DE4436493C2 - Verfahren zum Füllen eines Behälters - Google Patents
Verfahren zum Füllen eines BehältersInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum
Füllen eines Behälters mit Gasen und insbesondere be
zieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Füllen
ein es Behälters mit einer brennbaren Gasmischung, und
zwar derart, daß dies genau wiederholbar und schnell
erfolgt.
Die US 5,348,344 mit dem
Titel "Apparatus for Inflating a Vehicle Occupant Re
straint", beschreibt eine Aufblasströmungsmittelquelle
für ein Airbag (Gassack oder Gaskissen) in der Form
eines Gasspeicherbehälters, der eine brennbare Gasmi
schung enthält. Die brennbare Gasmischung enthält ein
entflammbares Gas und ein Primärgas, wie beispiels
weise Luft, welches ein Oxidationsgas, wie beispielswei
se Sauerstoff, enthält.
Bei Verwendung bekannter Verfahren ist eine be
trächtliche Menge an Zeit erforderlich, um einen Spei
cherbehälter mit einer brennbaren Gasmischung anzu
füllen. Dies liegt daran, daß eine übermäßige Erhitzung
des entflammbaren Gases und der brennbaren Gasmi
schung vermieden werden muß, um so das Zünden des
entflammbaren Gases und/oder das Zünden der Mi
schung aus brennbaren Gasen zu verhindern. Bei einem
bekannten Speicherbehälter. Füllsystem sind annähernd
40 Minuten erforderlich, um den Speicherbehälter mit
der brennbaren Gasmischung anzufüllen.
Die vorliegende Erfindung sieht ein neues und ver
bessertes Verfahren vor zum Füllen eines Speicherbe
hälters mit einer Mischung von Gasen, und zwar inbe
sondere mit einer brennbaren Gasmischung.
Während des Füllens des Speicherbehälters wird ein
Oxidationsgas von einer Quelle des Oxidationsgases zu
einem ersten Zwischenbehälter geleitet ein entflamm
bares Gas wird von einer Quelle des entflammbaren
Gas es zu einem zweiten Zwischenbehälter geleitet. Das
Oxidationsgas wird von dem ersten Zwischenbehälter
zu dem Speicherbehälter geleitet. Das entflammbare
Gas wird von dem zweiten Zwischenbehälter zu dem
Speicherbehälter geleitet. Vorzugsweise wird das ent
flammbare Gas von dem zweiten Zwischenbehälter zu
dem Speicherbehälter geleitet, bevor das Oxidationsgas
von dem ersten Zwischenbehälter zu dem Speicherbe
hälter geleitet wird.
Der erste Zwischenbehälter enthält ein geringeres
Volumen des Oxidationsgases bei einem niedrigerem
Druck als die Quelle des Oxidationsgases. Der zweite
Zwischenbehälter enthält ein kleineres Volumen des
entflammbaren Gases bei einem niedrigeren Druck als
die Quelle des entflammbaren Gases. Während des Fül
lens des Speicherbehälters stehen die Zwischenbehälter
nicht in Strömungsmittelverbindung mit den Gasquel
len, und daher nehmen die Strömungsmitteldrücke in
den Zwischenbehältern ab. Die Verwendung der Zwi
schenbehälter ermöglicht es, daß die Menge an Oxida
tionsgas und entflammbarem Gas geleitet zu dem Spei
cherbehälter genau gesteuert werden kann, während
eine hohe Füllrate aufrechterhalten bleibt.
Während das entflammbare Gas zu dem Speicherbe
hälter geleitet wird, nimmt der Strömungsmitteldruck in
dem Speicherbehälter mit einer Rate von mindestens 75
psi pro Sekunde zu. Die Einheit psi bedeutet englische
Pfund pro Quadratzoll. Während des Leitens des Oxida
tionsgases zum Speicherbehälter steigt der Strömungs
mitteldruck im Speicherbehälter mit einer Rate von
mindestens 200 psi pro Sekunde an. Die zum Füllen des
Speicherbehälters mit dem Oxidationsgas erforderliche
Zeit ist kleiner als 3 Minuten. Die zum Füllen des Spei
cherbehälters mit dem entflammbaren Gas erforderli
che Zeit ist kleiner als 1 Minute. In einem speziellen
Verfahren, welches gemäß der Erfindung durchgeführt
wurde, wurden ein Speicherbehälter mit der brennbaren
Gasmischung in annähernd 1,2 Minuten gefüllt.
Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfin
dung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausfüh
rungsbeispiel anhand der Zeichnung, in der Zeichnung
zeigt.
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrich
tung, die erfindungsgemäß betrieben wird, um einen Be
hälter mit einer brennbaren Mischung von Gasen zu
füllen.
Im folgenden sei nunmehr ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
Ein Gasspeicherbehälter 12 (untere rechte Ecke der
Fig. 1) ist zur Verwendung in einem Fahrzeuginsassen-
Rückhaltesystem, wie beispielsweise einem Airbags
ystem, vorgesehen. Beim Auftreten einer hohen Rate
einer Fahrzeugverzögerung, die einen Fahrzeugzusam
menstoß anzeigt, wird ein Fahrzeuginsassen-Rückhalte
system, wie beispielsweise ein Airbag, durch Gas von
dem Speicherbehälter 12 aufgeblasen, um die Bewe
gung eines Fahrzeuginsassen zurückzuhalten. Die auf
blasbare Fahrzeuginsassenrückhaltung wird an eine
Stelle im Fahrzeug aufgeblasen, die zwischen dem Fahr
zeuginsassen und bestimmten Fahrzeugteilen, wie bei
spielsweise dem Lenkrad, der Instrumententafel oder
dergleichen, liegt. Die aufblasbare Fahrzeuginsassen
rückhaltung absorbiert die kinetische Energie der Be
wegung des Insassen und schwenkt die Bewegung des
Insassen derart ein, daß dieser nicht hart auf Teile des
Fahrzeugs auftrifft.
Der Speicherbehälter 12 enthält eine brennbare Mi
schung aus Gasen. Die brennbare Mischung aus Gasen
im Speicherbehälter 12 umfaßt ein Primärgas, welches
den Hauptteil des Gases zum Aufblasen der Fahrzeug
insassenrückhaltung bildet, und ein entflammbares Gas,
welches dann, wenn es gezündet wird, das Primärgas
erhitzt. Die Mischung der in dem Speicherbehälter 12
gespeicherten Gase befindet sich in einem homogenen
gasförmigen Zustand, nachdem der Speicherbehälter
gefüllt ist. Das Primärgas enthält vorzugsweise ein Oxi
dationsgas zur Unterstützung der Verbrennung des ent
flammbaren Gases und ferner ein inertes Gas zum Auf
blasen des Fahrzeuginsassen- Rückhaltesystems. Das
Primärgas kann Luft enthalten oder ein inertes Gas
oder eine Mischung von Luft und einem inerten Gas.
Das inerte Gas kann Stickstoff, Argon oder eine Mi
schung aus Stickstoff und Argon sein. Vorzugsweise ist
das Primärgas Luft. Das Oxidationsgas ist der Sauer
stoff in der Luft. Das entflammbare Gas ist Wasserstoff,
Methan oder eine Mischung aus Wasserstoff und Me
than. Vorzugsweise ist das entflammbare Gas Wasser
stoff. Eine typische Zusammensetzung der Mischung
von Gasen in dem Speicherbehälter 12 ist die folgende:
ungefähr 12 Vol.-% Wasserstoff und 88 Vol.-% Luft. Die
Gasmischung ist in dem Speicherbehälter 12 unter ei
nem Druck von annähernd 2500 psi gespeichert.
Die Art und Weise, wie die in dem Speicherbehälter
12 gespeicherte Gasmischung dazu verwendet wird, um
eine Fahrzeuginsassenrückhaltung aufzublasen, ist die
gleiche, wie dies in der oben erwähnten
US 5,348,344 beschrieben ist. Im Falle
einer Fahrzeugkollision wird der Behälter 12 geöffnet
und die brennbare Mischung von Gasen wird gezündet.
Die Gasmischung wird in die aufblasbare Fahrzeugin
sassenrückhaltung geleitet, um diese aufzublasen.
Eine Vorrichtung 14 zum Füllen des Speicherbehäl
ters mit einer brennbaren Gasmischung ist schematisch
in Fig. 1 gezeigt. Die Vorrichtung 14 weist eine Quelle
16 für Primärgas, welches typischerweise Luft ist, auf.
Das Primärgas enthält ein Oxidationsgas, welches typi
scherweise der Sauerstoff der Luft ist. Die Vorrichtung
14 weist auch eine Quelle 18 von entflammbarem Gas
auf, welches vorzugsweise Wasserstoff ist. Eine Steuer
vorrichtung 28 ist mit geeigneten Ventilen und Druck
wandlern verbunden, die im folgenden noch beschrie
ben werden, um so die Gasströmung von der Vorrich
tung 14 zu dem Speicherbehälter 12 zu steuern.
Ein Primärgaszwischenbehälter 22 ist zwischen der
Primärgasquelle 16 und dem Speicherbehälter 12 vorge
sehen. Ein das entflammbare Gas enthaltender Zwi
schenbehälter 24 ist zwischen der Quelle 18 des ent
flammbaren Gases und dem Speicherbehälter 12 vorge
sehen.
Der Primärgaszwischenbehälter 22 und der Ent
flammgaszwischenbehälter 24 haben beide ein Volu
men, welches mehr als das Fünffache des Volumens des
Speicherbehälters 12 ist. Ein Speicherbehälter 12 besitzt
ein Volumen von ungefähr 650 cm³.
Die Primärgasquelle 16 weist einen Kompressor 32
auf. Der Kompressor 32 wird mit sauberem Primärgas
beliefert, welches typischerweise Luft ist, und zwar über
Leitungen 34. Die Leitungen 34 sind mit (nicht gezeig
ten) Behältern des Primärgases verbunden. Auf diese
Weise sind die Leitungen 34 mit Tanks von Reinluft
verbunden. Wenn gewünscht, kann jedoch die Verwen
dung von Reinlufttanks als eine Versorgung für den
Kompressor 32 weggelassen werden. Wenn dies getan
würde, so würde der Kompressor mit geeigneten Filtern
und Reinigungsvorrichtungen ausgestattet und würde
so Luft aus der Atmosphäre entnehmen. Alternativ
könnte der Kompressor 32 dann eliminiert werden,
wenn der Druck in den Luftversorgungstanks hinrei
chend hoch ist.
Ein Primärgasspeicherbehälter 36 ist mit dem Kom
pressor 32 über eine Leitung 38 verbunden. Der Primär
gasspeicherbehälter 36 arbeitet als ein Reservoir und
enthält ein relativ großes Volumen von beispielsweise
400 Kubikfuß an Primärgas, welches der Primärgasspei
cherbehälter 36 von dem Kompressor über die Leitung
38 erhält. Ein Druckbegrenzungsventil 40 kann mit der
Leitung 38 zwischen dem Kompressor 32 und dem Pri
märgasspeicherbehälter 36 verbunden sein. Der Strö
mungsmitteldruck in der Leitung 38 wird durch einen
Wandler 41 gemessen und über einen Leiter an die Steu
ervorrichtung 28 übertragen.
Ein Druckreduzierventil 44 reduziert den Strömungs
mitteldruck von der Primärgasquelle 16 zu dem Zwi
schengasbehälter 22. Das Druckreduzierventil 44 ist mit
dem Primärgaszwischenbehälter 22 verbunden, und
zwar über ein Strömungssteuerventil 48 in einer Lei
tung 56. Das Strömungssteuerventil 48 wird durch einen
Betätiger 50 zwischen Öffnungs- und Schließstellungen
betätigt. Der Betätiger 50 ist mit der Steuervorrichtung
28 über einen schematisch bei 52 in Fig. 1 gezeigten
Leiter verbunden.
Ein Druckbegrenzungs- oder Druckfreigabeventil 54
kann in der Leitung 56 zwischen dem Strömungssteuer
ventil 48 und dem Druckreduzierventil 44 vorgesehen
sein. In dem Falle des Ausfalls des Druckreduzierventils
44 und des Anstiegs des Drucks in der Leitung 56 in
einem hohen Ausmaß, wird das Druckbegrenzungsven
til 54 den hohen Druck in Leitung 56 ablassen. Eine
Druckanzeigevorrichtung 57 ist zusammen mit dem
Druckbegrenzungsventil 54 vorgesehen. Der Primär
gaszwischenbehälter 22 ist mit dem Strömungssteuer
ventil 48 über eine Leitung 92 verbunden. In einem Aus
führungsbeispiel der Erfindung ist die Gesamtlänge der
Leitungen, welche die Primärgasquelle 16 mit dem Pri
märgaszwischenbehälter 22 verbinden annähernd 35
Fuß.
Ein Druckwandler 96 ist mit der Leitung 92 verbun
den und besitzt einen Ausgang oder eine Ausgangsgro
ße, die über einen schematisch bei 98 gezeigten Leiter
der Steuervorrichtung 28 zugeführt wird. Die Aus
gangsgröße von dem Druckwandler 96 gibt dem Strö
mungsmitteldruck in dem Primärgaszwischenbehälter
22 an.
Die Flammgasquelle 18 weist Flammgasspeicherbe
hälter 60 auf. Obwohl in Fig. 1 nur ein Paar von ent
flammbares Gas enthaltenden Speicherbehältern 60
dargestellt ist, sei doch bemerkt, daß ein einziger ent
flammbares Gas enthaltender Speicherbehälter oder
mehr als zwei entflammbares Gas enthaltende Spei
cherbehälter 60, wenn gewünscht, verwendet werden
könnten. Eine Vielzahl von Gasspeicherbehältern 60 ist
bevorzugt, so daß sie sequentiell in das System durch
(nicht gezeigte) Ventilmittel eingeschaltet werden kön
nen, und zwar dann, wenn der Vorrat an entflammbaren
Gas in einem der entflammbares Gas enthaltenden
Speicherbehälter reduziert ist.
Der Strömungsmitteldruck, des durch die Speicher
behälter 60 gelieferten entflammbaren Gases wird
durch einen Wandler 64 gemessen und über eine Lei
tung 66 der Steuervorrichtung 28 zugeführt. Ein Druck
reduzierventil 70 ist zwischen den entflammbaren Gas
speicherbehältern 60 und dem Flammgaszwischenbe
hälter 24 vorgesehen. Das Druckreduzierventil 70 ist
mit dem Flammgasspeicherbehältern 60 durch eine Lei
tung 72 verbunden.
Ein Strömungssteuerventil 76 steuert die Gasströ
mung von den Flammgasspeicherbehältern 60 zu dem
Flammgaszwischenbehälter 24. Das Strömungssteuer
ventil 76 wird durch einen Betätiger 80 zwischen Öff
nungs- und Schließstellungen betätigt. Der Betätiger 80
ist mit der Steuervorrichtung 28 durch einen schema
tisch bei 82 gezeigten Leiter verbunden.
Das Strömungssteuerventil 76 ist mit dem Druckre
duzierventil 70 durch eine Leitung 84 verbunden. Ein
Druckfreigabeventil oder Druckbegrenzungsventil 86
ist mit der Leitung 84 verbunden, um einen übermäßi
gen Strömungsmitteldruck zur Atmosphäre dann abzu
leiten, wenn ein Ausfall des Regulators oder der Regel
vorrichtung 70 auftritt. Eine Druckanzeigevorrichtung
88 ist zusammen mit dem Druckbegrenzungsventil 86
vorgesehen.
Der Flammgaszwischenbehälter 24 ist mit dem Strö
mungssteuerventil 76 durch eine Leitung 108 verbun
den. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der
Flammgaszwischenbehälter 24 mit der Flammgasquelle
18 durch annähernd 35 Fuß Leitung verbunden. Auf
diese Weise ist die kombinierte Länge der Leitung 108
und der Leitung 84 annähernd 35 Fuß.
Die relativ langen Leitungen zwischen dem Flamm
gasbehälter 24 und der Flammgasquelle 18 und zwi
schen der Primärgasquelle 16 und dem Primärgasbehäl
ter 22 ermöglichen es, daß die Primärgasquelle 16 und
die Flammgasquelle 18 von dem Gebiet isoliert oder
getrennt sind, wo der Speicherbehälter 12 aus Sicher
heitsgründen gefüllt wird. Je länger jedoch die Leitung
ist, durch die das Primärgas und das Flammgas geleitet
werden, umso größer wird die Wärmeübertragung sein,
die auf das Primärgas und das Flammgas übertragen
werden, während sie durch die Leitungen gleitet wer
den.
Ein Druckwandler 112 mißt den Strömungsmittel
druck in der Leitung 108 und in dem Flammgaszwi
schenbehälter 24. Der Druckwandler 112 liefert eine
Ausgangsgröße über einen schematisch bei 116 gezeig
ten Leiter an die Steuervorrichtung 28. Die Ausgangs
größe vom Wandler 112 ist eine Anzeige für den Strö
mungsmitteldruck in dem Flammgaszwischenbehälter
24.
Ein Strömungssteuerventil 99 steuert die Gasströ
mung von dem Primärgaszwischenbehälter 22 zu dem
Speicherbehälter 12. Das Stromsteuerventil 99 wird
zwischen Öffnungs- und Schließbedingungen oder -stel
lungen durch einen Betätiger 100 betätigt. Der Betätiger
100 ist mit der Steuervorrichtung 28 über einen schema
tisch bei 101 gezeigten Leiter verbunden. Eine Strö
mungssteuerzumeßöffnung 102 arbeitet mit dem Strö
mungssteuerventil 99 zusammen, um die Gasströmungs
rate von dem Primärgaszwischenbehälter 22 zum Spei
cherbehälter 12 durch eine Fülleitung 106 zu steuern.
Ein Strömungssteuerventil 120 steuert den Flamm
gasstrom von dem Flammgaszwischenbehälter 24 zu
der Fülleitung 106. Das Strömungssteuerventil 120 wird
zwischen Öffnungs- und Schließstellungen durch einen
Betätiger 122 betätigt. Der Betätiger 122 ist mit der
Steuervorrichtung 28 verbunden, und zwar über einen
Leiter, der schematisch bei 124 in Fig. 1 dargestellt ist.
Eine Strömungssteuerzumeßöffnung 126 arbeitet mit
dem Strömungssteuerventil 120 zusammen, um die
Strömungsrate des flammbaren Gases von dem Flamm
gaszwischenbehälter 24 zu der Fülleitung 106 zu steu
ern.
Die Fülleitung 106 ist mit dem Primärgasströmungs
steuerventil 99 und dem Flammgasströmungssteuerven
til 120 verbunden. Die Leitungslänge von dem Primär
gaszwischenbehälter 22 durch die Fülleitung 106 zum
Speicherbehälter 12 ist weniger als 5 Fuß. In ähnlicher
Weise ist die Leitungslange von dem Flammgaszwi
schenbehälter 24 durch die Fülleitung 106 zu dem Spei
cherbehälter 12 weniger als 5 Fuß. Durch Minimierung
der Leitungslänge, die erforderlich ist, um Gas von dem
Primärgaszwischenbehälter 22 und von dem Flammgas
zwischenbehälter 24 zu dem Speicherbehälter 12 zu lei
ten, wird die Erwärmung des Gases, wenn es durch die
Leitung fließt, minimiert.
Ein Wandler 130 mißt den Stromungsmitteldruck in
der Fülleitung 106. Ein Ausgangssignal vom Wandler
130 wird über einen schematisch bei 132 dargestellten
Leiter zu der Steuervorrichtung 28 geleitet. Der Wand
ler 130 ist derart ausgelegt, daß er auf die hohen Drucke
anspricht.
Ein Füllkopf 136 wird verwendet, um die Fülleitung
106 mit dem Speicherbehälter 12 zu verbinden. Im dar
gestellten Ausführungsbeispiel sieht der Füllkopf eine
Abdichtung gegenüber dem Speicherbehälter 12 vor
und es besitzt einen Durchlaß, um Gas in den Speicher
behälter zu leiten. Ein Rückschlagventil 148 ist inner
halb des Speicherbehälters 12 vorgesehen, um zu ver
hindern, daß Stromungsmittel von dem Speicherbehal
ter wegfließt, wenn der Füllkopf 136 vom Speicherbe
hälter 12 getrennt ist.
Eine Vakuumpumpe 152 ist in Strömungsmittelver
bindung mit der Fülleitung 106 durch eine Leitung 154
verbunden. Ein Vakuumsteuerventil 156 ist mit der Va
kuumpumpe 152 durch die Leitung 154 verbunden. Das
Vakuumsteuerventil 156 wird zwischen Offen- und
Schließstellungen durch einen Betätiger 160 betätigt.
Der Betätiger 160 ist mit der Steuervorrichtung 28 über
einen Leiter 162 verbunden.
Ein Wandler 166 ist mit der Fülleitung 106 über ein
Wandlertrenn- oder Isolierventil 168 verbunden. Das
Wandlertrennventil 168 wird zwischen einer Öffnungs-
und einer Schließstellung durch einen Betätiger 170 be
tätigt. Der Betätiger 170 ist mit der Steuervorrichtung
28 durch einen Leiter 172 verbunden. Wenn sich das
Wandlertrennventil 168 in dem Öffnungszustand befin
det, so mißt der Wandler 166 den Strömungsmitteldruck
in der Fülleitung 106. Ein für den Strömungsmitteldruck
in der Fülleitung 106 eine Anzeige bildendes Ausgangs
signal wird von dem Wandler 166 zur Steuervorrichtung
28 über einen schematisch bei 176 gezeigten Leiter
übertragen.
Ein Ablaßventil 180 ist mit der Fülleitung 106 durch
eine Strömungssteuerzumeßöffnung 182 verbunden.
Das Ablaßventil 180 wird zwischen Öffnungs- und
Schließbedingungen oder -zuständen durch einen Betä
tiger 184 betätigt. Der Betätiger 184 ist mit der Steuer
vorrichtung 28 über einen Leiter 186 verbunden. Wenn
das Ablaßventil 180 sich in einem Öffnungszustand be
findet, so wird die Fülleitung 106 zur Atmosphäre hin
abgelassen.
Die verschiedenen Komponenten der Vorrichtung 14
sind aus Materialien hergestellt, die durch das Gas, dem
sie ausgesetzt sind, nicht beeinflußt werden. Demgemäß
sind die Leitung und Behälter, die dem entflammbaren
Gasausgesetzt sind, aus rostfreiem Stahl geformt
Die Arbeitweise der Vorrichtung wird nunmehr be
schrieben, und zwar beginnend mit einem Zustand, wo
sämtliche Strömungssteuerventile sich in einem Schließ
zustand befinden. Somit sind das Strömungssteuerventil
48 und das Strömungssteuerventil 99 für das Primärgas
geschlossen. Ähnlich sind das Strömungssteuerventil 76
und das Strömungssteuerventil 120 für das entflammba
re Gas geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt ist das Vaku
umsteuerventil 156 geschlossen und das Wandlertrenn
ventil 168 ist offen. Das Ablaßventil 180 ist geschlossen
und die Fülleitung 106 enthält Luft mit atmosphäri
schem Druck.
Der Primärgasspeicherbehälter 36 enthalt Primärgas
mit einem relativ hohen Druck, d. h. annähernd 4500 psi.
Zu diesem Zeit p unkt betragt der Strömungsmitteldruck
in dem Primärgaszwischenbehälter 22 ungefahr 3000
psi. Die Flammgasspeicherbehälter 60 enthalten ent
flammbares Gas mit einem Druck von ungefahr 2200 bis
2300 psi. Zu diesem Zeitpunkt enthalt der Flammgas
zwischenbehälter 24 Gas mit einem Druck von ungefähr
335 psi.
Bevor die Vorrichtung 14 zum Füllen eines Speicher
gasbehälters 12 verwendet wird, werden sowohl der Pri
märgaszwischenbehälter 22 als auch der Flammgaszwi
schenbehälter 24 beide partiell gefüllt und müssen abge
schlossen werden. Demgemäß bewirkt die Steuervor
richtung 28 die Betätigung des Betätigers 50, um das
Stromungssteuerventil 48 in einem Öffnungszustand zu
betätigen, während das Stromungssteuerventil 99 in ei
nem geschlossenen Zustand verbleibt. Somit fließt Gas
von dem Primärgasspeicherbehälter 36 durch das
Druckreduzierventil 44 zu dem Primärgaszwischenbe
hälter 22. Das Primärgas fließt von dem Druckreduzier
ventil durch das Strömungssteuerventil 48 zu dem Pri
märgaszwischenbehälter 22, bis der Wandler 96 ein Si
gnal an die Steuervorrichtung 28 überträgt, welches an
zeigt, daß ein vorbestimmter gewünschter Druck er
reicht wurde, und zwar in dem Primärgaszwischenbe
hälter 22. Der Druck in dem Primärgasspeicherbehälter
36 ist größer als der Druck in dem Primärgaszwischen
behälter 22, während des Abschließens des Primärgas
zwischenbehälters.
In einem speziellen Ausführungsbeispiel der Vorrich
tung 14 reduziert das Druckreduzierventil 44 den relativ
hohen Primärgasspeicherbehälterdruck von 4500 psi
auf ungefähr 3500 psi. Zudem bewirkt die Steuervor
richtung 28 den Betrieb der Betätigungsvorrichtung 50
zum Schließen des Strömungssteuerventils 48 dann,
wenn die Ausgangsgröße vom Wandler 96 anzeigt, daß
der Strömungsmitteldruck in dem Primärzwischenbe
hälter 223 300 psi beträgt.
Wenn das Primärgas von dem Druckreduzierventil 44
zu dem Primärgaszwischenbehälter 22 über die Leitun
gen 56 und 92 geleitet wird, so steigt die Temperatur des
Gases an. Nachdem jedoch das Strömungssteuerventil
48 geschlossen hat, hat das Primärgas Zeit, im Behälter
22 abzukühlen.
Gleichzeitig mit dem Abschließen des Primärgaszwi
schenbehälters 22 wird der teilweise gefüllte Flammgas
zwischenbehälter 24 abgeschlossen. Zum Abschließen
des Flammgaszwischenbehälters 24 bewirkt die Steuer
vorrichtung 28 den Betrieb des Betätigers 80, um das
Strömungssteuerventil 76 zu betätigen, und zwar in ei
nem Öffnungszustand, während das Strömungssteuer
ventil 120 in einem geschlossenen Zustand verbleibt.
Somit fließt entflammbares Gas von einem entflammba
res Gas enthaltenden Speicherbehälter 60 (in einem, der
im System eingeschaltet ist) durch das Druckreduzier
ventil 70 zu dem Flammgaszwischenbehälter 24. Das
entflammbare Gas wird durch das offene Strömungs
steuerventil 76 zu dem Behälter 24 geleitet, bis der
Wandler 112 der Steuervorrichtung 28 anzeigt daß ein
vorbestimmter Druck in dem Flammgaszwischenbe
hälter erhalten wurde. Der Druck im Flammgasspei
cherbehälter 60 ist größer als der Druck in dem Flamm
gaszwischenbehälter 24 während des Abschließens des
Flammgaszwischenbehälters.
In einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 14 ent
halten die Flammgasspeicherbehälter 60 flammbares
Gas mit einem Druck von ungefähr 3000 psi. Das Druck
reduzierventil 70 reduziert den Strömungsmitteldruck,
der in Leitung 84 geführt wird auf annähernd 450 psi.
Wenn ferner der Flammgaszwischenbehälter 24 auf ei
nen Druck von annähernd 345 psi gefüllt wurde, dann
bewirkt die Ausgangsgröße des Wandlers 112, daß die
Steuervorrichtung 28 den Betrieb des Betätigers 80 be
wirkt, und zwar zur Betätigung des Strömungssteuer
ventils 76 in einen Schließzustand. Die Strömung des
flammbaren Gases durch die Leitungen und in den
Flammgaszwischenbehälter 24 bewirkt, daß die Tempe
ratur des entflammbaren Gases ansteigt Nachdem je
doch das Strömungssteuerventil 76 schließt, hat das ent
flammbare Gas Zeit, sich im Behälter 24 abzukühlen.
Die vorstehende Erläuterung des Abschließens ("top
in off") des Primärgaszwischenbehälters 22 und des
Flammgaszwischenbehälters 24 nimmt an, daß diese
gleichzeitig abgeschlossen werden, bevor das Füllen des
Speicherbehälters 12 erfolgt. Es wird jedoch auch ins
Auge gefaßt, daß der Primärgaszwischenbehälter 22
und der Flammgaszwischenbehälter 24 sequentiell ab
geschlossen werden konnten, und zwar während des
Füllens des Speicherbehälters 12. Somit könnte der
Flammgaszwischenbehälter 24 abgeschlossen werden,
während ein Speicherbehälter 12 mit dem Primärgas
von dem Primärgaszwischenbehälter 22 gefüllt wird. In
ähnlicher Weise könnte der Primärgaszwischenbehälter
22 abgeschlossen werden, während der Speicherbehäl
ter 12 mit einem flammbaren Gas von dem Flammgas
zwischenbehälter 24 gefüllt wird. Daher wird durch die
zum Abschließen des Primärgaszwischenbehälters 22
und des Flammgaszwischenbehälters 24 erforderliche
Zeit, die Zeit nicht wesentlich erhöhen, die zum Füllen
eines Speicherbehälters 12 erforderlich ist.
Ein Speicherbehälter 12, der mit Gas vom Flammgas
zwischenbehälter 24 und dem Primärgaszwischenbehäl
ter 22 zu füllen ist, ist benachbart zum Füllkopf 136
angeordnet. Der Füllkopf 136 ist gegenüber dem zu
füllenden Speicherbehälter versiegelt oder verschlos
sen. Zu diesem Zeitpunkt enthält der Speicherbehälter
12 Luft mit einer Atmosphäre Druck.
Der Arbeitszyklus zum Füllen eines Speicherbehäl
ters 12 kann auf unterschiedliche Arten und Weise initi
iert werden. Beispielsweise kann dann, wenn der Spei
cherbehälter 12 ordnungsgemäß positioniert ist, dieser
einen Schalter auslösen, um das Füllen des Speicherbe
hälters einzuleiten. Darüber hinaus kann ein manuell
betätigter Schalter zum Initiieren des Füllens betätigt
werden. Alternativ kann jeder Schritt in dem Zyklus
manuell durch geeignete Schalter gesteuert werden,
Zu diesem Zeitpunkt ist das Wandlertrennventil 168
in einem offenen Zustand und verbindet den Wandler
166 mit der Fülleitung 106. Das Primärgasströmungs
steuerventil 99, das Flammgasströmungssteuerventil
120 und das Ablaßventil 180 verbleiben geschlossen.
Daher zeigt die von dem Wandler 166 zu der Steuervor
richtung 28 geleitete Ausgangsgröße an, daß sich die
Fülleitung 106 auf atmosphärischem Druck befindet
Die Steuervorrichtung 28 bewirkt dann den Betrieb
des Betätigers 160, um das Vakuumsteuerventil 156 in
einen Öffnungszustand zu betätigen. Die Vakuumpum
pe 152 kommt dann in Betrieb, um die Fülleitung 106 zu
evakuieren. Zu diesem Zeitpunkt ist der Füllkopf 136
gegenüber dem Behälter 12 versiegelt oder abgeschlos
sen und das Rückschlagventil 148 im Speicherbehälter
12 blockiert die Evakuierung des Speicherbehälters.
Nachdem die Ausgangsgröße vom Wandler 166 der
Steuervorrichtung 28 anzeigt, daß ein vorbestimmter
subatmosphärischer Druck in der Fülleitung 106 erhal
ten wurde, bewirkt die Steuervorrichtung den Betrieb
des Betätigers 160, um das Vakuumsteuerventil 156 in
einen Schließzustand zu betätigen.
Vorzugsweise wird der Speicherbehälter 12 mit dem
flammbaren Gas von dem flammbaren Gaszwischenbe
hälter 24 gefüllt, bevor der Speicherbehälter mit dem
Primärgas vom Primärgaszwischenbehälter 22 gefüllt
wird. Um den Speicherbehälter 12 mit entflammbarem
Gas durch die evakuierte Fülleitung 106 zu füllen, akti
viert die Steuervorrichtung 28 den Betätiger 122, um das
Strömungssteuerventil 120 zu betätigen, und zwar aus
dem Schließstand in den Öffnungszustand. Das Strö
mungssteuerventil 76 verbleibt in einem Schließzustand.
Entflammbares Gas fließt von dem Flammgaszwi
schenbehälter 24 durch die Stromungssteuerzumeßöffnung
126 und das offene Strömungssteuerventil 120 zur
Fülleitung 106. Das in der Fülleitung 106 geleitete ent
flammbare Gas gelangt durch den Füllkopf 136 und das
Rückschlagventil 148 in den Speicherbehälter 12. Ob
wohl die Zumeßöffnung 126 die Strömungsrate des ent
flammbaren Gase begrenzt, wird der Speicherbehälter
12 mit dem entflammbaren Gas in weniger als 1 Minute
gefüllt. Während des Füllens des Speicherbehälters 12
mit dem entflammbaren Gas steigt der Druck in dem
Speicherbehälter 12 mit einer Rate von mehr als 300 psi
pro Minute an. Der Druck in dem flammbaren Gaszwi
schenbehälter 24 ist größer als der Druck in dem Spei
cherbehälter 12, während des Füllens des Sppicherbe
hälters mit dem entflammbaren Gas.
Während des Betriebs eines Ausführungsbeispiels der
Vorrichtung 14 wurde ein Speicherbehälter 12 mit ei
nem Volumen von 650 cm³ mit den flammbaren Gas auf
einen Druck von 300 psi in zwei Sekunden gefüllt. Somit
war in dem speziellen Fall, wo der Speicherbehälter 12
auf einen Druck in 2 Sekunden gefüllt wurde, und zwar
auf einen Druck, der etwas größer ist als 300 psi; die
durchschnittliche Anstiegsrate des Strömungsmittel
drucks in dem Speicherbehälter 9000 psi pro Minute.
Während des Füllens des Speicherbehälters 12 mit
dem entflammbaren Gas hatte das Leiten des entflamm
baren Gases durch weniger als fünf Fuß Leitung zur
Folge, daß die Temperatur des Gases etwas anstieg.
Daher ist der Speicherbehälter 12 mit dem entflammba
ren Gas bis auf einen Druck oberhalb 300 psi angefüllt
Nach einer kurzen Zeitperiode kühlt sich das entflamm
bare Gas ab und der Druck in dem Speicherbehälter 12
nimmt auf annähernd 300 psi ab.
Während der Speicherbehälter 12 mit dem entflamm
baren Gas gefüllt wird, befindet sich das Wandlertrenn
ventil 168 in einem Öffnungszustand. Wenn der Wandler
166 feststellt, daß der Druck in der Fülleitung 106 und im
Speicherbehälter 12 auf 300 psi angestiegen ist, bewirkt
die Steuervorrichtung 28 dem Betrieb des Betätigers
122 um das Strömungssteuerventil 120 zu schließen. Die
Steuervorrichtung bewirkt dann den Betrieb des Betäti
gers 184, um das Ablaßventil 180 zu öffnen. Wenn das
Ablaßventil 180 anfängt sich zu öffnen, schließt das
Rückschlagventil 148 in dem Speicherbehälter 12. Dies
hat zur Folge, daß das entflammbare Gas im Speicher
behälter 12 bei einem Druck von 300 psi gehalten wird.
Wenn der Druck in der Fülleitung 106 auf atmosphäri
schem Druck vermindert wird, dann wird das Ablaßven
til 180 geschlossen.
Die Steuervorrichtung 28 bewirkt dann, daß der Betä
tiger 160 das Vakuumsteuerventil 156 in einen Öff
nungszustand betätigt. Die Vakuumpumpe 152 wird be
tätigt, um die Fülleitung 106 zu evakuieren. Wenn der
Wandler 166 detektiert, daß die Fülleitung 106 wieder
um evakuiert ist, dann bewirkt die Steuervorrichtung 28,
daß der Betätiger 160 das Vakuumsteuerventil 156 betä
tigt oder in einen geschlossenen Zustand schaltet.
Unmittelbar darauffolgend bewirkt die Steuervor
richtung 28, daß der Betätiger 170 das Wandlertrenn
ventil 168 in einen Schließzustand betätigt oder schaltet
Das Schließen des Wandlertrennventils 168 verhindert,
daß der Wandler 166 dem relativ hohen Strömungsmit
teldrücken ausgesetzt wird, die in der Fülleitung 106
während des Füllens des Speicherbehälters 12 mit dem
Primärgas vorhanden sind. Der Wandler 166 besitzt ei
ne sehr genaue Ausgangsgröße für einen relativ niedri
gen Bereich von Drücken, d. h. Drücken, die subatmo
sphärisch sind, bis annähernd 500 psi. Der Wandler 166
könnte beschädigt werden, wenn er Drücken oberhalb
annähernd 500 psi ausgesetzt ist.
Nachdem der Speicherbehälter 12 mit dem entflamm
baren Gas auf einen Druck von annähernd 300 psi ange
füllt ist, wird der Speicherbehälter mit Primärgas gefüllt,
bis der im Speicherbehälter 12 annähernd 2500 psi er
reicht. Der 2500 psi-Druck der Mischung der Gase ist
zurückzuführen auf den partiellen Gasdruck von 300 psi
des entflammbaren Gases und einen partiellen Gas
druck des Primärgases von 2200 psi. Dies hat zur Folge,
daß die brennbare Gasmischung in dem Speicherbehäl
ter 12 12% entflammbares Gas (Wasserstoff) und 88%
Primärgas (Luft) enthält. Auf diese Weise enthält die
brennbare Mischung der Gase in dem Speicherbehälter
12 eine Menge an entflammbarem Gas, insbesondere
Wasserstoffgas, die oberhalb 40/0 liegt. Wenn der Pro
zentsatz des Wasserstoffgases in dem Speicherbehälter
12 unterhalb 4% liegt, zündet das Wasserstoffgas nicht.
Vor dem Füllen des Speicherbehälters 12 mit Primär
gas sind sämtliche folgenden Ventile geschlossen: Das
Strömungssteuerventil 120, das Vakuumsteuerventil
156, das Wandlertrennventil 168 und das Primärgaszwi
schenbehälterströmungssteuerventil 48 und das Ablaß
ventil 180. Die Steuervorrichtung 28 bewirkt den Be
trieb des Betätigers 100 zur Betätigung oder zum Schal
ten des Primärgasströmungssteuerventils 99 in einen
Öffnungszustand. Wenn dies auftritt, wird Primärgas
von dem Primärgaszwischenbehälter 22 zu der Füllei
tung 106 geleitet. Das Primärgas fließt von der Füllei
tung 106 durch das Rückschlagventil 148 in den Spei
cherbehälter 12 Der Druck in dem Primärgaszwischen
behälter 22 ist größer als der Druck in dem Speicherbe
hälter 12 während des Füllens des Speicherbehälters mit
Primärgas.
Wenn der Wandler 130 der Steuervorrichtung 28 an
zeigt, daß ein vorbestimmter Druck in der Fülleitung 106
und im Speicherbehälter 12 erreicht ist, dann bewirkt
die Steuervorrichtung 28 die Betätigung oder den Be
trieb des Betätigers 100, um das Strömungssteuerventil
99 zu betätigen, und zwar in einen Schließzustand oder
eine Schließbedingung. Dies unterbricht die Strömung
von Primärgas von dem Primärgaszwischenbehälter 22
zu dem Speicherbehälter 12.
Während des Füllens des Speicherbehälters 12 mit
dem Primärgas steigt der Strömungsmitteldruck in dem
Speicherbehälter 12 mit einer durchschnittlichen Rate
von mehr als 700 psi pro Minute an und der Speicherbe
hälter 12 wird mit Primärgas in weniger als 3 Minuten
gefüllt. Während des Betriebs eines speziellen Ausfüh
rungsbeispiels der Vorrichtung 14 wurde der Strö
mungsmitteldruck in dem Speicherbehälter 12 von 300
psi Strömungsmitteldruck des entflammbaren Gases auf
annähernd 2500 psi Druck einer Mischung aus dem ent
flammbaren Gas und dem Primärgas in 6 Sekunden er
höht. Da der Partialdruck des Primärgases in dem Spei
cherbehälter 12 2200 psi beträgt, betrug die durch
schnittliche Anstiegsrate im Strömungsmitteldruck im
Speicherbehälter 12 während des Füllens des Speicher
behälters mit Primärgas annähernd fast 22 000 psi pro
Minute.
Während des Füllens des Speicherbehälters 12 mit
Primärgas hatte das Leiten des Primärgases durch weni
ger als 5 Fuß Leitung die Folge, daß die Temperatur des
Primärgases etwas anstieg. Daher ist der Speicherbehäl
ter 12 mit einer brennbaren Mischung aus Primärgas
und Sekundärgas bis zu einem Druck oberhalb 2500 psi
gefüllt. Nach einer kurzen Zeit kühlt die brennbare Mi
schung der Gase in dem Speicherbehälter 12 und sinkt
auf annähernd 2500 psi.
Nachdem das Strömungssteuerventil 99 geschlossen
ist, bewirkt die Steuervorrichtung 28, daß der Betätiger
184 das Ablaßsteuerventil 180 in einen Offenzustand
schaltet. Zu diesem Zeitpunkt wird Primärgas (Luft) zur
Atmosphäre abgegeben, und zwar durch die Zumeßöff
nung 182 und das offene Ablaßventil 180.
Nach Einleitung des Ablassens der Fülleitung 106 zur
Atmosphäre schließt das Rückschlagventil 145 im Spei
cherbehälter 12. Wenn der Wandler 130 der Steuervor
richtung 28 anzeigt, daß der Strömungsmitteldruck in
der Fülleitung 106 sich auf annähernd atmosphärischen
Druck vermindert hat, so bewirkt die Steuervorrichtung
den Betrieb des Betätigers 184 zum Schließen es Ab
laßventils 180. Der Füllkopf 136 wird dann von, dem
gefüllten Speicherbehälter 12 abgetrennt.
Sodann aktiviert die Steuervorrichtung 28 den Betäti
ger 170 zur Betätigung des Wandlertrennventils 168,
d. h. das Ventil 168 wird aus dem Schließzustand in einen
Öffnungszustand gebracht, um den Wandler 166 dem
relativ niedrigen Druck in der Fülleitung 106 auszuset
zen. Ein neuer, leerer Speicherbehälter 12 wird zum
Füllen positioniert und der Füllkopf 136 sieht eine Ab
dichtung oder einen Verschluß gegenüber dem neuen
Speicherbehälter vor. Unmittelbar darauf aktiviert die
Steuervorrichtung 28 den Betätiger 160, um das Vaku
umsteuerventil 156 in einen Öffnungszustand zu schal
ten. Die Vakuumpumpe 152 kann sodann die Fülleitung
106 evakuieren, und zwar in Vorbereitung für den Füll
vorgang des neuen Speicherbehälters 12.
Während des vorstehenden Betriebs eines speziellen
Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 14 wurde der
Speicherbehälter 12 mit dem entflammbaren Gas in 2
Sekunden angefüllt und wurde mit dem Primärgas in 6
Sekunden gefüllt. Die gesamte Zeit, die erforderlich war,
zur Verbindung des Speicherbehälters 12 mit der Soc
kelanordnung 140, dem Füllen des Speicherbehälters
mit dem entflammbaren Gas und dem Primärgas zum
Erhalt einer brennbaren Gasmischung wurde sodann
zur Trennung des Füllkopfes 136 betrug ungefähr
1,2 Minuten. Es liegt daher das Potential vor, daß wäh
rend Produktionsläufen mit einer großen Anzahl von
Speicherbehältern 12 diese Speicherbehälter sequentiell
mit der brennbaren Gasmischung in annähernd 1,2 Mi
nuten für jeden Behälter gefüllt werden können. Selbst
wenn die Handhabung der Speicherbehälter 12, die Ver
bindung jedes Behälters mit dem Füllkopf 136 und das
Umschalten zwischen der Quelle 16 für Primärgas und
der Quelle 18 für entflammbares Gas relativ langsam
ausgeführt wird, könnten die Speicherbehälter 12 mit
einer brennbaren Mischung aus Primärgas und ent
flammbaren Gas in weniger als 4 Minuten für jeden
Behälter gefüllt werden.
Die Verwendung des Primärgaszwischenbehälters 22
und des Entflammgaszwischenbehälters 24 und der zu
gehörigen Ventile und Wandler ermöglicht das schnelle
Füllen der Speicherbehälter in einer sicheren Art und
Weise. Es ermöglicht ferner, daß die Menge an Primär
gas und an dem entflammbaren Gas, die an den Spei
cherbehälter 12 geliefert werden, genau steuerbar sind.
Die Speicherung von Gas in den Zwischengasbehäl
tern 22, 24 ermöglicht es, daß die Gase nach der Erwär
mung infolge der Strömung in die Zwischengasbehälter
von den entsprechenden Gasquellen abkühlen. Auch be
steht eine relativ kleine Druckdifferenz zwischen dem
Druck des entflammbaren Gases in dem Flammgaszwi
schenbehälter 24 und dem Speichertank 12, wenn die
Strömung von entflammbarem Gas zu dem Speicherbe
hälter durch das Schließen des Strömungssteuerventils
120 beendet wird. Die Druckdifferenz zwischen dem
Primärgasdruck in dem Primärgaszwischenbehälter 22
und dem Speicherbehälter 12 ist größer als die Druck
differenz zwischen dem Flammgaszwischenbehälter 24
und dem Speicherbehälter 12. Die Druckdifferenz zwi
schen dem Primärgaszwischenbehälter 22 und dem
Speicherbehälter 12 ist jedoch noch kleiner als die
Druckdifferenz zwischen der Primärgasquelle 16 und
dem Speicherbehälter 12.
Die relativ kleinen Druckdifferenzen zwischen dem
Primärgaszwischenbehälter 22 und dem Speicherbehäl
ter 12 und dem Flammgaszwischenbehälter 24 und dem
Speicherbehälter 12 minimieren die Möglichkeit der
Überfüllung des Speicherbehälters 12 mit einer übermä
ßigen Menge von entweder entflammbarem Gas oder
Primärgas. Wenn das Füllen des Speicherbehälters mit
dem entflammbaren Gas beendet ist, ist die Druckdiffe
renz zwischen dem Verbrennungsgaszwischenbehälter
und dem Speicherbehälter 12 relativ klein, um die Mög
lichkeit einer signifikanten Überfüllung des Speicherbe
hälters 12 mit dem entflammbaren Gas zu minimieren.
Wenn das Füllen des Speichergasbehälters 12 mit
dem Primärgas beendet ist, ist die Druckdifferenz zwi
schen dem Primärgaszwischenbehälter 22 und dem
Speicherbehälter 12 ebenfalls relativ klein. Somit ist
selbst dann, wenn ein fehlerhafter Betrieb vorliegt und
mehr Primärgas an den Speicherbehälter als gewünscht
geliefert würde, keine Hauptbeeinflussung des Drucks
im Speicherbehälter vorhanden.
Es sei bemerkt, daß die oben erwähnten speziellen
Strömungsmitteldrücke, Strömungsmitteldruckände
rungsraten und Zeitperioden lediglich aus Gründen der
Klarheit der Beschreibung genannt sind. Es können
auch unterschiedliche Strömungsmitteldrücke und un
terschiedliche Strömungsmitteldruckänderungsraten
während des Füllens der Speicherbehälter unterschied
licher Größe verwendet werden, und zwar während des
Füllens mit einer Mischung aus einem Primärgas und
einem entflammbaren Gas. Es ist ferner denkbar, daß
die Gesamtzeit, die erforderlich ist, um einen Speicher
behälter mit einer Mischung aus Primärgas und einem
entflammbaren Gas zu füllen, und zwar unter Verwen
dung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber
der genannten Zeit geändert sein kann.
Abwandlungen sind dem Fachmann gegeben.
Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Ein Speicherbehälter 12 ist mit einer brennbaren Mi schung aus Gasen gefüllt, und zwar einschließlich eines entflammbaren Gases und eines Primärgas es, welches ein Oxidationsgas enthält. Das Primärgas wird von einer Quelle 16 des Primärgases zu einem Primärgaszwi schenbehälter 22 geleitet. Das entflammbare Gas wird von einer Quelle 18 von entflammbaren Gas zu einem Zwischengasbehälter 24 für entflammbares Gas gelei tet. Das Primärgas wird zu dem Speicherbehälter 12 von dem Primärgaszwischenbehälter 22 geleitet. In ähnli cher Weise wird das entflammbare Gas zu dem Spei cherbehälter 12 von dem Flammgaszwischenbehälter 24 geleitet. Vorzugsweise wird das entflammbare Gas zu dem Speicherbehälter 12 geleitet, bevor das Primärgas zu dem Speicherbehälter geleitet wird. Der Speicherbe hälter 12 wird relativ schnell in weniger als 4 Minuten gefüllt und in einem Ausführungsbeispiel in annähernd 1,2 Minuten.
Ein Speicherbehälter 12 ist mit einer brennbaren Mi schung aus Gasen gefüllt, und zwar einschließlich eines entflammbaren Gases und eines Primärgas es, welches ein Oxidationsgas enthält. Das Primärgas wird von einer Quelle 16 des Primärgases zu einem Primärgaszwi schenbehälter 22 geleitet. Das entflammbare Gas wird von einer Quelle 18 von entflammbaren Gas zu einem Zwischengasbehälter 24 für entflammbares Gas gelei tet. Das Primärgas wird zu dem Speicherbehälter 12 von dem Primärgaszwischenbehälter 22 geleitet. In ähnli cher Weise wird das entflammbare Gas zu dem Spei cherbehälter 12 von dem Flammgaszwischenbehälter 24 geleitet. Vorzugsweise wird das entflammbare Gas zu dem Speicherbehälter 12 geleitet, bevor das Primärgas zu dem Speicherbehälter geleitet wird. Der Speicherbe hälter 12 wird relativ schnell in weniger als 4 Minuten gefüllt und in einem Ausführungsbeispiel in annähernd 1,2 Minuten.
Claims (22)
1. Verfahren zum Füllen eines Speicherbehälters
(12) mit einer brennbaren Mischung von Gasen,
wobei das Verfahren folgende Schritte vorsieht:
Leiten eines Oxidationsgases von einer Quelle (16)
des Oxidationsgases zu einem ersten Zwischenbe
hälter (22);
Leiten eines entflammbaren Gases von einer Quel le (18) des entflammbaren Gases zu einem zweiten Zwischenbehälter (24);
Leiten des entflammbaren Gases von dem zweiten Zwischenbehälter (24) zu dem Speicherbehälter (12); und
Leiten des Oxidationsgases von dem ersten Zwi schenbehälter (22) zu dem Speicherbehälter 12).
Leiten eines entflammbaren Gases von einer Quel le (18) des entflammbaren Gases zu einem zweiten Zwischenbehälter (24);
Leiten des entflammbaren Gases von dem zweiten Zwischenbehälter (24) zu dem Speicherbehälter (12); und
Leiten des Oxidationsgases von dem ersten Zwi schenbehälter (22) zu dem Speicherbehälter 12).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ferner die
folgenden Schritte vorgesehen sind: Beenden des
Schrittes des Leitens eines flammbaren Gases zu
dem zweiten Zwischenbehälter (24) dann, wenn der
Strömungsmitteldruck in dem zweiten Zwischen
behälter (24) einen ersten vorbestimmten Druck
erreicht und Beenden des Schrittes des seitens ei
nes Oxidationsgases zu dem ersten Zwischenbehäl
ter (22) dann, wenn der Strömungsmitteldruck in
dem ersten Zwischenbehälter einen zweiten vorbe
stimmten Strömungmitteldruck erreicht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei ferner die
folgenden Schritte vorgesehen sind: Beenden des
Schrittes des Leitens des entflammbaren Gases von
dem zweiten Zwischenbehälter (24) zu dem Spei
cherbehälter (12) infolge des Anstiegs des Strö
mungsmitteldrucks in dem zweiten Speicherbehäl
ter auf einen dritten vorbestimmten Strömungsmit
teldruck, der kleiner ist als der erste vorbestimmte
Strömungsmitteldruck und Beenden des Schrittes
des Leitens von Oxidationsgas von dem ersten Zwi
schenbehälter (22) zu dem Speicherbehälter infolge
des Anstiegs des Strömungsmitteldrucks in dem
Speicherbehälter auf einen vierten vorbestimmten
Strömungsmitteldruck, der kleiner ist als der zweite
vorbestimmte Strömungsmitteldruck.
4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der zweite
vor bestimmte Strömungsmitteldruck größer ist als
der erste vorbestimmte Strömungsmitteldruck und
wobei der Schritt des Leitens des entflammbaren
Gases von dem zweiten Zwischenbehälter (24) zu
dem Speicherbehälter beendet wird, bevor der
Schritt des Leitens des Oxidationsgases von dem
ersten Zwischenbehälter (22) zu dem Speicherbe
hälter eingeleitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt
des Leitens von flammbarem Gas von dem zweiten
Zwischenbehälter zu dem Speicherbehälter (12)
das Ansteigen des Strömungsmitteldrucks in dem
Speicherbehälter umfaßt, und zwar mit einer Rate
von mindestens 300 psi pro Minute.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt
des Leitens des Oxidationsgases von dem ersten
Zwischenbehälter (22) zu dem Speicherbehälter
(12) das Erhöhen des Strömungsmittelsdrucks in
dem Speicherbehälter (12) mit einer Rate von min
destens 700 psi pro Minute umfaßt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Oxida
tionsgas Luft ist und das entflammbare Gas Was
serstoff ist, wobei das Verfahren ferner die Bildung
einer Mischung aus Luft und Wasserstoff in dem
Speicherbehälter umfaßt, wobei die Mischung aus
Luft und Wasserstoff mehr als 4% Wasserstoff ent
hält.
8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ferner die
Bildung einer Mischung aus Oxidationsgas und ent
flammbaren Gas in dem Speicherbehälter vorgese
hen ist, und zwar mit einer Konzentration des ent
flammbaren Gases in der Mischung oberhalb der
unteren Zündgrenze des entflammbaren Gases.
9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt
des Leitens des Oxidationsgases von dem ersten
Zwischenbehälter zu dem Speicherbehälter ausge
führt wird in weniger als 3 Minuten, wobei der
Schritt des Leitens des brennbaren Gases von dem
zweiten Zwischenbehälter zu dem Speicherbehäl
ter in weniger als 1 Minute ausgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt
des Leitens des Oxidationsgases von dem ersten
Zwischenbehälter zu dem Speicherbehälter (12)
das Leiten des Oxidationsgases umfaßt durch die
Leitung mit einer Länge von weniger als 5 Fuß,
wobei der Schritt des Leitens des entflammbaren
Gases von dem zweiten Zwischenbehälter (24) zu
dem Speicherbehälter (12) das Leiten des ent
flammbaren Gases durch Leitungsmittel umfaßt,
die eine Länge von weniger als 5 Fuß besitzen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt
des Leitens des Oxidationsgases von einer Quelle
des Oxidationsgases zu dem ersten Zwischenbehäl
ter (22) das Leiten des Oxidationsgases umfaßt, und
zwar durch eine Leitung mit einer Länge von mehr
als 10 Fuß, und wobei ferner der Schritt des Leitens
des brennbaren Gases von einer Quelle des ent
flammbaren Gases zu dem zweiten Zwischenbehäl
ter das Leiten des brennbaren Gases durch die Lei
tung umfaßt, welche eine Länge von mehr als 10
Fuß besitzt.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche, insbesondere nach An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt
des Leitens des Oxidationsgases von dem ersten
Zwischenbehälter (22) zu dem Speicherbehälter
(12) das Leiten des Oxidationsgases durch Lei
tungsmittel umfaßt, die eine Fülleitung (106) auf
weisen, die in Strömungsmittelverbindung mit dem
Speicherbehälter (12) steht und wobei der Schritt
des Leitens von entflammbaren Gas von dem zwei
ten Zwischenbehälter zu dem Speicherbehälter (12)
das Leiten des entflammbaren Gases durch Lei
tungsmittel umfaßt, die die Fülleitung aufweisen,
und wobei das Verfahren ferner die Schritte des
Evakuierens der Fülleitung umfaßt, nach dem er
wähnten Schritt des Leitens des Oxidationsgases
von dem ersten Zwischenbehälter zu dem Spei
cherbehälter und wobei das Evakuieren der Füllei
tung vorgesehen ist nach dem Schritt des Leitens
des entflammbaren Gases von dem zweiten Zwi
schenbehälter zu dem Speicherbehälter (12).
13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ersten
und zweiten Zwischenbehälter ein Volumen besit
zen, welches mindestens das Fünffache des Volu
mens des Speicherbehälters ist.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche, insbesondere nach An
spruch 1, wobei der Schritt des Leitens des Oxida
tionsgases von dem ersten Zwischenbehälter zu
dem Speicherbehälter (12) das Aufrechterhalten
des Strömungsmitteldruckes in dem ersten Zwi
schenbehälter umfaßt, und zwar auf einem Druck
der größer ist als der Druck in dem Speicherbehäl
ter (12) zu irgendeiner Zeit während der Durchfüh
rung des erwähnten Schrittes des Leitens von Oxi
dationsgas von dem ersten Zwischenbehälter zu
dem Speicherbehälter (12) und wobei der Schritt
des Leitens von entflammbaren Gas von dem zwei
ten Zwischenbehälter zu dem Speicherbehälter das
Aufrechterhalten des Strömungsmitteidruckes in
dem zweiten Zwischenbehälter umfaßt, und zwar
auf einem Druck der größer ist als der Druck in
dem Speicherbehälter zu jedem Zeitpunkt wäh
rend der Durchführung des Schrittes des Leitens
des entflammbaren Gases von dem zweiten Zwi
schenbehälter zu dem Speicherbehälter (12).
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt
des Leitens eines Oxidationsgases von einer Quelle
von Oxidationsgas zu einem ersten Zwischenbehäl
ter vollendet wird, bevor der Schritt des Leitens des
Oxidationsgases vom ersten Zwischenbehälter zu
dem Speicherbehälter (12) eingeleitet wird, und
wobei der Schritt des Leitens eines entflammbaren
Gases von einer Quelle von entflammbarem Gas zu
einem zweiten Zwischenbehälter vollendet wird,
vor der Einleitung des Schritts des Leitens ent
flammbaren Gases von dem zweiten Zwischenbe
hälter zu dem Speicherbehälter.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche, insbesondere nach An
spruch 1, wobei der Schritt des Leitens des ent
flammbaren Gases von dem zweiten Zwischenbe
hälter zu dem Speicherbehälter ausgeführt wird
vor der Ausführung des Schrittes des Leitens des
Oxidationsgases von dem ersten Zwischenbehälter
zu dem Speicherbehälter.
17. Verfahren zum Füllen eines Speicherbehälters
(12) mit einer Mischung aus Gas, wobei das Verfah
ren die folgenden Schritte vorsieht:
Leiten eines ersten Gases -u dem Speicherbehäl ter; Detektieren, wenn der Strömungsmitteldruck in dem Speicherbehälter (12) einen ersten vorbe stimmten Druck erreicht;
Beenden des Schrittes des Leitens eines ersten Ga ses zu dem Speicherbehälter infolge des Detektie rens, daß der Strömungsmitteldruck in dem Spei cherbehälter (12) den ersten vorbestimmten Druck erreicht hat;
darauffolgendes Leiten des zweiten Gases zu dem Speicherbehälter;
Detektieren, wenn der Strömungsmitteldruck in dem Speicherbehälter einen zweiten vorbestimm ten Druck erreicht, der größer ist als der erste vor bestimmte Druck; und
Beenden des Schrittes des Leitens eines zweiten Gases zu dem Speicherbehälter (12) infolge des De tektierens, daß der Strömungsmitteldruck in dem Speicherbehälter den zweiten vorbestimmten Druck erreicht hat.
Leiten eines ersten Gases -u dem Speicherbehäl ter; Detektieren, wenn der Strömungsmitteldruck in dem Speicherbehälter (12) einen ersten vorbe stimmten Druck erreicht;
Beenden des Schrittes des Leitens eines ersten Ga ses zu dem Speicherbehälter infolge des Detektie rens, daß der Strömungsmitteldruck in dem Spei cherbehälter (12) den ersten vorbestimmten Druck erreicht hat;
darauffolgendes Leiten des zweiten Gases zu dem Speicherbehälter;
Detektieren, wenn der Strömungsmitteldruck in dem Speicherbehälter einen zweiten vorbestimm ten Druck erreicht, der größer ist als der erste vor bestimmte Druck; und
Beenden des Schrittes des Leitens eines zweiten Gases zu dem Speicherbehälter (12) infolge des De tektierens, daß der Strömungsmitteldruck in dem Speicherbehälter den zweiten vorbestimmten Druck erreicht hat.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt
des Leitens des ersten Gases zu dem Speicherbe
hälter das Leiten des ersten Gases umfaßt, und
zwar von einem ersten Zwischenbehälter zu dem
Speicherbehälter (12), wobei ferner der Schritt des
Leitens eines zweiten Gases zu dem Speicherbehäl
ter das Leiten des zweiten Gases von einem zwei
ten Zwischenbehälter zu dem Speicherbehälter (12)
umfaßt, und wobei das Verfahren ferner die folgen
den Schritte umfaßt: Leiten des ersten Gases von
einer Quelle des ersten Gases zu dem ersten Zwi
schenbehälter, Detektieren, wenn der Strömungs
mitteldruck des ersten Zwischenbehälters ein drit
ten vorbestimmten Druck erreicht, der größer ist
als der erste vorbestimmte Druck und kleiner als
der zweite vorbestimmte Druck, Beenden des
Schrittes des Leitens des ersten Gases von der
Quelle des ersten Gases zu dem ersten Zwischen
behälter infolge des Detektierens, daß der Strö
mungsmitteldruck in dem ersten Zwischenbehälter
den dritten vorbestimmten Druck erreicht hat, Lei
ten des zweites Gases von einer Quelle des zweiten
Gases zu dem zweiten Zwischenbehälter, Detektie
ren, wenn der Strömungsmitteldruck in den zwei
ten Zwischenbehälter einen vierten vorbestimmten
Druck erreicht, der größer ist als der zweite vorbe
stimmte Druck, Beenden des Schrittes des Leitens
des zweiten Gases von der Quelle des zweiten Ga
ses zu dem zweiten Zwischenbehälter infolge des
Detektierens, daß der Strömungsmitteldruck in
dem zweiten Zwischenbehälter den vierten vorbe
stimmten Druck erreicht hat.
19. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Schritt
des Leitens eines ersten Gases zu dem Speicherbe
hälter das Erhöhen des Strömungsmitteldrucks in
dem Speicherbehälter (12) umfaßt, und zwar mit
einer Rate von mindestens 300 psi pro Minute.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden An
sprüche, insbesondere nach Anspruch 19, wobei der
Schritt des Leitens eines zweiten Gases zu dem
Speicherbehälter den Schritt des Erhöhens des
Strömungsmitteldrucks in dem Speicherbehälter
(12) mit einer Rate von mindestens 700 psi pro Mi
nute umfaßt.
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Schritt
des Leitens eines ersten Gases zu dem Speicherbe
hälter in weniger als 1 Minute ausgeführt wird, wo
bei der Schritt des Leitens eines zweiten Gases zum
Speicherbehälter in weniger als 3 Minuten ausge
führt wird.
22. Verfahren nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche, insbesondere nach An
spruch 18, wobei das erste Gas ein entflammbares
Gas und das zweite Gas ein Oxidationsgas aufweist.
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