DE3741145C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Entnahmesystem für Flüssigwasserstoff
mit einem Speichertank und mit einer über eine
Saugleitung mit dem Speichertank verbundenen und außerhalb
desselben angeordneten Fördereinheit, umfassend eine Förderpumpe,
welche druckseitig mit einer Motorzuleitung in Verbindung
steht.
Ein derartiges Entnahmesystem für Flüssigwasserstoff
ist bereits aus der DE-OS 33 42 582 bekannt. Bei diesem
Entnahmesystem wird der kryogengespeicherte
Flüssigwasserstoff bei laufender Förderpumpe von dieser
dem Motor mit dem entsprechenden Druck zugeführt. Allerdings
besteht das Problem, daß die Förderpumpe bei Inbetriebnahme
des Entnahmesystems kaltgefahren werden
muß, wozu eine zusätzliche Hilfsgaspumpe erforderlich ist.
Solange die Förderpumpe ständig in Betrieb sein kann, ist
die Anlaufphase zum Kaltfahren derselben von untergeordneter
Bedeutung. Allerdings besteht bei Einsatz dieses
Entnahmesystems
in Kraftfahrzeugen aufgrund der stark unterschiedlichen
Lastzustände und der dadurch bedingten unterschiedlich
großen benötigten Wasserstoffmengen die Gefahr, daß
sich die Förderpumpe während einer Stillstandsphase
aufwärmt und somit erneut zumindest partiell eine
Kaltphase benötigt, in welcher sie nicht die erforderliche
Leistung bringen kann.
Dies hat jedoch Probleme beim Betrieb des Motors zur
Folge, da dieser dann, wenn er mit innerer Gemischbildung
betrieben wird, Wasserstoff mit relativ konstant hohem
Druck und definierter Temperatur, daß heißt konstanter
Dichte, benötigt, damit eine genaue Dosierung des Verbrennungsgemisches
über die Einspritzventile nötig ist,
was jedoch nicht erreichbar ist, wenn die
Förderpumpe nach einer Stillstandsphase keine ausreichende
Leistung mehr bringt, sondern wiederum eine kurze Kaltlaufphase
benötigt.
Dieses Problem wurde dadurch zu lösen versucht, daß man
die Förderpumpe in dem Speichertank getaucht angeordnet
hat, so daß sie durch den gespeicherten Flüssigwasserstoff
ständig kalt gehalten wird. Der Nachteil dieser Anordnung
ist gravierend, da er zu sehr hohen Abdampfraten im
Speichertank führt, die zu nicht tragbaren Gesamtverlusten
durch verdampften Wasserstoff führen.
Aus der DE-PS 8 73 251 ist ferner eine Entnahmeeinrichtung
für ein verflüssigtes tiefsiedendes Gas, wie Sauerstoff
oder Stickstoff, bekannt, welche einen Speichertank und
eine über eine Saugleitung mit dem Speichertank verbundene
und außerhalb des Speichertanks angeordnete Fördereinheit
aufweist, wobei die Fördereinheit ihrerseits eine Förderpumpe
umfaßt, die druckseitig mit einem Verbraucher in
Verbindung steht. Die Förderpumpe ist dabei in einem diese
umgebenden Behälter angeordnet, in welchem sich ein die
Pumpe umgebendes Bad des kryogenen Mediums einstellt, das
über einen Zufluß aus dem Speicherbehälter aufrechterhalten
wird. Die Pumpe saugt aus diesem Bad das kryogene
Medium an, das dann druckseitig über aus den Pumpen und
dem Behälter direkt herausführenden Leitungen zum Verbraucher
fließt.
Dasselbe Prinzip offenbart auch die DE-AN A 14 922, bekanntgemacht
am 17.12.53.
Die Tatsache, daß die Förderpumpe von einem mit dem Speichertank
verbundenen Bad kaltgehalten wird, hat den großen
Nachteil, daß die gesamte, von der Förderpumpe erzeugte
Wärme das kryogene Medium aus dem Bad verdampft, so daß
die Abdampfrate des Systems Behälter-Bad erhöht wird und
somit zu einem erheblichen Verlust von Wasserstoff auf der
Eingangsseite der Pumpe führt, ohne daß dieser Wasserstoff
für den Betrieb des Motors ausgenützt werden kann, sondern
ungenützt einen erheblichen Verlust darstellt, der insbesondere
bei einem für ein in einem Fahrzeug einzusetzendes
Entnahmesystem für Flüssigwasserstoff nicht tragbar ist
und den Wirkungsgrad dieses Systems erheblich
verschlechtert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Entnahmesystem
für Flüssigwasserstoff derart zu verbessern,
daß die Förderpumpe ständig auf Betriebstemperatur gehalten
werden kann und außerdem eine möglichst geringe Abdampfrate
im Speichertank erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Entnahmesystem der eingangs
beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Fördereinheit einen die Förderpumpe vollständig umgebenden
Kühlspeichermantel aufweist, welcher so ausgebildet ist,
daß der den druckseitig aus der Förderpumpe austretenden Wasserstoff
die Förderpumpe zur Kühlung derselben umströmen
läßt.
Der Kern der erfindungsgemäßen Lösung ist also darin
zu sehen, daß die Förderpumpe zwar außerhalb des Speichertanks
angeordnet ist, jedoch mit einem diesen umgebenden
Kühlspeichermantel versehen ist, der von der Pumpe druckseitig
ausgetretenen Wasserstoff enthält und die Förderpumpe
auch bei intermittierendem Betrieb während der
Stillstandsphasen auf seiner Betriebstemperatur hält, so
daß die Förderpumpe keine weitere Kaltfahrphase benötigt.
Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist
darin zu sehen, daß der druckseitig aus der Pumpe austretende
Wasserstoff die gesamte Abwärme der Förderpumpe aufnimmt,
was zwar zu einer Verdampfung des Wasserstoffs
führt, die jedoch keine nachteiligen Auswirkungen hat, da
der unter Druck stehende Wasserstoff ohnehin auf seinem
Weg zum Motor eine Aufwärmung erfährt.
Ferner bietet die erfindungsgemäße Lösung die Möglichkeit,
daß sie auch dazu eingesetzt werden kann, sich selbst und
den Kühlspeichermantel kalt zu fahren, so daß im Gegensatz
zu der DE-PS 8 73 251 und der DE-AN A 14 922 die aufwendigen
Anordnungen zur Aufrechterhaltung des konstanten Flüssigkeitsspiegels
in dem Bad entfallen können.
Ein konstruktiv besonders einfaches und zweckmäßiges Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Entnahmesystems
sieht vor, daß der Kühlspeichermantel als
thermisch isolierter Druckbehälter ausgebildet ist, in
dessen Behälterinnerem die Förderpumpe angeordnet ist.
Diese Anordnung hat den großen Vorteil, daß sie konstruktiv
sehr einfach auszuführen ist und ermöglicht es inbesondere,
die Förderpumpe konstruktiv einfacher zu gestalten,
da diese in einem Raum angeordnet ist, dessen Druck
ungefähr dem maximalen Druck in der Förderpumpe ent
spricht, so daß beispielsweise Außenwände der Förderpumpe
dünner und weniger stabil sein können. Des weiteren hat
dieser Aufbau den Vorteil, daß die thermische Isolation
des Druckbehälters gleichzeitig auch als thermische Isolation
für die Förderpumpe dient, so daß diese
ihrerseits nicht mit zusätzlichen Isolationsmaßnahmen
versehen sein muß.
Der Druckbehälter kann grundsätzlich auf verschiedenste
Art und Weise thermisch isoliert sein. Besonders vorteilhaft
ist es jedoch, wenn der Druckbehälter vakuumisoliert
ausgebildet ist, da damit die Aufwärmrate im Behälterinneren
sehr niedrig gehalten werden kann.
Insbesondere beim Einbau des erfindungsgemäßen
Entnahmesystems für Flüssigwasserstoff in Kraftfahrzeugen
muß, wie bereits eingangs dargelegt, mit intermittierendem
Betrieb gerechnet werden. Des weiteren wird
vorteilhafterweise die Förderpumpe als einzylindrige
Kolbenpumpe ausgeführt, so daß zum Ausgleich der auftretenden
Druckschwankungen bei den bisher bekannten Lösungen
ein Druckausgleichsgefäß der Fördereinheit nachgeschaltet
werden muß. Die erfindungsgemäße Lösung bietet
nun die Möglichkeit, daß der Druckbehälter gleichzeitig
als Druckausgleichsgefäß für das Entnahmesystem
ausgebildet ist, so daß sich das Vorsehen eines
zusätzlichen Druckausgleichsgefäßes erübrigt, was für
den Einsatz des erfindungsgemäßen Entnahmesystems
im Kraftfahrzeug den großen Vorteil bringt, daß das
erfindungsgemäße Entnahmesystem wesentlich platz
sparender ist.
Um dem Behälterinnern möglichst wenig Wärme zuzuführen,
hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn ein Pumpantrieb
außerhalb des Druckbehälters angeordnet ist, so
daß durch diesen eine möglichst geringe Wärmezufuhr zum
Behälterinnern erfolgt und daher die Aufwärmrate optimal
gering gehalten werden kann.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung kann die Förderpumpe
grundsätzlich in unterschiedlichster Art und Weise
in dem Druckbehälter angeordnet sein. Um eine möglichst
effektive Kühlung der Förderpumpe zu erreichen, ist es
jedoch vorteilhaft, wenn diese im tiefstliegenden Bereich
des Druckbehälters angeordnet ist, da sich in diesem
der Wasserstoff mit der tiefsten Temperatur sammelt
und damit eine optimale Kühlung der Förderpumpe erreichbar
ist.
Um diesen Effekt zu verstärken, ist weiterhin vorgesehen,
daß eine Auslaßöffnung der Förderpumpe im tiefstliegenden
Bereich des Druckbehälters angeordnet ist, so daß
der Wasserstoff mit der niedrigsten Temperatur zunächst
die im tiefstliegenden Bereich des Druckbehälters angeordnete
Förderpumpe umströmt und diesen möglichst effektiv
kühlt.
Während des Betriebs des erfindungsgemäßen Entnahmesystems
wird der Wasserstoff in dem Druckbehälter in
der Regel unter derart hohen Drucken gehalten werden, die
über dem kritischen Druck des
Wasserstoffs liegen, so daß in dem Druckbehälter der Wasserstoff
nicht mehr in zwei Phasen, das heißt eine Gas- und eine
Flüssigphase, getrennt vorliegen wird, sondern in dem
Druckbehälter nur noch eine Phase existieren wird. Somit
könnte der Druckbehälter so ausgebildet werden, daß in
dem Behälterinnern ungefähr überall die gleiche Temperatur
vorliegt. Weit vorteilhafter ist es jedoch, wenn der
Druckbehälter so ausgebildet ist, daß sich in diesem
ein Kühlbad aus Wasserstoff bildet, in welches die Förderpumpe
getaucht ist. Bei dieser Ausbildung des Druckbehälters
ist es also möglich, trotz des nur in einer Phase
vorliegenden Wasserstoffs einen Temperaturgradient zu erzeugen,
um in dem Bereich mit den niedrigsten Temperaturen
ein Kühlbad aus Wasserstoff zu schaffen, in welchem die Förderpumpe
dann getaucht und damit optimal gekühlt angeordnet
ist.
Am einfachsten läßt sich ein derartiges Kühlbad dann erreichen,
wenn die Motorzuleitung oberhalb der Förderpumpe
in den Druckbehälter mündet, so daß sich unterhalb
der Mündung der Motorzuleitung in dem Druckbehälter dieses
Kühlbad ausbilden kann.
Wenn der erfindungsgemäß ausgebildete Druckbehälter
als Druckausgleichsgefäß dienen soll und damit im Rahmen
des erfindungsgemäßen Entnahmesystems optimal arbeiten
soll, ist es zweckmäßig, wenn der Druckbehälter
mit einer Druckregeleinrichtung versehen ist, welche die
Förderpumpe bei Überschreiten eines Maximaldrucks ausschaltet
und bei Unterschreiten eines Minimaldrucks ein
schaltet.
Damit die Förderpumpe bei dem erfindungsgemäßen
Entnahmesystem optimal arbeiten kann, ist es erforderlich,
daß auch saugseitig der Förderpumpe ein konstanter
Druck vorliegt. Um einen derart konstanten saugseitig
der Förderpumpe herrschenden Druck zu erreichen, ist es
erforderlich, den Betriebsdruck im Speichertank konstant
zu halten. Hierzu ist im Rahmen der erfindungsgemäßen
Lösung zweckmäßigerweise vorgesehen, daß vom Druckbehälter
eine Druckleitung in den Speichertank führt, welche
eine Druckregeleinrichtung für den Speichertank aufweist,
mittels welcher ein Betriebsdruck im Speichertank einstellbar
ist. Somit läßt sich der Druck in dem Druckbehälter erfindungsgemäß
gleichzeitig dazu ausnützen, um auch im
Speichertank während des Betriebs einen konstanten Betriebsdruck
zu erreichen.
Bei dem erfindungsgemäßen Entnahmesystem für Flüssigwasserstoff
kann die Förderpumpe einerseits wie bei den
übrigen bekannten Entnahmesystemen mit außerhalb
des Speichertanks angeordneter Förderpumpe kaltgefahren
werden. Das heißt es ist beispielsweise zum Kaltfahren der
Förderpumpe ein Betrieb des Motors mit äußerer Gemischbildung
denkbar, so lange bis die Pumpe kalt genug ist, um
Wasserstoff mit höheren Drücken zu erzeugen, oder es ist
denkbar, den Motor zwar mit innerer Gemischbildung zu betreiben,
die Einspritzung jedoch in der Nähe des unteren
Totpunktes erfolgen zu lassen, wofür der Druck im Speichertank
ausreicht. Andererseits ist es aber auch möglich,
bei dem erfindungsgemäßen Entnahmesystem eine Anlaufsteuerung
vorzusehen, welche ein Absperrventil in der
Motorzuleitung schließt, die Förderpumpe einschaltet,
über die Druckregeleinrichtung für den Speichertank den
Tankdruck im Speichertank auf den Betriebsdruck erhöht
und das Absperrventil in der Motorzuleitung erst bei
Erreichen des vom Motor geforderten Minimaldrucks öffnet,
so daß sich bei dem erfindungsgemäßen Entnahmesystem
die Förderpumpe selbst so lange kaltfährt, bis ein für
einen Betrieb mit normaler innerer Gemischbildung erforderlicher
Minimaldruck erreichbar ist, bei welchem dann
die Anlaufsteuerung das Absperrventil in der Motorzuleitung
öffnet und ein Starten des Motors möglich ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand
der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
sowie der zeichnerischen Darstellung.
Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Entnahme
systems.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Entnahmesystems,
dargestellt in der Figur, zeigt einen Speichertank
10 für Wasserstoff, in welchem ein Bad flüssigen Wasserstoffs
12 vorhanden ist. Dieser Speichertank 10 ist
vorzugsweise gegenüber der Umgebung vakuumisoliert, um
eine geringe Abdampfrate des Wasserstoffs zu erhalten.
Der Speichertank 10 wird in der Regel drucklos oder auf
einem geringen Überdruck von beispielsweise maximal 4 bar
gehalten.
In den Speichertank 10 führt eine Saugleitung 14, welche
einerseits mit ihrem Ansaugende 16 in den flüssigen Wasserstoff
12 eintaucht und andererseits mit ihrem Anschluß
ende 18 mit einer als Ganzes mit 20 bezeichneten Förder
einheit verbunden ist.
Diese Fördereinheit 20 umfaßt einen Pumpantrieb 22, welcher
eine Förderpumpe 24 über ein zwischen dem Pumpantrieb 22
und der Förderpumpe 24 angeordnetes Verbindungsteil 26
antreibt.
Sowohl das Verbindungsteil 26 als auch die Förderpumpe 24
sind in einem als Ganzes mit 28 bezeichneten Druckbehälter
angeordnet, welcher aus einem Innenbehälter 30, einem
Außenbehälter 32 und einer zwischen diesen vorgesehenen
Vakuumisolation 34 aufgebaut ist. Dieser Druckbehälter 28
ist auf seiner Oberseite durch den Deckel 36 ver
schlossen, welcher den Pumpantrieb 22 trägt, und von wel
chem ausgehend sich das Verbindungsteil 26 in ein Behälter
inneres 38 hinein erstreckt, so daß die Förderpumpe 24 mit
ihrem Pumpengehäuse 40 vollständig in dem Behälterinneren 38
liegt.
Die Saugleitung 14 ist daher ebenfalls in das Behälter
innere 38 hineingeführt und an einen Ansaugstutzen 42 des
Pumpengehäuses 40 angeschlossen.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei
spiel erstrecken sich das Verbindungsteil 26 und das
an diesem gehaltene Pumpengehäuse 40, ausgehend von dem
den Druckbehälter 28 auf seiner Oberseite verschlie
ßenden Deckel 36, in vertikaler Richtung nach unten zu
einem Boden 44 des Druckbehälters 28. Der Ansaug
stutzen 42 ist bei diesem Ausführungsbeispiel auf einer
dem Boden 44 des Druckbehälters 28 zugewandten
Unterseite 46 des Pumpengehäuses 40 angeordnet. Desglei
chen ist auf dieser Unterseite 46 eine Auslaßöffnung 48
des Pumpengehäuses 40 vorgesehen, so daß aus dieser Aus
laßöffnung 48 austretender unter Druck stehender Wasser
stoff das gesamte Pumpengehäuse 40 umströmen kann.
Vorzugsweise ist der Druckbehälter 28 so dimensioniert,
daß das für druckbeaufschlagten Wasserstoff zur Verfügung
stehende Volumen groß genug ist, so daß der Druckbehälter
28 selbst als Druckausgleichsgefäß dienen kann und somit
zwei Funktionen erfüllt, nämlich einerseits das Pumpen
gehäuse 40 kühlt und andererseits das ohnehin bei inter
mittierendem Betrieb der Förderpumpe 24 erforderliche Druck
ausgleichsgefäß bildet.
Um den unter Druck stehenden Wasserstoff aus dem Druckbehäl
ter 28 entnehmen zu können, ist eine in diesen hineinführen
de Motorzuleitung 50 vorgesehen, durch welche der unter
Druck stehende Wasserstoff dann dem Verbrennungsmotor zuge
führt wird. Diese Motorzuleitung 50 hat eine Einströmöff
nung 52, welche in dem Behälterinneren 38 so angeordnet
ist, daß der aus der Auslaßöffnung 48 austretende verdich
tete Wasserstoff längs des gesamten Pumpengehäuses 40
strömt und erst dann die Einströmöffnung 52 der Motorzu
leitung erreicht. Bei der in diesem Ausführungsbeispiel
dargestellten senkrechten Anordnung des Pumpengehäuses
liegt die Einströmöffnung 52 im Behälterinneren 38 ober
halb des Pumpengehäuses 40.
Damit die gesamte Fördereinheit 20 Wasserstoff mit rela
tiv konstantem und hohem Druck sowie definierter Temperatur
dem
Motor über die Motorzuleitung 50 zuführen kann, muß der
Druck in dem gleichzeitig als Druckausgleichsgefäß die
nenden Druckbehälter 28 konstant gehalten werden. Hierzu
ragt in den Druckbehälter 28, beispielsweise nahe seines
Deckels 36 ein Druckfühler 54, welcher mit einer
Steuerung 56 verbunden ist, die den Pumpenantrieb 22
dann abschaltet, wenn ein Maximaldruck im Druckbehälter
erreicht ist und dann einschaltet, wenn der Druck im
Druckbehälter 28 auf einen Minimaldruck gefallen ist.
Ferner führt aus dem Druckbehälter 28 noch eine Drucklei
tung 58 beispielsweise im Bereich nahe des Deckels 36
heraus, welche in den Speichertank 10 mündet. Diese
Druckleitung 58 ist zusätzlich noch mit einem Ventil 60
versehen, mit welchem ein Überströmen von Wasserstoff
von dem Druckbehälter 28 in den Speichertank 10 zu und
abschaltbar ist. Dieses Ventil 60 steht außerdem noch
mit einer Steuerung 62 in Verbindung, welcher außerdem
noch ein Druckfühler 64 zugeordnet ist, der den
Druck im Speichertank 10 erfaßt.
Zur Sicherheit zweigt von der Druckleitung 58 vor dem
Ventil 60 noch ein Sicherheitsventil 66 ab, welches auf
den Maximaldruck des Druckbehälters 28 eingestellt ist
und außerdem ist noch ein von der Druckleitung 58 nach
dem Ventil 60 abzweigendes Überdruckventil 68 vorge
sehen, welches auf einen Höchstdruck des Speichertanks 10
eingestellt ist und damit ein Übersteigen dieses Höchst
drucks im Speichertank 10 verhindert.
Um das erfindungsgemäße Entnahmesystem in geeigneter
Weise betreiben zu können, ist in der Motorzuleitung 50
ein motorseitiges Absperrventil 70 und außerdem in der
Saugleitung 14 ein tankseitiges Absperrventil 72 vorge
sehen, die vorzugsweise beide über eine Anlaufsteuerung 74
betätigbar sind.
Das erfindungsgemäße Entnahmesystem funktioniert nun
folgendermaßen:
In abgeschaltetem Zustand ist sowohl das tankseitige Ab
sperrventil 72 als auch das motorseitige Absperrventil 70
verschlossen. Außerdem wird der Speichertank 10 entweder
drucklos oder auf einem geringen Überdruck gehalten.
Soll nun die Förderpumpe 20, das heißt insbesondere deren
Verdichter 24, kaltgefahren werden, so wird zunächst das
tankseitige Absperrventil 72 geöffnet und die Förder
einheit 20 eingeschaltet, so daß deren Pumpenantrieb 22
die Förderpumpe 24 treibt. Diese Förderpumpe 24 beginnt
nun, ohne optimal zu arbeiten, über die Saugleitung 14
Wasserstoff anzusaugen, was gleichzeitig dadurch unter
stützt wird, daß der Speichertank 10 auf einem gering
fügigen Überdruck gehalten wird. Somit wird die Sauglei
tung 14 von dem bereits in dieser verdampfenden Wasser
stoff durchströmt, welcher dann die Förderpumpe 24 pas
siert und aus dessen Auslaßöffnung 48 in das Behälter
innere 38 des Druckbehälters 28 austritt. Da die Förder
pumpe 24 läuft, wird in dem Behälterinnern 38 ein Druck
aufgebaut, welcher höher liegt als der Druck in der Saug
leitung 14. Um diesen sich im Behälterinneren 38 aufbau
enden Druck auszunützen, wird von der Anlaufsteuerung 74
über die Steuerung 62 das Ventil 60 in der vom Druckbe
hälter 28
zum Speichertank 10 führenden Druckleitung 58 geöffnet,
so daß der sich im Behälterinneren aufbauende Über
druck auch eine Druckerhöhung im Speichertank 10 zur
Folge hat, wobei allerdings der Druck im Speichertank 10
einen durch das Überdruckventil 68 festgelegten Höchst
druck im Speichertank 10 nicht überschreitet. Durch
diese Druckerhöhung im Speichertank 10 wird der Zufluß
von flüssigem Wasserstoff zu der Förderpumpe 24 über die
Saugleitung 14 gesteigert, so daß die Förderpumpe 24
sehr schnell einen ausreichenden Druck im Druckbehälter 28
aufbauen kann. Hierbei wird die Förderpumpe gleichzeitig
kaltgefahren und durch den im Behälterinneren 38 ver
bleibenden Wasserstoff kalt gehalten. Sobald nun ein
ausreichender Druck im Druckbehälter 28 vorhanden ist,
wird das motorseitige Absperrventil 70 durch die Anlauf
steuerung 74 geöffnet, so daß über die Motorzulauflei
tung 50 Wasserstoff aus dem Druckbehälter 28 entnommen
werden kann. Die Steuerung 62 mit dem Druckfühler 64
hält weiterhin den Speichertank 10 auf dem für diesen
vorgesehenen Höchstdruck während des Betriebs.
Je nach dem welche Wasserstoffmenge über die Motorzulei
tung 50 entnommen wird, wird die Förderpumpe in kleineren
oder größeren Intervallen durch die Steuerung 56 ein-
und ausgeschaltet, abhängig von dem vom Druckfühler 54 im
Druckbehälter 28 festgestellten Druck.
Im Betriebszustand wird dabei mit einem Minimaldruck von
70 bar und einem Maximaldruck von 95 bar im Druckbehäl
ter 28 gearbeitet. Bei diesen Drücken ist der Wasserstoff
im Behälterinneren 38 in einem überkritischen Bereich,
das heißt es liegt keine Trennung zwischen Flüssigphase
und Gasphase vor. Dennoch wird sich im Druckbehälter von
dessen Boden 44 zu dessen Deckel 36 ein Temperaturgra
dient einstellen, so daß in erster Linie davon gesprochen
werden kann, daß die Förderpumpe 24 in einem Wasserstoff
bad angeordnet ist, welches vom Boden 44 bis zu der über
dem Verdichter 24 angeordneten Einströmöffnung 52 der Mo
torzuleitung reicht.
Wird nun die Förderpumpe 24 nach Erreichen des Maximal
drucks von 95 bar abgeschaltet, so verbleibt diese mit
ihrem Pumpengehäuse 40 stets noch in dem vom Boden 44
bis zur Einströmöffnung 52 reichenden Bad aus Wasserstoff
und wird von diesem auf seiner Betriebstemperatur kalt
gehalten. Die weitere Entnahme von Wasserstoff aus dem
Druckbehälter 28 über die Motorzuleitung 50 führt nun zu
einem Abfallen des Drucks, wobei der Minimaldruck spä
testens dann erreicht wird, wenn das Bad aus Wasserstoff
lediglich bis zur Einströmöffnung 52 der Motorzuleitung 50
reicht. Da, wie bereits im vorstehenden beschrieben, die
Einströmöffnung 52 jedoch über dem Pumpengehäuse 40 der
Förderpumpe 24 angeordnet ist, ist diese beim Einschalten
immer noch in das Bad eingetaucht und daher auf ihrer
Betriebstemperatur gehalten, so daß nach Einschalten der
Förderpumpe 24 diese sofort mit der vollen Leistung för
dern kann und keine erneute Anlaufphase benötigt.
Claims (12)
1. Entnahmesystem für Flüssigwasserstoff mit einem
Speichertank, und mit einer über eine Saugleitung mit
dem Speichertank verbundenen und außerhalb desselben
angeordneten Fördereinheit, umfassend eine Förderpumpe,
welche druckseitig mit einer Motorzuleitung in
Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fördereinheit einen die Förderpumpe (24) vollständig
umgebenden Kühlspeichermantel (28) aufweist, welcher
so ausgebildet ist, daß er den druckseitig aus der
Förderpumpe (24) austretenden Wasserstoff die Förderpumpe
zur Kühlung derselben umströmen läßt.
2. Entnahmesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlspeichermantel als thermisch isolierter
Druckbehälter (28) ausgebildet ist, in dessen
Behälterinnerem (38) die Förderpumpe (24) angeordnet
ist.
3. Entnahmesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckbehälter (28) vakuumisoliert ausgebildet
ist.
4. Entnahmesystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (28) gleichzeitig
als Druckausgleichsgefäß für das Entnahmesystem
ausgebildet ist.
5. Entnahmesystem nach einem der voranstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pumpenantrieb
(22) außerhalb des Druckbehälters (28) angeordnet
ist.
6. Entnahmesystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (24) im
tiefstliegenden Bereich des Druckbehälters (28) angeordnet
ist.
7. Entnahmesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Auslaßöffnung (48) der Förderpumpe (24)
im tiefstliegenden Bereich des Druckbehälters (28)
angeordnet ist.
8. Entnahmesystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (28) so
ausgebildet ist, daß sich in diesem ein Kühlbad aus
Wasserstoff bildet, in welches die Förderpumpe (24)
eingetaucht ist.
9. Entnahmesystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Motorzuleitung (50)
den Druckbehälter (28) oberhalb der Förderpumpe (24)
verläßt.
10. Entnahmesystem nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter
(28) mit einer Druckregeleinrichtung (54, 56)
versehen ist, welche die Förderpumpe (24) bei Überschreiten
eines Maximaldrucks ausschaltet und bei
Unterschreiten eines Minimaldrucks einschaltet.
11. Entnahmesystem nach einem der Ansprüche 2 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß vom Druckbehälter eine
Druckleitung (58) in den Speichertank (10) führt,
welche eine Druckregeleinrichtung (60, 62, 64) für
den Speichertank (10) aufweist, mittels welcher ein
Betriebsdruck im Speichertank (10) einstellbar ist.
12. Entnahmesystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Motoranlaufsteuerung (74) vorgesehen
ist, welche ein Absperrventil (70) in der Motorzuleitung
(50) schließt, die Förderpumpe (24) einschaltet,
über die Druckregeleinrichtung (60, 62, 64) für den
Speichertank (10) den Tankdruck im Speichertank (10)
auf den Betriebsdruck erhöht und das Absperrventil
(70) bei Erreichen des vom Motor geforderten
Minimaldrucks öffnet.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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