EP0779470A1 - Installation for the fuelling of a vehicle - Google Patents

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Publication number
EP0779470A1
EP0779470A1 EP96118732A EP96118732A EP0779470A1 EP 0779470 A1 EP0779470 A1 EP 0779470A1 EP 96118732 A EP96118732 A EP 96118732A EP 96118732 A EP96118732 A EP 96118732A EP 0779470 A1 EP0779470 A1 EP 0779470A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tank
line
vehicle
cryofuel
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP96118732A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Hettinger
Peter Dr. Ott
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Messer Griesheim GmbH
Original Assignee
Messer Griesheim GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Messer Griesheim GmbH filed Critical Messer Griesheim GmbH
Publication of EP0779470A1 publication Critical patent/EP0779470A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/01—Intermediate tanks

Definitions

  • the invention relates to a device for refueling a vehicle according to the preamble of claim 1.
  • Cryofuels are becoming increasingly important due to the increased energy requirements and the increasing environmental pollution caused by conventional energy sources. They tend to evaporate due to changes in pressure and temperature. It is therefore desirable to have a refueling device which can be adapted to these changes in pressure and temperature and the associated changes between gas and liquid phase with almost no fuel loss and with which the amount of cryofuel can be detected.
  • the refueling device should be simple in design and operated by customers in a similar way to conventional refueling devices and should also be inexpensive to manufacture.
  • the invention has for its object to provide a device for refueling a motor vehicle with cryofuel, which provides the cryofuel in a desired pressure and temperature range and independently regulates the process required for refueling.
  • the amount of cryofuel should be recorded inexpensively.
  • a pressure delivery tank is connected via a feed line and a storage container via a return line to a clutch in order to use the clutch to fuel the vehicle with cryofuel flowing from the pressure delivery tank, to cool the vehicle's tank and the lines of the device before refueling and relieve the pressure of the gaseous cryofuel before the safety valves of the vehicle tank respond.
  • the insulated pressure delivery tank is provided to pressurize the liquid cryofuel such that the liquid cryofuel flows to the vehicle via the supply line and the coupling.
  • Vehicle is understood to mean buses, trucks, passenger cars and other vehicles, such as airplanes.
  • the pressure delivery tank is connected to a storage tank of larger volume in which the liquid cryofuel is stored.
  • An advantageous embodiment of the invention consists in the arrangement of the outlet of the feed line and the inlet of the return line in the liquid cryofuel of the pressure feed tank and the storage container, because via this connection the liquid cryofuel of the pressure feed tank up to the clutch or the vehicle tank and back into the liquid cryofuel of the storage tank can be directed.
  • This enables the hose and the warm vehicle tank to be driven cold, the heated liquid or gaseous cryofuel being supplied to the liquid phase of the storage container.
  • the amount of the liquid phase of the cryofuel in the storage tank is always such that none unwanted increase in pressure in the storage tank takes place by absorbing the heat of condensation.
  • the coupling is connected to the gaseous and liquid cryofuel of the vehicle tank via connecting lines, so that, on the one hand, the cryofuel supplied from the pressure delivery tank flows into the liquid phase of the tank and, on the other hand, if the tank pressure is too high, the gaseous cryofuel is removed from the tank and led into the liquid phase of the storage container can.
  • This enables emission-free refueling of the vehicle as well as emission-free cold driving of the vehicle container.
  • Shut-off devices are arranged in the connecting lines of the vehicle tank, which allow the gaseous or liquid cryofuel to be withdrawn or supplied.
  • a quantity measuring device is arranged in the feed line running from the pressure supply tank to the coupling, which measures the filling quantity of the liquid cryofuel.
  • the return line advantageously has a bypass line with a gas measuring device arranged between two shut-off elements.
  • the net filling quantity can be formed by measuring the gaseous and liquid cryofuel. The system can be verified using the difference. The heat input into the cryofuel is minimized by the quantity measurement.
  • the quantity measuring devices are advantageously arranged in an evacuated valve box. As a result, the heat inflow is low; the measuring devices do not freeze.
  • a section of the supply and return line fastened to the valve box and connected to the coupling is designed to be flexible and is suitable for connection to the vehicle tank.
  • the storage container has a gas space which is provided above the liquid phase of the cryofuel and is connected via a line to a compressor and a pressure container.
  • the storage container gas can be drawn from the gas phase and pressed into the pressure container, for example a bundle of bottles. This lowers the pressure in the storage tank and thus increases its service life.
  • the pressure vessel is connected to the pressure delivery tank via a line; the end of the line is preferably designed as a pearl tube and arranged in the liquid cryofuel of the pressure feed tank.
  • the liquid cryofuel is conditioned via the gas removed from the pressure vessel, i.e. H. brought to a certain vapor pressure. For this purpose, warm gas bubbles through the liquid cryofuel and gives off its heat of condensation to the liquid cryofuel.
  • a device for refueling vehicles is designated 94.
  • the device essentially consists of a storage tank 20, a pressure delivery tank 19, a valve box 80, a compressor 29 and a pressure tank 21. At least 800 l of liquid cryofuel are stored in the storage tank 20.
  • the storage container 20 is designed as a double-walled tank with a vacuum-insulated intermediate space 93 and is arranged with a height difference above the pressure delivery tank 19.
  • a line 76 connects the gas space 75 of the storage container 20 to the gas space 79 of the pressure feed tank 19 and to a crom compressor 29.
  • a valve 3 is arranged in the line 76.
  • gas can be drawn from the gas phase of the storage container 20 and pressed into the storage container 21. This lowers the pressure in the storage container 20 and thus increases its service life.
  • the storage container 20 is filled by a tanker or the like.
  • Storage container 20 is connected to the pressure supply tank 19 via a vacuum-insulated line 16.
  • the pressure delivery tank 19 serves to build up a pressure force in the gas space 79 which is suitable for delivering the liquid cryofuel LNG to a vehicle 109.
  • a shut-off valve 1 and 2 is arranged in a vacuum.
  • the inlet 71 of the line 16 is arranged in the liquid phase of the cryofuel LNG of the storage container 20 and the outlet 72 in the liquid phase of the cryofuel LNG of the pressure delivery tank 19.
  • LNG is conveyed from the storage container 20 into the pressure conveying tank 19 on account of the height difference.
  • Valves 1 and 2 are open.
  • the gas spaces 75, 79 of the storage container 20 and the pressure delivery tank 19 are short-circuited by opening the valve 3.
  • valves 1, 2, 3 are closed.
  • the liquid cryofuel is then conditioned via line 77, that is brought to a certain vapor pressure.
  • warm gas flows from a pressure vessel 21 connected to line 77 to the pressure delivery tank 19.
  • the warm gas bubbles through the liquid cryofuel via the pearl tube 60 and in the process releases its heat of condition to the liquid.
  • control fittings 33, 35, 37, 61 are provided for the controlled introduction of gas into the cryofuel LNG.
  • the pressure delivery tank 19 is pressed into the gas space 79 to a specific pressure via line 200 control fittings 61, 32, 36, 38.
  • the fueling of the vehicle 109 can begin.
  • the pressure delivery tank 19 is connected through the connection 72 and valve 4 to a vacuum-insulated feed line 17, which is connected to a coupling 16 via an evacuated valve box 80.
  • a suitable coupling 16 is disclosed in German patent application 195 16 029.
  • the vacuum-insulated section 15 of the feed line 17 is flexible, for example in the form of a filling hose.
  • the flexible section 15 also has a vacuum-insulated return line 18, which is connected to the supply line 16 via valve box 80 between valve 1 and valve 2.
  • the filling hose 15 is connected to the vehicle coupling 100 after an earth cable and signal transmission cable (not shown in more detail) have been connected to the vehicle.
  • Both the vehicle-side and the petrol station-side coupling part 16, 100 are self-locking couplings which do not include air when connected.
  • a quantity measuring device 85 for the liquid phase of the cryofuel intended.
  • a line 81 branches off with the valve 11, which line is connected via line 82 with valve 12 to the feed line 17 of the filling hose 15.
  • the other end of the line 82 is connected to a line 83 which connects the feed line 17 to the return line 18 via the valve 10.
  • the valves 10, 11, 12, 13, 14 are spring-loaded check valves, which have the task of preventing impermissibly high pressure due to evaporating liquid in the lines (similar to safety valves).
  • a gas quantity device 90 arranged between two valves 8, 9 is provided in a bypass line 78 connected to the line 83 with the return line 18.
  • a line 84 with valve 13 branches off from the bypass line 78 and is connected to the return line 18.

Abstract

The device has accumulator (20) and pressure feed (19) tanks. The pressure feed tank can connect to the vehicle's fuel tank (110) by a coupling (16). A feed conduit (15,17) from this tank runs to the coupling, and from there a return conduit (18) runs to the accumulator tank. One end (72,71) of the feed conduit and of the return conduit is positioned in the fuel in the tanks. The coupling is connected by conduits (73,74) with fuel in gaseous liquid phases in the vehicle's tank. There are cut-offs (105,106) in these conduits. A fluid quantity measurement apparatus (85) is incorporated in the feed conduit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Betanken eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for refueling a vehicle according to the preamble of claim 1.

Kryokraftstoffe gewinnen aufgrund des gestiegenen Energiebedarfs und der steigenden Umweltbelastung durch konventionelle Energieträger zunehmend an Bedeutung. Sie neigen infolge von Druck- und Temperaturänderungen leicht zum Verdampfen. Es ist daher eine Betankungseinrichtung wünschenswert, die an diese Änderungen in Druck und Temperatur und die damit verbundenen Wechsel zwischen Gas- und Flüssigphase nahezu ohne Kraftstoffverlust angepaßt und mit der die Menge des Kryokraftstoffes erfaßt werden kann. Dabei sollte die Betankungseinrichtung einfach aufgebaut und von Kunden ähnlich wie konventionelle Betankungseinrichtungen bedient werden können und ferner kostengünstig herstellbar sein.Cryofuels are becoming increasingly important due to the increased energy requirements and the increasing environmental pollution caused by conventional energy sources. They tend to evaporate due to changes in pressure and temperature. It is therefore desirable to have a refueling device which can be adapted to these changes in pressure and temperature and the associated changes between gas and liquid phase with almost no fuel loss and with which the amount of cryofuel can be detected. The refueling device should be simple in design and operated by customers in a similar way to conventional refueling devices and should also be inexpensive to manufacture.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Betanken eines Kraftfahrzeuges mit kryokraftstoff zu schaffen, die den Kryokraftstoff in einem gewünschten Druck- und Temperaturbereich zur Verfügung stellt und den zur Betankung erforderlichen Ablauf selbständig regelt. Dabei soll die Menge des Kryokraftstoffes kostengünstig erfaßt werden.The invention has for its object to provide a device for refueling a motor vehicle with cryofuel, which provides the cryofuel in a desired pressure and temperature range and independently regulates the process required for refueling. The amount of cryofuel should be recorded inexpensively.

Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Stand der Technik, ist diese Aufgabe gelöst mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.Starting from the prior art mentioned in the preamble of claim 1, this object is achieved with the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments are specified in the subclaims.

Gemäß der Erfindung ist ein Druckfördertank über eine Zuführleitung und ein Speicherbehälter über eine Rückführleitung mit einer Kupplung verbunden, um über die Kupplung das Fahrzeug mit aus dem Druckfördertank strömenden Kryokraftstoff zu betanken, den Tank des Fahrzeugs und die Leitungen der Einrichtung vor dem Betanken kalt zu fahren und den gasförmigen Kryokraftstoff vor Ansprechen der Sicherheitsventile des Fahrzeugtanks vom Druck zu entlasten. Der isolierte Druckfördertank ist vorgesehen, um den flüssigen Kryokraftstoff derart unter Überdruck zu setzen, daß der flüssige Kryokraftstoff über die Zuführleitung und die Kupplung zu dem Fahrzeug strömt. Unter Fahrzeug werden Busse, Lastkraftwagen, Personenkraftwagen und andere Fahrzeuge, wie Flugzeuge, verstanden. Der Druckfördertank ist mit einem Speicherbehälter größeren Volumens verbunden in dem der flüssige Kryokraftstoff gelagert ist.According to the invention, a pressure delivery tank is connected via a feed line and a storage container via a return line to a clutch in order to use the clutch to fuel the vehicle with cryofuel flowing from the pressure delivery tank, to cool the vehicle's tank and the lines of the device before refueling and relieve the pressure of the gaseous cryofuel before the safety valves of the vehicle tank respond. The insulated pressure delivery tank is provided to pressurize the liquid cryofuel such that the liquid cryofuel flows to the vehicle via the supply line and the coupling. Vehicle is understood to mean buses, trucks, passenger cars and other vehicles, such as airplanes. The pressure delivery tank is connected to a storage tank of larger volume in which the liquid cryofuel is stored.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht in der Anordnung des Ausgangs der Zuführleitung und des Eingangs der Rückführleitung in dem flüssigen Kryokraftstoff des Druckfördertanks und des Speicherbehälters, weil über diese Verbindung der flüssige Kryokraftstoff des Druckfördertankes bis zur Kupplung oder dem Fahrzeugtank und zurück bis in den flüssigen Kryokraftstoff des Speicherbehälters geleitet werden kann. Dies ermöglicht ein Kaltfahren des Schlauches und des warmen Fahrzeugtanks wobei der erwärmte flüssige oder gasförmige Kryokraftstoff der Flüssigphase des Speicherbehälters zugeführt wird. Die Menge der Flüssigphase des Kryokraftstoffes im Speichertank ist immer so bemessen, daß kein unerwünschter Druckanstieg im Speicherbehälter durch Aufnahme der Kondensationswärme erfolgt.An advantageous embodiment of the invention consists in the arrangement of the outlet of the feed line and the inlet of the return line in the liquid cryofuel of the pressure feed tank and the storage container, because via this connection the liquid cryofuel of the pressure feed tank up to the clutch or the vehicle tank and back into the liquid cryofuel of the storage tank can be directed. This enables the hose and the warm vehicle tank to be driven cold, the heated liquid or gaseous cryofuel being supplied to the liquid phase of the storage container. The amount of the liquid phase of the cryofuel in the storage tank is always such that none unwanted increase in pressure in the storage tank takes place by absorbing the heat of condensation.

Die Kupplung ist über Verbindungsleitungen mit dem gasförmigen und flüssigen Kryokraftstoff des Fahrzeugtanks verbunden, so daß einerseits der vom Druckfördertank zugeführte Kryokraftstoff in die Flüssigphase des Tanks strömt und andererseits bei zu hohem Tankdruck, der gasförmige Kryokraftstoff dem Tank entnommen und in die Flüssigphase des Speicherbehälters geführt werden kann. Dies ermöglicht eine abgasfreie Betankung des Fahrzeugs sowie ein abgasfreies Kaltfahren des Fahrzeugbehälters.The coupling is connected to the gaseous and liquid cryofuel of the vehicle tank via connecting lines, so that, on the one hand, the cryofuel supplied from the pressure delivery tank flows into the liquid phase of the tank and, on the other hand, if the tank pressure is too high, the gaseous cryofuel is removed from the tank and led into the liquid phase of the storage container can. This enables emission-free refueling of the vehicle as well as emission-free cold driving of the vehicle container.

In den Verbindungsleitungen des Fahrzeugtanks sind Absperrorgane angeordnet die eine wahlweise Entnahme oder Zuführung des gasförmigen oder flüssigen Kryokraftstoffes erlauben.Shut-off devices are arranged in the connecting lines of the vehicle tank, which allow the gaseous or liquid cryofuel to be withdrawn or supplied.

In der von Druckfördertank zur Kupplung verlaufenden Zuführleitung ist ein Mengenmeßgerät angeordnet, das die Befüllmenge des flüssigen Kryokraftstoffes mißt.A quantity measuring device is arranged in the feed line running from the pressure supply tank to the coupling, which measures the filling quantity of the liquid cryofuel.

Die Rückführleitung weist vorteilhaft eine Bypassleitung mit einem zwischen zwei Absperrorganen angeordneten Gas-Meßgerät auf. Im Betrieb der Einrichtung kann über die Messung des gasförmigen und flüssigen Kryokraftstoffes die Netto-Befüllmenge gebildet werden. Über die Differenzbildung ist das System eichfähig. Die Wärmeeintragung in den Kryokraftstoff wird durch die Mengenmessung minimiert.The return line advantageously has a bypass line with a gas measuring device arranged between two shut-off elements. During operation of the device, the net filling quantity can be formed by measuring the gaseous and liquid cryofuel. The system can be verified using the difference. The heat input into the cryofuel is minimized by the quantity measurement.

Vorteilhaft sind die Mengenmeßgeräte in einer evakuierten Ventilbox angeordnet. Dadurch ist die Wärmeeinströmung gering; die Meßgeräte vereisen nicht.The quantity measuring devices are advantageously arranged in an evacuated valve box. As a result, the heat inflow is low; the measuring devices do not freeze.

Ein an der Ventilbox befestigter und mit der Kupplung verbundener Abschnitt der Zufuhr- und Rückführleitung ist flexibel ausgebildet und eignet sich zum Verbinden mit dem Fahrzeugtank.A section of the supply and return line fastened to the valve box and connected to the coupling is designed to be flexible and is suitable for connection to the vehicle tank.

Der Speicherbehälter weist einen über der Flüssigphase des Kryokraftstoffes vorgesehenen Gasraum auf, der über eine Leitung mit einem Kompressor und einem Druckbehälter verbunden ist. Mittels des Kompressors kann aus der Gasphase das Speicherbehälters Gas gezogen werden und in den Druckbehälter, zum Beispiel ein Flaschenbündel, gedrückt werden. Hierdurch wird der Druck im Speicherbehälter abgesenkt und somit dessen Standzeit erhöht.The storage container has a gas space which is provided above the liquid phase of the cryofuel and is connected via a line to a compressor and a pressure container. By means of the compressor, the storage container gas can be drawn from the gas phase and pressed into the pressure container, for example a bundle of bottles. This lowers the pressure in the storage tank and thus increases its service life.

Der Druckbehälter ist über eine Leitung mit dem Druckfördertank verbunden; das Ende der Leitung ist bevorzugt als Perlrohr ausgebildet und im flüssigen Kryokraftstoff des Druckfördertanks angeordnet. Der flüssige Kryokraftstoff wird über das dem Druckbehälter entnommene Gas konditioniert, d. h. auf einen bestimmten Dampfdruck gebracht. Hierzu perlt warmes Gas durch den flüssigen Kryokraftstoff und gibt hierbei seine Kondensationswärme an den flüssigen kryokraftstoff ab.The pressure vessel is connected to the pressure delivery tank via a line; the end of the line is preferably designed as a pearl tube and arranged in the liquid cryofuel of the pressure feed tank. The liquid cryofuel is conditioned via the gas removed from the pressure vessel, i.e. H. brought to a certain vapor pressure. For this purpose, warm gas bubbles through the liquid cryofuel and gives off its heat of condensation to the liquid cryofuel.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below:

In der Zeichnung ist eine Einrichtung zum Betanken von Fahrzeugen mit 94 bezeichnet. Die Einrichtung besteht im wesentlichen aus einem Speicherbehälter 20, einem Druckfördertank 19, einer Ventilbox 80, einem Kompressor 29 und einem Druckbehälter 21. In dem Speicherbehälter 20 sind mindestens 800 l flüssiger Kryokraftstoff gespeichert. Der Speicherbehälter 20 ist als doppelwandiger Tank mit vakuumisolierten Zwischenraum 93 ausgebildet und mit einer Höhendifferenz über dem Druckfördertank 19 angeordnet.In the drawing, a device for refueling vehicles is designated 94. The device essentially consists of a storage tank 20, a pressure delivery tank 19, a valve box 80, a compressor 29 and a pressure tank 21. At least 800 l of liquid cryofuel are stored in the storage tank 20. The storage container 20 is designed as a double-walled tank with a vacuum-insulated intermediate space 93 and is arranged with a height difference above the pressure delivery tank 19.

Obwohl der Speicherbehälter 20 so isoliert ist, bildet sich aufgrund des, wenn auch geringen Wärmeübergangs über dem flüssigen kryokraftstoff LNG ein Druckgas in dem Gasraum 75, welches eine Druckkraft auf den flüssigen Kryokraftstoff LNG ausübt. Eine Leitung 76 verbindet den Gasraum 75 des Speicherbehälters 20 mit dem Gasraum 79 des Druckfördertanks 19 und mit einem Krompressor 29. In der Leitung 76 ist ein Ventil 3 angeordnet. Mittels des Kompressors 29 kann aus der Gasphase des Speicherbehälters 20 Gas gezogen werden und in den Speicherbehälter 21 gedrückt werden. Hierdurch wird der Druck im Speicherbehälter 20 abgesenkt und somit dessen Standzeit erhöht. Über die Befüllkupplung 70, Leitung 77 und den Armaturen 52, 53, 50 wird der Speicherbehälter 20 von einem Tankwagen oder dergleichen gefüllt. Speicherbehälter 20 ist über eine vakuumisolierte Leitung 16 mit dem Druckfördertank 19 verbunden.Although the storage container 20 is insulated in this way, due to the, albeit low, heat transfer over the liquid cryofuel LNG, a compressed gas forms in the gas space 75, which exerts a compressive force on the liquid cryofuel LNG. A line 76 connects the gas space 75 of the storage container 20 to the gas space 79 of the pressure feed tank 19 and to a crom compressor 29. A valve 3 is arranged in the line 76. By means of the compressor 29, gas can be drawn from the gas phase of the storage container 20 and pressed into the storage container 21. This lowers the pressure in the storage container 20 and thus increases its service life. Via the filling coupling 70, line 77 and the fittings 52, 53, 50, the storage container 20 is filled by a tanker or the like. Storage container 20 is connected to the pressure supply tank 19 via a vacuum-insulated line 16.

Der Druckfördertank 19 dient zum Aufbau einer Druckkraft im Gasraum 79, die geeignet ist, den flüssigen Kryokraftstoff LNG zu einem Fahrzeug 109 zu fördern.The pressure delivery tank 19 serves to build up a pressure force in the gas space 79 which is suitable for delivering the liquid cryofuel LNG to a vehicle 109.

In der Leitung 16 ist ein Absperrventil 1 und 2 im Vakuum angeordnet. Der Eingang 71 der Leitung 16 ist in der Flüssigphase des Kryokraftstoffes LNG des Speicherbehälters 20 und der Ausgang 72 in der Flüssigphase des Kryokraftstoffes LNG des Druckfördertanks 19 angeordnet. Aus dem Speicherbehälter 20 wird aufgrund der Höhendifferenz LNG in den Druckfördertank 19 gefördert. Die Ventile 1 und 2 sind hierbei geöffnet. Die Gasräume 75, 79 des Speicherbehälters 20 und des Druckfördertanks 19 sind durch Öffnen des Ventils 3 kurzgeschlossen.In line 16, a shut-off valve 1 and 2 is arranged in a vacuum. The inlet 71 of the line 16 is arranged in the liquid phase of the cryofuel LNG of the storage container 20 and the outlet 72 in the liquid phase of the cryofuel LNG of the pressure delivery tank 19. LNG is conveyed from the storage container 20 into the pressure conveying tank 19 on account of the height difference. Valves 1 and 2 are open. The gas spaces 75, 79 of the storage container 20 and the pressure delivery tank 19 are short-circuited by opening the valve 3.

Bei einem bestimmten Füllstand im Druckfördertank 19 werden die Ventile 1, 2, 3 geschlossen.At a certain fill level in the pressure delivery tank 19, the valves 1, 2, 3 are closed.

Der flüssige Kryokraftstoff wird anschließend über Leitung 77 konditioniert, das heißt auf einem bestimmten Dampfdruck gebracht. Hierzu strömt von einem mit Leitung 77 verbundenen Druckbehälter 21 warmes Gas zu dem Druckfördertank 19. Das warme Gas perlt über Perlrohr 60 durch den flüssigen Kryokraftstoff und gibt hierbei seine Konditionswärme an die Flüssigkeit ab. In der Leitung 77, die den Druckbehälter 21 mit dem Perlrohr 60 verbindet, sind Regelarmaturen 33, 35, 37, 61 für den kontrollierten Gaseintrag in den Kryokraftstoff LNG vorgesehen. Ist dieser Vorgang abgeschlossen, wird der Druckfördertank 19 über Leitung 200- Regelarmaturen 61, 32, 36, 38 in den Gasraum 79 auf einen bestimmten Druck aufgedrückt. Bei Erreichen des Druckes kann die Betankung des Fahrzeuges 109 beginnen.The liquid cryofuel is then conditioned via line 77, that is brought to a certain vapor pressure. For this purpose, warm gas flows from a pressure vessel 21 connected to line 77 to the pressure delivery tank 19. The warm gas bubbles through the liquid cryofuel via the pearl tube 60 and in the process releases its heat of condition to the liquid. In the line 77, which connects the pressure vessel 21 to the pearl tube 60, control fittings 33, 35, 37, 61 are provided for the controlled introduction of gas into the cryofuel LNG. When this process is complete, the pressure delivery tank 19 is pressed into the gas space 79 to a specific pressure via line 200 control fittings 61, 32, 36, 38. When the pressure is reached, the fueling of the vehicle 109 can begin.

Der Druckfördertank 19 ist durch den Anschluß 72 und Ventil 4 mit einer vakuumisolierten Zuführleitung 17 verbunden, die über eine evakuierte Ventilbox 80 mit einer Kupplung 16 verbunden ist. Eine geeignete Kupplung 16 ist in der deutschen Patentanmeldung 195 16 029 offenbart. Zwischen Kupplung 16 und Vakuumbox 80 ist der vakuumisolierte Abschnitt 15 der Zuführleitung 17 flexibel, zum Beispiel als Füllschlauch ausgebildet. Der flexible Abschnitt 15 weist auch eine vakuumisolierte Rückführleitung 18 auf, die über Ventilbox 80 zwischen Ventil 1 und Ventil 2 mit der Zuführleitung 16 verbunden ist. Zum Betanken des Fahrzeugs 109 wird der Füllschlauch 15 mit der Fahrzeugkupplung 100 verbunden, nachdem ein nicht näher dargestelltes Erdungskabel und Signalübertragungskabel am Fahrzeug angeschlossen wurde. Sowohl das fahrzeugseitige als auch das tankstellenseitige Kupplungsteil 16, 100 sind selbstabsperrende Kupplungen die beim Verbinden keine Luft einschließen.The pressure delivery tank 19 is connected through the connection 72 and valve 4 to a vacuum-insulated feed line 17, which is connected to a coupling 16 via an evacuated valve box 80. A suitable coupling 16 is disclosed in German patent application 195 16 029. Between the coupling 16 and the vacuum box 80, the vacuum-insulated section 15 of the feed line 17 is flexible, for example in the form of a filling hose. The flexible section 15 also has a vacuum-insulated return line 18, which is connected to the supply line 16 via valve box 80 between valve 1 and valve 2. To refuel the vehicle 109, the filling hose 15 is connected to the vehicle coupling 100 after an earth cable and signal transmission cable (not shown in more detail) have been connected to the vehicle. Both the vehicle-side and the petrol station-side coupling part 16, 100 are self-locking couplings which do not include air when connected.

In der evakuierten Ventilbox 80 ist zwischen zwei Ventilen 5 und 6 ein Mengenmeßgerät 85 für die Flüssigphase des Kryokraftstoffs vorgesehen. In Strömungsrichtung nach dem Mengenmeßgerät 85 zweigt eine Leitung 81 mit dem Ventil 11 ab, die über Leitung 82 mit Ventil 12 mit der Zuführleitung 17 des Füllschlauches 15 verbunden ist. Das andere Ende der Leitung 82 ist mit einer Leitung 83 verbunden, die die Zuführleitung 17 über das Ventil 10 mit der Rückführleitung 18 verbindet. Die Ventile 10, 11, 12, 13, 14 sind federkraft beaufschlagte Rückschlagklappen, die die Aufgabe haben, unzulässig hohen Druck durch verdampfende Flüssigkeit in den Leitungen zu verhindern (ähnlich Sicherheitsventilen). In einer die Leitung 83 mit der Rückführleitung 18 verbundenen Bypassleitung 78 ist ein zwischen zwei Ventilen 8, 9 angeordnetes Gasmengengerät 90 vorgesehen. Zwischen dem Gasmengengerät 90 und dem Ventil 8 zweigt von der Bypassleitung 78 eine Leitung 84 mit Ventil 13 ab, die mit der Rücklaufleitung 18 verbunden ist.In the evacuated valve box 80, between two valves 5 and 6 there is a quantity measuring device 85 for the liquid phase of the cryofuel intended. In the direction of flow downstream of the quantity measuring device 85, a line 81 branches off with the valve 11, which line is connected via line 82 with valve 12 to the feed line 17 of the filling hose 15. The other end of the line 82 is connected to a line 83 which connects the feed line 17 to the return line 18 via the valve 10. The valves 10, 11, 12, 13, 14 are spring-loaded check valves, which have the task of preventing impermissibly high pressure due to evaporating liquid in the lines (similar to safety valves). In a bypass line 78 connected to the line 83 with the return line 18, a gas quantity device 90 arranged between two valves 8, 9 is provided. Between the gas quantity device 90 and the valve 8, a line 84 with valve 13 branches off from the bypass line 78 and is connected to the return line 18.

Im folgenden wird der Betankungsvorgang näher beschrieben. Er besteht in den Verfahrensschritten Kaltfahren der Leitung 17 und des Füllschlauches 15, Befüllen des Fahrzeugtankes 110, Rückführung des gasförmigen Kryokraftstoffs aus dem Fahrzeugtank zu dem Speicherbehälter 20 und wahlweise Kaltfahren eines warmen Fahrzeugtanks 110.

  • 1. Kaltfahren des Füllschlauches 15
    Nach Verbindung der Kupplung 16 des Füllschlauches 15 mit der Kupplung 100 des Fahrzeugs 109 wird der auf Umgebungstemperatur erwärmte Füllschlauch 15 kaltgefahren. Hierzu wird Ventil 4, Ventil 5, Ventil 6, Ventil 7 und Ventil 1 geöffnet. Der flüssige Kryokraftstoff LNG strömt durch den Schlauch 17, Ventilbox 80, Füllschlauch 15 bis zur Kupplung 16 und zurück zur Ventilbox 80 und über Ventil 7 und Schlauch 18 zurück in die Flüssigphase des Speicherbehälters 20. Die fahrzeugseitigen Ventile 105 und 106 im Fahrzeug 109 sind geschlossen. Durch die Kreislaufkühlung wird das System auf die Temperatur des flüssigen Kryokaftstoffes LNG eingestellt und der temperaturbelastete Kryokaftstoff in die Flüssigphase des Speicherbehälters 20 geleitet. Die in dem Speicherbehälter 20 gelagerte Menge des flüssigen Kryokraftstoffes LNG ist geeignet die beim Kaltfahren aufgenommene Wärme aufzunehmen.
  • 2.
    Bei Erreichen eines eingestellten Temperaturschaltpunktes (TIS) am Sensor 95 wird Ventil 7 und 1 geschlossen und das fahrzeugseitige Ventil 105 geöffnet. Der flüssige kryokraftstoff strömt nun über Kupplung 16 und Kupplung 100 des Fahrzeugs 109 in den zu befüllenden Fahrzeugtank 110. Gleichzeitig wird die Füllmenge mittels des Mengenmeßgerätes 85 gemessen.
  • 3. Gasrückgang aus dem Fahrzeugtank 110
    Besitzt der Fahrzeugtank 110 einen zu hohen Druck oder steigt dieser während des Befüllvorgangs unzulässig hoch an, so kann dieser über Anschluß 74, Ventil 106, Kupplung 100, 16, Füllschlauch 15, über Bypassleitung 78 bei geöffnetem Ventil 8 und 9 über Rückführleitung 18 bei offenem Ventil 1 in die Flüssigphase des Speicherbehälters 20 entlastet werden. Hierzu wird Fahrzeugventil 105 geschlossen und Ventil 106 geöffnet. Die hierbei in den Speichertank zurückströmende Menge wird vom Mengenmeßgerät 90 gemessen. Über eine Differenzbildung zwischen Mengenmeßgerät 85 und 90 kann die Nettomenge bestimmt werden, welche in den Fahrzeugtank 110 gefüllt wird. Hierdurch wird die Mengenmessung eichfähig.
  • 4. Kaltfahren eines warmen Fahrzeugtanks 110
    Mittels abwechselndem Befüllen (Punkt 2) und Rückführung des Gases (Punkt 3) eines warmen Fahrzeugtanks 110 (intermitierender Betankungsbetrieb) kann diese abgasfrei kaltgefahren und befüllt werden (zum Beispiel bei Inbetriebnahme des Fahrzeugtanks).
The refueling process is described in more detail below. It consists of the process steps of cold running the line 17 and the filling hose 15, filling the vehicle tank 110, returning the gaseous cryofuel from the vehicle tank to the storage container 20 and optionally cold driving a warm vehicle tank 110.
  • 1. Cold running the filling hose 15
    After the coupling 16 of the filling hose 15 has been connected to the coupling 100 of the vehicle 109, the filling hose 15 heated to ambient temperature is cold-run. To do this, valve 4, valve 5, valve 6, valve 7 and valve 1 are opened. The liquid cryofuel LNG flows through the hose 17, valve box 80, filling hose 15 to the coupling 16 and back to the valve box 80 and via valve 7 and hose 18 back into the liquid phase of the storage container 20. The vehicle-side valves 105 and 106 in the vehicle 109 are closed. The system is set to the temperature of the liquid cryocaffeine LNG by the circuit cooling and the temperature-loaded cryocaffectant is passed into the liquid phase of the storage container 20. The amount of liquid cryofuel LNG stored in the storage container 20 is suitable for absorbing the heat absorbed during cold driving.
  • 2nd
    When a set temperature switching point (TIS) on sensor 95 is reached, valves 7 and 1 are closed and vehicle-side valve 105 is opened. The liquid cryofuel now flows via the coupling 16 and coupling 100 of the vehicle 109 into the vehicle tank 110 to be filled. At the same time, the filling quantity is measured by means of the quantity measuring device 85.
  • 3. Gas decrease from vehicle tank 110
    If the vehicle tank 110 has an excessively high pressure or if it rises excessively high during the filling process, this can be done via connection 74, valve 106, coupling 100, 16, filling hose 15, via bypass line 78 when valve 8 is open, and 9 via return line 18 when open Valve 1 in the liquid phase of the storage container 20 are relieved. For this purpose, vehicle valve 105 is closed and valve 106 is opened. The quantity flowing back into the storage tank is measured by the quantity measuring device 90. The net quantity which is filled into the vehicle tank 110 can be determined by forming a difference between the quantity measuring device 85 and 90. This enables the quantity measurement to be verified.
  • 4. Cold driving a warm vehicle tank 110
    By alternately filling (point 2) and returning the gas (point 3) a warm vehicle tank 110 (intermittent refueling operation), it can be cold-filled and filled without exhaust gases (for example when starting up the vehicle tank).

Claims (11)

Einrichtung zum Betanken eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einem Speicherbehälter und einem Druckfördertank zum Speichern von flüssigem Kryokraftstoff,
vorzugsweise Erdgas (LNG) oder Methan, welche über eine Kupplung mit dem Tank des Fahrzeugs verbindbar sind,
gekennzeichnet durch
eine von dem Druckfördertank (19) zu der Kupplung (16) verlaufenden Zuführleitung (15, 17), welche mit einer von der Kupplung (16) zu dem Speicherbehälter (20) verlaufenden Rückführleitung (18) angeordnet sind.Device for refueling a vehicle, in particular a motor vehicle, with a storage container and a pressure delivery tank for storing liquid cryofuel,
preferably natural gas (LNG) or methane, which can be connected to the tank of the vehicle via a coupling,
marked by
a feed line (15, 17) running from the pressure delivery tank (19) to the coupling (16), which are arranged with a return line (18) running from the coupling (16) to the storage container (20). Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils ein Ende (72, 71) der Zuführleitung (15, 17) und der Rückführleitung (15, 18) in dem flüssigen Kryokraftstoff (LNG) des Speicherbehälters (20) und des Druckfördertanks (19) angeordnet sind.Device according to claim 1,
characterized,
that one end (72, 71) of the feed line (15, 17) and the return line (15, 18) in the liquid cryofuel (LNG) of the storage container (20) and the pressure delivery tank (19) are arranged. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kupplung (16) über Verbindungsleitungen (73, 74) mit dem gasförmigen und flüssigen Kryokraftstoff (LNG) des Tanks (110) verbunden sind.Device according to claim 1 or 2,
characterized,
that the coupling (16) are connected via connecting lines (73, 74) to the gaseous and liquid cryofuel (LNG) of the tank (110). Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Verbindungsleitungen (73, 74) Absperrorgane (105, 106) angeordnet sind.Device according to one of claims 1 to 3,
characterized,
that in the connecting lines (73, 74) shut-off devices (105, 106) are arranged. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Zuführleitung (15, 17) ein Flüssig-Mengenmeßgerät (85) angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 4,
characterized,
that a liquid quantity measuring device (85) is arranged in the feed line (15, 17). Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Rückführleitung (15, 18) eine Bypassleitung (78) vorgesehen ist, in der zwischen zwei Absperrorganen (8, 9) ein Gas-Mengengerät (90) angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 5,
characterized,
that a bypass line (78) is provided in the return line (15, 18), in which a gas quantity device (90) is arranged between two shut-off elements (8, 9). Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mengenmeßgeräte (85, 90) in einer evakuierten Ventilbox (80) angeordnet sind.Device according to one of claims 1 to 6,
characterized,
that the quantity measuring devices (85, 90) are arranged in an evacuated valve box (80). Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein mit der Kupplung (16) verbundener Abschnitt (15) der Zuführ- und Rückführleitung (15, 17, 18) flexibel ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 6,
characterized,
that a section (15) of the feed and return line (15, 17, 18) connected to the coupling (16) is flexible. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Speicherbehälter (20) einen Gasraum (75) aufweist, der über eine Leitung (76) mit einem Kompressor (29) und einem Druckbehälter (21) verbunden ist.Device according to one of claims 1 to 8,
characterized,
that the storage container (20) has a gas space (75) which is connected via a line (76) to a compressor (29) and a pressure container (21). Einrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckbehälter (21) über eine Leitung (77) mit dem Druckfördertank (19) verbunden ist und das Ende (60) der Leitung (77) im flüssigen Kryokraftstoff (LNG) des Druckfördertanks (19) angeordnet ist.Device according to claim 9,
characterized,
that the pressure vessel (21) is connected via a line (77) to the pressure delivery tank (19) and the end (60) of the line (77) is arranged in the liquid cryofuel (LNG) of the pressure delivery tank (19). Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckbehälter (21) über die Leitung (200) mit dem Druckfördertank (19) verbunden ist und das Ende (201) im Gasraum (79) des Druckfördertankes (19) angeordnet ist.Device according to one of claims 1 to 10,
characterized,
that the pressure vessel (21) is connected via the line (200) to the pressure delivery tank (19) and the end (201) is arranged in the gas space (79) of the pressure delivery tank (19).
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