EP0840871B1 - Gas-ladesystem für hochdruckflaschen - Google Patents

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EP0840871B1
EP0840871B1 EP96924728A EP96924728A EP0840871B1 EP 0840871 B1 EP0840871 B1 EP 0840871B1 EP 96924728 A EP96924728 A EP 96924728A EP 96924728 A EP96924728 A EP 96924728A EP 0840871 B1 EP0840871 B1 EP 0840871B1
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Definitions

  • the present invention relates to a gas filling station with a buffer for the charging of high pressure storage bottles.
  • the rate of charging is down Interim storage (e.g. from compressor storage) or from compressor is a crucial one functional and economic factor caused by the warming by the Process heat is limited: for example when charging diving air bottles (at 200 bar) known that the bottle to be filled is often immersed in water, so the filling speed increases.
  • the present invention has for its object to provide a device that Charging high-pressure cylinders with gas prevents heating.
  • Bottle volume circulates and either by means of heat exchangers or through Mixing with the contents of the buffer store the temperature fluctuation of the Charging process limited; for this purpose the bottle has two connections, which are arranged in such a way that the best possible volume exchange during circulation he follows.
  • the gas filling station with mixing consists of an intermediate storage 1 by a high-pressure compressor 2 on a not defined here predetermined operating pressure is maintained from a throttle orifice 3, which Charging speed is determined, and from a food side Quick coupling half 4 on the feed line 5.
  • the flush line 6 opens into the buffer 1, which via the Flushing pump 7 is connected to the quick coupling half 8 on the flushing side.
  • the Flushing pump 7, together with its drive, is in a bottle pressure Pressure vessel 10 housed.
  • a differential pressure switch 9 to control the Flushing pump 7 bridges the orifice 3, a temperature sensor 14 on the Flushing line 6 is used to automate the charging process.
  • the bottle side of the Charging system consists of the flushable bottle 11 (here as an energy storage device) Forklift shown) with 2 connections, each with the feed side 12 and flush-side 13 quick coupling half are connected.
  • the flushing pump 7 therefore only has to reduce the pressure drops in the lines and couplings overcome, since the throttle 3 makes sense as differential pressure controlled Current controller is designed, which opens fully when pressure equalization; thus also the pressure equalization process accelerates the heating phase of the bottle 11 corresponds to: this should be as short as possible so that as little heat as possible enters the Bottle wall penetrates.
  • the charge with circulation through heat exchangers prevents the heat build-up in the bottle 11 'at all times and thus protects heat-sensitive designs;
  • the system is indispensable when charging directly from the compressor and if there is no full pressure equalization (partial charge: the flushing pump 7 cannot be switched on due to the permanent pressure difference).
  • the heat exchanger 15 ' can be arranged outside the system (and in the case of direct compressor charging, for example, in the ground).
  • Fig. 3 shows a section through a commercially available gas bottle 18, through a second connection with pipe extension 19 is converted into a flushable memory can be connected to the charging system by the quick couplings 12 "/ 13"; as A simple application for air as gas is an actuation for the barrier 23 shown, by means of the pressure reducing valve 20 and the control valve 21 single-acting cylinder 22 is moved. There is a double chamber 24 in the cylinder 22 (hatched) filled with oil, which brakes the movement via the throttle valve 25 can be, and the requirements for the silencer 26 remain modest.

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gastankstelle mit Zwischenspeicher für das Aufladen von Hochdruck-Speicher flaschen.
In vielen Anwendungen von Druckgas ist die Geschwindigkeit der Aufladung ab Zwischenspeicher (z.B. ab Kompressorspeicher) oder ab Kompressor ein entscheidender funktioneller und wirtschaftlicher Faktor, der durch die Erwärmung durch die Prozesswärme begrenzt wird: so ist z.B. bei der Aufladung von Taucher-Luftflaschen (auf 200 bar) bekannt, dass die aufzufüllende Flasche oft ins Wasser getaucht wird, damit die Füllgeschwindigkeit zunimmt.
Betrachtet man innerhalb der Druckgas-Systeme nur die Fülle der Anwendungen von Druckluft (autonome Werkzeuge mit Luft/Öl-Wandler, Antriebe von kleinen Fahrzeugen usw.), findet man immer wieder die gleiche Problematik, oft noch verschärft durch den Energieverlust der Erwärmung, die als grosse Verschwendung empfunden wird oder gar die technisch-wirtschaftliche Anwendung verunmöglicht: wird eine leere Flasche direkt mit einem auf 200 bar gefüllten Zwischenspeicher verbunden, so verursacht der Druckausgleich einen Temperatursprung von über 100 °C in besagter Flasche, was insbesondere bei faserverstärkten Kunststoffbehältern glattweg unzulässig ist.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe eine Einrichtung zu schaffen, die beim Aufladen von Hochdruckflaschen mit Gas die Erwärmung unterbindet.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass eine der aufzuladenden Flasche zugeordnete und unter Flaschendruck stehende Spülpumpe über eine Rückleitung das Flaschenvolumen umwälzt und entweder mittels Wärmetauscher oder durch Vermischung mit dem Zwischenspeicher-Inhalt die Temperaturschwankung des Aufladeprozesses begrenzt; zu diesem Zwecke weist die Flasche zwei Anschlüsse auf, die so angeordnet sind, dass beim Umwälzen ein bestmöglicher Volumenaustausch erfolgt.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes und seine Funktionsweise werden nachstehend anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert, wobei:
  • Fig. 1 ein Ladesystem mit Vermischung darstellt, in
  • Fig. 2 ein Ladesystem mit Wärmetauscher zu sehen ist, und in
  • Fig. 3 eine spülfähige Flasche im Schnitt mit einer typischen Anwendung in Form einer Schrankenbetätigung verbunden ist.
    • In Fig.1 besteht die Gastankstelle mit Vermischung aus einem Zwischenspeicher 1 der durch einen hier nicht genauer definierten Hochdruckkompressor 2 auf einem vorgegebenen Betriebsdruck gehalten wird, aus einer Drosselblende 3, die die Geschwindigkeit der Aufladung bestimmt, und aus einer speiseseitigen Schnellkupplungshälfte 4 auf der Speiseleitung 5. So weit wie sinnvoll vom Speiseausgang entfernt mündet die Spülleitung 6 in den Zwischenspeicher 1, die über die Spülpumpe 7 mit der spülseitigen Schnellkupplungshälfte 8 verbunden ist. Die Spülpumpe 7 ist zusammen mit ihrem Antrieb in einem unter Flaschendruck stehenden Druckbehälter 10 untergebracht. Ein Differenzdruckschalter 9 als Steuerung der Spülpumpe 7 überbrückt die Drosselblende 3, ein Temperaturfühler 14 an der Spülleitung 6 dient der Automatisierung des Ladevorganges. Die Flaschenseite des Ladesystems besteht aus der durchspülbaren Flasche 11 (hier als Energiespeicher eines Gabelstaplers dargestellt) mit 2 Anschlüssen, die jeweils mit der speiseseitigen 12 und spülseitigen 13 Schnellkupplungshälfte verbunden sind.
    Wird der unter Hochdruck stehende Zwischenspeicher 1 über das Schnellkupplungssystem 4/8/12/13 mit der aufzuladenden Flasche 11 verbunden, strömt Gas dosiert durch die Blende 3 in die Flasche 11, solange ein Druckabfall zwischen den zwei Behältern existiert. Währenddem dieser Druckabfall besteht, wird er den Differenzdruckschalter 9 an der Drosselblende 3 offen halten. Erst wenn der Druckausgleichsprozess beendet ist, d.h. wenn der Inhalt der Flasche 11 erwärmt ist und der Inhalt des Zwischenspeichers 1 kühler ist, schaltet der Differenzdruckschalter 9 die Spülpumpe 7 zu, die den Wärmeaustausch zwischen der Flasche 11 und dem Zwischenspeicher 1 durch Vermischen besorgt. Der Temperaturfühler 14 stellt die Spülpumpe 7 ab, sobald das durch die Spülleitung 6 strömende Gas annähernd die Umgebungstemperatur erreicht hat.
    Die Spülpumpe 7 muss also nur die Druckabfälle der Leitungen und Kupplungen überwinden, da sinnvollerweise die Drosselstelle 3 als differenzdruckgesteuerter Stromregler ausgestaltet wird, der also bei Druckausgleich voll öffnet; somit wird auch der Druckausgleichsvorgang beschleunigt, der ja der Erwärmungsphase der Flasche 11 entspricht: diese soll so kurz wie möglich sein, damit so wenig Wärme wie möglich in die Flaschenwand eindringt.
    Die zeitliche Trennung von Druckausgleich und Wärmeausgleich existiert bei der Gastankstelle mit Wärmetauscher der Fig. 2 nicht: den gleichen Elementen 1' bis 14' wie bei der Gastankstelle mit Vermischung wird ein Wärmetauscher 15 zugefügt, der im Zwischenspeicher 1' vornehmlich an die Spülleitung 6' angeschlossen ist und dessen Ausgang über die Leitung 16 mit der speiseseitigen Schnellkupplungshälfte 4' verbunden ist; somit wird der Wärmeaustausch während der Aufladung möglich, denn simultan zum Überströmen des Gases vom Zwischenspeicher 1' in die Flasche 11' über das Schnellkupplungssystem 4'/8'/12'/13' wird durch das Umwälzen der Temperaturausgleich vorgenommen: sobald die Flasche 11' an den Zwischenspeicher 1' gekoppelt wird, schaltet hier der Differenzdruckschalter 9' die Spülpumpe 7' zu und den Wärmetauscher-Ventilator 17 ein (auf den Ventilator 17 kann verzichtet werden, falls der Wärmetauscher 15 so im Zwischenspeicher 1' angeordnet wird, dass er durch die austretenden Gase durchströmt wird): auch hier ist der Vorgang abgeschlossen, sobald der Temperaturfühler 14' keinen wesentlichen Unterschied mehr zur Umgebungstemperatur feststellt und die Spülpumpe 7' ausschaltet.
    Die Ladung mit Umwälzung durch Wärmetauscher verhindert den Wärmeaufbau in der Flasche 11' zu jedem Zeitpunkt und schont damit wärmeempfindliche Bauarten; unentbehrlich ist das System beim Aufladen direkt ab Kompressor und wenn es nicht bis zum vollständigen Druckausgleich kommt (Teilladung: die Spülpumpe 7 kann infolge des bleibenden Druckunterschiedes nicht eingeschaltet werden). Bei grossen Zwischenspeicher kann (und bei direkter Kompressoraufladung muss) der Wärmetauscher 15' ausserhalb der Anlage angeordnet werden, z.B. im Erdreich. Schliesslich sei darauf hingewiesen, dass sowohl für das Vermischungssystem wie auch für die Ausführung mit Wärmetauscher die gleichen Flaschenarten zum Einsatz kommen.
    Fig 3 zeigt einen Schnitt durch eine handelsübliche Gasflasche 18, die durch einen zweiten Anschluss mit Rohrfortsatz 19 in einen spülbaren Speicher umgewandelt ist, der durch die Schnellkupplungen 12"/13" mit dem Ladesystem verbunden werden kann; als einfache Anwendung für Luft als Gas ist hier eine Betätigung für die Schranke 23 dargestellt, die über das Druckreduzierventil 20 und das Steuerventil 21 mittels einfachwirkendem Zylinder 22 bewegt wird. Im Zylinder 22 ist eine Doppelkammer 24 (schraffiert) mit Öl gefüllt, wodurch die Bewegung über das Drosselventil 25 gebremst werden kann, und die Anforderungen an den Schalldämpfer 26 bescheiden bleiben.

    Claims (10)

    1. Verfahren zum Füllen von Hochdruckflaschen, bestehend aus folgenden Schritten :
      Entnehmen von Gas aus einem unter Hochdruck stehenden Zwischenspeicher (1);
      Drosseln des Gases an einem Drosselventil (3);
      Füllen des gedrosselten Gasstroms in eine Hochdruckflasche (11), bis diese den gleichen Druck aufweist wie der Zwischenspeicher (1);
      nach Vollendung der obigen Schritte Entnehmen eines Gasstroms aus der Hochdruckflasche (11) mit Hilfe einer Spülpumpe (7), um diesen Gasstrom direkt in den Zwischenspeicher (1) rückzuführen, während gleichzeitig weiteres Gas aus dem Zwischenspeicher (1) über das Drosselventil (3) in die Hochdruckflasche (11) überströmen gelassen wird.
    2. Verfahren zum Füllen von Hochdruckflaschen (11), bestehend aus folgenden Schritten :
      Entnehmen von Gas aus einem unter Hochdruck stehenden Zwischenspeicher (1);
      Drosseln des Gases an einem Drosselventil (3);
      Füllen des gedrosselten Gasstroms in eine Hochdruckflasche (11), bis diese den gleichen Druck aufweist wie der Zwischenspeicher (1);
      gleichzeitig mit den oberen Schritten Rückführen von gas aus der Hochdrückflasche (11) über eine Spülpumpe (7') und einen in dem Zwischenspeicher (1) angeordneten Wärmetauscher (15) in eine Füllleitung (5) stromabwärts des Drosselventils (3).
    3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Inhalt des Zwischenspeichers (1) während der Entnahme umgewälzt wird, um den Wärmeübergang am Wärmetauscher zu verbessern.
    4. Gas-Ladesystem für Hochdruckflaschen (11) mit einem Zwischenspeicher (1), einer Speiseleitung (5), Kupplungen (12, 13) zum Anschluss einer Hochdruckflasche (11), einer Spülpumpe (7) zum Rückführen von Gas aus der Hochdruckflasche (11), die in einer Spülleitung (16) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülleitung (6) stromaufwärts der Spülpumpe (7) direkt in den Zwischenspeicher (1) mündet.
    5. Gas-Ladesystem für Hochdruckflaschen (11) mit einem Zwischenspeicher (1), einer Speiseleitung (5), Kupplungen (12, 13) zum Anschluss einer Hochdruckflasche (11), einer Spülpumpe (7'), die in einer Spülleitung (6') angeordnet ist, zum Rückführen von Gas aus der Hochdruckflasche (11), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenspeicher (1) ein Wärmetauscher (15) vorgesehen ist, der im Vorlauf der Spülleitung (16) angeordnet ist, und dass die Spülleitung (16) stromabwärts des Drosselventils (3) in die Speiseleitung (5) mündet.
    6. Gas-Ladesystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenspeicher (1) eine Einrichtung zur Erzeugung einer Strömung um den Wärmetauscher (15,) vorgesehen ist.
    7. Gas-Ladesystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet. dass die Hochdruckflasche (11) zwei Anschlüsse in Form von Schnellkupplungshälften (12, 13) aufweist, die so angeordnet sind, dass beim Umwälzen ein bestmöglicher Volumenaustausch erfolgt.
    8. Gas-Ladesystem nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselventil (3) als Stromregler ausgebildet ist.
    9. Gas-Ladesystem nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das die Spülpumpe (7) durch einen Differenzdruckschalter (9) eingeschaltet und durch einen Temperaturfühler (14) ausgeschaltet wird.
    10. Gas-Ladesystem nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülpumpe (7) zusammen mit ihrem Antrieb in einem unter Flaschendruck stehenden Druckbehälter (10) untergebracht ist.
    EP96924728A 1995-08-07 1996-08-06 Gas-ladesystem für hochdruckflaschen Expired - Lifetime EP0840871B1 (de)

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    Application Number Priority Date Filing Date Title
    CH2269/95 1995-08-07
    CH226995 1995-08-07
    PCT/CH1996/000274 WO1997006383A1 (de) 1995-08-07 1996-08-06 Gas-ladesystem für hochdruckflaschen

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0840871A1 EP0840871A1 (de) 1998-05-13
    EP0840871B1 true EP0840871B1 (de) 1999-05-26

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    ID=4229820

    Family Applications (1)

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    EP (1) EP0840871B1 (de)
    JP (1) JPH11508676A (de)
    AT (1) ATE180557T1 (de)
    CA (1) CA2228746A1 (de)
    DE (1) DE59602012D1 (de)
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