DE2121328A1 - Charging method and charging device for natural gas or the like with temperature compensation - Google Patents
Charging method and charging device for natural gas or the like with temperature compensationInfo
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ROBERT WAYIiE McJONES, 529 Via Del Monte, Paloa Yerdee Estates, Californien (V. St. A.)ROBERT WAYIiE McJONES, 529 Via Del Monte, Paloa Yerdee Estates, California (V. St. A.)
Ladeverfahren und Ladevorrichtung für Erdgas o.dgl. mit Temperaturkompensati onCharging method and device for natural gas or the like. with Temperature compensation
Die Erfindung betrifft das Laden von Gasen in Druckbehälter, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Laden einer vorgegebenen Gasmenge in Druckbehälter unabhängig von der Umgebungstemperatur.The invention relates to the loading of gases into pressure vessels, in particular a method and a device for loading a predetermined amount of gas into pressure vessels regardless of the ambient temperature.
Der Reduzierung schädlicher Emissionenen von Verbrennungskraftmaschinen wird große Beachtung geschenkt. Diese Emissionen enthalten unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxyd und Stickoxyde, die alle zur Luftverschmutzung beitragen. Es hat sich gezeigt, daß Erdgas, das hauptsächlich Methan enthält, als Brennstoff für Verbrennungskraftmaschinen äußerst geeignet ist, da es den Ausstoß von schädlichen Emissionen aus diesen Maschinen nennenswert reduziert.Great attention is paid to reducing harmful emissions from internal combustion engines. These emissions contain unburned hydrocarbons, carbon monoxide and nitrogen oxides, all of which contribute to air pollution. It has been shown that natural gas, which mainly contains methane, is extremely suitable as a fuel for internal combustion engines, since it significantly reduces the discharge of harmful emissions from these machines.
Ein Verfahren zur Bevorratung von Erdgas als Brennstoff für Verbrennungskraftmaschinen ist die Speicherung in Hochdruckbehältern. Diese Behälter sind mit Erdgas bei einem relativ hohen Druck gefüllt. Der Gasdruck nimmt ab, wenn Gas beim Betrieb der VerbrennungskraftmaschineOne method of storing natural gas as fuel for internal combustion engines is to store it in high-pressure containers. These containers are filled with natural gas at a relatively high pressure. From, the gas pressure decreases when gas during operation of the internal combustion engine
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verbrannt wird.is burned.
Bei Benutzung der Druckbehälter darf der AusIegungsdruck nicht überschritten werden. Daher sind die Druckbehälter üblicherweise mit Sicherheitseinrichtungen ausgerüstet. Die Sicherheitseinrichtungen sind z.B. Berstscheiben, die den Überdruck durch Ausströmen von Erdgas bis auf Atmosphärendruck abbauen. Es ist offensichtlich, daß wenn eine Berstscheibe bricht, die Gasladung verloren ist.When using the pressure vessel, the design pressure not be exceeded. The pressure vessels are therefore usually equipped with safety devices. The safety devices are, for example, rupture discs, which reduce the overpressure caused by the outflow of natural gas reduce to atmospheric pressure. It is obvious that if a rupture disc breaks, the gas charge is lost.
Das Laden von Erdgas erfolgt bei verschiedenen Temperaturen im Bereich von einigen Grad unterhalb des Gefrierpunktes bis auf über 40 0C. Erdgas ist kein ideales Gas, d.h. sein Druck ist stark Temperaturabhängig. Daher kann ein für z.B. 160 ata bei 20 0C ausgelegter Behälter, der bei einer niedrigen Temperatur von z.B. -18 0C auf 160 ata aufgeladen wird, einem extrem hohen Druck von ungefähr 220 ata ausgesetzt werden, wenn seine Temperatur auf +30 0C ansteigt. Abhängig von der Auslegung des Behälters und der Auslegung seiner Berstscheibe, würde die Berstscheibe bei diesem Druck Bersten, um den Inhalt des Behälters zu entladen. Umgkehrt wird ein bei 40 0C umgebungstemperatur auf 160 ata aufgeladener Behälter relativ zu der Gasmenge, die er sicher aufnehmen könnte, wenn er bei 20 °C aufgeladen werden würde, weniger Gas enthalten. Im letzteren Pail wird die Kapazität des Behälters nicht voll ausgenutzt.The loading of natural gas takes place at various temperatures in the range of a few degrees below the freezing point up to over 40 0 C. Natural gas is not an ideal gas, ie, its pressure is strongly temperature dependent. Therefore, a for example ata 160 is laid out at 20 0 C container at a low temperature, for example -18 0 C to 160 ata is charged, an extremely high pressure of about 220 ata be suspended when its temperature to +30 0 C increases. Depending on the design of the container and the design of its rupture disc, the rupture disc would rupture at this pressure to discharge the contents of the container. Is Umgkehrt an ambient temperature at 40 0 C to 160 ata charged container relative to the amount of gas that he could take sure if he would be charged at 20 ° C, have less gas. In the latter pail, the capacity of the container is not fully used.
Das Problem der Ausnutzung der max. Kapazität eines Behälters im Hinblick auf die Sicherheit ist nicht nur auf Erdgas beschränkt. Selbst bei idealen Gasen und anderen realen Gasen, z.B. Sauerstoff, Stickstoff und Luft,bestehen änliche, jedoch weniger stark temperaturabhängige Kapazitätsprobleme. Solche Behälter sind z.B. Sauer-The problem of utilizing the maximum capacity of a container in terms of security is not limited to Natural gas restricted. Even with ideal gases and other real gases, e.g. oxygen, nitrogen and air, exist Similar, but less temperature-dependent capacity problems. Such containers are e.g. sour
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OfHOtNAl. IOfHOtNAl. I.
stoffbehälter für Herzpatienten.material container for cardiac patients.
Es besteht daher ein Bedarf für ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die das Laden einer vorgegebenen Gasmenge in einen Druckbehälter unabhängig von der Temperatur des Druckbehälters während des Ladens ermöglichen.There is therefore a need for a method or apparatus that allows charging of a predetermined amount of gas allow in a pressure vessel regardless of the temperature of the pressure vessel during charging.
Die Erfindung schlägt den Einsatz eines Referenz-Druckbehälters vor, der eine vorgegebene Menge der von einer Hochdruckquelle in ein oder mehrere Vorratsbehälter zu ladenden Gasart enthält. Der in thermischer Kommunikation mit einem ladenden Vorratsbehälter stehende Referenz-Druckbehälter steuert ein zwischen dem Vorratsbehälter und der Gasquelle angeordnetes Stellventil. Die Steuerung erfolgt durch den Gasdruck im Referenzbehälter. Der Gasdruck im Vorratsbehälter wirkt ebenfalls auf das Stellventil: wenn der Druck im Vorratsbehälter einen relativ zum Gasdruck des Referenzbehälters vorgegebenen Wert erreicht, unterbricht das Stellventil die Verbindung zwischen der Gasquelle und dem Vorratsbehälter. The invention proposes the use of a reference pressure vessel that has a predetermined amount of the Contains high pressure source gas type to be loaded into one or more storage containers. The one in thermal communication A reference pressure vessel with a charging storage container controls a between the storage container and the gas source arranged control valve. It is controlled by the gas pressure in the reference container. The gas pressure in the storage container also acts on the control valve: when the pressure in the storage container reaches a predetermined value relative to the gas pressure of the reference container, the control valve interrupts the Connection between the gas source and the storage container.
Da der Referenzbehälter in thermischer Kommunikation mit dem zu ladenden Vorratsbehälter steht und das Stellventil zwischen der Gasquelle und dem Vorratsbehälter steuert, ist die geladene Gasmenge unabhängig von der Umgebungstemperatur. Dies ist der Fall, da der Druck im Referenzbehälter die Gastemperatur im Vorratsbehälter wiedergibt. D.h. an einem kalten Tag ist der Gasdruck im Referenzbehälter relativ niedrig und die Absperrung der Verbindung zwischen der ladenenden Gasquelle und dem Vorratsbehälter erfolgt in Abhängigkeit von diesem niedrigen Referenzdruck. An einem heißen Tag jedoch erfolgt die Absperrung der Verbindung zwischen der ladenden Gasquelle und den Vorratsbehältern in Abhängigkeit von einem relativ höheren im Referenzbehälter herschenden Gas-Since the reference container is in thermal communication with the storage container to be charged and the control valve controls between the gas source and the storage container, the amount of gas charged is independent of the ambient temperature. This is the case because the pressure in the reference container reflects the gas temperature in the storage container. This means that on a cold day the gas pressure in the reference container is relatively low and the Connection between the charging gas source and the storage container takes place in dependence on this low level Reference pressure. On a hot day, however, the connection between the charging gas source is shut off and the storage containers depending on a relatively higher gas flow in the reference container
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druck. In beiden Fällen wird in die Vorratsbehälter die gleiche Gasmenge geladen.pressure. In both cases, the same amount of gas is loaded into the storage container.
Eine spezifische%und bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventiles besitzt ein an einem mit Gas zu füllenden Vorratsbehälter befestigbares Ventilgehäuse. Das Ventilgehäuse besitzt eine Ventilkammer zur Aufnahme eines Ventilelementes, z.B. eines Ventilkolbens. Die Verbindung zwischen einer Gasquelle und dem Innenraum des Vorratsbehälters wird von der Stellung des Ventilkolbens gesteuert. Der Referenzbehälter läßt sich in dem Vorratsbehälter anordnen. Der Referenzbehälter kann ein gasdichter Faltenbalg oder ein Zylinder mit Kolben sein; er besitzt ein stellungsmäßig von einem auf ihn wirkenden und von dem Gasdruck des Referenzbehälters und dem Gasdruck des Vorratsbehälters vorgegebenen Differenzdruck abhängiges Element. Das Differenzdruck abhängige Element ist durch Einrichtungen, z.B. eine Stößelstange, derart mit dem Ventilkolben gekuppelt, daß, wenn zwischen dem Innearaum des Vorratsbehälters und dem Innenraum des Referenzbehälters ein vorgegebener Differenzdruck herrscht, die Stößelstange den Ventilkolben zur Absperrung des Vorratsbehälter-Innenraumes von der Gasquelle freigibt. Der Ventilkolben öffnet, wenn der Druck in der Ventilkammer sinkt, d.h. wenn ein Gasbedarf im Vorratsbehälter besteht, unabhängig von der Stellung der Stößelstange. %, A specific and preferred embodiment of a valve according to the invention has a fastenable to a gas to be filled reservoir valve housing. The valve housing has a valve chamber for receiving a valve element, for example a valve piston. The connection between a gas source and the interior of the storage container is controlled by the position of the valve piston. The reference container can be arranged in the storage container. The reference container can be a gas-tight bellows or a cylinder with a piston; it has an element which is positionally dependent on an element acting on it and predetermined by the gas pressure of the reference container and the gas pressure of the storage container. The differential pressure-dependent element is coupled to the valve piston by means, e.g. a push rod, in such a way that when there is a predetermined differential pressure between the interior of the reservoir and the interior of the reference container, the push rod releases the valve piston to shut off the interior of the reservoir from the gas source . The valve piston opens when the pressure in the valve chamber drops, ie when there is a demand for gas in the storage container, regardless of the position of the push rod.
Eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventiles besitzt ein Ventilgehäuse mit einer Ventilkammer. Ein Ventilelement, z.B. ein Ventilkolben, ist beweglich in der Kammer angeordnet; es ist stellungsmäßig von den an ihm anliegenden Druckdifferenzen abhängig. Die Ventilkammer steht mit dem Referenzbehälter in einer Druckverbindung; sie läßt sich derart mit einem zu füllenden Vorratsbehälter und einer Gasquelle verbinden,An alternative embodiment of the invention Valve has a valve housing with a valve chamber. A valve element, e.g. a valve piston, is movable placed in the chamber; it is positionally dependent on the pressure differences applied to it. The valve chamber is in pressure communication with the reference container; she allows herself to be so with one connect the filling reservoir and a gas source,
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daß der Ventilkolben zwischen dem mit dem Referenzbehälter verbundenen Teil der Ventilkammer und dem mit einem Vorratsbehälter verbindbaren Teil der Ventilkammer angeordnet ist. Der Ventilkolben ist stellungsmäßig von dem Gasdruck im Vorratsbehälter und dem Gasdruck im Bezugsbehälter derart abhängig, daß, wenn der Gasdruck im Referenzbehälter höher ist als der Gasdruck im zu füllenden Vorratsbehälter^ der Ventilkolben eine Verbindung zwischen der Gasquelle und dem zu füllenden Vorratsbehälter herstellt. Wenn jedoch der Druck im Vorratsbehälter relativ zum Druck im Referenzbehälter einen vorgegebenen Wert annimmt, unterbricht der Ventilkolben die Verbindung zwischen der füllenden Gasquelle und dem Vorratsbehälter .that the valve piston between the part of the valve chamber connected to the reference container and the part of the valve chamber that can be connected to a storage container is arranged. The position of the valve piston is dependent on the gas pressure in the storage container and the gas pressure in the reference container in such a way that when the gas pressure in the Reference container is higher than the gas pressure in the reservoir to be filled ^ the valve piston connects between the gas source and the reservoir to be filled. If, however, the pressure in the storage container assumes a predetermined value relative to the pressure in the reference container, the valve piston interrupts the Connection between the filling gas source and the storage container.
Die Erfindung ist in idealer Weise zum Einsatz in Erdgas als Brennstoff benutzenden Fahrzeugen geeignet. In diesem Inwendungsfall läßt sich ein Bypass-Rückschlagventil einsetzen, um die Brennstoffleitung des Fahrzeuges als Fülleitung von der Gasquelle zum Vorratsbehälter benutzen zu können.The invention is ideally suited for use in natural gas suitable as fuel using vehicles. In this case, a bypass check valve can be used to the fuel line of the vehicle to be able to use as a filling line from the gas source to the storage container.
Ferner wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem der Druck einer gegebenen Menge Referenzgas gemessen wird, die in thermischer Kommunikation mit einem ■it Gas zu füllenden Vorratsbehälter steht. Das Referenzgas kann wie in der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Referenz-Druckbehälter enthalten sein. Das Referenzgas hat weitgehend gleiche Temperatur- und Druck-Charakteristiken wie das in den Behälter zu ladende Gas. Beim Laden von Gas in den Vorratsbehälter werden der Druck Ib Vorratsbehälter und der Druck des Referenzgases gemessen. Wenn zwischen den beiden Gasen ein vorgegebener Differenzdruck besteht, wird der Ladevorgang unterbrochen.Furthermore, a method is proposed according to the invention in which the pressure of a given amount of reference gas is measured, which is in thermal communication with a ■ The storage container to be filled is in place. As in the device according to the invention, the reference gas can be contained in a reference pressure vessel. The reference gas has largely the same temperature and pressure characteristics as the gas to be loaded into the container. At the Loading gas into the reservoir, the pressure Ib reservoir and the pressure of the reference gas are measured. If there is a predetermined one between the two gases If there is a differential pressure, the charging process is interrupted.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen ausführlich beschrieben. Es zeigt:The invention is described below with reference to the drawings illustrated embodiments described in detail. It shows:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen temperaturkompensierten Ladesystems beim Einsatz im Brennstoffsystem einer gasförmigen Brennstoff, z.B. Erdgas, verbrauchenden Verbrennungskraftmaschine;Fig. 1 is a schematic diagram of an embodiment of the temperature-compensated charging system according to the invention when used in the fuel system of a gaseous fuel, e.g., natural gas, consuming internal combustion engine;
Pig. 2 einen teilweise geschnittenen Aufriß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventiles und eines erfindungsgemäßen Referenzbehälters ;Pig. Figure 2 is an elevation, partially in section, of a preferred embodiment of one according to the invention Valve and a reference container according to the invention;
Fig. 3 einen teilweise geschnittenen Aufriß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Referenzbehälters;Figure 3 is an elevation, partially in section, of an alternative preferred embodiment of a reference container according to the invention;
Fig. 4 einen teilweise geschnittenen Aufriß einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vent iIe s;Figure 4 is an elevation, partially in section, of an alternative embodiment of one in accordance with the present invention Vent iIe s;
Fig. 5 ein Druck- Temperatur-Diagramm von Erdgas und einem idealen Gas zur Illustration der durch die Erfindung gelösten Probleme.Fig. 5 is a pressure-temperature diagram of natural gas and an ideal gas to illustrate the by the invention solved problems.
Gemäß Fig. 1 besitzt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ladesystems 10 einen Referenz-Druckbehälter 12. Der Referenzbehälter 12 steht mit mit Gas zu ladenden Vorratsbehältern 13» 14 und 15 in thermischer Kommunikation. Dies kann dadurch geschehen, daß der Referenzbehälter 12 gemäß Fig. 1 und 2 in einem der Vorratsbehälter oder gemäß Fig. 4 dicht an einem der Vorratsbehälter angeordnet ist. Der Referenzbehälter 12 enthält eine vorgegebene Menge Gas mit den gleichen Tee-According to FIG. 1, an embodiment of a charging system 10 according to the invention has a reference pressure vessel 12. The reference container 12 is in thermal communication with storage containers 13 »14 and 15 to be charged with gas. This can be done in that the reference container 12 according to FIGS. 1 and 2 in one of the storage containers or according to FIG. 4 is arranged close to one of the storage containers. The reference container 12 contains a predetermined amount of gas with the same tea
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peraturcharakteristiken wie das in die Vorratsbehälter zu ladende Gas; diese Forderung läßt sich dadurch erfüllen, daß im Referenzbehälter das gleiche Gas wie im Vorratsbehälter verwendet wird. Die Gasmenge ist abhängig von dem Druck, auf den die Vorratsbehälter aufzuladen sind. Viele Vorratsbehälter für Erdgas sind für 160 ata bei 20 0C ausgelegt. Die Gasmenge im Referenzbehälter 12 entspricht dann derjenigen Gasmenge, die bei 20 0C einen Druck von 160 ata ausübt.performance characteristics such as the gas to be loaded into the storage containers; this requirement can be met by using the same gas in the reference container as in the storage container. The amount of gas depends on the pressure to which the storage containers are to be charged. Many storage tanks for natural gas are designed for 160 ata at 20 ° C. The amount of gas in the reference container 12 then corresponds to that amount of gas which exerts a pressure of 160 ata at 20 ° C.
Der Referenzbehälter 12 steht mit einem Ventil 16 eines Ventilsystemes 18 in Verbindung. Das Ventil 18 besitzt ein durch einen Strömungsrichtungspfeil 20 repräsentiertes Ventilelement. Sine Kammer des Ventiles 16 steht durch eine Leitung 22 mit dem Referenzbehälter 12 in Verbindung. Eine zweite Kammer des Ventiles 16 steht durch eine Impulsleitung 24 mit seiner Austrittsleitung 26 in Druckverbindung. Die Leitung 26 führt zu den zu ladenden Vorratsbehältern 13, 14 und 15.The reference container 12 is connected to a valve 16 of a valve system 18. The valve 18 has a valve element represented by a flow direction arrow 20. The chamber of the valve 16 is up through a line 22 with the reference container 12 in connection. A second chamber of the valve 16 is available through an impulse line 24 with its outlet line 26 in pressure connection. The line 26 leads to the storage containers 13, 14 and 15 to be loaded.
Eine Erdgasquelle 28 ist durch einen Strömungekreis über Leitungen 30, 32 und 34 mit dem Ventil 16 verbunden. Die Leitung 34 entspricht dem Eintritt des Ventiles 16. Die Leitung 32 ist die Brennstoffleitung einer Verbrennungskraftmaschine 36. In der Leitung 30 ist zwischen der Quelle 28 und der Leitung 32 ein Ventil 38 angeordnet. Das Ventil 38 ist ein dem Stand der Technik gemäßes Absperrventil, um die Gasquelle 28 selektiv mit der Brennstoffleitung 32 zu verbinden. Die Gasquelle 28 kann ein Druck-Erdgas liefernder Kompressor oder Behälter sein.A natural gas source 28 is above by a flow circle Lines 30, 32 and 34 are connected to valve 16. The line 34 corresponds to the inlet of the valve 16. The Line 32 is the fuel line of an internal combustion engine 36. In line 30 is between the Source 28 and the line 32, a valve 38 is arranged. The valve 38 is a prior art shut-off valve, to selectively connect the gas source 28 to the fuel line 32. The gas source 28 can be a Compressor or container supplying compressed natural gas.
Gemäß Pig. 1 dient ein Ventil 40 zum Laden des Referenzbehälters 12. Das Ventil 40 ist mit der Leitung 22 verbunden. According to Pig. 1, a valve 40 is used to load the reference container 12. The valve 40 is connected to the line 22.
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Gemäß Fig. 5 ist der Druck eingeschlossenen Erdgase stark temperaturabhängig. Z.B. beträgt der Druck des Erdgases bei einer Temperatur von -28 0G (440 °Rankine) 96 ata (1370 psi) und bei einer höheren Temperatur von 65 0C (620 0R) 220 ata (3130 psi). Wie bereits erwähnt, sind viele Vorratsbehälter für 160 ata bei 20 0C ausgelegt. Dies bedeutet, daß die Vorratsbehälter bei normalem Einsatz in der Lage sind mit höheren Temperaturen verbundene höhere Drücke auszuhalten. Diese Toleranz ist jedoch begrenzt; infolge dessen werden Sicherheitseinrichtungen, z.B. Sicherheitsabblaseventile oder Berstscheiben, eingesetzt, um den Innendruck der Vorratsbe-" hälter abzubauen, wenn er z.B. 240 ata (3450 psi) erreicht. Wenn z.B. die Vorratsbehälter 13, 14 und 15 an einem Tag mit einer Außentemperatur -28 0C (440 0R) auf einen Druck von 160 ata (2265 psi) aufgeladen worden sind, überschreitet gemäß Fig. 5 der Innendruck der Vorratsbehälter an einem Tag mit einer Außentemperatur von +38 0C (560 0R) den Abblase- oder den Berst-Druck der Sicherheitseinrichtungen der Vorratsbehälter. Für ein ideales Gas würde unter gleichen Bedingungen der resultierende Druck 109 ata (2735 psi) betragen. Umgekehrt würde gemäß Fig. 5, wenn die Vorratsbehälter 13, 14 und 15 an einem Tag mit einer Außentemperatur von +38 0C (560 0R) aufgefüllt worden sind, der Innendruck der Vorratsbehälter auf 87 ata (1240 psi) abfallen, wenn die Außentemperatur auf -18 0O (460 0R) fällt. Der letzte Fall ist in der Praxis kein Sicherheitsproblem sondern ein Problem der Füllungskapazität der Vorratsbehälter; die Auslegungs-Füllungskapazität der Vorratsbehälter wird nicht ausgenutzt und infolge dessen würde der Gasinhalt der Vorratsbehälter schneller verbraucht sein als erforderlich wäre.According to FIG. 5, the pressure of enclosed natural gases is highly temperature-dependent. For example, the pressure of the natural gas at a temperature of -28 0 G (440 ° Rankine) 96 ata (1370 psi) and at a higher temperature of 65 0 C (620 0 R) 220 ata (3130 psi). As already mentioned, many storage containers are designed for 160 ata at 20 ° C. This means that in normal use, the storage containers are able to withstand higher pressures associated with higher temperatures. However, this tolerance is limited; As a result, safety devices, such as safety relief valves or rupture discs, are used to reduce the internal pressure of the storage containers when it reaches, for example, 240 ata (3450 psi) 0 C (440 0 R) have been charged to a pressure of 160 ata (2265 psi) exceeds, as shown in FIG. 5, the internal pressure of the reservoir on a day with an outside temperature of +38 0 C (560 0 R) the blow-off or For an ideal gas, under the same conditions, the resulting pressure would be 109 ata (2735 psi). Conversely, according to FIG +38 0 C (560 0 R) have been topped up, the internal pressure of the storage tanks will drop to 87 ata (1240 psi) when the outside temperature falls to -18 0 O (460 0 R) The latter case is in practice no safety sproblem but a problem of the filling capacity of the storage containers; the design filling capacity of the storage container is not used and as a result the gas content of the storage container would be used up faster than would be necessary.
Obwohl die o.g. Beispiele Extremfälle darstellen, könnten diese Bedingungen in der Praxis auftreten. Diese Bei-Although the above examples represent extreme cases, these conditions could occur in practice. This case
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spiele illustrieren, daß es, wie bereits erwähnt, unerläßlich ist, die Druck-Temperatur-Charakteristiken eines bei hohem Druck in einen Vorratsbehälter zu ladenden Gases zu beachten.Games illustrate that, as already mentioned, it is essential is the pressure-temperature characteristics of one to be loaded into a reservoir at high pressure Gas to be observed.
Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Referenzbehälters 12 ist die in die Vorratsbehälter geladene Gasmenge unabhängig von der während des Ladevorganges herrschenden Außentemperatur immer die gleiche. Dies ist der Pail, da das Ventilelement 20 in Abhängigkeit von dem Innendruck des Referenzbehälters 12 und des am Austritt des Ventiles 16 herrschenden Druckes gesteuert wird. Wenn der Druck am Austritt des Ventiles 16 den Innendruck des Referenzbehälters 12 geringfügig überschreitet, unterbricht das Ventilelement 20 die Verbindung zwischen der Gasquelle 28 und den Vorratsbehälter. Der Schließvorgang ist somit eine Punktion des Innendruckes des Referenzbehälters. Da das Gas im Referenzbehälter die gleichen Eigenschaften besitzt, wie das in die Vorratsbehälter geladene Gas, ist die in die Vorratsbehälter geladene Gasmenge unabhängig von der Temperatur bei der sie gefüllt werden immer die gleiche.By using the reference container according to the invention 12, the amount of gas loaded into the storage container is independent of that prevailing during the loading process Outside temperature always the same. This is the pail as the valve element 20 is dependent on controlled by the internal pressure of the reference container 12 and the pressure prevailing at the outlet of the valve 16 will. If the pressure at the outlet of the valve 16 slightly exceeds the internal pressure of the reference container 12, the valve element 20 interrupts the connection between the gas source 28 and the storage container. The closing process is thus a puncture of the internal pressure of the reference container. Since the gas in the reference container has the same properties as the gas charged into the storage container, is that in the storage container The amount of gas charged is always the same regardless of the temperature at which it is filled.
Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße Ladesystem 10 beim Einsatz im Brennstoffsystem einer Erdgas-Verbrennungskraftmaschine. Die Vorratsbehälter 13, 14 und 15 stehen dadurch miteinander in thermischer Kommunikation, daß sie normalerweise nebeneinander z.B. im Kofferraum eines Kraftfahrzeuges, angeordnet sind. Wie bereits erwähnt besitzt jeder Vorratsbehälter eine Sicherheitseinrich- ! tung. Die Sicherheitseinrichtungen sind als Sicherheits- ! abblaeeventile 42, 44 und 46 der Vorratsbehälter 13, 14 bzw. 15 dargestellt. Obwohl Sicherheitsabblaseventile für viele Anwendungsfälle geeignet sind, werden im Kraft- '1 shows the charging system 10 according to the invention when used in the fuel system of a natural gas internal combustion engine. The storage containers 13, 14 and 15 are in thermal communication with one another in that they are normally arranged next to one another, for example in the trunk of a motor vehicle. As already mentioned, every storage container has a safety device ! tion. The safety devices are as safety! Abblaeeventile 42, 44 and 46 of the reservoirs 13, 14 and 15 respectively. Although safety relief valves are suitable for many applications, in the force '
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fahrzeugbetrieb üblicherweise Berstscheiben verwendet. Der Einsatz von Berstscheiben wird speziell anhand Fig. 2 später beschrieben. Jedes Sicherheitsventil 42, 44 und 46 öffnet funktionsgemäß beim Auftreten eines vorgegebenen Innendruckes im zugeordneten Vorratsbehälter. Die Sicherheitsventile 42, 44 und 46 sind durch Leitungen 48, 50 und 52 mit den Vorratsbehältern 13, 14 und verbunden. Diese Leitungen sind mit einer Leitung 54 verbunden, die ihrerseits mit der Austrittsleitung 26 des Ventiles 16 verbunden ist. In den Leitungen 48, 50 und 52 sind Absperrventile 56, 58 und 60 angeordnet, um die Demontage oder die Installation einzelner Vorratsbehälter ohne Beeinflußung des Innendruckes der anderen Vorratsbehälter zu ermöglichen.vehicle operation commonly used rupture discs. The use of rupture discs is specifically illustrated in Fig. 2 described later. Each safety valve 42, 44 and 46 functionally opens when a predetermined one occurs Internal pressure in the associated storage container. The safety valves 42, 44 and 46 are through lines 48, 50 and 52 with the storage containers 13, 14 and connected. These lines are connected to a line 54 connected, which in turn is connected to the outlet line 26 of the valve 16. In lines 48, 50 and 52 shut-off valves 56, 58 and 60 are arranged to facilitate the dismantling or installation of individual reservoirs to allow without influencing the internal pressure of the other storage container.
Es ist günstig,zum Teil die Brennstoffleitung des Kraftfahrzeuges als Fülleitung für die Vorratsbehälter 13, und 15 zu benutzen, da der Füllstutzen des Ventiles 38 günstigerweise im Maschinenraum des Kraftfahrzeuges angeordnet· ist, während die Vorratsbehälter 13, 14 und 15, wie bereits erwähnt, im Kofferraum des Kraftfahrzeuges angeordnet sind. Um diese günstige Anordnung zu ermöglichen, wird gemäß Fig. 1 der Einsatz eines Rückschlagventiles 62 gemäß Fig. 1 parallel zum Ventil 16 bevorzugt. Das Rückschlagventil 62 gestattet eine Gasströmung von den Vorratsbehältern durch eine Bypassleitung 64 zur Verbrennungskraftmaschine; es verhindert jedoch die Umführung des Ventiles 16 beim Laden der Vorratsbehälter .It is favorable, in part, the fuel line of the motor vehicle to be used as a filling line for the storage containers 13, and 15, since the filler neck of the valve 38 is conveniently arranged in the engine room of the motor vehicle, while the storage containers 13, 14 and 15, as already mentioned, in the trunk of the motor vehicle are arranged. To enable this favorable arrangement, the use of a check valve is shown in FIG 62 according to FIG. 1, parallel to valve 16 is preferred. The check valve 62 allows gas flow from the storage containers through a bypass line 64 to the internal combustion engine; however, it prevents the bypassing of the valve 16 when loading the storage container.
Gemäß Fig. 1 führt die Leitung 32 zu einer ersten Reduzierstation 66, die den Gasdruck auf einen vorgegebenen Wert von z.B. 3,8 ata reduziert. Ein Zweistellungsmagnetventil 68 ist strömungsmäßig mit der Reduzierstation 66 in Reihe geschaltet; es wird von dem Zündschalter desAccording to Fig. 1, the line 32 leads to a first reducing station 66, the gas pressure to a predetermined Reduced value of e.g. 3.8 ata. A two position solenoid valve 68 is in fluid communication with the reducing station 66 connected in series; it is controlled by the ignition switch of the
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Kraftfahrzeuges oder im Falle eines Dualbrennstoffmotors von einem Ein-Mus-Schalter gesteuert. In jedem Fall ist während des Betriebes der Maschine 36 das Magnetventil 68 aktiviert, um den Durchfluß für das Brenngas freizugeben. Eine letzte, strömungsmäßig mit dem Magnetventil 68 in Reihe geschaltete Reduzierstation 70 reduziert den Gasdruck auf z.B. 0 mmWS. Die Brennstoffleitung 32 führt von der Reduzierstation 70 zu einem Brennstoff-Luft-Mischer 72,in dem Gas in einem vorgegebenen Brennstoff-Luft-Verhältnis für die Verbrennung in der Maschine 36 mit Luft gemischt wird.Motor vehicle or in the case of a dual fuel engine controlled by an on-mus switch. In any case it is during operation of the engine 36, the solenoid valve 68 is activated to allow the flow of the fuel gas. A last reducing station 70 connected in series with the solenoid valve 68 in terms of flow reduces the Gas pressure to e.g. 0 mm water column. The fuel line 32 leads from the reducing station 70 to a fuel-air mixer 72, in the gas in a given fuel-air ratio for combustion in the engine 36 is mixed with air.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stellventiles 74 und eines erfindungsgemäßen Referenzbehälters 76. Das Stellventil 74 ist derart an einem Vorratsbehälter 78 befestigt, daß der Referenzbehälter 76 in ihn hineinragt.Fig. 2 shows a preferred embodiment of one according to the invention Control valve 74 and a reference container 76 according to the invention. The control valve 74 is attached to a storage container 78 in such a way that the reference container 76 protrudes into it.
Das Ventil 74 besitzt ein Gehäuse 80 mit einer Innenkammer 82, Ein sich entlang der Längsachse des Ventiles 74 erstreckender Kanal 84 leitet Gas durch das Ventil 74 in den Innenraum des Vorratsbehälters 78. In das innen liegende Ende des Ventiles 74 ist ein Nippel 86 mittels einer Gewindeverbindung 88 eingeschraubt. Der Nippel 86 trägt mittels einer Gewindeverbindung 90 den Referenzbehälter 76. Das Ventilgehäuse 80 ist in ein Innengewinde 94 eines Halses 92 des Vorratsbehälters 78 eingeschraubt. In der Kammer 82 des Ventiles 74 ist in Längsrichtung verschiebbar ein Ventilkolben 96 angeordnet. Eine Vorspannfeder 98 drückt den Ventilkolben 96 in Richtung des Kanales 84. Ein ringförmig um die Mündung des Kanales 84 angeordneter Ventilsitz 100 körnet mit einer in einem Einschnitt 102 des Ventilkolbens 96 angeordneten elastomerisehen Scheibe 103 zum Eingriff, um den Kanal 84 gegen die Kammer 82 zu verschließen, wenn der Ventilkolben 96 in seiner Geschlossenstellung an demThe valve 74 has a housing 80 with an interior chamber 82, a extending along the longitudinal axis of the valve 74 extending channel 84 directs gas through valve 74 into the interior of the reservoir 78. Into the interior A nipple 86 is screwed in at the end of the valve 74 by means of a threaded connection 88. The nipple 86 carries the reference container 76 by means of a threaded connection 90. The valve housing 80 has an internal thread 94 of a neck 92 of the storage container 78 is screwed. In the chamber 82 of the valve 74 is in A valve piston 96 is arranged displaceably in the longitudinal direction. A bias spring 98 pushes the valve piston 96 in the direction of the channel 84. A valve seat 100 arranged in a ring around the mouth of the channel 84 granulates with it an elastomeric disk 103 disposed in a recess 102 of the valve piston 96 for engagement to close the channel 84 against the chamber 82 when the valve piston 96 is in its closed position on the
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Ventilsitzt 100 anliegt.Valve seat 100 is applied.
Durch die Wand des Gehäuses 80 erstreckt sich eine mit der Kammer 82 in Verbindung stehende Leitung 104. Beim Einsatz im Brennstoffsystem eines Kraftfahrzeuges würde die Leitung 104, wie bereits beschrieben, sowohl als Ladeleitung als auch als Brennstoffleitung des Kraftfahrzeuges dienen. Über einen Nippel 108 ist ein Τ-Stüclc 106 in das Ventil 74 eingeschraubt. Der Nippel 108 verbindet den Innenraum des T-Stückes 106 mit dem Kanal 84. Der Nippel 78 ist in ein Innengewinde 110 des Ventiles 74 eingeschraubt. Eine ein Ende des T-Stückes 106 verschließende Berstscheibe 112 dient als Sicherheitseinrichtung. Ein Schenkel 114 des T-Stückes 106 dient zur Verbindung des Ventiles 74 und des Referenzbehälters 76 mit weiteren Vorratsbehältern eines Vorratsbehälter-Registers. Eine auf das Gehäuse 80 des Ventiles 74 aufgeschraubte Kappe 116 verschließt die Kammer 82 und dient als Wiederlager für die Feder 98.A conduit 104 communicating with the chamber 82 extends through the wall of the housing 80 As already described, the line 104 would be used in the fuel system of a motor vehicle both as a charging line as well as serve as the fuel line of the motor vehicle. There is a Τ piece over a nipple 108 106 screwed into the valve 74. The nipple 108 connects the interior of the T-piece 106 to the channel 84. The nipple 78 is screwed into an internal thread 110 of the valve 74. One that closes one end of the T-piece 106 Rupture disc 112 serves as a safety device. A leg 114 of the T-piece 106 is used to Connection of the valve 74 and the reference container 76 to further storage containers of a storage container register. A cap 116 screwed onto the housing 80 of the valve 74 closes the chamber 82 and is used as an abutment for the spring 98.
Bin sich koaxial durch den Kanal 84 erstreckendes Mitnehmerelement in Form einer Stößelstange 120 kuppelt den Ventilkolben 96 mit dem Referenzbehälter 76. Die Stößelstange 120 besitzt ein Führungsscheibenpaar 122, das mit Nuten 124 ausgerüstet ist, um eine Strömungsverbindung durch den Kanal 84 und den Nippel 86 zu schaffen, öffnungen 126 in der Wand des Nippels 86 verbinden den Innenraum des Nippels 86 mit dem Innenraum des Vorratsbehälters 78.A driver element extending coaxially through the channel 84 in the form of a push rod 120 couples the valve piston 96 to the reference container 76. The push rod 120 has a pair of guide washers 122, which with Grooves 124 is equipped to create a flow connection through the channel 84 and the nipple 86, openings 126 in the wall of the nipple 86 connect the interior of the nipple 86 with the interior of the storage container 78.
Gemäß Fig. 2 besitzt der Referenzbehälter 76 ein Gehäuse 128 mit einem Innenraum 130, in dem ein durch Druck beeinflußbarer Balg 132 angeordnet ist. Der Balg 132 ist mit einer vorgegebenen Gasmenge gefüllt, die, wie bereits erwähnt, durch die Füllung des Balges unter geregeltenAccording to FIG. 2, the reference container 76 has a housing 128 with an interior 130 in which a pressure can be influenced Bellows 132 is arranged. The bellows 132 is filled with a predetermined amount of gas, which, as already mentioned by the filling of the bellows under regulated
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Temperatur- und Druckbedingungen erzielt wird. Der Balg ist gasdicht verschlossen und mittels eines Federringes 136 an einen Anschlußstück 134 befestigt. Ein Füllventil 138 zur Füllung des Balges ist ebenfalls an dem .Anschlußstück 134 befestigt. Am Kopf des Balges 132 ist eine Auflagerplatte 140 befestigt, auf der ein Ende 142 der Stösselstange 120 aufliegt.Temperature and pressure conditions is achieved. The bellows is sealed gas-tight and fastened to a connection piece 134 by means of a spring ring 136. A filling valve 138 for filling the bellows is also attached to the connector 134. A support plate 140, on which one end 142 of the push rod 120 rests, is attached to the head of the bellows 132.
Da die Auflagerplatte 140 stellungsmäßig von dem Differenzdruclc zwischen dem Gas im Vorratsbehälter 78 und dem Gas im Balg 132 abhängig ist, kann sie als Meßwertgeber angesehen werden, der über die Stößelstange 120 dem Ventilkolben 96 offen hält, bis sich ein vorgegebener Differenzdruck zwischen dem Gas im Vorratsbehälter und dem Gae im Balg eingestellt hat.Since the support plate 140 is positionally dependent on the pressure difference between the gas in the reservoir 78 and the Gas in the bellows 132 is dependent, it can be viewed as a transducer that keeps the valve piston 96 open via the push rod 120 until a predetermined differential pressure between the gas in the storage container and the Gae has hired in the bellows.
Fig. 3 zeigt eine Modifikation der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Referenzbehälters. Aus Vereinfachungsgründen ist das zugehörige Ventil nicht dargestellt; es ist dem oben beschriebenen Ventil gemäß Fig. 2 identisch. Diese modifizierte Ausführungsform des Referenzbehälters 143 besitzt ein Gehäuse 144 mit eines Innenraum 146. Der Referenzbehälter 143 ist durch eine Gewindeverbindung 148 mit einem Nippel 150 verbunden. Der Nippel 150 ist auf die gleiche Art wie der Nippel 86 in das Ventil 74 in ein Ventil (nicht dargestellt) eingeschraubt, das dem Ventil 74 identisch ist. Eine der Stößelstange 120 identische Stößelstange 152 erstreckt sich in den Innenraum des Referenzbehälters 143 und steht ■it eines Kolben 154 im Eingriff, um den Referenzbehälter »it des Tentilkolben des dem Ventil 74 identischen Ventiles zu kuppeln. Der Kolben 154 ist in Abhängigkeit ▼on ein an ihn anliegenden Differenzdruck in Längsrichtung verschiebbar im Innenraum 146 des Referenzbehälters 143 angeordnet. Zur Füllung einer unteren Kammer 158 desFig. 3 shows a modification of the preferred embodiment of the reference container according to the invention. the end For the sake of simplicity, the associated valve is not shown; it is in accordance with the valve described above Fig. 2 is identical. This modified embodiment of the reference container 143 has a housing 144 with an inner space 146. The reference container 143 is connected to a nipple 150 by a threaded connection 148. The nipple 150 is in the same way as the nipple 86 in the valve 74 in a valve (not shown) screwed in, which is identical to valve 74. A push rod 152 identical to the push rod 120 extends moves into the interior of the reference container 143 and a piston 154 engages in order to move the reference container of the valve piston identical to the valve 74 To couple the valve. The piston 154 is dependent ▼ on a differential pressure applied to it, displaceable in the longitudinal direction in the interior 146 of the reference container 143 arranged. To fill a lower chamber 158 of the
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Innenraumes 146 mit einem Gas unter geregelten Temperatur- und Druck-Verhältnissen ist der Referenzbehälter 143 mit einem Füllventil 156 ausgerüstet. Der Kolben 154 besitzt ein Paar O-Ringe 160 als Dichtung zwischen der unteren Kammer 158 und einer oberen Kammer 16L. In Folge der Reibung zwischen den O-Ringen 160 und der den Innenraum 146 bildenden Wand des Gehäuses 144 ist die druekabhängigkeit des Kolbens 154 bistabil. Die Kammer 161 steht mit dem Innenraum des Vorratsbehälters in Verbindung, an dem der Referenzbehälter 143 angebracht ist. Der Kolben 154 wirkt in ähnlicher Weise wie die Auflagerplatte 143 des Balges 132 als Meßwertgeber und steht auf gleiche Weise mit seiner Stößelstange im Eingriff.Interior 146 with a gas under controlled temperature and pressure conditions, the reference container 143 is equipped with a filling valve 156. The piston 154 has a pair of O-rings 160 as a seal between the lower chamber 158 and an upper chamber 16L. In The result of the friction between the O-rings 160 and the wall of the housing 144 which forms the interior 146 is the pressure dependence of the piston 154 bistable. The chamber 161 communicates with the interior of the storage container to which the reference container 143 is attached. The piston 154 acts in a similar way to the support plate 143 of the bellows 132 as a transducer and stands up engaged in the same way with its push rod.
Funktionsgemäß ist der Balg 132 gemäß Fig. 2 mit einer vorgegebenen Gasmenge gefüllt. Da der Innenraum 130 des Referenzbehälters 76 durch die Öffnungen 126, den Nippel 86 und die Nuten 124 mit dem Innenraum des Vorratsbehälters 78 verbunden ist, wirkt auf die äußere Oberfläche des Balges 132 der im Vorratsbehälter 78 herrschende Gasdruck. Wenn der Vorratsbehälter 78 mit einem Gas auf einen vorgegebenen Druck aufgeladen werden soll, wird die Leitung 104 gemäß Fig. 1 mit einer Gasquelle 28 verbunden. Zu Beginn des Ladevorganges ist der Innendruck des Balges 132 größer als der Innendruck des Vorratsbehälters 78, so daß sich der Balg im ausgedehnten Zustand gemäß Fig. 2 befindet. In diesem ausgedehnten Zustand wirkt die Auflagerplatte 140 auf die Stößelstange 120, die derart gegen den Ventilkolben 96 drückt, daß die· Verbindung zwischen dem Innenraum des Vorratsbehälters 78 und der Fülleitung 104 durch den Kanal 84 aufrecht erhalten wird. Wenn der Druck im Vorratsbehälter 78 ansteigt, wird der Balg 132 zusammengedrückt, wodurch die Stößelstange 120 den Ventilkolben 96 freigibt, so daß er von der Feder 98 auf den Ventilsitz 100 gedrückt wer-According to FIG. 2, the bellows 132 is functional with a specified amount of gas filled. Since the interior 130 of the reference container 76 through the openings 126, the nipple 86 and the grooves 124 connected to the interior of the storage container 78, acts on the outer surface of the bellows 132, the gas pressure prevailing in the storage container 78. When the reservoir 78 is on with a gas If a predetermined pressure is to be charged, the line 104 according to FIG. 1 is connected to a gas source 28. At the beginning of the loading process, the internal pressure of the bellows 132 is greater than the internal pressure of the storage container 78, so that the bellows is in the expanded state shown in FIG. In this expanded state the support plate 140 acts on the push rod 120, which presses against the valve piston 96 in such a way that the connection between the interior of the storage container 78 and the fill line 104 is maintained by the channel 84. When the pressure in the reservoir 78 increases, the bellows 132 is compressed, whereby the Push rod 120 releases valve piston 96 so that it is pressed onto valve seat 100 by spring 98
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den kann und dadurch die Verbindung «wischen der Gasquelle und dem Innenraum des Vorratsbehälters 78 unterbricht. D.h. unter vorgegebenen Bedingungen übersteigt die aus dem Gasdruck des Vorratsbehälters 78 und der Vorspannkraft der Feder 98 resultierende Kraft die aus dem Innendruck des Balges 132 des Referenzbehälters 76 resultierende Kraft, so daß der Ventilkolben 96 schließ.t. Unter diesen Bedingungen ist ein weiteres Laden nicht möglich, da der Ventilkolben 96 geschlossen hat und in dieser seiner Stellung infolge der Wirkung der Feder 98 und des Ladedruckes in der Kammer 82 stabil ist. Venn der Ventilkolben 96 schließt, wird das Laden der anderen Vorratsbehälter des Vorratsbehälterregisters ebenfalls beendet, da das T-Stück 106 nicht mehr mit der Füllleitung 104 verbunden ist. Wenn von dem Gasinhalt des Vorratsbehälters 78 etwas verbraucht worden ist, herrscht in der Kammer 82 ein niedrigerer Druck als zu dem Zeitpunkt da der Ventilkolben 96 geschlossen hatte. Infolgedessen Öffnet der Kolben 96 unabhängig von der Stellung der Stößelstange 120. D.h. der Ventilkolben 96 wirkt als einfaches Rückschlagventil.can and thereby the connection between the gas source and the interior of the storage container 78 interrupts. That is, under given conditions, the gas pressure of the storage container 78 and the The pretensioning force of the spring 98 is the force resulting from the internal pressure of the bellows 132 of the reference container 76 resulting force, so that the valve piston 96 closes. Under these conditions there is no further shop possible, since the valve piston 96 has closed and in this its position as a result of the action of the spring 98 and the boost pressure in chamber 82 is stable. When the valve piston 96 closes, the loading of the other Reservoir of the reservoir register also terminated because the T-piece 106 no longer connects to the filling line 104 is connected. If something has been consumed from the gas content of the storage container 78, there is a lower pressure in the chamber 82 than at the time when the valve piston 96 had closed. Consequently The piston 96 opens regardless of the position of the push rod 120. That is, the valve piston 96 acts as a simple check valve.
Die Funktion der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist ähnlich der oben beschriebenen Funktion der Ausführungsform gemäß Fig. 2. Der Innendruck des Vorratsbehälters wirkt in der Kammer 161 auf den Kolben 154. Diesem Druck wirkt der Druck der vorgegebenen Gasmenge in der Kammer 158 entgegen. Wenn der Druck in der Kammer 161 zusammen mit der Kraft der Vorspannfeder des zugeordneten Ventiles ausreicht, die statische Reibung zwischen den O-Ringen 160 und der umgebenden Innenwand 146 und den Innendruck der Kammer 158 zu überwinden, bewegt sich der Kolben 154 ausreichend weit, um das Schließen des Ventilkolbens des zugeordneten Ventiles zu ermöglichen. Die Bewegung des Kolbens um einen diskreten Wert tritt auf, da der Reibungs-The function of the embodiment according to FIG. 3 is similar the above-described function of the embodiment according to FIG. 2. The internal pressure of the storage container acts in the chamber 161 on the piston 154. The pressure of the predetermined amount of gas in the chamber acts on this pressure 158 against. When the pressure in the chamber 161 together with the force of the biasing spring of the associated valve is sufficient, the static friction between the O-rings 160 and the surrounding inner wall 146 and the internal pressure To overcome chamber 158, piston 154 moves sufficiently far to allow the valve piston of the associated valve to close. The movement of the Piston by a discrete value occurs because the friction
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koeffizient der O-Ringe mit der Wand durch die Bewegung der O-Ringe erniedrigt wird.coefficient of the o-rings with the wall by the movement the O-rings are lowered.
Fig. 4 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stellventiles und des erfindungsgemäßen Referenzbehälters. Ein Referenzbehälter 162 steht in thermischer Kommunikation mit einem zu füllenden Vorratsbehälter 164. Die thermische Kommunikation gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der thermischen Kommunikation gemäß Fig. 1, 2 und· 3 dadurch, daß der Referenzbehälter 162 sich entweder mit dem zu füllenden Vorratsbehälter in Berührung befindet, oder mindestens im gleichen Bereich wie der Vorratsbehälter untergebracht ist. Zwischen dem Referenzbehälter 162 'und einer Kammer 166 eines Stellventiles 168 besteht durch eine Leitung 170 eine Druckverbindung. In der Leitung 170 ist ein Anschlußventil 172 vorgesehen zum Füllen des Referenzbehälters mit einem gewünschten Gas unter geregelten Temperatur- und Druck-Bedingungen, um den Referenzbehälter mit einer vorgegebenen Gasmenge zu füllen.Fig. 4 shows a further alternative embodiment of the control valve according to the invention and the reference container according to the invention. A reference container 162 is in thermal communication with a storage container 164 to be filled. The thermal communication 4 differs from the thermal communication of FIGS. 1, 2 and 3 in that the Reference container 162 is either in contact with the storage container to be filled, or at least is housed in the same area as the storage container. Between the reference container 162 'and a chamber 166 of a control valve 168 is a pressure connection through a line 170. In line 170 is a connection valve 172 is provided for filling the reference container with a desired gas under regulated conditions Temperature and pressure conditions around the reference container to fill with a predetermined amount of gas.
Das Ventil 168 besitzt ein Gehäuse 174 mit einem Innenraum 175· Die Kammer 166 ist ein Teil des Innenraumes 175. In dem Innenraum 175 ist ein Ventileleaent in Form eines in Längsrichtung verschiebbaren Ventilkolbens 176 angeordnet. Die Verschiebung des Kolbens 176 im Innenraum 175 erfolgt in Abhängigkeit eines an ihm anliegenden Differenzdruckes zwischen dem Gas in der Kammer 166 und dem Gas in einer zweiten Kammer 178. Ein Kanal 180 steht mit einer Leitung 182 von einer Gasquelle (nicht dargestellt) zum Laden des Vorratsbehälters in Verbindung. Der Kolben 176 besitzt eine Ringnut 184 und einen diametral angeordneten Kanal 186. Der Kanal 186 steht mit einem Längskanal 188 im Kolben 176 in Verbindung.The valve 168 has a housing 174 with an interior space 175. The chamber 166 is part of the interior space 175. In the interior 175 a valve element is in the form a longitudinally displaceable valve piston 176 is arranged. The displacement of the piston 176 in the interior 175 takes place as a function of a differential pressure applied to it between the gas in the chamber 166 and the gas in a second chamber 178. A channel 180 is connected to a conduit 182 from a gas source (no shown) for loading the reservoir in connection. The piston 176 has an annular groove 184 and a diametrically arranged channel 186. The channel 186 is connected to a longitudinal channel 188 in the piston 176.
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Der Kanal 180 ist relativ zu Nut 184 derart angeordnet, daß er die Hut 184» den Kanal 186 und den Kanal 188 zum Füllen des Vorratsbehälters 164 über die Leitung 182 mit der Gasquelle (nicht dargestellt) verbindet. Der Längskanal 188 endet an der Kammer 178 und fluchtet mit eines Auslaßkanal 190, der mit einer Leitung 192 in Verbindung steht. Die Leitung 192 führt zu dem Vorratsbehälter 164 und dient zum Pullen des Vorratsbehälters 164.The channel 180 is arranged relative to the groove 184 in such a way that it connects the hat 184 »the channel 186 and the channel 188 to the Filling of the storage container 164 connects via the line 182 to the gas source (not shown). The longitudinal canal 188 ends at chamber 178 and is aligned with an outlet channel 190 which communicates with a line 192 stands. The line 192 leads to the storage container 164 and is used to pull the storage container 164.
Der Kolben 176 ist mit Ringnuten 194 zur Aufnahme von O-Ringen 196 ausgerüstet. Die O-Ringe verhindern Gasströmungen entlang der Wand des Innenraumes 175 und des Kolbens 176 zwischen der Nut 184 und der Kammer 178. In gleicher Weise dient eine Ringnut 198 des Kolbens 176 zur Aufnahme eines O-Ringes 200, der Leckagen zwischen der Kammer 166 und der Ringnut 184 verhindert.The piston 176 is equipped with annular grooves 194 for receiving O-rings 196. The O-rings prevent gas flows along the wall of interior 175 and piston 176 between groove 184 and chamber 178. In In the same way, an annular groove 198 of the piston 176 is used to receive an O-ring 200, the leaks between the chamber 166 and the annular groove 184 prevented.
Ein Rückschlagventil 202 übt die gleiche !Funktion aus wie das Rückschlagventil 62 des Ventilsystems 18 gemäß Fig. 1. Das Rückschlagventil 202 besitzt eine von einer Feder 206 gegen einen Ventilsitz 208 gedrückte Ventilkugel 204, die normalerweise eine Störmungsverbindung zwischen einer Leitung 210 und dem Kanal 190 unterbindet. Wenn der Druck im Kanal 190 gegenüber dem Druck in der Leitung 210 und der Kraft der Feder 206 überwiegt, hebt die Ventilkugel 204 von dem Ventilsitz 208 ab, so daß Gas aus dem Kanal 190 durch das Rückschlagventil in die Leitung 210 strömen kann. Die Leitung 210 führt zur Leitung 182, die auch als Brennstoffleitung für ein Kraftfahrzeug dient.A check valve 202 performs the same function like the check valve 62 of the valve system 18 shown in FIG. 1. The check valve 202 has one of one Spring 206 is pressed against a valve seat 208 valve ball 204, which is normally an interference connection between a line 210 and the channel 190 prevents. If the pressure in channel 190 is opposite to the pressure in the line 210 and the force of the spring 206 predominates, the valve ball 204 lifts from the valve seat 208, so that gas can flow from the channel 190 through the check valve into the line 210. The line 210 leads to Line 182, which also serves as a fuel line for a motor vehicle.
Funktionsgemäß wird, wie bereits erwähnt, der Referenzbehälter 162 gemäß Fig. 4 mit einer vorgegebenen Gasaenge gefüllt. Beim Laden des Vorratsbehälters 164 wirkt der Innendruck des Referenzbehälters in der Kammer 166As already mentioned, the reference container is functional 162 according to FIG. 4 is filled with a predetermined amount of gas. When the storage container 164 is loaded, it acts the internal pressure of the reference container in chamber 166
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auf den Kolben 176 und drückt ihn in die in Fig. 4 dargestellte Stellung. Dabei strömt Gas von der Gasquelle durch die Leitung 182 in die Ringnut. 184, durch den diametralen Kanal 186 und den Längskanal 188 in den Kanal 190; aus dem Kanal 190 strömt es durch die Leitung 192 in den Vorratsbehälter 164. Wenn der Innendruck des Vorratsbehälters den Innendruck des Referenzbehälters um einen geringen Betrag überschreitet, überwiegt die von dem Innendruck der Kammer 178 auf den Kolben 176 ausgeübte Kraft gegenüber der von dem Innendruck der Kammer 166 auf den Kolben- 176 ausgeübte Kraft. Infolge dessen bewegt sich der Kolben 176 in Fig. 4 nach links, um die Verbindung zwischen der Gasquelle und der Ringnut 184 zu unterbrechen. In diesem Zustand ist der Vorratsbehälter 164 mit einer vorgegebenen Gasmenge gefüllt und die Gasquelle kann von der Leitung 182 getrennt werden. Wenn Gas aus dem Vorratsbehälter 164 verbraucht wird, wird der Druck des Referenzbehälters den Kolben 17 6 bald in die in Fig. 4 dargestellte Stellung drücken, d.h. die Ringnut 184 wird wieder mit dem Kanal 180 verbunden. Bevor dies jedoch geschieht, kann Gas durch das Rückschlagventil 202 zum Verbrauch in die Leitung 182 fließen. Nachdem der Druck im Vorratsbehälter ausreichend weit abgesunken ist, daß sich der Kolben 176 wieder in der in Fig. 4 dargestellten Stellung befindet, kann Gas sowohl durch das Rückschlagventil 202 als auch durch den Längskanal 188, den diametralen Kanal 186, und die Ringnut 184 in die Leitung 182 strömen.on the piston 176 and presses it into the position shown in FIG Position. Gas flows from the gas source through line 182 into the annular groove. 184, through the diametrical Channel 186 and longitudinal channel 188 into channel 190; it flows from channel 190 through line 192 into the reservoir 164. When the internal pressure of the reservoir increases the internal pressure of the reference container exceeds a small amount, that of The force exerted on piston 176 by the internal pressure of chamber 178 versus that of the internal pressure of the chamber 166 force exerted on piston 176. As a result, the piston 176 moves to the left in Fig. 4 to the To interrupt the connection between the gas source and the annular groove 184. The storage container is in this state 164 is filled with a predetermined amount of gas and the gas source can be disconnected from the line 182. if Gas from the reservoir 164 is consumed, the pressure of the reference container will soon be in the piston 17 6 Press the position shown in Fig. 4, i.e. the annular groove 184 is connected to the channel 180 again. Before however, when this occurs, gas can flow through check valve 202 into line 182 for consumption. After the pressure in the reservoir has dropped sufficiently that the piston 176 is back in the Is in Fig. 4 position shown, gas can both through the check valve 202 and through the The longitudinal channel 188, the diametrical channel 186, and the annular groove 184 flow into the line 182.
Weitere Modifikationen der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind möglich.Further modifications of the preferred embodiments of the invention are possible.
Die Erfindung besteht also im wesentlichen in folgendem: ein Stellventil steuert die Verbindung zwischen einer Druckgasquelle und mit Gas zu füllenden Vorratsbehältern.The invention consists essentially in the following: a control valve controls the connection between a Pressurized gas source and storage containers to be filled with gas.
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Das Stellventil wird seinerseits von dem Gasdruck eines mit dem zu füllenden Vorratsbehälters in thermischer Kommunikation stehenden Referenzbehälters gesteuert. Der Referenzbehälter enthält eine bei einer vorgegebenen Temperatur und einem vorgegebenen Druck eingefüllte Gasmenge. Das Stellventil wird von dem Innendruck des Referenzbehälters und dem Innendruck des zu füllenden Vorrat sbehälters derart gesteuert, daß, wenn ein vorgegebener Differenzdruck zwischen den beiden Behältern besteht, das Stellventil die Verbindung zwischen der Gasquelle und den Vorratsbehältern unterbricht.The control valve is in turn in thermal communication with the storage container to be filled by the gas pressure standing reference container controlled. The reference container contains one at a predetermined temperature and the amount of gas filled in at a predetermined pressure. The control valve is controlled by the internal pressure of the reference container and the internal pressure of the supply container to be filled is controlled such that when a predetermined Differential pressure between the two containers exists, the control valve connects the gas source and interrupts the storage containers.
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