeugs bei gefülltem Kraftstofftank ein Reparaturaufenthalt ist, bei dem die Bordbatterie entfernt werden muß. In einem solchen Fall wäre eine an die Bordbatterie angeschlossene Gasumwandlungseinheit unwirksam. Durch den autarken Hilfsenergiespeicher wird jedoch auch in diesem Fall eine sichere Umwandlung des Boil-Off-Gases gewährleistet.In a further embodiment of the invention, the control device the gas conversion unit with a self-sufficient auxiliary energy storage Mistake. Such an auxiliary energy store does that Gas conversion unit when used in appropriately equipped Vehicles from the other elements of the vehicle, in particular the on-board battery, independently. This is particularly advantageous if the reason for decommissioning the vehicle when it is full Fuel tank is a repair visit where the on-board battery must be removed. In such a case, one would be to the On-board battery connected gas conversion unit ineffective. Due to the self-sufficient auxiliary energy storage, however, this is also In case a safe conversion of the boil-off gas is guaranteed.

Der Einsatz eines autarken Hilfsenergiespeichers ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn sein Energieinhalt es erlaubt, mindestens eine vollständige Tankfüllung in der Gasumwandlungseinheit umzusetzen.The use of an autonomous auxiliary energy store is particularly then useful if its energy content allows at least one implement full tank filling in the gas conversion unit.

Der autarke Hilfsenergiespeicher kann vorteilhaft über einen Energiewandler der Gaswandlungseinheit aufgeladen werden.The self-sufficient auxiliary energy storage device can advantageously have a Energy converter of the gas conversion unit can be charged.

Der Hilfsenergiespeicher besteht vorzugsweise aus einem Trockenakkumulator oder einem Hochkapazitätskondensator.The auxiliary energy storage preferably consists of a Dry accumulator or a high-capacity capacitor.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß die Steuereinheit eine Zündeinrichtung aufweist. Another embodiment of the device according to the invention provides before that the control unit has an ignition device.  

Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren zur Umwandlung des Boil-Off- Gases von Kryo-Kraftstofftanks das Boil-Off-Gas über ein absperrendes, fremdbetätigtes Ventil einer Gasumwandlungseinheit zugeführt, in der das Boil-Off-Gas chemisch umgewandelt und/oder verbrannt wird, wobei die Gasumwandlungseinheit von einer Steuereinheit aktiviert wird. Die chemische Gasumwandlung erfolgt vorzugsweise chemisch-physikalisch mit Hilfe eines Katalysators.According to the invention, the method for converting the boil-off Gas from cryo fuel tanks to shut off the boil-off gas via a externally operated valve supplied to a gas conversion unit in the the boil-off gas is chemically converted and / or burned, whereby the gas conversion unit is activated by a control unit. The Chemical gas conversion is preferably chemical-physical with the help of a catalyst.

Gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung aktiviert die Steuereinheit die Gasumwandlungseinheit, nachdem ein Druckschalter bei einem festgelegten oberen Schaltdruck schaltet. Dieser festgelegte Schaltdruck kann ein bestimmter Behälterdruck oder ein festgelegter Druck hinter dem Überströmventil sein.According to a further teaching of the invention, the control unit activates the gas conversion unit after a pressure switch at a set upper switching pressure switches. This set Switching pressure can be a certain tank pressure or a fixed one Pressure behind the relief valve.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein dem Ventil vorgeschalteter Druckminderer vom Hinterdruck gesteuert. Durch den Druckminderer wird das Boil-Off-Gas auf einen niedrigen Vordruck vor dem Ventil reduziert. Alternativ kann das Boil-Off-Gas auch über ein vom Vordruck gesteuertes Überströmventil dem Ventil zugeführt werden.In a preferred embodiment of the invention, the valve upstream pressure regulator controlled by the back pressure. By the The boil-off gas is reduced to a low admission pressure the valve is reduced. Alternatively, the boil-off gas can also be supplied via a overflow valve controlled by the upstream pressure supplied to the valve become.

Um die Umsetzung des Boil-Off-Gases zu kontrollieren, kann die Umwandlung des Gases in der Gasumwandlungseinheit überwacht werden. Hierfür eignet sich bei einer Verbrennung des Gases das Gasionisationsverfahren. Die Überwachung der Gasumwandlung kann bei der Verbrennung des Gases vorteilhaft dazu verwendet werden, festzustellen, wie lange der Gasumwandlungseinheit Zündenergie zum Zünden der Verbrennung zugeführt werden muß.To control the conversion of the boil-off gas, the Conversion of the gas monitored in the gas conversion unit become. This is suitable for burning the gas Gas ionization process. Monitoring gas conversion can are advantageously used in the combustion of the gas determine how long the gas conversion unit ignition energy to Ignition must be supplied to the combustion.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:In the following the invention with reference to one in the drawing illustrated preferred embodiment explained in more detail. In the Show drawing:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung schematischer Darstellung und Fig. 1 shows a first embodiment of the invention and schematic representation

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der Erfindung schematischer Darstellung. Fig. 2 shows a further embodiment of the invention schematic representation.

Fig. 1 zeigt in einer ersten Ausführungsform der Erfindung einen Kraftstofftank 1, einen Druckminderer 2, ein bevorzugt als Magnetventil ausgebildetes Ventil 3 und eine Gasumwandlungseinheit 4. Der vakuum-isolierte Kraftstofftank 1 ist über eine Leitung mit dem Druckminderer 2 verbunden. Dem Druckminderer 2 über eine weitere Leitung in Strömungsrichtung nachgeschaltet ist das Ventil 3. Von dem Ventil 3 führt weiterhin in Strömungsrichtung eine Leitung zur Gasumwandlungseinheit 4, die in Fig. 1 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiele als Brenneinheit dargestellt ist. Fig. 1 in a first embodiment of the invention showing a fuel tank 1, a pressure reducer 2, a preferred solenoid valve 3 and formed a gas conversion unit 4. The vacuum-insulated fuel tank 1 is connected to the pressure reducer 2 via a line. The valve 3 is connected downstream of the pressure reducer 2 via a further line in the flow direction. From the valve 3 , a line leads in the flow direction to the gas conversion unit 4 , which is shown in FIG. 1 and in this respect preferred exemplary embodiments as a combustion unit.

Der Gasumwandlungseinheit 4 enthält ein Thermoelement 5 als Energiewandler, eine Zündelektrode 6 und einen Brenner 7. Das Thermoelement 5 und die Zündelektrode 6 sind über Kabel mit der Steuereinrichtung 8 verbunden. Der Brenner 7 ist mit der Leitung, die vom Ventil 3 zur Gasumwandlungseinheit 4 führt, verbunden.The gas conversion unit 4 contains a thermocouple 5 as an energy converter, an ignition electrode 6 and a burner 7 . The thermocouple 5 and the ignition electrode 6 are connected to the control device 8 via cables. The burner 7 is connected to the line leading from the valve 3 to the gas conversion unit 4 .

Die Steuereinrichtung 8 besteht aus einer Zündeinrichtung 9 und einem Hilfsenergiespeicher 10. Die Zündelektrode 6 ist an die Zündeinrichtung 9 und das Thermoelement 5 an den Hilfsenergiespeicher 10 der Steuereinrichtung 8 angeschlossen. Der Hilfsenergiespeicher 10 ist elektrisch über einen Druckschalter 11 mit der Zündeinrichtung 9 und dem Ventil 3 verbunden. Der Druckschalter 11 ist mit seiner Druckseite an die Leitung zwischen Kraftstofftank 1 und Druckminderer 2 angeschlossen.The control device 8 consists of an ignition device 9 and an auxiliary energy store 10 . The ignition electrode 6 is connected to the ignition device 9 and the thermocouple 5 to the auxiliary energy store 10 of the control device 8 . The auxiliary energy store 10 is electrically connected to the ignition device 9 and the valve 3 via a pressure switch 11 . The pressure switch 11 is connected with its pressure side to the line between the fuel tank 1 and the pressure reducer 2 .

Fig. 2 stellt unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen für übereinstimmende Bauelemente eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung dar. Der vakuum-isolierte Kraftstofftank 1 ist über eine Leitung mit einem Überströmventil 12 verbunden, von dem eine Leitung zum Ventil 3 und zu einem Pufferbehälter 13 führt. Fig. 2 illustrates, using the same reference numerals for matching devices, a further embodiment of the device. The vacuum insulated fuel tank 1 is connected via a line with a relief valve 12, leads from the conduit to the valve 3 and to a buffer tank 13.

Die Leitung vom Ventil 3 zur Gasumwandlungseinheit 4, sowie die Ausgestaltung der Gasumwandlungseinheit 4, des Thermoelements 5, der Zündelektrode 6 und der Steuereinrichtung 8 entsprechen der Fig. 1.The line from the valve 3 to the gas conversion unit 4 and the configuration of the gas conversion unit 4 , the thermocouple 5 , the ignition electrode 6 and the control device 8 correspond to FIG. 1.

Der Druckschalter 11 ist mit seiner Druckseite an die Leitung vom Überströmventil 12 zum Ventil 3 angeschlossen.The pressure switch 11 is connected with its pressure side to the line from the overflow valve 12 to the valve 3 .

Im folgenden wird die Funktionsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.The mode of operation of the exemplary embodiment shown in FIG. 1 is described below.

Durch einen Wärmeeinfall in den Kraftstofftank 1 wird der darin gespeicherte Kraftstoff verdampft. Dieser Verdampfung zufolge steigt der Druck im Kraftstofftank 1. Erreicht der Druck im Kraftstofftank 1 einen vorher festgelegten Schaltdruck, schließt der Druckschalter 11. Durch das Schließen des Druckschalters 11 wird dem Hilfsenergiespeicher 10 Energie entnommen und somit das Ventil 3 geöffnet.The fuel stored therein is vaporized by the incidence of heat in the fuel tank 1 . As a result of this evaporation, the pressure in the fuel tank 1 increases . When the pressure in the fuel tank 1 reaches a predetermined switching pressure, the pressure switch 11 closes. By closing the pressure switch 11 , energy is withdrawn from the auxiliary energy store 10 and the valve 3 is thus opened.

Bei geöffnetem Ventil 3 stellt sich ein Druckgefälle zwischen dem Kraftstofftank 1, der aufgrund des verdampften Kraftstoffs ein hohes Druckniveau hat, und dem Brenner 7 der Gasumwandlungseinheit 4 ein, bei dem im wesentlichen Atmosphärendruck anliegt.When the valve 3 is open, there is a pressure drop between the fuel tank 1 , which has a high pressure level due to the vaporized fuel, and the burner 7 of the gas conversion unit 4 , which is essentially at atmospheric pressure.

Durch das Druckgefälle strömt das Boil-Off-Gas von dem Kraftstofftank 1 über den Druckminderer 2 durch das Ventil 3 zum Brenner 7 der Gasumwandlungseinheit 4. Dabei wird der Druck des ausströmenden Boil-Off-Gases im Druckminderer 2 reduziert.Due to the pressure drop, the boil-off gas flows from the fuel tank 1 via the pressure reducer 2 through the valve 3 to the burner 7 of the gas conversion unit 4 . The pressure of the outflowing boil-off gas in the pressure reducer 2 is reduced.

Durch das Schließen des Druckschalters 11 wird nicht nur das Ventil 3 geöffnet, sondern auch die Zündeinrichtung 9 aktiviert. Die Zündeinrichtung 9 entnimmt dem Hilfsenergiespeicher 10 Energie und zündet die Zündelektrode 6. Das aus dem Brenner 7 der Gasumwandlungseinheit 4 strömende Gas wird von der Zündelektrode 6 entzündet und verbrannt.By closing the pressure switch 11 , not only the valve 3 is opened, but also the ignition device 9 is activated. The ignition device 9 takes energy from the auxiliary energy store 10 and ignites the ignition electrode 6 . The gas flowing out of the burner 7 of the gas conversion unit 4 is ignited and burned by the ignition electrode 6 .

Durch das Thermoelement 5 wird während der Verbrennung Energie zur Aufladung des Hilfsenergiespeichers 10 gewonnen.The thermocouple 5 generates energy for charging the auxiliary energy store 10 during the combustion.

Durch das aus dem Kryo-Kraftstofftank 1 strömende Boil-Off-Gas sinkt sein innerer Druck. Fällt der Druck im Kryo-Kraftstofftank 1 unter einen festgelegten unteren Schaltdruck öffnet der Druckschalter 11 und unterbricht damit die Energiezufuhr des Ventils 3 und der Zündeinrichtung 9. Das Ventil 3 schließt und unterbricht die Gaszufuhr zu der Gasumwandlungseinheit 4.Due to the boil-off gas flowing out of the cryo-fuel tank 1 , its internal pressure drops. If the pressure in the cryogenic fuel tank 1 falls below a predetermined lower switching pressure, the pressure switch 11 opens and thus interrupts the energy supply to the valve 3 and the ignition device 9 . The valve 3 closes and cuts off the gas supply to the gas conversion unit 4 .

Die Funktionsweise des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird im folgenden beschrieben.The mode of operation of the exemplary embodiment of the invention shown in FIG. 2 is described below.

Der im Kraftstofftank 1 gespeicherte Kraftstoff wird durch den Wärmeeinfall verdampft und erhöht somit den Druck in dem Kraftstofftank 1. The fuel stored in the fuel tank 1 is vaporized by the heat and thus increases the pressure in the fuel tank 1 .

Sobald der Druck im Kraftstofftank 1 den Ansprechdruck des Überströmventils 12 erreicht, öffnet dieses und das Boil-Off-Gas strömt aus dem Kraftstofftank 1 durch die Leitung zwischen dem Überströmventil 12 und dem Ventil 3 in den Pufferbehälter 13.As soon as the pressure in the fuel tank 1 reaches the response pressure of the overflow valve 12 , this opens and the boil-off gas flows out of the fuel tank 1 through the line between the overflow valve 12 and the valve 3 into the buffer tank 13 .

Erreicht der Druck in dem Pufferbehälter und in der Leitung zwischen dem Überströmventil 12 und dem Ventil 3 durch das zuströmende Boil- Off-Gas den oberen Schaltdruck des Druckschalters 11, schließt dieser und verbindet den Hilfsenergiespeicher 10 mit dem Ventil 3 und der Zündeinrichtung 9. Hierdurch wird das Ventil 3 geöffnet und das aus dem Brenner 7 der Gasumwandlungseinheit 4 strömende Boil-Off-Gas mittels der Zündelektrode 6 gezündet, so wie dies die Beschreibung zur Fig. 1 erläutert.When the pressure in the buffer tank and in the line between the overflow valve 12 and the valve 3 reaches the upper switching pressure of the pressure switch 11 through the inflowing boil-off gas, the pressure switch 11 closes and connects the auxiliary energy store 10 to the valve 3 and the ignition device 9 . As a result, the valve 3 is opened and the boil-off gas flowing out of the burner 7 of the gas conversion unit 4 is ignited by means of the ignition electrode 6 , as is explained in the description of FIG. 1.

Fällt der Druck im Kryo-Kraftstofftank 1 unter den Ansprechdruck des Überströmventils 12 ab, schließt dieses und unterbricht die Gaszufuhr zum Pufferbehälter 13 und der Gasumwandlungseinheit 4.If the pressure in the cryogenic fuel tank 1 drops below the response pressure of the overflow valve 12 , it closes and interrupts the gas supply to the buffer tank 13 and the gas conversion unit 4 .

Die Gasumwandlung des im Pufferbehälter 13 befindlichen Gases wird soweit fortgesetzt, bis der Druck in der Leitung zwischen Überströmventil 12 und Ventil 3 unter den unteren Schaltdruck des Druckschalters 11 sinkt. Dadurch öffnet der Druckschalter 11 und unterbricht die Verbindung zwischen dem Hilfsenergiespeicher 10 und dem Ventil 3 sowie der Zündeinrichtung 9. Das Ventil 3 schließt und unterbricht die Gaszufuhr zur Gasumwandlungseinheit 4.The gas conversion of the gas located in the buffer tank 13 is continued until the pressure in the line between the overflow valve 12 and valve 3 drops below the lower switching pressure of the pressure switch 11 . As a result, the pressure switch 11 opens and interrupts the connection between the auxiliary energy store 10 and the valve 3 and the ignition device 9 . The valve 3 closes and cuts off the gas supply to the gas conversion unit 4 .

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Umwandeln des Boil-Off-Gases von Kryo- Kraftstofftanks (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Kryo-Kraftstofftank (1) mindestens ein absperrendes, fremdbetätigtes Ventil (3) und eine Gasumwandlungseinheit (4) aufweist, die beide mit einer Steuereinrichtung (8) verbunden sind.1. Device for converting the boil-off gas from cryogenic fuel tanks ( 1 ), characterized in that the cryogenic fuel tank ( 1 ) has at least one shut-off, externally operated valve ( 3 ) and a gas conversion unit ( 4 ), both with a control device ( 8 ) are connected. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventil (3) ein Druckminderer (2) vorgeschaltet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the valve ( 3 ) is preceded by a pressure reducer ( 2 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß dem Ventil (3) ein Überströmventil (12) vorgeschaltet ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that an overflow valve ( 12 ) is connected upstream of the valve ( 3 ). 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kryo-Kraftstofftank (1) und dem Ventil (3) ein Pufferbehälter (13) angeordnet ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a buffer container ( 13 ) is arranged between the cryogenic fuel tank ( 1 ) and the valve ( 3 ). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (3) ein Magnetventil ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the valve ( 3 ) is a solenoid valve. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Gasumwandlungseinheit (4) einen Energiewandler aufweist. 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the gas conversion unit ( 4 ) has an energy converter. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasumwandlungseinheit (4) mindestens eine Brennstoffzelle enthält.7. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the gas conversion unit ( 4 ) contains at least one fuel cell. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasumwandlungseinheit (4) eine Zündelektrode (6) und einen Brenner (7) aufweist.8. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the gas conversion unit ( 4 ) has an ignition electrode ( 6 ) and a burner ( 7 ). 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiewandler mindestens ein Thermoelement (5) enthält.9. The device according to claim 8, characterized in that the energy converter contains at least one thermocouple ( 5 ). 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (8) mit einem autarken Hilfsenergiespeicher (10) versehen ist.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the control device ( 8 ) is provided with an autonomous auxiliary energy store ( 10 ). 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsenergiespeicher (10) ein Trockenakkumulator oder ein Hochkapazitätskondensator ist.11. The device according to claim 10, characterized in that the auxiliary energy storage ( 10 ) is a dry accumulator or a high-capacity capacitor. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß die Steuereinrichtung (8) eine Zündeinrichtung (9) aufweist. 12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the control device ( 8 ) has an ignition device ( 9 ). 13. Verfahren zur Umwandlung des Boil-Off-Gases von Kryo- Kraftstofftanks (1), bei dem das Boil-Off-Gas über ein absperrendes, fremdbetätigtes Ventil (3) einer Gasumwandlungseinheit (4) zugeführt wird, in der das Boil-Off-Gas chemisch umgewandelt und/oder verbrannt wird, wobei die Gasumwandlungseinheit (4) von einer Steuereinrichtung (8) aktiviert wird.13. A method for converting the boil-off gas from cryogenic fuel tanks ( 1 ), in which the boil-off gas is fed via a shut-off, externally operated valve ( 3 ) to a gas conversion unit ( 4 ) in which the boil-off -Gas is chemically converted and / or burned, the gas conversion unit ( 4 ) being activated by a control device ( 8 ). 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung erfolgt, nachdem ein Druckschalter (11) bei einem festgelegten Schaltdruck schaltet.14. The method according to claim 13, characterized in that the activation takes place after a pressure switch ( 11 ) switches at a fixed switching pressure. 15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des dem Kryo-Kraftstofftanks (1) entweichenden Boil- Off-Gases in einem dem Ventil (3) vorgeschalteten und hinterdruckgesteuerten Druckminderer (2) reduziert wird.15. The method according to claim 13 or 14, characterized in that the pressure of the cryo-fuel tank ( 1 ) escaping boil-off gas in a valve ( 3 ) upstream and back pressure-controlled pressure reducer ( 2 ) is reduced. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Boil-Off-Gas der Gasumwandlungseinheit (4) über ein vordruckgesteuertes Überströmventil (12) zugeführt wird.16. The method according to any one of claims 13 to 15, characterized in that the boil-off gas of the gas conversion unit ( 4 ) is supplied via a pressure-controlled overflow valve ( 12 ).
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