DE4104766A1 - Betankungssystem fuer ein mit kryogenem wasserstoff betriebenes kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Betankungssystem für ein mit kryogenem Wasserstoff betriebenes Kraftfahrzeug mit einem Wasserstofftank und zwei daran angeschlossenen Leitungen für flüssigen und gasförmigen Wasserstoff, die an einen tankstellenseitigen Vorratsbehälter ankuppelbar sind.

Bei solchen Kraftfahrzeugen gestaltet sich das Wiederauf­ füllen des Wasserstofftanks mit flüssigem Wasserstoff mit Hilfe sog. "Johnston-Kupplungen" als schwierig und zeitauf­ wendig, was ein ernstes Hindernis bei der Einführung und Verbreitung der Flüssigwasserstoff Technologie in Kraftfahr­ zeugen darstellt. Bedingt durch den Aufbau einer Johnston- Kupplung ist es nach dem Zusammenkuppeln zweier Leitungen zunächst nötig, die in den Leitungen des Betankungssystems noch vorhandene Umgebungsluft zu entfernen, was durch Evakuieren der Leitungen und anschließendes Spülen mit einem geeigneten Medium, beispielsweise mit Helium, geschieht, wobei dies mehrmals wiederholt wird. Daran anschließend werden die miteinander verbundenen Leitungen kaltgefahren, d. h. von Wasserstoff durchströmt, wobei dieser zum Kaltfahren der Leitungen und anderer Anlagen­ teile benutzte Wasserstoff noch nicht für den eigentlichen Verwendungszweck vorgesehen ist, d. h. der fahrzeugseitige Wasserstofftank bleibt zunächst noch geschlossen und der Wasserstoff wird über eine zweite Johnston-Kupplung und entsprechende Leitungen zur Tankstellenseite rückgeführt und anderweitig weiterverwendet oder abgeblasen. Erst wenn die Leitungen eine bestimmte Temperatur erreicht haben, wird flüssiger Wasserstoff in den Wasserstofftank einge­ leitet. Auf diese Weise ist die Gasbildung beim Befüllen des Wasserstofftanks weitgehend unterbunden. In umgekehrter Richtung, also beim Trennen des Wasserstofftanks vom Vorratsbehälter, müssen nach dem Ablassen des noch in den Leitungen befindlichen Wasserstoffs die Leitungen warmge­ fahren werden, um gefährliche Gemischbildungen und Betriebs­ störungen durch ausfrierende Luft- und Feuchtigkeitsanteile zu vermeiden.

Es ist leicht erkennbar, daß die Handhabung von derartigen Betankungssystemen umständlich und zeitraubend ist. Darüber hinaus ist ein beträchtlicher verfahrenstechnischer Aufwand nötig, um die beschriebenen Abläufe zu ermöglichen. Hierzu ist es bisher üblich, eine am Wasserstofftank angebrachte vakuumisolierte Ventilbox vorzusehen, in der in der Regel vier elektromagnetisch betätigbare Absperrventile und drei Rückschlagventile enthalten sind, mit denen die einzelnen Betriebszustände: Fahren mit flüssigem Wasserstoff, Fahren mit gasförmigem Wasserstoff, Betanken, Spülen, Anwärmen; geschaltet werden. Die Ventilbox benötigt erheblichen Platz, was den für den Wasserstofftank bzw. für die restliche Zuladung des Kraftfahrzeuges zur Verfügung stehenden Platz einschränkt. Die elektromagnetisch betätigbaren Absperr­ ventile und die Vakuumisolierung der Ventilbox sind außer­ dem sehr kostenaufwendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Betankungssystem der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, das einfacher aufgebaut ist und den Verfahrens­ ablauf beim Betanken vereinfacht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine aus einer Kupplungsdose und einem Kupplungsstecker beste­ hende gemeinsame Kupplung für beide Leitungen vorgesehen ist, wobei die Kupplungsdose mit einem unmittelbar benach­ bart der Trennebene angeordneten ersten Absperrorgan und einem davon beabstandeten, in Schließstellung die beiden Leitungen miteinander verbindenden zweiten Absperrorgan versehen ist, wobei ferner die beiden Leitungen jeweils unter Zwischenschaltung eines Absperrventiles unmittelbar vom Wasserstofftank zur Kupplungsdose führen und wobei von der Leitung für flüssigen Wasserstoff eine zum Verbrennungs­ motor führende Kraftstoffversorgungsleitung abzweigt. Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, das Betankungssystem so auszubilden, daß es unter Betriebsbedin­ gungen (Wasserstofftransport unter einem Druck von 3 bar und einer Temperatur von 25 Kelvin) mit dem tankstellen­ seitigen Vorratsbehälter verbunden und getrennt werden kann und das Evakuieren und Spülen, sowie das Kaltfahren bzw. Anwärmen der zwischen der Kupplungsdose und dem Wasserstoff­ tank befindlichen Teile des Betankungssystems entfällt und sich damit dessen Aufbau vereinfacht. Durch das erfindungs­ gemäße Betankungssystem kann zudem die Zahl der elektro­ magnetisch betätigten Absperrventile auf zwei Stück redu­ ziert werden. Rückschlagventile werden nicht benötigt. Darüber hinaus kann die Kupplungsdose noch im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs, also vor dem Anlaufen der Tankstelle, mit gasförmigem Wasserstoff kaltgefahren werden.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die verbleibenden zwei Absperrventile im Isolationsvakuumraum des Wasserstofftanks angeordnet sind, so daß die Ventilbox entfallen kann. Dies verringert den Platzbedarf der Wasser­ stoffanlage im Kraftfahrzeug und senkt darüber hinaus die Kosten.

Der Kupplungsstecker einer üblichen Johnston-Kupplung weist ein Leitungsendrohr auf, das sich im zusammengekuppelten Zustand über die Trennebene hinaus in die Kupplungsdose hinein erstreckt. Durch das Leitungsendrohr, das zwecks Vakuumisolierung doppelwandig ausgeführt ist, wird eine größere auch als "Wärmeleitlänge" bezeichnete räumliche Ent­ fernung zwischen der Stelle, an der die mechanische Verbin­ dung der beiden Kupplungsteile erfolgt, und der Stelle, an der der Übertritt des Wasserstoffs von der einen in die andere Leitung erfolgt, geschaffen. Dadurch wird einer Ver­ eisung entgegengewirkt und es werden die Verdampfungsver­ luste des Wasserstoffs in der Leitung verringert. Ein der­ artig ausgebildeter Kupplungsstecker wird auch als "Male- Teil" bezeichnet. Die dazu korrespondierende Bezeichnung für die Kupplungsdose ist "Female-Teil". Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Betankungssystems ist der Kupplungsstecker unmittelbar benachbart der Trennebene mit einem Absperrorgan versehen und das Leitungsendrohr in axialer Richtung beweglich zum Kupplungsstecker und bis hinter das steckerseitige Absperrorgan zurückziehbar, wobei das Leitungsendrohr im zusammengekuppelten Zustand mit dem zweiten Absperrorgan der Kupplungsdose in Wirkverbindung bringbar ist. Dadurch kann auch das steckerseitige (tankstellenseitige) Teil des Betankungssystems unter Betriebsbedingungen gehalten werden. Darüber hinaus wird beim Trennen der Kupplung das innere (trennebenenferne) Absperrorgan der Kupplungsdose durch das Zurückziehen des steckerseitigen Leitungsend­ rohres automatisch geschlossen. Danach erfolgt erst die Schließung des dosenseitigen ersten (trennebenennahen) Absperrorgans. Der abgesperrte Raum zwischen dem zweiten Absperrorgan und dem ersten Absperrorgan wirkt zudem isolierend. Die Serienschaltung der beiden Absperrorgane der Kupplungsdose erhöht infolge der doppelten Absperrung die Sicherheit gegen Austreten von kryogenem Medium in die Atmosphäre.

Die steckerseitige Leitung ist konzentrisch unter Bildung eines Ringraumes von einer zwischen dem Ausgangsort der Leitung, nämlich dem tankstellenseitigen Vorratsbehälter, und dem Kupplungsstecker angeordneten Außenwandung umgeben, wobei zwischen Außenwandung und Leitung ein Standvakuum (Permanentvakuum) besteht. Um das Ein- und Ausfahren des Leitungsendrohres auf einfache Weise zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, die Außenwandung im steckernahen Bereich flexibel im Sinne eines Membranbalgs auszubilden.

Der Raum zwischen Kupplungsstecker und Kupplungsdose wird minimiert, wenn beide jeweils einen Verbindungsflansch aufweisen, so daß die Kupplung als Flanschverbindung aus­ geführt ist. Die Absperrorgane sind in einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Betankungssystems als Kugelhähne ausgebildet, deren Durchgangsbohrungen zur Aufnahme des Leitungsendrohres vorgesehen sind. Kugelhähne sind einfach herstellbar und gewährleisten eine gute Abdichtung. Darüber hinaus ist dann der zwischen den Verbindungsflanschen verbleibende Raum geometrisch einfach aufgebaut und daher leicht zu spülen. Bei den bekannten Johnston-Kupplungen ist der Raum zwischen den Kupplungen hingegen verwinkelt, so daß praktisch immer etwas Restluft verbleibt, was zu einer Verunreinigung des Wasserstoffs und zu Funktionsstörungen sowie möglicherweise sicherheitstech­ nisch gefährlichen Gemischbildungen im Betankungssystem führt.

Der Spülvorgang nach dem Verbinden von Kupplungsstecker und Kupplungsdose und der Druckentlastungsvorgang vor dem Trennen kann in Weiterbildung der Erfindung sehr leicht dadurch erreicht werden, daß das steckerseitige Absperr­ organ mit mindestens einer Spülvorrichtung versehen ist, die bei geringfügig geöffnetem Absperrorgan den Raum, in dem die Trennebene liegt, mit der steckerseitigen Leitung und einer Ablaßöffnung verbindet, und mindestens eine Druckentlastungsvorrichtung aufweist, die bei geschlossenem und geringfügig über die Schließstellung hinaus betätigtem Absperrorgan, den Raum, in dem die Trennebene liegt, mit einer Ablaßöffnung verbindet. Der Raum zwischen Kupplungs­ stecker und Kupplungsdose wird daher bei Betätigen des steckerseitigen Kugelhahnes automatisch gespült bzw. druck­ entlastet. Es können daher spezielle Spül- und Druckent­ lastungsventile im Betankungssystem oder dem tankstellen­ seitigen Leitungssystem entfallen.

Besonders einfach und kostengünstig läßt sich dies errei­ chen, wenn die Spülvorrichtung und die Druckentlastungs­ vorrichtung von Kanälen im Kugelküken und damit in Wirkver­ bindung bringbaren Kanälen in der Kugelküken-Aufnahme gebildet werden.

Es werden in der Paxis getrennte Leitungen für flüssigen Wasserstoff und gasförmigen Wasserstoff vorgesehen, wobei die Leitung für flüssigen Wasserstoff als Zufuhrleitung und die Leitung für gasförmigen Wasserstoff als Ableitung vorgesehen ist. Dadurch sind normalerweise zwei Johnston- Kupplungen für ein Betankungssystem nötig, was die Kosten verdoppelt und die Handhabung erschwert. Ein ganz erheb­ licher Vorteil ergibt sich daher gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Betankungssystems, wenn die steckerseitige Leitung und das daran angeschlossene Lei­ tungsendrohr aus zwei konzentrischen Leitungen bzw. Rohren besteht, wobei die eine Leitung zur Führung von flüssigem Wasserstoff und die andere Leitung zur Führung von gasför­ migem Wasserstoff vorgesehen ist und die äußere Leitung und das äußere Leitungsendrohr vakuumisoliert ausgebildet sind. In diesem Fall ist es zweckmäßig, wenn das zweite (trenn­ ebenenferne) dosenseitige Absperrorgan aus zwei konzen­ trisch zueinander angeordneten, federbelasteten Endver­ schlüssen besteht, die zu den Leitungsendrohren korrespon­ dieren und jeweils an der Mündung von an der Kupplungsdose angeschlossenen Leitungen angeordnet sind.

Es wird weiter vorgeschlagen, daß der äußere Endverschluß eine in einer Ringnut eines Längskanales der Kupplungsdose angeordnete Kugel aufweist, wobei an die Ringnut die eine der beiden Leitungen angeschlossen ist und wobei die Kugel in Richtung zur Trennebene federkraftbelastet gegen eine Verengung im Längskanal angestellt und durch das äußere Leitungsendrohr beaufschlagbar ist, und daß der innere Endverschluß von einem auf der trennebenenfernen Seite der Kugel angeordneten Ventilteller gebildet ist, der in Richtung zur Trennebene federkraftbelastet gegen eine in Längsrichtung der Kupplungsdose angeordnete Durchgangs­ bohrung der Kugel angestellt ist, wobei der Ventilteller mit einem in der Durchgangsbohrung geführten Axialfortsatz versehen ist, der durch das innere Leitungsendrohr beauf­ schlagbar und mit Axialdurchlässen versehen ist, und wobei an dem der trennebenenfernen Seite des Ventiltellers zuge­ ordneten Raum die andere der beiden Leitungen angeschlossen ist. Derart ausgebildete Endverschlüsse, die konstruktiv auch anders aussehen können (Kugelventil, Kegelventil usw.), sind einfach herstellbar.

Wenn bei in Schließstellung befindlichen Endverschlüssen die beiden an die Kupplungsdose angeschlossenen Leitungen miteinander verbunden sind, wird gewährleistet, daß dieses Ende der Kupplungsdose kalt bleibt, sofern in den Leitungen kryogenes Medium zirkuliert.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Betankungssystems wird vorgeschlagen, daß die innere Leitung und das innere Leitungsendrohr zur Führung von flüssigem Wasserstoff vorgesehen sind und die äußere Leitung und das äußere Leitungsendrohr zur Führung von gasförmigem Wasserstoff, wodurch die Verdampfungsverluste weiter gesenkt werden.

Es ist günstig, wenn ähnlich dem oben beschriebenen inneren Absperrorgan der Kupplungsdose auch der Kupplungsstecker oder die damit verbundene Leitung mit einem weiteren Absperrorgan versehen ist, wobei dann das Leitungsendrohr gegenüber der steckerseitigen Leitung längsbeweglich in Wirkverbindung mit dem weiteren steckerseitigen Absperr­ organ steht. Damit wird erreicht, daß sowohl der Kupplungs­ stecker als auch die Kupplungsdose nach dem Entkuppeln automatisch abgedichtet werden. Zwischen den inneren Absperrorganen und den äußeren Absperrorganen (Kugelhähne) ist dann jeweils ein isolierender Raum.

Um eine Querschnittserweiterung der Kupplung im Bereich der Kugelhähne zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß das weitere steckerseitige Absperrorgan im Leitungsabschnitt vor dem Membranbalg angeordnet ist. Zweckmäßigerweise ist das weitere steckerseitige Absperrorgan als federbelasteter Endverschluß ausgebildet, der zwischen die innere Leitung und das innere Leitungsendrohr geschaltet ist. Es ist selbstverständlich auch möglich, einen steckerseitigen Endverschluß vorzusehen, der genauso aufgebaut ist, wie der dosenseitige Endverschluß. Auf diese Weise werden sowohl die innere als auch die äußere Leitung des Kupplungssteckers und die beiden Leitungen der Kupplungsdose beim Trennen der Kupplung automatisch abgedichtet.

Mit dem erfindungsgemäßen Betankungssystem kann die Betan­ kungszeit, beispielsweise bei einem 125-l-Wasserstofftank von ca. 60 min. auf ca. 10 min. gesenkt werden. Darüber hinaus vereinfacht sich der Verfahrensablauf bei gleichzei­ tig erhöhter Sicherheit. Die starke Vereinfachung des Ver­ fahrensablauf ermöglicht es, das Betanken zu automatisie­ ren, beispielsweise unter Verwendung eines Roboters.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden an­ hand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausfüh­ rungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Prinzipaufbau des erfindungsgemäßen Betankungs­ systems (Tankstellenseite mit Kupplungsteil),

Fig. 2 den Prinzipaufbau des erfindungsgemäßen Betankungs­ systems (Wasserstofftank und Armaturen),

Fig. 3 eine Johnston-Kupplung,

Fig. 4 den Prinzipaufbau zu einem Betankungssystem, an den Johnston-Kupplungen angeschlossen sind,

Fig. 5 eine zusammengekuppelte Kupplung nach Fig. 1 vor dem Ausfahren des Leitungsendrohres;

Fig. 6 eine Kupplung nach Fig. 1 beim Spülen der Flanschung vor dem Betanken;

Fig. 7a bis 7d ein Prinzipschema zum Absperrorgan des Kupplungs­ steckers;

Fig. 8 eine Kupplung nach Fig. 1 beim Betanken;

Fig. 9 eine Kupplung nach Fig. 1 beim Entleeren des Leitungsendrohres;

Fig. 10 das Prinzipschema eines steckerseitigen Endver­ schlusses;

Fig. 11a bis 11b eine Kupplung nach Fig. 1 in einer ausgeführten Form;

Fig. 12a bis 12d den dosenseitigen Endverschluß in ausgeführter Form;

Fig. 13a bis 13c den Endverschluß nach Fig. 12 im Eingriff mit dem Leitungsendrohr.

Die Fig. 1 und 2 zeigen den Prinzipaufbau eines erfin­ dungsgemäßen Betankungssystems. Tankstellenseitig ist ein Vorratstank 1 mit flüssigem Wasserstoff LH₂ vorgesehen, an den eine Leitung 2 angeschlossen ist, in die eine Pumpe 3 und ein elektromagnetisch betätigtes Absperrventil 4 geschaltet sind. An die Leitung 2 ist eine Leitung 5 angeschlossen, die mit dem oberen Ende des Vorratstanks 1 in Verbindung steht und in der ein elektromagnetisch betätigbares Absperrventil 6 angeordnet ist. Die Leitung 2 ist im Anschluß an die Abzweigung zur Leitung 5 unter Bildung eines Zwischenraumes konzentrisch von einer Leitung 7 umgeben, von der eine Leitung 8 abzweigt, in der sich ein Druckbegrenzungsventil 9 befindet. Die Leitungen 2 und 7 sind bevorzugt elastisch ausgebildet und führen zu einem Kupplungsstecker 10. Auf eine Darstellung der Vakuumiso­ lierung der Leitungen 2 und 7 ist in Fig. 1 verzichtet. Die Leitungen 2 und 7 münden in einem aus einem äußeren Rohr 7a und einem inneren Rohr 2a bestehenden Leitungsend­ rohr. Das Leitungsendrohr ist in bezug auf den Kupplungs­ stecker 10 längsbeweglich, was durch einen Membranbalg 11 erreicht wird. Der Kupplungsstecker 10 ist mit einem als Kugelhahn 12 ausgebildeten Absperrorgan versehen, wobei die Durchgangsbohrung 12a des Kugelhahns in geöffnetem Zustand ein Ausfahren des Leitungsendrohres aus dem Kupplungsstecker ermöglicht, was in Fig. 1 dargestellt ist.

Der Kupplungsstecker 10 ist über einen Verbindungsflansch 13 mit dem Verbindungsflansch 14 einer Kupplungsdose 15 lösbar verbunden. Auch die Kupplungsdose 15 ist mit einem Kugelhahn 16 versehen, dessen Durchgangsbohrung 16a zur Aufnahme des Leitungsendrohres vorgesehen ist. In der Berührungsebene der Verbindungsflansche 13 und 14, der sogenannten Trennebene T, ist eine Dichtung 17 angeordnet. Im trennebenenfernen Bereich der Kupplungsdose 15 ist ein weiteres Absperrorgan 18 angeordnet, wobei zwischen dem Absperrorgan 18 und dem Kugelhahn 16 ein isolierender Zwischenraum 19 vorgesehen ist. Das Absperrorgan 18 ist in Richtung zur Schließstellung federbelastet und verbindet in Schließstellung zwei an die Kupplungsdose 15 angeschlossene Leitungen 20 und 21. Das Absperrorgan 18 wird durch das in die Kupplungsdose 15 eingefahrene Leitungsendrohr geöffnet, wobei im geöffneten Zustand das innere Leitungsendrohr 2a mit der Leitung 20 verbunden ist und das äußere Leitungsend­ rohr 7a mit der Leitung 21. Somit stellt die Leitung 20 die Zuleitung dar, in der flüssiger Wasserstoff LH₂ einem in Fig. 2 dargestellten Wasserstofftank 22 zugeführt wird, und stellt die Leitung 21 die Ableitung dar, durch die beim Betanken aus dem Wasserstofftank 22 verdrängter gasförmiger Wasserstoff GH₂ zur Tankstellenseite hin rückgeführt und über die Leitung 8 und das Druckbegrenzungsventil 9 (das niedriger eingestellt sein muß als ein wasserstofftank­ seitiges Druckbegrenzungsventil), beispielsweise in einen Kamin abgeblasen wird.

Der in Fig. 2 dargestellte fahrzeugseitige Wasserstofftank 22 ist vakuumisoliert und enthält flüssigen und gasförmigen Wasserstoff. Die Leitung 20 führt in den bodennahen Bereich des Wasserstofftanks 22. Die Leitung 21 führt in den oberen Bereich des Wasserstofftanks 22. In dem Isolationsvakuum­ raum 23, der den Wasserstofftank 22 umgibt, ist in der Leitung 20 ein elektromagnetisch betätigtes Absperrventil 24 angeordnet und in der Leitung 21 ein elektromagnetisch betätigtes Absperrventil 25. Stromauf des Absperrventiles 25 zweigt eine Leitung 26 mit diversen Armaturen und Ventilen (Sicherheitsventile, Manometer) ab. Von der Leitung 20 zweigt stromauf des Absperrventiles 24 eine Kraftstoffversorgungsleitung 27 ab, die zu einem symbolisch dargestellten Heizgerät 28 mit nachgeschaltetem elektromagnetisch betätigten Absperrventil 29 führt und weiter zu einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs.

Es sind drei Betriebsarten möglich: Betrieb mit gasförmigem Wasserstoff; Betrieb mit flüssigem Wasserstoff; Betanken.

Beim Betrieb mit gasförmigem Wasserstoff sind die Absperr­ ventile 25 und 29 geöffnet und ist das Absperrventil 24 geschlossen. Gasförmiger Wasserstoff aus dem oberen Teil des Wasserstofftanks 23 strömt daher durch die Leitung 21 über die Kupplungsdose 15 (genauer gesagt, über den das Absperrorgan 16 enthaltenden "kalten Teil" der Kupplungs­ dose 15) und die Leitung 20 in die Kraftstoffversorgungs­ leitung 27. Bei Betrieb mit flüssigem Wasserstoff ist das Absperrventil 25 geschlossen und sind die Absperrventile 24 und 29 geöffnet. Infolge des im Wasserstofftank 22 vorhan­ denen Drucks, z. B. von 3 bar, wird flüssiger Wasserstoff in die Leitung 20 gedrückt und von dort in die Leitung 27 und weiter in das Heizgerät 28, wo eine Verdampfung erfolgt. Reicht der Druck im Wasserstofftank 22 nicht mehr aus, so wird der Wasserstofftank beheizt, um eine Verdampfung des flüssigen Wasserstoffs zu erreichen und damit den Tankdruck wieder anzuheben. Vor dem Betanken wird das Kraftfahrzeug zweckmäßigerweise zunächst einige Zeit mit gasförmigem Wasserstoff betrieben, um die Kupplungsdose 15 kaltzu­ fahren. Nachdem der Kupplungsstecker 10 und die Kupplungs­ dose 15 miteinander verbunden und die Absperrorgane geöff­ net sind und das Leitungsendrohr in die Kupplungsdose eingefahren ist, strömt bei geschlossenem Absperrventil 29 und geöffnetem Absperrventil 24 flüssiger Wasserstoff über die Leitung 20 in den Wasserstofftank 22 und strömt ver­ drängter gasförmiger Wasserstoff bei geöffnetem Absperr­ ventil 25 über die Leitung 21 ab.

In Fig. 3 ist eine Johnston-Kupplung für ein Betankungs­ system des Standes der Technik dargestellt. Im Gegensatz zur Kupplung, wie sie beim erfindungsgemäßen Betankungs­ system Verwendung findet, ist die Johnston-Kupplung mit keinerlei Absperrorganen versehen. Das Male-Teil 30 der Kupplung ist fest mit einem Leitungsendrohr 31 verbunden, in dem koaxial eine zur Führung von flüssigem Wasserstoff vorgesehene Leitung 32 angeordnet ist. In dem Raum 33 zwischen der Außenwandung der Leitung 32 und der Innen­ wandung des Leitungsendrohres 31 herrscht ein Standvakuum (Permanentvakuum). Das Female-Teil 34 der Kupplung wird mittels einer Überwurfverschraubung 35 mit dem Male-Teil 30 verbunden und weist Ringdichtungen 36 auf, die gegen das Leitungsendrohr 31 des Male-Teiles 30 dichten. Eine weitere Dichtfläche ist darüber hinaus an einem Abflußelement 37 des Leitungsendrohres 31 angeformt, das gegen das "kalte Ende" 38 des Female-Teiles 34 anliegt. Dieses "kalte Ende" 38 ist über ein Rohr 39 mit dem "warmen Ende" des Female- Teiles 34 verbunden. Vor Inbetriebnahme der Johnston- Kupplung ist diese zusammen mit den fortführenden Leitungen zu entlüften, zu spülen und kaltzufahren. Wie aus der Darstellung ersichtlich ist, gestaltet sich insbesondere das Entlüften und Spülen einer Johnston-Kupplung als schwierig, da der Raum zwischen dem Male-Teil 30 und dem Female-Teil 34 sehr viele Winkel aufweist. Zudem sind Blindstopfen B1 und B2 (Fig. 4) zu öffnen, wobei unter Druck stehender Wasserstoff zur Atmosphäre entweicht und kalte, mit Wasserstoff gefüllte Leitungen 20, 21 sowie kalte Absperrventile 40, 41 zur Atmosphäre zu öffnen sind.

In Fig. 4 ist ein Betankungssystem des Standes der Technik dargestellt, jedoch mit einer Ventilausrüstung, wie sie für den Betrieb mit einer Johnston-Kupplung nach Fig. 3 erfor­ derlich ist. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. In der Leitung 21 ist zusätzlich zu dem Absperr­ ventil 25 ein weiteres elektromagnetisch betätigbares Absperrventil 40 angeordnet (nachgeschaltet). In der Leitung 20 ist stromauf des Absperrventiles 24 ein Rückschlagventil 41 angeordnet. Zwischen dem Rückschlag­ ventil 41 und dem Absperrventil 25 zweigt eine Leitung 42 ab, in der ein weiteres elektromagnetisch betätigbares Absperrventil 43 mit nachgeschaltetem Rückschlagventil 44 angeordnet ist und die zu der Kraftstoffversorgungsleitung 27 führt, wobei ein Anschluß an die Leitung 21 zwischen den Absperrventilen 25 und 40 vorgesehen ist. Ebenfalls zu der Kraftstoffversorgungsleitung 27 führt eine mit einem Rückschlagventil 45 versehene Leitung 46, die stromauf des Absperrventiles 25 abzweigt. Die vier genannten Absperr­ ventile und drei Rückschlagventile sind allesamt in einer vakuumisolierten Ventilbox 47 angeordnet, die mit einem Sicherheitsventil 48 versehen ist. Die Kraftstoffversor­ gungsleitung 27 ist im Abschnitt von der Ventilbox 47 bis zum Heizgerät 28 von einem vakuumisolierten Gehäuse 49 umgeben. Das Betanken mit einem Betankungssystem nach dem Stand der Technik funktioniert wie folgt: Nach dem Entfernen von kupplungsseitigen Verschlüssen und der Blindstopfen B1, B2 von den Female-Teilen B3 und B4 der Johnston-Kupplungen, was sehr schnell geschehen muß, um das Eindringen von Luft in die kalten Leitungen zu vermeiden, werden die Johnston-Kupplungen miteinander verbunden. Es ist zunächst erforderlich, zu spülen und zu evakuieren. Zu diesem Zweck werden die Absperrventile 24 und 25 geschlos­ sen und die Absperrventile 40 und 43 geöffnet. Danach werden die Leitungen 20, 42 und 21 evakuiert und von der Tankstellenseite aus gespült und mit LH₂ kaltgefahren. Danach wird das Absperrventil 43 geschlossen und werden die Absperrventile 24 und 25 geöffnet, wonach die Befüllung des Wasserstofftanks 22 erfolgt. Wenn der Betankungsvorgang abgeschlossen ist, werden die Absperrventile 24 und 25 wieder geschlossen und das Absperrventil 43 geöffnet, um die Leitungen warmfahren zu können, beispielsweise mit gas­ förmigem Helium. Anschließend werden die beiden Johnston- Kupplungen getrennt und die Verschlüsse und Blindstopfen B1 und B2 wieder montiert.

Im Fahrbetrieb mit flüssigem Wasserstoff sind die Absperr­ ventile 24 und 43 geöffnet und die Absperrventile 25 und 40 geschlossen. Im Fahrbetrieb mit gasförmigem Wasserstoff sind die Absperrventile 24, 43 und 40 geschlossen und ist das Absperrventil 25 geöffnet.

Es ist leicht erkennbar, daß das beschriebene Betankungs­ system des Standes der Technik aufwendig aufgebaut, schwierig zu bedienen und sicherheitstechnisch bedenklich ist.

Im nachfolgenden sei nun im Detail auf den Verfahrensablauf beim Betanken unter Verwendung des erfindungsgemäßen Betankungssystems eingegangen. Hierzu wird auf die Fig. 5 und 9 verwiesen, wobei die Darstellung der Kupplung in den Fig. 5, 6, 8 und 9 der Darstellung nach Fig. 1 ent­ spricht. Fig. 5 stellt den Beginn des Betankungsvorgangs dar. Hierbei sind der Kupplungsstecker 10 und die Kupplungsdose 15 bereits miteinander verflanscht, jedoch sind die Kugelhähne 12 und 16 noch geschlossen und ist daher das Leitungsendrohr mit innerem Rohr 2a und äußerem Rohr 7a in den Kupplungsstecker 10 eingefahren und das Absperrorgan 18 geschlossen. Das "kalte Ende" der Kupplungsdose 15 ist zweckmäßigerweise unmittelbar vor dem Abstellen des Kraftfahrzeugs durch Gasbetrieb kaltgefahren worden, was gestricht symbolisiert ist.

Der Kupplungsstecker 10 sei darüber hinaus mit einer Entlüftungsleitung 50 verbunden, in der ein Rückschlag­ ventil 51 angeordnet ist und die zur Leitung 8 führt. Zum Zwecke des Entlüftens wird, wie in Fig. 6 dargestellt ist, der Kugelhahn 12 etwas geöffnet. Bei offenem Absperrventil 6 kann nun gasförmiger Wasserstoff die in dem Raum zwischen dem Kupplungsstecker 10 und der Kupplungsdose 15 vorhandene Luft in die Leitungen 50 und 8 verdrängen, was durch Pfeile und eine gestrichte Linie parallel zur Leitung symbolisiert wird.

Wie dies geschieht, ist in den Fig. 7a bis 7d stark vereinfacht dargestellt. Fig. 7a zeigt den Kugelhahn 12 des Kupplungssteckers 10 in Verschlußstellung in Drauf­ sicht, d. h. die Durchgangsbohrung 12a des Kugelkükens 70 ist senkrecht zum entsprechenden Kanal 71 des Kugelhahns 12 angeordnet. In der hohlkugeligen Kugelküken-Aufnahme sind zwei Bohrungen 72 und 73 (verdeckt dargestellt) eingebracht, die mit der Leitung 50 in Verbindung stehen. Das Kugelküken 70 ist im Bereich zwischen den aufnahmeseitigen Bohrungen 72 und 73 mit einem Schlitz 74 versehen. Darüber hinaus sind zwei Abschrägungen 75 und 76 an diagonal gegenüber­ liegenden Seiten der Durchgangsbohrung 12a vorgesehen. Auf der in der Fig. 7a linken Seite des Kugelkükens 70 stehe Wasserstoff an. Auf der rechten Seite liegt die Trennebene. Wird nun das Kugelküken 70 geringfügig in Öffnungsrichtung, in diesem Beispiel entgegen dem Uhrzeigersinn, gedreht, was in Fig. 7b dargestellt ist, so kommt der Schlitz 74 zur Deckung mit der Bohrung 72, während gleichzeitig die Abschrägung 75 eine Verbindung zwischen dem Kanal 71 und der Durchgangsbohrung 12a herstellt und die Abschrägung 76 eine Verbindung zwischen der Durchgangsbohrung 12a und dem Raum 77, in dem die Trennebene T liegt.

Infolgedessen strömt Wasserstoff vom Kanal 71 über die Abschrägung 75, die Durchgangsbohrung 12a und die Abschrägung 76 in den Raum 77, wo die dort vorhandene Luft verdrängt und über den Schlitz 74 und die als Spülbohrung fungierende Bohrung 72 in die Leitung 50 gedrückt wird. Dies geschieht solange, bis nur noch Wasserstoff in dem Raum 77 vorhanden ist. Dann wird das Kugelküken 70 weiter­ gedreht, so daß die Durchgangsbohrung 12a vollständig an den Kanal 71 anschließt, was in Fig. 7c dargestellt ist. In umgekehrter Richtung, d. h. zur Druckentlastung wird nach dem Verdrehen des Kugelkükens im Uhrzeigersinn in Schließ­ richtung und Erreichen der Schließrichtung ein kurzes Überdrehen vorgenommen, so daß der Schlitz 74 zur Deckung kommt mit der Bohrung 73, die damit als Druckentlastungs­ bohrung wirkt (Fig. 7d).

Der eigentliche Betankungsvorgang ist aus den Fig. 2 und 8 ersichtlich. Hierbei ist nun auch der Kugelhahn 16 der Kupplungsdose 15 vollständig geöffnet und das Leitungsend­ rohr bei zusammengedrücktem Membranbalg 11 voll ausgefah­ ren, wodurch das Absperrorgan 18 geöffnet und somit die Leitung 2a an die Leitung 20 und die Leitung 7a an die Leitung 21 angeschlossen ist. Bei geöffnetem Absperrventil 4 und laufender Pumpe 3 strömt flüssiger Wasserstoff aus dem Vorratstank 1 in die Leitung 20 und verdrängtes Gas aus dem Wasserstofftank 22 über die Leitung 21 in die zum Kamin führende Leitung 8. Unter Umständen kann auf den Einsatz der Pumpe 3 verzichtet werden, sofern der Gasdruck im Vorratsbehälter 1 groß genug ist, um eine Wasserstofför­ derung in angemessener Zeit zu ermöglichen.

Nachdem der Wasserstofftank 22 ausreichend gefüllt ist, wird die Pumpe 3 abgestellt, das Absperrventil 4 geschlos­ sen, das Absperrventil 6 geöffnet und die Leitung 2a vom Wasserstoff LH₂ entleert, was in Fig. 9 dargestellt ist. Dazu wird das Leitungsendrohr soweit eingefahren ist, daß das Absperrorgan 18 schließt, so daß der noch in der Leitung 2a vorhandene Wasserstoff über die Leitung 7a in die Leitung 5 und damit in den Vorratsbehälter 1 zurück­ strömt. Es ist jedoch auch möglich, den in der Leitung 2a noch vorhandenen Wasserstoff bei geschlossenem Absperr­ ventil 4, geöffnetem Absperrventil 6 und voll ausgefahrenem Leitungsendrohr, d. h. wenn die Verbindung zum Fahrzeugtank 22 noch steht, bei ausreichend hohem Druck im Vorratsbe­ hälter 1 in den Wasserstofftank 22 zu entleeren.

Analog zu dem Absperrorgan 18 in der Kupplungsdose 15 ist es auch möglich, auf der Seite des Kupplungssteckers 12 ein weiteres Absperrorgan A vorzusehen, wenn dies aus sicherheitstechnischen Gründen erforderlich scheint. Ein solches Absperrorgan A ist in Fig. 10 dargestellt und würde gemäß der Kupplungs-Darstellung nach Fig. 1 in den Bereich unmittelbar links vor dem Membranbalg eingebaut werden, um eine Querschnittserweiterung der Kupplung im Bereich der Kugelhähne und des Kraftfahrzeugs zu vermeiden. Das innere Rohr 2a des Leitungsendrohres ist hierbei mit einem über eine Feder 100 beaufschlagten Kugelventil 101 versehen, das axial zwischen der Leitung 2 und dem inneren Rohr 2a angeordnet ist. Die Abdichtung zum äußeren Rohr 7a erfolgt über einen Balg 102. Damit wird erreicht, daß auch der Kupplungsstecker 10, genauer gesagt die Leitung 2, automatisch abgedichtet wird, sobald der Kupplungsstecker von der Kupplungsdose getrennt wird. Das Absperrorgan A wird gleichzeitig mit dem Absperrorgan 18 geöffnet und geschlossen, da sich das innere Rohr 2a an den Absperr­ organen abstützt.

Fig. 11a zeigt eine Schnittdarstellung der Kupplung des erfindungsgemäßen Betankungssystems in gekuppeltem Zustand. Hierbei ist die Kupplung oberhalb der Mittellinie mit geöffneten Kugelhähnen und vollständig ausgefahrenem Leitungsendrohr dargestellt und unterhalb der Mittellinie mit vollständig eingefahrenem Leitungsendrohr und geschlos­ senen Kugelhähnen. Es finden die gleichen Bezugszeichen Verwendung wie in Fig. 1. Die Kupplungsdose 15 ist mittels eines Flansches 111 an der Karrosserie 112 des Kraftfahr­ zeuges befestigt. Die Betätigung der Kugelhähne 12 und 16 erfolgt bevorzugt automatisch mit Hilfe eines geeigneten Gestänges. Hierbei ist vorgesehen, daß nach dem Kuppeln zunächst der Kugelhahn 12 zwecks Entlüftung und Spülung des Raumes zwischen Kupplungsdose 15 und Kupplungsstecker 10 betätigt wird. Der Kugelhahn 12 ist in diesem Beispiel mit einer elektrischen Heizung 113 versehen, die eine Vereisung sicher verhindert. Der beispielsweise aus Edelstahl beste­ hende Membranbalg 11 ist in einer Metallhülse 114 geführt. Das äußere Rohr 7a des Leitungsendrohres ist doppelwandig ausgeführt und vakuumisoliert. An seinem Ende ist ein Mund­ stück mit Dichtung 115 über einen Balg 116 axial federnd befestigt.

In Fig. 11b ist das hintere Ende des Kupplungssteckers 10 und der Betätigungsmechanismus zum Ausfahren des Leitungs­ endrohres gezeigt. Der Membranbalg 11 ist an seinem trenn­ ebenennahen Ende mit einem Flansch 117 des Kupplungsstek­ kers 10 verbunden, der als Widerlager für Befestigungs­ schrauben dient (Fig. 11a). Am trennebenenfernen Ende des Membranbalgs 11 ist dieser an einem Deckel 118 befestigt. Am Deckel 118 ist ein seitlicher Fortsatz 118a befestigt, der mit einer Gewindebohrung versehen ist und in einer Längsnut 114a der Metallhülse 114 verdrehsicher geführt ist, die sich über die ganze Länge des Metallbalgs 11 erstreckt. In der Gewindebohrung des seitlichen Fortsatzes 118a ist ein Gewindestift 119 drehbar, der in einem Widerlager 114b am in der Figur rechten Ende der Metallhülse 114 und in einer am in der Figur linken Ende der Metallhülse 114 angeordneten Führung 114c abgestützt ist. Durch Drehen des Gewindestiftes 119 läßt sich der Deckel 118 in Richtung zur Trennebene hin oder in entgegengesetzter Richtung von der Trennebene weg bewegen und damit der Metallbalg 11 zusammendrücken oder auseinanderziehen. Da an dem Deckel 118 eine die beiden Leitungen 2 und 7 unter Bildung eines zur Vakuumisolierung vorgesehenen Zwischenraumes konzentrisch umgebende Außenwandung 270 befestigt ist, die wiederum auf in den Figuren nicht gezeigte Weise mit den Leitungen 2 und 7 verbunden ist, kann das aus dem inneren Rohr 2a und dem äußeren Rohr 7a gebildete Leitungsendrohr relativ zum Kupplungsstecker 10 in axialer Richtung bewegt und somit ein- und ausgefahren werden. Im Bereich der Längsnut 114a ist die Metallhülse 114 nur halbzylindrisch ausgebildet, um ein Ein- und Ausfahren der mit einem rechtwinkligen Knie (in der Figur links) versehenen Leitung 2, 7, 270 zu ermöglichen.

In den Fig. 12a bis 12d ist das Absperrorgan 18 der Kupplungsdose 15 im eingebauten Zustand und in Einzelteilen dargestellt. Das Absperrorgan 18 besteht aus zwei von einer gemeinsamen Druckfeder 120 in Richtung zur Trennebene beaufschlagten Endverschlüssen. Dabei wird ein zur Leitung 21 korrespondierender äußerer Endverschluß von einer eine Durchgangsbohrung 121a aufweisenden Kugel 121 gebildet, die in einer Ringnut 122 eines Längskanales 123 angeordnet ist und gegen eine Verengung 124 dieses Längskanales 123 anliegt. Der zur Leitung 20 korrespondierende innere Endverschluß wird von einem Ventilteller 125 gebildet, der mit einem in der mit Kunststoff ausgekleideten Durchgangs­ bohrung 121a geführten Axialfortsatz 125a versehen ist. In den Fig. 12b bis 12d sind die beiden Endverschlüsse als Einzelteile dargestellt. Der Axialfortsatz 125a des Ventiltellers 125 besteht aus zwei kreuzförmig zueinander angeordneten Blechstreifen.

Die Funktionsweise des Absperrorganes 118, d. h. der beiden Endverschlüsse ist aus den Fig. 13a bis 13c ersichtlich. Bei ausgefahrenem Leitungsendrohr liegt das am Balg 116 des äußeren Rohres 7a befestigte Mundstück dichtend gegen die in der Fig. 13a linke Seite der Verengung 124 des Kanales 123 an. Das innere Rohr 2a, dessen Innendurchmesser gering­ fügig größer ist als der Innendurchmesser der Durchgangs­ bohrung 121a, liegt an der Kunststoffauskleidung der Durchgangsbohrung 121a der Kugel 121 an und drückt diese nach in der Figur rechts, so daß eine Verbindung zwischen der Leitung 21 und dem Ringraum zwischen den Rohren 2a und 7a hergestellt wird. Die Kugel 121 wird dabei soweit nach in der Figur rechts gedrückt, bis sie gegen eine Verengung 126 anliegt und somit die Verbindung zwischen den Leitungen 21 und 20 unterbrochen ist. Durch ein Querblech 127 im Inneren des Rohres 2a (Fig. 13b und 13c) wird der Axial­ fortsatz 125a und damit der Ventilteller 125 ebenfalls nach in der Figur rechts bewegt, so daß flüssiger Wasserstoff aus dem Rohr 2a durch die zwischen der Durchgangsbohrung 121a und dem Axialfortsatz 125a gebildeten Kanäle zur Leitung 20 fließen kann. Der Balg 116 hat in dieser Konstruktion die Aufgabe, Toleranzen auszugleichen.

Claims (15)

1. Betankungssystem für ein mit kryogenem Wasserstoff betriebenes Kraftfahrzeug mit einem Wasserstofftank und zwei daran angeschlossenen Leitungen für flüssigen und gasförmigen Wasserstoff, die an einen tankstellensei­ tigen Vorratsbehälter ankuppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus einer Kupplungsdose (15) und einem Kupplungsstecker (10) bestehende gemeinsame Kupplung für beide Leitungen (20, 21) vorgesehen ist,
wobei die Kupplungsdose (15) mit einem unmittelbar benachbart der Trennebene (T) angeordneten ersten Absperrorgan und einem davon beabstandeten, in Schließ­ stellung die beiden Leitungen (20, 21) miteinander verbindenden zweiten Absperrorgan (18) versehen ist,
wobei ferner die beiden Leitungen (20, 21) jeweils unter Zwischenschaltung eines Absperrventiles (24, 25) unmit­ telbar vom Wasserstofftank (22) zur Kupplungsdose (15) führen und wobei von der Leitung (20) für flüssigen Wasserstoff eine zum Verbrennungsmotor führende Kraft­ stoffversorgungsleitung (27) abzweigt.

2. Betankungssystem nach Anspruch 1, wobei der Wasserstoff­ tank vakuumisoliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrventile (24, 25) im Isolationsvakuumraum (23) des Wasserstofftanks (22) angeordnet sind.

3. Betankungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kupplungsstecker ein Leitungsendrohr aufweist, das sich in zusammengekuppeltem Zustand über die Trennebene hinaus in die Kupplungsdose hinein erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsstecker (10) unmittel­ bar benachbart der Trennebene (T) mit einem Absperr­ organ (12) versehen ist und das Leitungsendrohr in axialer Richtung beweglich zum Kupplungsstecker (10) und bis hinter das steckerseitige Absperrorgan zurück­ ziehbar ist, wobei das Leitungsendrohr in zusammenge­ kuppeltem Zustand mit dem zweiten Absperrorgan (18) der Kupplungsdose (15) in Wirkverbindung bringbar ist.

4. Betankungssystem nach Anspruch 3, wobei die steckersei­ tige Leitung konzentrisch unter Bildung eines Ringraumes von einer zwischen dem Ausgangsort der Leitung und dem Kupplungsstecker angeordneten Außenwandung (270) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwandung (270) im steckernahen Bereich flexibel im Sinne eines Membran­ balgs (11) ausgebildet ist.

5. Betankungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsdose (15) und der Kupplungsstecker (10) jeweils einen Verbindungsflansch (13, 14) aufweisen.

6. Betankungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die trennebenennahen Absperrorgane als Kugelhähne (12, 16) ausgebildet sind, deren Durchgangsbohrungen (12a, 16a) zur Aufnahme des Leitungsendrohres vorgesehen sind.

7. Betankungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das steckerseitige Absperrorgan mit mindestens einer Spülvorrichtung versehen ist, die bei geringfügig geöffnetem Absperr­ organ den Raum, in dem die Trennebene (T) liegt, mit der steckerseitigen Leitung und einer Ablaßöffnung verbindet, und mindestens eine Druckentlastungsvor­ richtung aufweist, die bei geschlossenem und gering­ fügig über die Schließstellung hinaus betätigtem Absperrorgan, den Raum, in dem die Trennebene (1) liegt, mit einer Ablaßöffnung verbindet.

8. Betankungssystem nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülvorrichtung und die Druck­ entlastungsvorrichtung von Kanälen (74, 75, 76) im Kugelküken (70) und damit in Wirkverbindung bringbaren Kanälen (72, 73) in der Kugelküken-Aufnahme gebildet werden.

9. Betankungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die steckerseitige Leitung und das daran angeschlossene Leitungsendrohr aus zwei konzentrischen Leitungen (2, 7) bzw. Rohren (2a, 7a) besteht, wobei die eine Leitung zur Führung von flüssigem Wasserstoff und die andere Leitung zur Führung von gasförmigem Wasserstoff vorgesehen ist und die äußere Leitung (7) und das äußere Leitungsendrohr (7a) vakuumisoliert ausgebildet sind.

10. Betankungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß das zweite dosenseitige Absperrorgan (18) aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten, federbelaste­ ten Endverschlüssen besteht, die zu den Leitungsend­ rohren (2a, 7a) korrespondieren und jeweils an der Mün­ dung der an der Kupplungsdose angeschlossenen Leitungen (20, 21) angeordnet sind.

11. Betankungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der äußere Endverschluß eine in einer Ringnut (122) eines Längskanales (123) der Kupplungsdose (15) angeordnete Kugel (121) aufweist, wobei an die Ringnut (122) die eine der beiden Leitungen (21) angeschlossen ist und wobei die Kugel (121) in Richtung zur Trennebene (T) federkraftbelastet gegen eine Verengung (124) im Längskanal (123) angestellt und durch das äußere Leitungsendrohr (7a) beaufschlagbar ist, und daß der innere Endverschluß von einem auf der trennebenenfernen Seite der Kugel (121) angeordneten Ventilteller (125) gebildet ist, die in Richtung zur Trennebene (T) federkraftbelastet gegen eine in Längsrichtung der Kupplungsdose (15) angeordnete Durchgangsbohrung (121a) der Kugel (121) angestellt ist, wobei der Ventilteller (125) mit einem in der Durchgangsbohrung (121a) geführten Axialfortsatz (125a) versehen ist, der durch das innere Leitungsendrohr (2a) beaufschlagbar und mit Axialdurchlässen versehen ist, und wobei an dem der trennebenenfernen Seite des Ventiltellers (125) zugeordneten Raum die andere der beiden Leitungen (20) angeschlossen ist.

12. Betankungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Leitung (2) und das innere Leitungsendrohr (2a) zur Führung von flüssigem Wasserstoff vorgesehen sind und die äußere Leitung (7) und das äußere Leitungsendrohr (7a) zur Führung von gasförmigem Wasserstoff.

13. Betankungssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Leitungsendrohr vorgeschaltetes weiteres steckerseitiges Absperrorgan (A) vorgesehen ist, wobei das Leitungsendrohr gegen­ über der steckerseitigen Leitung längsbeweglich ist und in Wirkverbindung mit dem weiteren steckerseitigen Absperrorgan (A) steht.

14. Betankungssystem nach den Ansprüchen 4 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere steckerseitige Absperr­ organ (A) im Leitungsabschnitt vor dem Membranbalg (11) angeordnet ist.

15. Betankungssystem nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere steckerseitige Absperrorgan (A) als federbelasteter Endverschluß ausgebildet ist, der zwischen die innere Leitung (2) und das innere Leitungsendrohr (2a) geschaltet ist.