EP1134480A1 - Umschaltvorrichtung für eine Betankungsanlage und Gasbetankungsanlage - Google Patents

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EP1134480A1
EP1134480A1 EP00811242A EP00811242A EP1134480A1 EP 1134480 A1 EP1134480 A1 EP 1134480A1 EP 00811242 A EP00811242 A EP 00811242A EP 00811242 A EP00811242 A EP 00811242A EP 1134480 A1 EP1134480 A1 EP 1134480A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
pressure
switching device
fluid
valve body
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00811242A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz Mutter
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.)
Atlas Copco Schweiz AG
Original Assignee
GreenField AG
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Filing date
Publication date
Application filed by GreenField AG filed Critical GreenField AG
Priority to EP00811242A priority Critical patent/EP1134480A1/de
Publication of EP1134480A1 publication Critical patent/EP1134480A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/002—Automated filling apparatus
    • F17C5/007—Automated filling apparatus for individual gas tanks or containers, e.g. in vehicles
    • 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
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/04—Arrangement or mounting of valves
    • F17C13/045—Automatic change-over switching assembly for bottled gas systems with two (or more) gas containers
    • 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
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F17C2265/065—Fluid distribution for refueling vehicle fuel tanks
    • 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
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0134—Applications for fluid transport or storage placed above the ground
    • F17C2270/0139—Fuel stations

Definitions

  • the invention relates to a switching device for a refueling system as well as a gas refueling system for filling a pressure vessel with a gas.
  • Such gas refueling systems with which mobile pressure vessels such.
  • the storage container of a gas-powered motor vehicle, filled with gas typically include a stationary, compressed gas filled storage unit and a dispenser to the stationary Connect storage unit to the mobile storage container, so that Gas can flow from the storage unit into the mobile storage container.
  • the stationary storage unit includes several, especially three, stores. There is one in the dispenser Switching device provided, by means of which one of the memories can be connected to the pressure line leading to the tank to be refueled Pressure vessel leads.
  • the switching device makes it possible during a Refueling process from one stationary store to another to switch stationary storage as a source for refueling. So if during refueling the pressure difference between the stationary Storage and the mobile reservoir z. B. due to the increasing Emptying the stationary storage decreases so far that the time related volume flow of the gas becomes very small, so without Interruption of the refueling process to another store to be switched to a rapid progression of the refueling guarantee.
  • the control device detects that the mass flow during refueling is a predeterminable one Falls below the limit, the control device controls the Switching device so that on a memory with higher pressure is switched. Even if this procedure has proven itself in practice has, it is relatively complex and expensive.
  • the switching device that solves this problem is characterized by the features of characterized independent claim 1.
  • a switching device for a Refueling system proposed, with at least a first and a second inlet for a pressurized fluid, with an outlet for the fluid, as well as with flow connections, via which each input with the Output is connectable.
  • a changeover valve which can be actuated by the fluid provided with a valve body which in its closed position Flow connection between the second entrance and the exit closes.
  • Control connections for the fluid are arranged in such a way that the valve body of the switching valve on one side with the pressure of the fluid is applied at the first entrance, and on the other side with the pressure of the fluid at the outlet.
  • the changeover valve As long as the changeover valve is in the closed position, only Flow fluid from the first inlet to the outlet of the switching device. Is in a gas refueling system, for example, with the first entrance connected to a first stationary memory and the output to the filling pressure vessel, the fluid flows in from the first reservoir the pressure vessel. Due to the control connections, the valve body of the changeover valve on one side with the pressure of the fluid on the first Input acted upon and on the other hand by the pressure of the fluid at the exit. The resulting pressure difference holds the valve body of the changeover valve in the closed position, so that the Flow connection between the second input, for example with a second stationary memory is connected, and the output is closed.
  • the changeover valve switches automatically in its open position and thereby opens the Flow connection between the second entrance and the exit. Now the fluid from the second inlet, for example from the second stationary storage, to the exit and then into the one to be filled Flow pressure vessel.
  • the limit value of the pressure difference at which the changeover valve switches can be specified in a simple manner.
  • the valve body through a correspondingly dimensioned spring must be biased. It is too possible on the one hand by the pressure of the fluid at the first inlet acted area of the valve body and the pressure of the fluid on The exit, on the other hand, affects the surface area of different sizes design in order to specify the limit value for the pressure difference.
  • all measures known per se are suitable for the Specify limit for the pressure difference at which the Changeover valve switches.
  • the switching device thus has the property that it automatically connects the flow between the second entrance and the outlet opens as soon as the pressure difference between the first inlet and the output falls below a limit.
  • it is not necessary to measure such as B. to detect the mass flow of the fluid and to effect the switching by means of external control means. This means a considerable reduction in the expenditure on equipment and the Costs.
  • the often has at least three stationary storage facilities Switching device preferably n inputs for the fluid, wherein n 3,4,5, ..., each of which has a flow connection with the Output is connectable, the flow connection between the nth input and the output each one more of the fluid actuatable changeover valve is provided with a valve body, which in its closed position, the flow connection between the nth Closes entrance and exit, and being each Control connections for the fluid are arranged such that the Valve body of this changeover valve on one side with the pressure of the Fluids at the (n-1) th input, and the other side with the Pressure of the fluid at the outlet.
  • the pressure difference holds in the same manner as described above the switching valve between the (n-1) th input and the output, which is provided between the nth input and the output, in the closed position as long as this pressure difference is greater than one predefinable limit. If the pressure difference falls below this limit, so switches the changeover valve to the open position and thereby opens the Flow connection between the nth input, for example with an nth memory is connected, and the output. Now the fluid can Flow from the nth input to the output.
  • the switching device opens the successively and automatically Flow connection between the next, for example the nth Input and the output as soon as the pressure difference between the (n-1) th input and the output falls below a limit.
  • Each changeover valve preferably comprises a spring element, which acts on acts on the valve body of the switching valve and loads it, whereby Adjustment means are provided in order to effect the spring element To change the load on the valve body.
  • the Switching device a one-piece block on which all inputs and the exit are provided, with all flow connections and all control connections as holes in the one-piece block are configured, and wherein further holes for receiving each Valve body are provided.
  • This one-piece block enables one particularly compact and space-saving design.
  • the one-piece design advantageous with regard to leakage losses.
  • the one-piece block with the holes also has the advantage that on lines and connecting elements such as Screw connections can largely be dispensed with. This increases operational safety because of the risk of damage to lines or to Connections between lines is significantly reduced.
  • a pressure relief valve is preferably provided, the one Has valve body, which in a bore of the one-piece block is arranged that depending on its position, the passage through the common outlet line opens or closes.
  • This Pressure relief valve is used, for example, in a gas refueling system to end the refueling process as soon as the final pressure in the refueling pressure vessel is reached.
  • the pressure relief valve is a spring element comprises, which acts on the valve body of the pressure relief valve and charged this, whereby means are provided to the by the Spring element caused stress on the valve body depending on the Change temperature.
  • the permissible final pressure at which the refueling is terminated by depends on the outside temperature.
  • gas-powered motor vehicles their reservoirs typically up to a pressure of about 200 bar based on a reference temperature of 15 ° C. Find the refueling at an outside temperature of less than 15 ° C, the Final pressure at which refueling is ended is less than 200 bar to ensure that if the Outside temperature in the reservoir of the motor vehicle is inadmissible high pressure arises.
  • the switchover device is preferably also used an electromagnetically operated shut-off valve for opening and closing the flow connections between the entrances and the exit intended.
  • This electrical signal can e.g. B. come from a control device.
  • each flow connection between one of the A check valve should be provided for the inlet and outlet.
  • the invention also makes a gas refueling system for filling proposed a pressure vessel with a gas, which at least two Storage for the gas includes, as well as a dispenser to the gas fill from the accumulators into the pressure vessel.
  • a gas refueling system is a switching device according to the invention provided, each of the memories having an input of Switching device is connected and the output of the switching device is connectable to the pressure vessel.
  • Such a gas refueling system has the advantage that the switchover from one store to the next is done automatically and without that the determination of the mass flow is necessary. This means one significant reduction of effort and costs compared to known ones Gas refueling systems.
  • the switching device according to the invention in a Natural gas refueling system is integrated, which is used to fill a Pressure container, for example a storage container of a gas-powered Motor vehicle that uses natural gas.
  • a Pressure container for example a storage container of a gas-powered Motor vehicle that uses natural gas.
  • the switching device is suitable also for other refueling systems, for other liquid and gaseous ones Fluids, and generally for those applications where an outlet of a fluid system either alternately or with different inputs for the fluid to be brought into flow connection.
  • Fig. 1 illustrates in a schematic representation Embodiment of a switching device 1 according to the invention, which is integrated in a gas refueling system 100.
  • the switching device 1 comprises three inputs, namely a first input 21, a second input 22 and a third Input 23, and an outlet 9 for the pressurized fluid, here the compressed natural gas.
  • Each input 21, 22 and 23 is via a Flow connection 19,29,39 connectable to the output 9, wherein in each flow connection 19,29,39 a check valve 51,52 or 53 is arranged.
  • each input 21, 22 and 23 there is a filter 31, 32 and 33, respectively provided with which the inflowing through the respective input Fluid is filtered.
  • a changeover valve 42 with a Valve body 421 (see Fig. 2 and Fig. 3) provided, which in its closing position shown closes the flow connection 29, so that the fluid from the second inlet 22 does not reach the outlet 9 can.
  • another Changeover valve 43 with a valve body 431 (see FIG. 3) is provided, which in its illustrated closed position shows the flow connection 39 closes between the third entrance 23 and the exit 9.
  • the changeover valves 42, 43 are each spring-loaded on / off valves designed, which each have an open position and a Have closed position.
  • To generate the spring load is one Spring element 422 or 432, for example a spiral spring, provided which acts on the valve body 421 and 431 and this charged.
  • the spring element 422 or 432 is arranged such that that it is the valve body 421 or 431 with a towards the Force applied to the open position. That means the valve body 421,431 of the changeover valve must against the force of the Spring elements 422 and 432 are moved into the closed position.
  • control connections for actuating the changeover valve 42 142,942 provided for the fluid.
  • One control connection 142 begins in the flow connection 19 near the first entrance 21 and extends to the changeover valve 42.
  • This control connection 142 is like this arranged that the valve body 421 of the changeover valve 42 on one Page - in Fig. 1 from above - with the pressure of the fluid on first input 21 is acted upon.
  • the other control link 942 connects the output 9 of the switching device 1 to the switching valve 42 and is arranged so that the valve body 421 of the changeover valve 42 on the other hand - as shown in Fig. 1 from below - with the Pressure of the fluid at the outlet 9 is applied.
  • two control connections 243, 943 are for the switching valve 43 is provided, the one control connection 243 extends from the flow connection 29 to the changeover valve 43, and the other control connection 943, the changeover valve 43 with the output 9 connects.
  • the valve body 431 of the Switchover valve 43 on one side - as shown in FIG. 1 by above - with the pressure of the fluid at the second inlet 22, and through the control connection 943, the valve body 431 is on the other Page - in Fig. 1 from below - with the pressure of the fluid on Output 9 is charged.
  • FIG. 2 shows a very schematic Sectional view of an embodiment of the switching valve 42.
  • Das Switchover valve 43 is designed in an analogous manner.
  • the valve body 421 of the changeover valve 42 which is shown in FIG. 2 in its open position arranged in a bore of a block 2 (see also Fig. 3), which Block 2 serves as the valve housing.
  • the bore comprises two annuli 423.424. The opening from the second entrance 22 opens into the annular space 424 coming flow connection 29.
  • the other annular space 423 is over the Continuation of the flow connection 29 with the common one Outlet line 91 connected so that the fluid from the inlet 22 through the Annulus 424, annulus 423 and common outlet line 91 can flow to the output 9 of the switching device 1 when the Valve body 421 is in its open position shown in FIG. 2.
  • Spring element 422 arranged, which is on the one hand on this inner Wall of block 2 supports and which on the other hand on the upper side of the valve body 421 acts.
  • the spring element 422 exerts on the Valve body 421 exerts a force in the direction of the open position - ie as shown - is directed downwards.
  • control connection 942 which is connected to the output 9 of the Switching device 1 is connected, opens in the region of the spring element 422 in the bore for the valve body 421, so that as shown in the upper side of the pressure of the fluid at the outlet 9 is applied.
  • Control link 142 which is connected to the first Input 21 is connected, opens out in the area of the illustration lower end of the bore for the valve body 421, so that the lower Side is acted upon by the pressure of the fluid at the first inlet 21.
  • valve body 421 there are also three seals 425, for example in each case O-rings, provided.
  • the lower seal 425 as shown seals the control connection 142 opposite the annular space 423, and the The upper seal 425 as shown seals the control connection 942 opposite the annular space 424.
  • the middle seal 425 seals the two annular spaces 423 and 424 against each other if the valve body 421 is in the closed position.
  • the changeover valve 42 assumes the open position shown, must the sum of the pressure exerted by the spring element 422 and the Pressure at output 9, which is also via control connection 942 on the top side of the valve body 421 is greater than the pressure on the lower side of the valve body 421, which is due to the control connection 142 is substantially equal to the pressure of the fluid at the first inlet 21. If If this condition is not met, the changeover valve switches to Closed position, that is, the valve body 421 moves as shown in the illustration, so that the middle seal 425 den Closes passage between the two annular spaces 424 and 423.
  • a common outlet line 91 (Point A in Fig. 1), which leads to the exit 9.
  • solenoid valve 6 an electromagnetically operable one after the other Shut-off valve 6 (hereinafter referred to as solenoid valve 6)
  • solenoid valve 6 Pressure relief valve 7 and optionally a safety valve 8 for protection provided against overpressure.
  • the solenoid valve 6 By means of the solenoid valve 6, the common outlet line 91 be opened and closed.
  • the solenoid valve 6 is a electrical signal line with a control and monitoring device 105 the Gas refueling system 100 connected. For example, kick one Refueling process is a mistake or is otherwise for some reason Shutdown necessary, the control and monitoring device 105 can an electrical signal close the solenoid valve 6 so that none of the inputs 21, 22, 23 can flow more fluid to the output 9.
  • the pressure relief valve 7 is used for a normal one Refueling process as a shut-off valve, which when the for the The intended outlet pressure, the common outlet line 91 closes and thus ends the refueling process.
  • the pressure relief valve 7 is designed to compensate for temperature, which will be discussed later.
  • the optionally provided safety valve 8 is downstream of the Pressure relief valve 7 arranged and secures the limited pressure. If, for example, due to a malfunction or failure of the Pressure relief valve 7 the pressure of the fluid downstream of the Pressure relief valve 7 exceeds a permissible maximum value, so opens the safety valve 8 so that the fluid through the safety valve 8 can flow away and no impermissibly high pressure arises.
  • the gas refueling system 100 for refueling a pressure container B comprises several, here three, stationary memories 101, 102, 103, each of which via a pressure line with one of the inputs 21, 22, 23 of the Switching device 1 is connected, and a delivery device 107 to the compressed natural gas from the storage 101,102,103 in the Fill pressure tank B.
  • the pressure vessel B is, for example Storage container of a gas powered motor vehicle. In the stores 101,102,103 the compressed natural gas is under a pressure of for example 250 bar to 300 bar.
  • the dispensing device 107 comprises Control and monitoring device 105 for the gas refueling system 100, a Display 106 and a connection coupling 108, which via a pressure line 109 is connected to the output 9 of the switching device 1.
  • the connection coupling 108 is connected via an output line 110 connectable to the pressure vessel B to be filled. Is optional in the Pressure line 109 between the output 9 of the switching device 1 and a flow meter 104 is provided to the connection coupling 108 in order to the mass of the natural gas released to the pressure vessel B. to be measured.
  • the flow meter 104 is over a Signal line connected to the control and monitoring device 105, the based on the measurement signals of the flow meter 104, the output Calculates the amount of natural gas and this and possibly other sizes, for example the price that is shown on display 106.
  • each of the memory Contains 101,102,103 natural gas under a storage pressure of approximately 250 bar.
  • the pressure vessel B connected to the connection coupling 108 contains Natural gas at an initial pressure of 40 bar, for example, and is said to a final pressure of 200 bar - based on a reference temperature of 15 ° C - to be filled.
  • the pressure difference decreases, which holds the changeover valve 42 in the closed position because, on the one hand, the Storage pressure in the first storage 101 decreases and on the other hand the pressure in pressure vessel B and thus also the pressure in control connection 942 increases. If this pressure difference falls below a specifiable limit, the switch valve 42 automatically switches to the open position because then the sum of the force of the spring element 422 and the natural gas exerts on the valve body 421 via the control connection 942, becomes larger than the force that the natural gas exerts on the control connection 142 Valve body 421 exercises. As a result, the flow connection 29 between the second input 22 and the output 9 of the Switching device 1 opened so that the natural gas from the second Memory 102 can flow into the pressure vessel B.
  • the switching valve 43 in the flow connection between the third Input 23 and output 9 remain between due to the pressure difference the second input 23 and the output 9 continue in the Closed position. Only if in the course of the further refueling process (or subsequent refueling processes) this pressure difference Falls below the limit value, the switching valve 43 switches automatically - in analogous to that described above - in the open position and This opens the flow connection 39 between the third entrance 23 and the output 9, so that the natural gas from the third storage 103 can flow into the pressure vessel B.
  • the limit value for the pressure difference at which the changeover valve 42 or the switching valve 43 switches to the open position is simple, namely via the one generated by the respective spring element 422 or 432 Preload adjustable and can be used for the respective application be optimized. Is, for example, an optimal use of the Memory 101,102,103 value, so it is preferred to use soft Springs, so that the changeover valves 42 and 43 only at low Switch pressure differences to the open position. Is one possible? interested in quick refueling, so harder springs are used for the Spring elements 422 and 432, so that the changeover valves 42 and 43 already switch to the open position at higher pressure differences. Of course you can the pressure difference at which switching occurs for each Changeover valve 42 or 43 individually by appropriate dimensioning of the spring element 422 or 432 can be set.
  • An advantageous measure for the changeover valves 42, 43 of the Switching device 1 is to provide adjustment means to the of the spring element 422 and 432, respectively, caused stress on the valve body 421 or 431 to change.
  • 6 shows one possibility of such setting means shown.
  • the spring element 422 or 432 is supported with its Valve body 421 or 431 facing away from a tappet plate 46, which is followed by a plunger 47.
  • the pusher 47 is in Active connection with an adjusting screw 48, which is fixed in a Thread 49 is guided. By turning the adjusting screw 48, the Move plunger 47 up and down as shown whereby the tension of the spring element 422 or 432 from the outside can change and thus the load caused by the spring element Valve body 421 or 431.
  • the limit for Pressure difference at which the changeover valve 42 or 43 opens in easily adjustable without having to do any renovation work Switch valve 42 or 43 are necessary.
  • the Limit not set as small as desired, but selected large enough so that it is ensured that the changeover valve also against the in the Practice can always safely open existing frictional forces.
  • the Check valves 51 and 52 (see Fig. 1) used in the first and second Flow connection 19 and 29 respectively downstream of the confluence of the Control connection 142 and 243 are arranged with strong springs strain. On the one hand, this allows a high pressure drop generate the changeover valve 42 or 43. This is high pressure drop favorable to reliably close the changeover valve 42 or 43. To the others can be opened after the check valve 51 or 52 is opened achieve high flow rates, which is beneficial in terms of fast Refueling is.
  • At least those include Check valves 51, 52 which are in the flow connections 19, 29 between the first and second inputs 21 and 22 and the output 9 are provided, each setting means with which the pressure difference is adjustable, at which the respective check valve 51 or 52 opens.
  • This pressure difference is called the opening pressure in the following Check valves called.
  • the setting means can be configured analogously be like this in connection with FIG. 6 for the changeover valve was explained; that is, the check valve 51 or 52 comprises one Spring (analogous to the spring 422; 432 in Fig. 6), against the force of which Check valve must be opened in the forward direction.
  • the voltage the spring is attached via an adjusting screw (analogous to the adjusting screw 48 in Fig. 6) adjustable, whereby the opening pressure of the check valve 51st or 52 is adjustable.
  • This variant has the advantage that the flow rate which opens the changeover valve 42 or 43 with the help of the check valves 51 or 52 is adjustable. This is referred to below Fig. 7 and the example of the check valve 51 explained in more detail. For the Check valve 52, the explanations apply analogously in the same way.
  • FIG. 7 shows a simplified representation of various characteristic curves for check valve 51.
  • the flow is through on the horizontal axis the check valve 51 applied (increasing to the right), and on the vertical axis, the pressure drop across the check valve (increasing upwards). There are no friction losses with these characteristics considered.
  • the characteristic curve denoted by K0 shown in dashed lines, gives the flow through time through the check valve 51 in Dependence on the pressure difference or the pressure drop over the Check valve 51 again, in the event that the check valve 51 is none Spring contains, so is unloaded.
  • the characteristic curves K1 and K2 give the Flow again in the event that the check valve 51 with a spring is loaded, the characteristic curve K1 for a less strongly biased Spring results and the characteristic curve K2 for a stronger preloaded spring in the Check valve 51.
  • the characteristic curve K1 begins at the opening pressure P1, that is Pressure difference between the left side of the Check valve 51 and point A must be at least P1 so the fluid from the first inlet 21 via the check valve 51 to the outlet 9 can flow.
  • the flow increases with increasing pressure difference according to the characteristic curve K1.
  • the characteristic curve K1 increases Pressure difference in the characteristic curve K0.
  • the characteristic curve K2 the case of a represented more biased spring in the check valve 51 begins accordingly at a higher opening pressure P2, initially runs approximately parallel to the characteristic curve K1 and then merges into the characteristic curve K0.
  • the Pressure drop across the check valve 51 essentially, that is apart from friction losses, the same size as the pressure difference, which is loaded due to the fluid on the changeover valve 42. If this Pressure difference - as explained above - a specifiable limit falls below, the switching valve 42 switches to the open position and opens the flow connection 29 between the second input 22 and the output 9.
  • An example of this limit value is shown in FIG dash-dotted line shown with the reference symbol PS. It understands that the opening pressure P1 or P2 of the check valve 51 so is set to be less than the switching pressure of the changeover valve 42, that means smaller than PS.
  • the flow rate is at which the changeover valve opens, in the case of the characteristic curve K2 smaller than in the case of the Characteristic curve K1, that is, the preload of the spring in Check valve 51 can easily be the minimum value for the Flow can be set below which the Switch valve 42 switches to the open position.
  • the check valve 51 thus ensures on the one hand that a sufficiently high pressure difference on the changeover valve 42 loads around to keep it in the closed position. On the other hand, it enables a lot high flow rates.
  • FIG. 3 shows a perspective schematic representation of a particularly preferred embodiment of the inventive Switching device 1, which is implemented according to the scheme shown in Fig. 1 is.
  • the reference numerals in Fig. 3 have the same meaning that they already have was explained.
  • FIG. 4 shows one of FIG. 3 analog representation of the individual flow connections, the Valves and filters are symbolically indicated (control connections, Solenoid valve and safety valve not shown).
  • the following Description refer to location designations as above, below, right, left, etc. on the representations in FIGS. 3 and 4.
  • the switching device 1 comprises one one-piece block 2, on which all inputs 21, 22, 23 and output 9 are provided. All flow connections 19, 29, 39 and all Control connections are 142,942,243,943 as holes in the one-piece block 2 realized. There are also 2 holes in the block Inclusion of the valve body 421, 431 of the changeover valves 42, 43 and the Valve body 71 of the pressure relief valve 7 is provided. The holes are designed in the same way for the valve body 421, 431 as in FIG Fig. 2 is shown for the switching valve 42.
  • the one-piece block 2 serves thus also as a valve housing for the changeover valves 42, 43.
  • the first entrance 21 is in the rear upper corner of the left Sidewall of block 2.
  • Flow connection 19 extends from there over the filter 31 and the check valve 51 to the right Side wall of block 2, turns down there and ends at the one with A designated place in the common outlet line 91.
  • This Flow connection 19 is in Fig. 4 with the solid line shown.
  • the second entrance 22 is located halfway up the rear wall of the Blocks 2.
  • the second entrance 22 extends Flow connection 29 through the filter 32 forward to the hole for the Valve body 421 of the changeover valve 42.
  • the runs from this bore Flow connection 29 at a lower level above that Check valve 52 to the rear, bends in front of the rear wall of block 2 turn right, then runs close to the right side wall of block 2 and then arrives at point A from below into the common one Outlet line 91.
  • This flow connection 29 is dashed in FIG. 4 shown.
  • the third entrance 23 is on the rear wall of block 2 on the left next to the second entrance 22.
  • the third entrance 23 extends the flow connection 39 through the filter 33 forward to the hole for the valve body 431 of the changeover valve 43.
  • This bore extends the flow connection 39 at a lower level above that Check valve 53 to the rear, bends in front of the rear wall of block 2 turn right, merges with flow connection 29, then runs along this together up to the vicinity of the right side wall of block 2 and then reaches the common outlet line 91 from below at point A.
  • This flow connection 39 is shown in dotted lines in FIG. 4.
  • the common outlet line 91 begins at the point labeled A, runs from there forward to the bore for the valve body 71 of the Pressure relief valve 7 and then continues from this hole front to exit 9, which is provided in the front wall of block 7.
  • the solenoid valve is arranged, with which the Outlet line 91 can be closed. Downstream of the Pressure relief valve 7 is the safety valve 8 before the outlet 9 provided, which in Fig. 3 for reasons of better clarity only is symbolically indicated. This allows the natural gas to escape if an inadmissibly high pressure downstream of the pressure relief valve 7 occurs.
  • the control connection 942 designed as a bore begins in FIG Outlet line 91 downstream of the pressure relief valve 7 and extends from there diagonally upwards to the upper end of the hole for the Valve body 421, where the spring element 422 is also provided.
  • the Control connection 943 is designed as a bore, which is the upper end the bore for the valve body 431 with the upper end of the bore for connects the valve body 421.
  • the hole that the control connection 142 realized begins in the flow connection 19 near the first Entrance 21 and extends from there to the lower end of the bore for the valve body 421.
  • the bore that the control connection 243 realized begins in the flow connection 29 before its confluence with the switching valve 42 and extends from there to the lower end of the Bore for the valve body 431 of the changeover valve 43.
  • the mode of operation of the embodiment shown in FIGS. 3 and 4 the switching device 1 is the same as described above.
  • the one-piece block 2 enables an extremely compact and space-saving Design and also has the advantage that the risk of Line damage and sealing problems can be minimized.
  • execution takes over the one-piece block 2 with its various elements numerous functions, namely the filtering of Natural gas, the automatic switchover from one store to another other memory, the possibility of electromagnetic shutdown by means of the solenoid valve 6 (to increase operational safety), the automatic shutdown when the final pressure for refueling is reached by means of the pressure relief valve 7 and the overpressure protection means of the safety valve 8.
  • the pressure relief valve 7 be designed to compensate for temperature, so that there is the final pressure for refueling automatically depending on the outside temperature or the Temperature of the natural gas changes.
  • pressure relief valves 7 are also suitable in principle which the closing pressure and thus the final pressure for refueling manually can be set, for example via setting means that are analog are configured as was explained in connection with FIG. 6.
  • FIG. 5 shows a schematic sectional illustration Embodiment of a pressure relief valve 7 with automatic Temperature compensation.
  • the pressure relief valve 7 is in its Open position shown.
  • the pressure relief valve 7 comprises in analogously the same way as in connection with Fig. 2 for the Switchover valve 42 has been explained, a spring element 72, which on the Valve body 71 acts and loads it.
  • the valve body 71 is in one Bore, which comprises two annular spaces, guided and with two seals 725, e.g. B. O-rings provided.
  • the annuli are each with the Outlet line 91 connected.
  • the as shown lower seal 725 the passage between the two annular spaces, as has already been explained above with reference to FIG. 2.
  • the spring element 72 is arranged so that there is a force on the Valve body 71 exercises in the direction of the open position - ie as shown in the illustration - works, that means Pressure relief valve 7 against the force of the spring element 72 in the Be brought into the closed position or held in this.
  • the valve body 71 by the pressure of the fluid on Output 9 is charged. This pressure exceeds that of the spring element 72 caused pressure, the pressure relief valve 7 closes that is, the valve body moves upward as shown.
  • Means are provided for changing the load on the valve body 71 caused by the spring element 72 as a function of the temperature.
  • these means comprise a hollow cylindrical container 73 with a liquid 74, for example an oil, which preferably has a thermal expansion coefficient of at least 5.10 -4 K -1 .
  • the container 73 is arranged and designed such that the liquid 74 changes the load on the valve body 71 caused by the spring element 72 as a function of the temperature due to its thermal expansion.
  • the spring element 72 is supported at one end on a plunger plate 70, to which a plunger 70a adjoins, which presses against the upper end face of the valve body 71 as shown.
  • the spring element 72 protrudes into the container 73 and is supported with its other end on a movable pressure piston 75 which is guided through the inner wall of the container 73.
  • a seal 77 for example an O-ring, is provided between the pressure piston 75 and the inner wall of the container 73.
  • the interior of the container 73 is delimited on its upper side as shown by an adjusting piston 78, the diameter of which corresponds essentially to the inside diameter of the container 73, and which is sealed with a seal 78a, e.g. B. an O-ring is provided.
  • the adjusting piston 78 is connected to an adjusting screw 79 provided outside the container 73, which is guided in a threaded piece 79 a, which is fixed relative to the container 73.
  • the adjusting piston 78 By turning the adjusting screw 79, the adjusting piston 78 can be moved up and down as shown, whereby the volume available to the liquid 74 can be changed. After the pressure relief valve 7 by turning the adjusting screw at a reference temperature, for. B. 15 ° C, to the correct closing pressure for this temperature, for. B. 200 bar, is set or adjusted, the adjusting piston 78 remains during normal operation in a position fixed by the adjusting screw 79.
  • the liquid 74 in the container 73 changes due to its thermal Stretch their volume. For example, the temperature of the liquid increases 74, so their volume increases. This increase in volume means that Spring element 72 is compressed, whereby the spring element 72 caused load on the valve body 71 increases.
  • the Closing pressure at which the pressure relief valve 7 closes means the final pressure for the refueling is increased automatically.
  • the liquid 74 decreases its volume with a decrease in Temperature.
  • the spring element 72 is somewhat relaxed and the Load on the valve body 71 is reduced. Consequently, the Closing pressure at which the pressure relief valve 7 closes and so that the refueling process ends.
  • Pressure relief valve 7 automatically depends on its closing pressure on the temperature, which in a simple way a temperature-dependent Pressure limitation is made possible.
  • the increase in the closing pressure with the Temperature can be easily determined by the amount of liquid 74 in the container 73 to the desired value.
  • This slope is preferably 1.5 bar / K to 2 bar / K for natural gas because this value corresponds to the Pressure-temperature behavior of natural gas corresponds.
  • Such a temperature compensating pressure relief valve 7 is for example in European Patent Application No. 99810545.6 same applicant disclosed on for further explanations is referred.
  • the gas refueling system 100 separate, that is, a valve not integrated in the one-piece block 2 be provided to the refueling process when the final pressure is reached to end.
  • This valve is then downstream of the switching device intended.
  • the final pressure in for refueling Dependence on the current temperature, for example by means of a Temperature sensor is recorded in the control and Control device 105 to calculate or a stored table remove.
  • the control and monitoring device 105 ends electrical or electronic means, e.g. B. on the control of a electromagnetic valve, the refueling process when reaching the determined final pressure.
  • the pressure relief valve 7 in the block 2 of the switching device 1 or that Pressure relief valve 7 is used as an additional safety valve.

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Abstract

Es wird eine Umschaltvorrichtung für eine Betankungsanlage vorgeschlagen, mit mindestens einem ersten und einem zweiten Eingang (21 bzw. 22) für ein unter Druck stehendes Fluid, mit einem Ausgang (9) für das Fluid, sowie mit Strömungsverbindungen (19,29) über die jeder Eingang (21,22) mit dem Ausgang (9) verbindbar ist. In der Strömungsverbindung (29) zwischen dem zweiten Eingang (22) und dem Ausgang (9) ist ein von dem Fluid betätigbares Umschaltventil (42) mit einem Ventilkörper (421) vorgesehen, welches in seiner Schliessstellung die Strömungsverbindung (29) zwischen dem zweiten Eingang (22) und dem Ausgang (9) verschliesst. Es sind Steuerverbindungen (142,942) für das Fluid derart angeordnet, dass der Ventilkörper (421) des Umschaltventils (42) auf der einen Seite mit dem Druck des Fluids am ersten Eingang (22) beaufschlagt wird, und auf der anderen Seite mit dem Druck des Fluids am Ausgang (9). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Umschaltvorrichtung für eine Betankungsanlage sowie eine Gasbetankungsanlage zum Befüllen eines Druckbehälters mit einem Gas.
Vor allem komprimiertes Erdgas gewinnt als alternativer Brennstoff für Kraftfahrzeuge zunehmend an Bedeutung. Um mit Erdgas betriebenen Kraftfahrzeugen eine befriedigende Reichweite zu ermöglichen und gleichzeitig die Abmessungen des Vorratsbehälters im Kraftfahrzeug in vernünftigen Grenzen zu halten, werden diese Vorratsbehälter typischerweise bis auf Drücke von etwa 200 bar bezogen auf eine Referenztemperatur von 15°C befüllt. Hierzu sind Betankungsverfahren und -anlagen entwickelt worden, die ein sehr einfaches und rasches Betanken solcher Kraftfahrzeuge - vergleichbar mit dem Betanken von Benzin - ermöglichen. Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Gasbetankungsanlage ist beispielsweise in der EP-A-653 585 detailliert beschrieben.
Solche Gasbetankungsanlagen, mit denen mobile Druckbehälter, wie z. B. der Vorratsbehälter eines gasbetriebenen Kraftfahrzeugs, mit Gas befüllt werden, umfassen typischerweise eine stationäre, mit komprimierten Gas gefüllte Speichereinheit sowie eine Abgabevorrichtung, um die stationäre Speichereinheit mit dem mobilen Vorratsbehälter zu verbinden, sodass das Gas aus der Speichereinheit in den mobilen Vorratsbehälter strömen kann.
In der EP-A-653 585 wird vorgeschlagen, dass die stationäre Speichereinheit mehrere, speziell drei, Speicher umfasst. In der Abgabevorrichtung ist eine Umschaltvorrichtung vorgesehen, mittels welcher jeweils einer der Speicher mit der Druckleitung verbunden werden kann, die zu dem zu betankenden Druckbehälter führt. Die Umschaltvorrichtung ermöglicht es, während eines Betankungsvorgangs von einem stationären Speicher auf einen anderen stationären Speicher als Quelle für die Betankung umzuschalten. Wenn also während der Betankung die Druckdifferenz zwischen dem stationären Speicher und dem mobilen Vorratsbehälter z. B. aufgrund der zunehmenden Entleerung des stationären Speichers so weit abnimmt, dass der auf die Zeit bezogene Volumenstrom des Gases sehr klein wird, so kann ohne Unterbrechung des Betankungsvorgangs auf einen anderen Speicher umgeschaltet werden, um ein rasches Fortschreiten der Betankung zu gewährleisten.
Gemäss der EP-A-653 585 wird der Massenstrom des abgegebenen Gases mittels eines Massendurchflussmessers messtechnisch erfasst und der Messwert an eine Regelvorrichtung übergeben. Sobald die Regelvorrichtung detektiert, dass der Massenstrom während der Betankung einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet, steuert die Regelvorrichtung die Umschaltvorrichtung so an, dass auf einen Speicher mit höherem Druck umgeschaltet wird. Auch wenn sich dieses Vorgehen in der Praxis bewährt hat, so ist es doch relativ aufwendig und kostenintensiv.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine möglichst einfache und kostengünstige Umschaltvorrichtung vorzuschlagen, die insbesondere eine Umschaltung von einem Speicher einer Betankungsanlage auf einen anderen ermöglicht, sobald der Massenstrom einen Grenzwert unterschreitet. Zudem soll diese Umschaltung möglich sein, ohne den Betankungsvorgang dafür zu unterbrechen.
Die diese Aufgabe lösende Umschaltvorrichtung ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Erfindungsgemäss wird also eine Umschaltvorrichtung für eine Betankungsanlage vorgeschlagen, mit mindestens einem ersten und einem zweiten Eingang für ein unter Druck stehendes Fluid, mit einem Ausgang für das Fluid, sowie mit Strömungsverbindungen, über die jeder Eingang mit dem Ausgang verbindbar ist. In der Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Eingang und dem Ausgang ist ein von dem Fluid betätigbares Umschaltventil mit einem Ventilkörper vorgesehen, welches in seiner Schliessstellung die Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Eingang und dem Ausgang verschliesst. Es sind Steuerverbindungen für das Fluid derart angeordnet, dass der Ventilkörper des Umschaltventils auf der einen Seite mit dem Druck des Fluids am ersten Eingang beaufschlagt wird, und auf der anderen Seite mit dem Druck des Fluids am Ausgang.
Solange sich das Umschaltventil in der Schliessstellung befindet, kann nur vom ersten Eingang Fluid zum Ausgang der Umschaltvorrichtung strömen. Ist also beispielsweise in einer Gasbetankungsanlage der erste Eingang mit einem ersten stationären Speicher verbunden und der Ausgang mit dem zu befüllenden Druckbehälter, so strömt das Fluid aus dem ersten Speicher in den Druckbehälter. Aufgrund der Steuerverbindungen wird der Ventilkörper des Umschaltventils auf der einen Seite mit dem Druck des Fluids am ersten Eingang beaufschlagt und auf der anderen Seite durch den Druck des Fluids am Ausgang. Die hieraus resultierende Druckdifferenz hält den Ventilkörper des Umschaltventils in der Schliessstellung, sodass die Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Eingang, der beispielsweise mit einem zweiten stationären Speicher verbunden ist, und dem Ausgang verschlossen ist. Falls die Druckdifferenz einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet, weil beispielsweise zum einen der Druck am ersten Eingang abnimmt und zum anderen der Druck am Ausgang aufgrund des sich mehr und mehr füllenden Druckbehälters zunimmt, so schaltet das Umschaltventil selbsttätig in seine Offenstellung und öffnet dadurch die Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Eingang und dem Ausgang. Nun kann das Fluid vom zweiten Eingang, also beispielsweise aus dem zweiten stationären Speicher, zum Ausgang und dann in den zu befüllenden Druckbehälter strömen.
Der Grenzwert der Druckdifferenz, bei welchem das Umschaltventil schaltet, ist in einfacher Weise vorgebbar. Beispielsweise kann der Ventilkörper durch eine entsprechend dimensionierte Feder vorgespannt sein. Auch ist es möglich, die von dem Druck des Fluids am ersten Eingang einerseits beaufschlagte Fläche des Ventilkörpers und die vom Druck des Fluids am Ausgang andererseits beaufschlagte Fläche unterschiedlich gross zu gestalten, um dadurch den Grenzwert für die Druckdifferenz vorzugeben. Prinzipiell eignen sich alle an sich bekannten Massnahmen, um den Grenzwert für die Druckdifferenz vorzugeben, bei welchem das Umschaltventil schaltet.
Die erfindungsgemässe Umschaltvorrichtung hat also die Eigenschaft, dass sie selbsttätig die Strömungsverbindung zwischen dem zweiten Eingang und dem Ausgang öffnet, sobald die Druckdifferenz zwischen dem ersten Eingang und dem Ausgang einen Grenzwert unterschreitet. Es ist insbesondere nicht notwendig, Messgrössen wie z. B. den Massenstrom des Fluids zu erfassen und durch externe Ansteuermittel das Umschalten zu bewirken. Dies bedeutet eine erhebliche Reduzierung des apparativen Aufwands und der Kosten.
Speziell bei Gasbetankungsanlagen gibt es Anwendungsfälle, z. B. betriebsinterne Gasbetankungsanlagen, bei denen es nicht unbedingt notwendig ist, die bei der Betankung abgegebene Gasmasse messtechnisch zu erfassen. Bei solchen Anwendungen ermöglicht es die erfindungsgemässe Umschaltvorrichtung, gänzlich auf einen Massendurchflussmesser, wie beispielsweise ein Coriolois-Messgerät zu verzichten. Da diese Geräte besonders aufwendig, kostenintensiv und empfindlich sind, lassen sich durch die erfindungsgemässe Umschaltvorrichtung in erheblichem Masse Kosten einsparen.
Insbesondere im Hinblick auf die Anwendung in Gasbetankungsanlagen, die häufig mindestens drei stationäre Speicher umfassen, hat die Umschaltvorrichtung vorzugsweise n Eingänge für das Fluid, wobei n = 3,4,5,... ist, von denen jeder über eine Strömungsverbindung mit dem Ausgang verbindbar ist, wobei in der Strömungsverbindung zwischen dem n-ten Eingang und dem Ausgang jeweils ein weiteres von dem Fluid betätigbares Umschaltventil mit einem Ventilkörper vorgesehen ist, welches in seiner Schliessstellung die Strömungsverbindung zwischen dem n-ten Eingang und dem Ausgang verschliesst, und wobei jeweils Steuerverbindungen für das Fluid derart angeordnet sind, dass der Ventilkörper dieses Umschaltventils auf der einen Seite mit dem Druck des Fluids am (n-1)-ten Eingang beaufschlagt wird, und anderen Seite mit dem Druck des Fluids am Ausgang.
In sinngemäss gleicher Weise wie vorne beschrieben, hält die Druckdifferenz zwischen dem (n-1)-ten Eingang und dem Ausgang das Umschaltventil, welches zwischen dem n-ten Eingang und dem Ausgang vorgesehen ist, in der Schliessstellung, solange diese Druckdifferenz grösser ist als ein vorgebbarer Grenzwert. Sinkt die Druckdifferenz unter diesen Grenzwert, so schaltet das Umschaltventil in die Offenstellung und öffnet dadurch die Strömungsverbindung zwischen dem n-ten Eingang, der beispielsweise mit einem n-ten Speicher verbunden ist, und dem Ausgang. Nun kann das Fluid vom n-ten Eingang zum Ausgang strömen.
Die Umschaltvorrichtung öffnet also sukzessive und selbsttätig die Strömungsverbindung zwischen dem nächsten, beispielsweise dem n-ten Eingang und dem Ausgang, sobald die Druckdifferenz zwischen dem (n-1)-ten Eingang und dem Ausgang einen Grenzwert unterschreitet.
Vorzugsweise umfasst jedes Umschaltventil ein Federelement, welches auf den Ventilkörper des Umschaltventils einwirkt und diesen belastet, wobei Einstellmittel vorgesehen sind, um die von dem Federelement bewirkte Belastung des Ventilkörpers zu verändern. Durch diese Massnahme lässt sich in besonders einfacher und zuverlässiger Weise die Druckdifferenz vorgeben, bei welcher das Umschaltventil aus der Schliess- in die Offenstellung schaltet.
Ferner sind aus praktischen Gründen solche Ausgestaltungen bevorzugt, bei welchen sich die jeweiligen Strömungsverbindungen, über welche die Eingänge mit dem Ausgang verbindbar sind, stromabwärts des Umschaltventils bzw. der Umschaltventile zu einer gemeinsamen Auslassleitung vereinigen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Umschaltvorrichtung einen einstückigen Block, an welchem alle Eingänge und der Ausgang vorgesehen sind, wobei sämtliche Strömungsverbindungen und sämtliche Steuerverbindungen als Bohrungen in dem einstückigen Block ausgestaltet sind, und wobei ferner Bohrungen zur Aufnahme jedes Ventilkörpers vorgesehen sind. Dieser einstückige Block ermöglicht eine besonders kompakte und platzsparende Ausgestaltung. Zudem ist die einstückige Ausgestaltung vorteilhaft im Hinblick auf Leckageverluste. Der einstückige Block mit den Bohrungen bringt ferner den Vorteil mit sich, dass auf Leitungen und Verbindungselemente wie beispielsweise Verschraubungen weitgehend verzichtet werden kann. Dadurch erhöht sich die Betriebssicherheit, weil das Risiko von Schäden an Leitungen bzw. an Verbindungen zwischen Leitungen erheblich reduziert wird.
Ferner ist vorzugsweise ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen, das einen Ventilkörper aufweist, welcher so in einer Bohrung des einstückigen Blocks angeordnet ist, dass er je nach seiner Stellung den Durchlass durch die gemeinsame Auslassleitung öffnet oder schliesst. Dieses Druckbegrenzungsventil dient beispielsweise in einer Gasbetankungsanlage dazu, den Betankungsvorgang zu beenden, sobald der Enddruck in dem zu betankenden Druckbehälter erreicht ist.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Druckbegrenzungsventil ein Federelement umfasst, welches auf den Ventilkörper des Druckbegrenzungsventils einwirkt und diesen belastet, wobei Mittel vorgesehen sind, um die von dem Federelement bewirkte Belastung des Ventilkörpers in Abhängigkeit von der Temperatur zu verändern. Bei der Gasbetankung ist es üblicherweise so, dass der zulässige Enddruck, bei welchem die Betankung beendet wird, von der Aussentemperatur abhängt. Bei gasbetriebenen Kraftfahrzeugen wird deren Vorratsbehälter typischerweise bis auf einen Druck von etwa 200 bar bezogen auf eine Referenztemperatur von 15°C befüllt. Findet die Betankung bei einer Aussentemperatur von weniger als 15°C statt, so muss der Enddruck, bei dem die Betankung beendet wird, weniger als 200 bar betragen, um zu gewährleisten, dass bei einem Ansteigen der Aussentemperatur in dem Vorratsbehälter des Kraftfahrzeugs ein unzulässig hoher Druck entsteht. Umgekehrt kann bei einer Aussentemperatur von mehr als 15°C bis zu einem Enddruck von mehr als 200 bar betankt werden, ohne das die Gefahr eines zu hohen Drucks im Vorratsbehälter entsteht. Durch die Mittel zur Veränderung der von dem Federelement bewirkten Belastung auf den Ventilkörper in Abhängigkeit von der Temperatur passt das Druckbegrenzungsventil selbsttätig den Enddruck, bei welchem die Betankung beendet wird, an die Aussentemperatur bzw. an die Temperatur des Gases an.
Vorzugsweise ist aus Sicherheitsgründen in der Umschaltvorrichtung ferner ein elektromagnetisch betätigbares Absperrventil zum Öffnen und Schliessen der Strömungsverbindungen zwischen den Eingängen und dem Ausgang vorgesehen. Hierdurch besteht die Möglichkeit, mittels eines elektrischen Signals den Ausgang sofort zu verschliessen, wenn beispielsweise ein Fehler in der Betankungsanlage bemerkt wird. Diese elektrische Signal kann z. B. von einer Steuer- und Kontrolleinrichtung kommen.
Eine weitere vorteilhafte Massnahme besteht darin, im Bereich jedes Eingangs jeweils ein Filter zur Filterung des Fluids vorzusehen, um Verschmutzungen zu vermeiden.
Ferner ist es vorteilhaft, in jeder Strömungsverbindung zwischen einem der Eingänge und dem Ausgang jeweils ein Rückschlagventil vorzusehen. Dabei umfassen vorzugsweise zumindest diejenigen Rückschlagventile, die in den Strömungsverbindungen zwischen dem ersten bis (n-1)-Eingang und dem Ausgang vorgesehen sind, jeweils Einstellmittel, mit welchen die Druckdifferenz einstellbar ist, bei welcher das jeweilige Rückschlagventil öffnet. Durch diese Massnahme lässt sich nämlich auch die Druckdifferenz einstellen, bei welcher das Umschaltventil aus der Schliess- in die Offenstellung schaltet.
Durch die Erfindung wird ferner eine Gasbetankungsanlage zum Befüllen eines Druckbehälters mit einem Gas vorgeschlagen, welche mindestens zwei Speicher für das Gas umfasst, sowie eine Abgabevorrichtung, um das Gas aus den Speichern in den Druckbehälter zu füllen. In dieser Gasbetankungsanlage ist eine erfindungsgemässe Umschaltvorrichtung vorgesehen, wobei jeder der Speicher mit einem Eingang der Umschaltvorrichtung verbunden ist und der Ausgang der Umschaltvorrichtung mit dem Druckbehälter verbindbar ist.
Eine solche Gasbetankungsanlage hat den Vorteil, dass die Umschaltung von einem Speicher auf den nächsten selbsttätig erfolgt und ohne das dafür die Bestimmung des Massenstroms vonnöten ist. Dies bedeutet eine deutliche Reduzierung von Aufwand und Kosten im Vergleich mit bekannten Gasbetankungsanlagen.
Weitere vorteilhafte Massnahmen und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. In der schematischen Zeichnung zeigen:
Fig. 1:
Eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Umschaltvorrichtung, das in eine Gasbetankungsanlage integriert ist,
Fig. 2:
eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Umschaltventils,
Fig. 3:
eine perspektivische schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Umschaltvorrichtung,
Fig. 4:
eine perspektivische schematische Veranschaulichung der Strömungsverbindungen,
Fig. 5:
eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Druckbegrenzungsventils,
Fig. 6:
eine mögliche Ausgestaltung von Einstellmitteln für ein Umschaltventil oder ein Rückschlagventil, und
Fig. 7:
ein Diagramm mit Kennlinien eines Rückschlagventils.
In der folgenden Beschreibung wird auf den konkreten Anwendungsfall Bezug genommen, dass die erfindungsgemässe Umschaltvorrichtung in eine Erdgas-Betankungsanlage integriert ist, die zum Befüllen eines Druckbehälters, beispielsweise eines Vorratsbehälters eines gasbetriebenen Kraftfahrzeugs, mit Erdgas dient. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf solche Anwendungen beschränkt ist, die Umschaltvorrichtung eignet sich auch für andere Betankungsanlagen, für andere flüssige und gasförmige Fluide, und im allgemeinen für solche Anwendungen, bei denen ein Ausgang eines Fluidsystems wahl- oder wechselweise mit verschiedenen Eingängen für das Fluid in Strömungsverbindung gebracht werden soll.
Fig. 1 veranschaulicht in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Umschaltvorrichtung 1, welche in eine Gasbetankungsanlage 100 integriert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Umschaltvorrichtung 1 drei Eingänge, nämlich einen ersten Eingang 21, einen zweiten Eingang 22 und einen dritten Eingang 23, sowie einen Ausgang 9 für das unter Druck stehende Fluid, hier das komprimierte Erdgas. Jeder Eingang 21,22 bzw. 23 ist über eine Strömungsverbindung 19,29,39 mit dem Ausgang 9 verbindbar, wobei in jeder Strömungsverbindung 19,29,39 jeweils ein Rückschlagventil 51,52 bzw. 53 angeordnet ist.
Im Bereich jedes Eingangs 21,22 bzw. 23 ist jeweils ein Filter 31,32 bzw. 33 vorgesehen, mit welchem das durch den jeweiligen Eingang einströmende Fluid gefiltert wird.
In der Strömungsverbindung 29 ist zwischen dem zweiten Eingang 22 und dem zugehörigen Rückschlagventil 52 ein Umschaltventil 42 mit einem Ventilkörper 421 (siehe Fig. 2 und Fig. 3) vorgesehen, welches in seiner dargestellten Schliessstellung die Strömungsverbindung 29 verschliesst, sodass das Fluid vom zweiten Eingang 22 nicht zum Ausgang 9 gelangen kann. In gleicher Weise ist in der Strömungsverbindung 39 zwischen dem dritten Eingang 23 und dem zugehörigen Rückschlagventil 53 ein weiteres Umschaltventil 43 mit einem Ventilkörper 431 (siehe Fig. 3) vorgesehen, welches in seiner dargestellten Schliessstellung die Strömungsverbindung 39 zwischen dem dritten Eingang 23 und dem Ausgang 9 verschliesst.
Die Umschaltventile 42, 43 sind jeweils als federbelastete Auf/Zu-Ventile ausgestaltet, die dementsprechend jeweils eine Offenstellung und eine Schliessstellung haben. Zur Erzeugung der Federbelastung ist jeweils ein Federelement 422 bzw. 432, beispielsweise jeweils eine Spiralfeder, vorgesehen, welche auf den Ventilkörper 421 bzw. 431 einwirkt und diesen belastet. Dabei ist das Federelement 422 bzw. 432 jeweils so angeordnet, dass es den Ventilkörper 421 bzw. 431 mit einer in Richtung auf die Offenstellung gerichteten Kraft beaufschlagt. Das heisst der Ventilkörper 421,431 des Umschaltventils muss jeweils gegen die Kraft des Federelements 422 bzw. 432 in die Schliessstellung bewegt werden.
Zur Betätigung des Umschaltventils 42 sind ferner zwei Steuerverbindungen 142,942 für das Fluid vorgesehen. Die eine Steuerverbindung 142 beginnt in der Strömungsverbindung 19 in der Nähe des ersten Eingangs 21 und erstreckt sich bis zum Umschaltventil 42. Diese Steuerverbindung 142 ist so angeordnet, dass der Ventilkörper 421 des Umschaltventils 42 auf der einen Seite - in Fig. 1 darstellungsgemäss von oben - mit dem Druck des Fluids am ersten Eingang 21 beaufschlagt wird. Die andere Steuerverbindung 942 verbindet den Ausgang 9 der Umschaltvorrichtung 1 mit dem Umschaltventil 42 und ist so angeordnet, dass der Ventilkörper 421 des Umschaltventils 42 auf der anderen Seite - in Fig. 1 darstellungsgemäss von unten - mit dem Druck des Fluids am Ausgang 9 beaufschlagt wird.
In sinngemäss gleicher Weise sind zwei Steuerverbindungen 243, 943 für das Umschaltventil 43 vorgesehen, wobei sich die eine Steuerverbindung 243 von der Strömungsverbindung 29 zum Umschaltventil 43 erstreckt, und die andere Steuerverbindung 943 das Umschaltventil 43 mit dem Ausgang 9 verbindet. Durch die Steuerverbindung 243 wird der Ventilkörper 431 des Umschaltventils 43 auf der einen Seite - in Fig. 1 darstellungsgemäss von oben - mit dem Druck des Fluids am zweiten Eingang 22 beaufschlagt, und durch die Steuerverbindung 943 wird der Ventilkörper 431 auf der anderen Seite - in Fig. 1 darstellungsgemäss von unten - mit dem Druck des Fluids am Ausgang 9 beaufschlagt.
Zum besseren Verständnis zeigt Fig. 2 eine sehr schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels des Umschaltventils 42. Das Umschaltventil 43 ist in analoger Weise ausgestaltet. Der Ventilkörper 421 des Umschaltventils 42, der in Fig. 2 in seiner Offenstellung dargestellt ist, ist in einer Bohrung eines Blocks 2 (siehe auch Fig. 3) angeordnet, welcher Block 2 als Ventilgehäuse dient. Die Bohrung umfasst zwei Ringräume 423,424. In den Ringraum 424 mündet die vom zweiten Eingang 22 kommende Strömungsverbindung 29. Der andere Ringraum 423 ist über die Fortsetzung der Strömungsverbindung 29 mit der gemeinsamen Auslassleitung 91 verbunden, sodass das Fluid vom Eingang 22 durch den Ringraum 424, den Ringraum 423 und die gemeinsame Auslassleitung 91 zum Ausgang 9 der Umschaltvorrichtung 1 strömen kann, wenn sich der Ventilkörper 421 in seiner in Fig. 2 gezeigten Offenstellung befindet.
Zwischen der darstellungsgemäss oberen Seite des Ventilkörpers 421 und der ihr gegenüberliegenden inneren Wandung des Blocks 2 ist das Federelement 422 angeordnet, welches sich einerseits an dieser inneren Wandung des Blocks 2 abstützt und welches andererseits auf die obere Seite des Ventilkörpers 421 einwirkt. Das Federelement 422 übt auf den Ventilkörper 421 eine Kraft aus, die in Richtung auf die Offenstellung - also darstellungsgemäss nach unten - gerichtet ist.
Die Steuerverbindung 942, welche mit dem Ausgang 9 der Umschaltvorrichtung 1 verbunden ist, mündet im Bereich des Federelements 422 in die Bohrung für den Ventilkörper 421, sodass dessen darstellungsgemäss obere Seite vom Druck des Fluids am Ausgang 9 beaufschlagt wird. Die Steuerverbindung 142, welche mit dem ersten Eingang 21 verbunden ist, mündet im Bereich des darstellungsgemäss unteren Endes der Bohrung für den Ventilkörper 421, sodass dessen untere Seite vom Druck des Fluids am ersten Eingang 21 beaufschlagt wird.
Am Ventilkörper 421 sind ferner drei Dichtungen 425, beispielsweise jeweils O-Ringe, vorgesehen. Die darstellungsgemäss untere Dichtung 425 dichtet die Steuerverbindung 142 gegenüber dem Ringraum 423 ab, und die darstellungsgemäss obere Dichtung 425 dichtet die Steuerverbindung 942 gegenüber dem Ringraum 424 ab. Die mittlere Dichtung 425 dichtet die beiden Ringräume 423 und 424 gegeneinander ab, falls sich der Ventilkörper 421 in der Schliessstellung befindet.
Damit das Umschaltventil 42 die dargestellte Offenstellung einnimmt, muss die Summe aus dem von dem Federelement 422 ausgeübten Druck und dem Druck am Ausgang 9, der ja ebenfalls über die Steuerverbindung 942 auf der oberen Seite des Ventilkörpers 421 lastet, grösser sein als der Druck auf der unteren Seite des Ventilkörpers 421, der aufgrund der Steuerverbindung 142 im wesentlichen gleich dem Druck des Fluids am ersten Eingang 21 ist. Falls diese Bedingung nicht erfüllt ist, schaltet das Umschaltventil in die Schliessstellung, das heisst der Ventilkörper 421 bewegt sich darstellungsgemäss nach oben, sodass die mittlere Dichtung 425 den Durchlass zwischen den beiden Ringräumen 424 und 423 verschliesst.
Stromabwärts der drei Rückschlagventile 51,52,53 (siehe Fig. 1) und damit stromabwärts der beiden Umschaltventile 42,43 vereinigen sich die drei Strömungsverbindungen 19,29,39 zu einer gemeinsamen Auslassleitung 91 (Punkt A in Fig. 1), die zum Ausgang 9 führt. In der gemeinsamen Auslassleitung 91 sind nacheinander ein elektromagnetisch betätigbares Absperrventil 6 (im Folgenden als Magnetventil 6 bezeichnet), ein Druckbegrenzungsventil 7 und optional ein Sicherheitsventil 8 zum Schutz gegen Überdruck vorgesehen.
Mittels des Magnetventils 6 kann die gemeinesame Auslassleitung 91 geöffnet und geschlossen werden. Das Magnetventil 6 ist über eine elektrische Signalleitung mit einer Steuer- und Kontrolleinrichtung 105 der Gasbetankungsanlage 100 verbunden. Tritt beispielsweise bei einem Betankungsvorgang ein Fehler auf oder ist aus sonst einem Grunde eine Abschaltung notwendig, so kann die Steuer- und Kontrolleinrichtung 105 über ein elektrisches Signal das Magnetventil 6 schliessen, sodass von keinem der Eingänge 21,22,23 mehr Fluid zum Ausgang 9 strömen kann.
Das Druckbegrenzungsventil 7 dient bei einem normal verlaufenden Betankungsvorgang als Abschaltventil, welches beim Erreichen des für die Betankung vorgesehenen Enddrucks die gemeinsame Auslassleitung 91 verschliesst und somit den Betankungsvorgang beendet. Vorzugsweise ist das Druckbegrenzungsventil 7 temperaturkompensierend ausgestaltet, worauf weiter hinten noch eingegangen wird.
Das optional vorgesehene Sicherheitsventil 8 ist stromabwärts des Druckbegrenzungsventils 7 angeordnet und sichert den begrenzten Druck ab. Falls beispielsweise aufgrund einer Fehlfunktion oder eines Ausfalls des Druckbegrenzungsventils 7 der Druck des Fluids stromabwärts des Druckbegrenzungsventils 7 einen zulässigen Maximalwert überschreitet, so öffnet das Sicherheitsventil 8, damit das Fluid durch das Sicherheitsventil 8 abströmen kann und kein unzulässig hoher Druck entsteht.
Die Gasbetankungsanlage 100 zum Betanken eines Druckbehälters B umfasst mehrere, hier drei, stationäre Speicher 101,102,103, von denen jeder über eine Druckleitung mit einem der Eingänge 21,22,23 der Umschaltvorrichtung 1 verbunden ist, sowie eine Abgabevorrichtung 107, um das komprimierte Erdgas aus den Speichern 101,102,103 in den Druckbehälter B zu füllen. Der Druckbehälter B ist beispielsweise der Vorratsbehälter eines gasbetriebenen Kraftfahrzeugs. In den Speichern 101,102,103 befindet sich das komprimierte Erdgas unter einem Druck von beispielsweise 250 bar bis 300 bar.
Die Abgabevorrichtung 107 umfasst ausser der Umschaltvorrichtung 1 die Steuer- und Kontrolleinrichtung 105 für die Gasbetankungsanlage 100, eine Anzeige 106 sowie eine Anschlusskupplung 108, die über eine Druckleitung 109 mit dem Ausgang 9 der Umschaltvorrichtung 1 verbunden ist. Andererseits ist die Anschlusskupplung 108 über eine Abgabeleitung 110 mit dem zu befüllenden Druckbehälter B verbindbar. Optional ist in der Druckleitung 109 zwischen dem Ausgang 9 der Umschaltvorrichtung 1 und der Anschlusskupplung 108 noch ein Durchflussmesser 104 vorgesehen, um die Masse des an den Druckbehälter B abgegebenen Erdgases messtechnisch zu erfassen. Der Durchflussmesser 104 ist über eine Signalleitung mit der Steuer- und Kontrolleinrichtung 105 verbunden, die anhand der Messsignale des Durchflussmessers 104 die abgegebene Erdgasmenge berechnet und diese sowie eventuell weitere Grössen, beispielsweise den Preis, auf der Anzeige 106 sichtbar macht.
Bezüglich weiterer Details, möglicher Ausgestaltungen, Funktionsweisen und Betriebsverfahren der Gasbetankungsanlage sei hier auf die bereits zitierte EP-A- 653 585 verwiesen.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Umschaltvorrichtung 1 anhand eines Betankungsvorgangs beschrieben. Dabei wird mit beispielhaftem Charakter von der Ausgangssituation ausgegangen, dass jeder der Speicher 101,102,103 Erdgas unter einem Speicherdruck von etwa 250 bar enthält. Der mit der Anschlusskupplung 108 verbundene Druckbehälter B enthalte Erdgas unter einem Anfangsdruck von beispielsweise 40 bar und soll bis auf einen Enddruck von 200 bar - bezogen auf eine Referenztemperatur von 15°C - befüllt werden.
Zum Beginn der Betankung lastet eine grosse Druckdifferenz auf dem Ventilkörper 421 des Umschaltventils 42, weil dieser auf der einen Seite über die Steuerverbindung 142 mit dem Druck des Erdgases am ersten Eingang 21 beaufschlagt wird, der im wesentlichen, das heisst bis auf Reibungsverluste, gleich dem Speicherdruck ist, und auf der anderen Seite über die Steuerverbindung 942 mit dem Druck des Erdgases am Ausgang 9 beaufschlagt wird, welcher abgesehen von Reibungsverlusten gleich dem Anfangsdruck im Druckbehälter B ist. Durch diese Druckdifferenz wird das Umschaltventil 42 gegen die Kraft des Federelements 422 in der Schliessstellung gehalten, sodass die Strömungsverbindung 29 zwischen dem zweiten Eingang 22 und dem Ausgang 9 verschlossen ist. Analoges gilt für das Umschaltventil 43. Dieses wird durch die Druckdifferenz zwischen dem zweiten Eingang 22, wo im wesentlichen der Speicherdruck des zweiten Speichers 102 herrscht, und dem Ausgang 9 gegen die Kraft des Federelements 432 in der Schliessstellung gehalten, sodass auch die Strömungsverbindung 39 zwischen dem dritten Eingang 23 und dem Ausgang 9 verschlossen ist.
Folglich kann nur aus dem erten Speicher 101 komprimiertes Erdgas durch die Umschaltvorrichtung 1 in den Druckbehälter B strömen.
Mit fortschreitendem Betankungsvorgang nimmt die Druckdifferenz ab, welche das Umschaltventil 42 in der Schliessstellung hält, weil einerseits der Speicherdruck im ersten Speicher 101 abnimmt und andererseits der Druck im Druckbehälter B und damit auch der Druck in der Steuerverbindung 942 zunimmt. Unterschreitet diese Druckdifferenz einen vorgebbaren Grenzwert, so schaltet das Umschaltventil 42 selbsttätig in die Offenstellung, weil dann die Summe aus der Kraft, welche das Federelement 422 und das Erdgas über die Steuerverbindung 942 auf den Ventilkörper 421 ausübt, grösser wird als die Kraft, welche das Erdgas über die Steuerverbindung 142 auf den Ventilkörper 421 ausübt. Dadurch wird die Strömungsverbindung 29 zwischen dem zweiten Eingang 22 und dem Ausgang 9 der Umschaltvorrichtung 1 geöffnet, sodass das Erdgas aus dem zweiten Speicher 102 in den Druckbehälter B strömen kann.
Das Umschaltventil 43 in der Strömungsverbindung zwischen dem dritten Eingang 23 und dem Ausgang 9 bleibt aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem zweiten Eingang 23 und dem Ausgang 9 weiterhin in der Schliessstellung. Erst wenn im Laufe des weiteren Betankungsvorgangs (oder folgender Betankungsvorgänge) auch diese Druckdifferenz einen Grenzwert unterschreitet, so schaltet das Umschaltventil 43 selbsttätig - in analoger Weise wie vorangehend beschrieben - in die Offenstellung und öffnet dadurch die Strömungsverbindung 39 zwischen dem dritten Eingang 23 und dem Ausgang 9, sodass dann das Erdgas aus dem dritten Speicher 103 in den Druckbehälter B strömen kann.
Wird der Enddruck für die Betankung erreicht, so schaltet das Druckbegrenzungsventil 7 in die Schliessstellung und verschliessst die gemeinsame Ausgangsleitung 91, sodass kein Erdgas mehr in den Druckbehälter B strömt. Die Betankung ist beendet.
Der Grenzwert für die Druckdifferenz, bei welcher das Umschaltventil 42 bzw. das Umschaltventil 43 in die Offenstellung schaltet, ist in einfacher Weise, nämlich über die von dem jeweiligen Federelement 422 bzw. 432 erzeugte Vorspannung einstellbar und kann für den jeweiligen Anwendungsfall optimiert werden. Wird zum Beispiel auf eine optimale Ausnutzung der Speicher 101,102,103 Wert gelegt, so verwendet man vorzugsweise weiche Federn, sodass die Umschaltventile 42 bzw. 43 erst bei geringen Druckdifferenzen in die Offenstellung schalten. Ist man an einer möglichst raschen Betankung interessiert, so verwendet man härtere Federn für die Federelemente 422 bzw. 432, sodass die Umschaltventile 42 bzw. 43 bereits bei grösseren Druckdifferenzen in die Offenstellung schalten. Natürlich kann die Druckdifferenz, bei welcher das Umschalten erfolgt, für jedes Umschaltventil 42 bzw. 43 individuell durch entsprechendes Dimensionieren des Federelement 422 bzw. 432 eingestellt werden.
Eine vorteilhafte Massnahme für die Umschaltventile 42,43 der Umschaltvorrichtung 1 besteht darin, Einstellmittel vorzusehen, um die von dem Federelement 422 bzw.432 bewirkte Belastung des Ventilkörpers 421 bzw. 431 zu verändern. In Fig. 6 ist eine Möglichkeit solcher Einstellmittel dargestellt. Das Federelement 422 bzw. 432 stützt sich mit seinem dem Ventilkörper 421 bzw. 431 abgewandten Ende auf eine Stösselteller 46 ab, an welchen sich ein Stössel 47 anschliesst. Der Stössel 47 steht in Wirkverbindung mit einer Justierschraube 48, welche in einem fixierten Gewinde 49 geführt ist. Durch Drehen der Justierschraube 48 lässt sich der Stössel 47 darstellungsgemäss nach oben und nach unten bewegen, wodurch sich die Spannung des Federelements 422 bzw. 432 von aussen verändern lässt und damit die von dem Federelement bewirkte Belastung des Ventilkörpers 421 bzw. 431. Auf diese Weise ist der Grenzwert für die Druckdifferenz, bei welchem das Umschaltventil 42 bzw. 43 öffnet, in einfacher Weise einstellbar, ohne dass dafür Umbauarbeiten am Umschaltventil 42 bzw. 43 notwendig sind. Aus Sicherheitsgründen wird der Grenzwert nicht beliebig klein eingestellt, sondern gross genug gewählt, sodass gewährleistet ist, dass das Umschaltventil auch gegen die in der Praxis stets vorhandenen Reibungskräfte sicher öffnen kann.
Eine weitere vorteilhafte Massnahme besteht darin, insbesondere die Rückschlagventile 51 und 52 (siehe Fig. 1), die in der ersten bzw. zweiten Strömungsverbindung 19 bzw. 29 jeweils stromabwärts der Einmündung der Steuerverbindung 142 bzw. 243 angeordnet sind, mit starken Federn zu belasten. Hierdurch lässt sich zum einen jeweils ein hoher Druckabfall über das Umschaltventil 42 bzw. 43 generieren. Dieser hohe Druckabfall ist günstig, um das Umschaltventil 42 bzw. 43 zuverlässig zu schliessen. Zum anderen lassen sich nach dem Öffnen des Rückschlagventils 51 bzw. 52 hohe Durchflussraten erzielen, was günstig im Hinblick auf eine schnelle Betankung ist.
Gemäss einer bevorzugten Variante umfassen zumindest diejenigen Rückschlagventile 51,52, die in den Strömungsverbindungen 19,29 zwischen dem ersten bzw. zweiten Eingang 21 bzw. 22 und dem Ausgang 9 vorgesehen sind, jeweils Einstellmittel, mit welchen die Druckdifferenz einstellbar ist, bei welcher das jeweilige Rückschlagventil 51 bzw. 52 öffnet. Diese Druckdifferenz wird im Folgenden als Öffnungsdruck der Rückschlagventile bezeichnet. Die Einstellmittel können analog ausgestaltet sein, wie dies vorne im Zusammenhang mit Fig. 6 für das Umschaltventil erläutert wurde; das heisst, das Rückschlagventil 51 bzw. 52 umfasst eine Feder (analog der Feder 422;432 in Fig. 6), gegen deren Kraft das Rückschlagventil in Durchlassrichtung geöffnet werden muss. Die Spannung der Feder ist über eine Justierschraube (analog der Justierschraube 48 in Fig. 6) einstellbar, wodurch der Öffnungsdruck des Rückschlagventils 51 bzw. 52 einstellbar ist.
Diese Variante bringt den Vorteil mit sich, dass die Durchflussrate, bei welcher das Umschaltventil 42 bzw. 43 öffnet, mit Hilfe der Rückschlagventile 51 bzw. 52 einstellbar ist. Dies wird im Folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 7 und am Beispiel des Rückschlagventils 51 näher erläutert. Für das Rückschlagventil 52 gelten die Ausführungen in sinngemäss gleicher Weise.
Fig. 7 zeigt in einer vereinfachten Darstellung verschiedene Kennlinien für das Rückschlagventil 51. Auf der horizontalen Achse ist der Durchfluss durch das Rückschlagventil 51 aufgetragen (nach rechts zunehmend), und auf der vertikalen Achse die über das Rückschlagventil abfallende Druckdifferenz (nach oben zunehmend). Reibungsverluste sind bei diesen Kennlinien nicht berücksichtigt. Die mit K0 bezeichnete, gestrichelt dargestellte Kennlinie gibt den auf die Zeit bezogenen Durchfluss durch das Rückschlagventil 51 in Abhängigkeit von der Druckdifferenz bzw. dem Druckabfall über das Rückschlagventil 51 wieder, für den Fall, dass das Rückschlagventil 51 keine Feder enthält, also unbelastet ist. Die Kennlinien K1 und K2 geben den Durchfluss für den Fall wieder, dass das Rückschlagventil 51 mit einer Feder belastet ist, wobei die Kennlinie K1 für eine weniger stark vorgespannte Feder resultiert und die Kennlinie K2 für eine stärker vorgespannt Feder im Rückschlagventil 51.
Die Kennlinie K1 beginnt bei dem Öffnungsdruck P1, das heisst die Druckdifferenz zwischen der in Fig. 1 darstellungsgemäss linken Seite des Rückschlagventils 51 und dem Punkt A muss mindestens P1 betragen, damit das Fluid vom ersten Eingang 21 über das Rückschlagventil 51 zum Ausgang 9 strömen kann. Mit zunehmender Druckdifferenz nimmt auch der Durchfluss gemäss der Kennlinie K1 zu. Die Kennlinie K1 geht mit zunehmender Druckdifferenz in die Kennlinie K0 über. Die Kennlinie K2, die den Fall einer stärker vorgespannten Feder im Rückschlagventil 51 repräsentiert, beginnt dementsprechend bei einem höheren Öffnungsdruck P2, verläuft zunächst ungefähr parallel zur Kennlinie K1 und geht dann in die Kennlinie K0 über.
Wie dies insbesondere aus der Darstellung in Fig. 1 ersichtlich ist, ist der Druckabfall über das Rückschlagventil 51 im wesentlichen, das heisst abgesehen von Reibungsverlusten, gleich gross wie die Druckdifferenz, welche aufgrund des Fluids auf dem Umschaltventil 42 lastet. Falls diese Druckdifferenz - wie vorne erläutert - einen vorgebbaren Grenzwert unterschreitet, so schaltet das Umschaltventil 42 in die Offenstellung und öffnet die Strömungsverbindung 29 zwischen dem zweiten Eingang 22 und dem Ausgang 9. Ein Beispiel für diesen Grenzwert ist in Fig. 7 durch die strich-punktierte Gerade mit dem Bezugszeichen PS dargestellt. Es versteht sich, dass der Öffnungsdruck P1 bzw. P2 des Rückschlagventils 51 so eingestellt wird, dass er kleiner ist als der Schaltdruck des Umschaltventils 42, das heisst kleiner als PS.
Beginnt die Betankung, so ist die Druckdifferenz bzw. der Druckabfall relativ gross, man befindet sich in Fig. 7 rechts auf der Kennlinie KO. Das Umschaltventil 42 ist in der Schliessstellung, weil die auf ihm lastende Druckdifferenz grösser als PS ist. Mit fortschreitendem Betankungsvorgang nimmt die Druckdifferenz ab, das heisst man bewegt sich zunächst auf der Kennlinie KO nach links und dann, je nach eingestellter Vorspannung der Feder im Rückschlagventil 51, beispielsweise entlang der Kennlinie K1 oder K2 weiter nach links. Entsprechend nimmt der Durchfluss ab. Sobald die Druckdifferenz den Grenzwert PS unterschreitet - im Falle der Kennlinie K1 bzw. K2 geschieht dies am Punkt 01 bzw. 02 - schaltet das Umschaltventil 42 in die Offenstellung. Wie dies Fig. 7 zeigt, ist der Durchfluss, bei welchem das Umschaltventil öffnet, im Falle der Kennlinie K2 kleiner als im Falle der Kennlinie K1, das heisst über die Vorspannung der Feder im Rückschlagventil 51 kann in einfacher Weise der minimale Wert für den Durchfluss eingestellt werden, bei dessen Unterschreitung das Umschaltventil 42 in die Offenstellung schaltet. Der Bereich, innerhalb dessen die untere Grenze für den Durchfluss mit Hilfe der Einstellmittel des Rückschlagventils 51 für einen vorgegebenen Grenzwert PS einstellbar ist, wird in Fig. 7 durch die Klammer mit dem Bezugszeichen SB angezeigt.
Das Rückschlagventil 51 gewährleistet also einerseits, dass eine ausreichend hohe Druckdifferenz auf dem Umschaltventil 42 lastet, um dieses in der Schliessstellung zu halten. Andererseits ermöglicht es sehr hohe Durchflussraten.
Prinzipiell ist zum Erzielen einer ausreichend hohen Druckdifferenz über das Umschaltventil 42 auch eine Drossel geeignet. Mit dieser lassen sich jedoch nicht so hohe Durchflussraten erzielen wie mit dem Rückschlagventil 51. Um dies zu verdeutlichen, sind in Fig. 7 noch zwei typische Kennlinien D1 und D2 von Drosseln eingezeichnet, welche durch die Schaltpunkte 01 bzw. 02 verlaufen. Es ist deutlich zu erkennen, dass für eine vorgegebene Druckdifferenz, die grösser als PS ist, der Durchfluss durch die Drosseln jeweils wesentlich kleiner ist als der Durchfluss durch das Rückschlagventil bei der gleichen Druckdifferenz. Aus diesem Grunde sind Rückschlagventile 51 bzw. 52 bevorzugt.
Fig. 3 zeigt in einer perspektivischen schematischen Darstellung eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Umschaltvorrichtung 1, die nach dem in Fig. 1 dargestellten Schema realisiert ist. Die Bezugszeichen in Fig. 3 haben die gleiche Bedeutung, die bereits erläutert wurde. Zum besseren Verständnis zeigt Fig. 4 in einer zu Fig. 3 analogen Darstellung die einzelnen Strömungsverbindungen, wobei die Ventile und Filter symbolisch angedeutet sind (Steuerverbindungen, Magnetventil und Sicherheitsventil nicht dargestellt). Bei der folgenden Beschreibung beziehen sich Lagebezeichnungen wie oben, unten, rechts, links usw. auf die Darstellungen in Fig. 3 und Fig. 4.
Bei dieser Ausführungsform umfasst die Umschaltvorrichtung 1 einen einstückigen Block 2, an welchem alle Eingänge 21,22,23 und der Ausgang 9 vorgesehen sind. Sämtliche Strömungsverbindungen 19,29,39 und sämtliche Steuerverbindungen 142,942,243,943 sind als Bohrungen in dem einstückigen Block 2 realisiert. Ferner sind in dem Block 2 Bohrungen zur Aufnahme der Ventilkörper 421,431 der Umschaltventile 42,43 und des Ventilkörpers 71 des Druckbegrenzungsventils 7 vorgesehen. Die Bohrungen für die Ventilkörper 421,431 sind in gleicher Weise ausgestaltet, wie dies in Fig. 2 für das Umschaltventil 42 dargestellt ist. Der einstückige Block 2 dient somit auch als Ventilgehäuse für die Umschaltventile 42,43.
Der erste Eingang 21 befindet sich in der hinteren oberen Ecke der linken Seitenwand des Blocks 2. Die Strömungsverbindung 19 erstreckt sich von dort über das Filter 31 und das Rückschlagventil 51 bis an die rechte Seitenwand des Blocks 2, biegt dort nach unten ab und mündet an der mit A bezeichneten Stelle in die gemeinsamen Auslassleitung 91. Diese Strömungsverbindung 19 ist in Fig. 4 mit der durchgezogenen Linie dargestellt.
Der zweite Eingang 22 befindet sich auf halber Höhe der Rückwand des Blocks 2. Von dem zweiten Eingang 22 erstreckt sich die Strömungsverbindung 29 über das Filter 32 nach vorne zur Bohrung für den Ventilkörper 421 des Umschaltventils 42. Von dieser Bohrung verläuft die Strömungsverbindung 29 auf einem tieferen Niveau über das Rückschlagventil 52 nach hinten, biegt vor der Rückwand des Blocks 2 nach rechts ab, verläuft dann bis in die Nähe der rechten Seitenwand des Blocks 2 und gelangt dann von unten an der Stelle A in die gemeinsame Auslassleitung 91. Diese Strömungsverbindung 29 ist in Fig. 4 gestrichelt dargestellt.
Der dritte Eingang 23 befindet sich an der Rückwand des Blocks 2 links neben dem zweiten Eingang 22. Von dem dritten Eingang 23 erstreckt sich die Strömungsverbindung 39 über das Filter 33 nach vorne zur Bohrung für den Ventilkörper 431 des Umschaltventils 43. Von dieser Bohrung verläuft die Strömungsverbindung 39 auf einem tieferen Niveau über das Rückschlagventil 53 nach hinten, biegt vor der Rückwand des Blocks 2 nach rechts ab, vereinigt sich mit der Strömungsverbindung 29, verläuft dann mit dieser gemeinsam bis in die Nähe der rechten Seitenwand des Blocks 2 und gelangt dann von unten an der Stelle A in die gemeinsame Auslassleitung 91. Diese Strömungsverbindung 39 ist in Fig. 4 gepunktet dargestellt.
Die gemeinsame Auslassleitung 91 beginnt an der mit A bezeichneten Stelle, verläuft von dort nach vorne bis zur Bohrung für den Ventilkörper 71 des Druckbegrenzungsventils 7 und führt dann von dieser Bohrung weiter nach vorne zum Ausgang 9, der in der Vorderwand des Blocks 7 vorgesehen ist.
Zwischen der Stelle A und der Bohrung für den Ventilkörper 71 des Druckbegrenzungsventils 7 ist das Magnetventil angeordnet, mit welchem die Auslassleitung 91 verschlossen werden kann. Stromabwärts des Druckbegrenzungsventils 7 ist vor dem Ausgang 9 das Sicherheitsventil 8 vorgesehen, welches in Fig. 3 aus Gründen der besseren Übersicht nur symbolisch angedeutet ist. Durch dieses kann das Erdgas entweichen, falls stromabwärts des Druckbegrenzungsventils 7 ein unzulässig hoher Druck auftritt.
Die als Bohrung ausgestaltete Steuerverbindung 942 beginnt in der Auslassleitung 91 stromabwärts des Druckbegrenzungsventils 7 und erstreckt sich von dort schräg nach oben zum oberen Ende der Bohrung für den Ventilkörper 421, wo auch das Federelement 422 vorgesehen ist. Die Steuerverbindung 943 ist als Bohrung ausgestaltet, welche das obere Ende der Bohrung für den Ventilkörper 431 mit dem oberen Ende der Bohrung für den Ventilkörper 421 verbindet. Die Bohrung, welche die Steuerverbindung 142 realisiert, beginnt in der Strömungsverbindung 19 in der Nähe des ersten Eingangs 21 und erstreckt sich von dort zum unteren Ende der Bohrung für den Ventilkörper 421. Die Bohrung, welche die Steuerverbindung 243 realisiert, beginnt in der Strömungsverbindung 29 vor deren Einmündung in das Umschaltventil 42 und erstreckt sich von dort zum unteren Ende der Bohrung für den Ventilkörper 431 des Umschaltventils 43.
Die Funktionsweise der in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Umschaltvorrichtung 1 ist die gleiche wie vorne beschrieben. Der einstückige Block 2 ermöglicht eine äusserst kompakte und platzsparende Ausgestaltung und hat zudem den Vorteil, dass die Gefahr von Leitungsschäden sowie Dichtungsprobleme minimiert werden. In der hier beschriebenen Ausführung übernimmt der einstückige Block 2 mit seinen verschiedenen Elementen zahlreiche Funktionen, nämlich das Filtern des Erdgases, das selbsttätige Umschalten von einem Speicher auf einen anderen Speicher, die Möglichkeit der elektromagnetischen Abschaltung mittels des Magnetventils 6 (zur Erhöhung der Betriebssicherheit), die selbsttätige Abschaltung beim Erreichen des Enddrucks für die Betankung mittels des Druckbegrenzungsventils 7 sowie die Überdrucksicherung mittels des Sicherheitsventils 8. Zudem kann das Druckbegrenzungsventil 7 temperaturkompensierend ausgestaltet werden, sodass es den Enddruck für die Betankung selbsttätig in Abhängigkeit von der Aussentemperatur oder der Temperatur des Erdgases ändert.
Natürlich eignen sich prinzipiell auch solche Druckbegrenzungsventile 7, bei denen der Schliessdruck und damit der Enddruck für die Betankung manuell eingestellt werden kann, beispielsweise über Einstellmittel, die analog ausgestaltet sind wie es im Zusammenhang mit Fig. 6 erläutert wurde.
Fig. 5 zeigt in einer schematische Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiels eines Druckbegrenzungsventils 7 mit selbsttätiger Temperaturkompensation. Das Druckbegrenzungsventil 7 ist in seiner Offenstellung dargestellt. Das Druckbegrenzungsventil 7 umfasst in sinngemäss gleicher Weise, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 2 für das Umschaltventil 42 erläutert wurde, ein Federelement 72, welches auf den Ventilkörper 71 einwirkt und diesen belastet. Der Ventilkörper 71 ist in einer Bohrung, welche zwei Ringräume umfasst, geführt und mit zwei Dichtungen 725, z. B. O-Ringen, versehen. Die Ringräume sind jeweils mit der Auslassleitung 91 verbunden. In der Schliessstellung schliesst die darstellungsgemäss untere Dichtung 725 den Durchlass zwischen den beiden Ringräumen wie dies bereits vorne anhand von Fig. 2 erklärt wurde. Das Federelement 72 ist so angeordnet, dass es eine Kraft auf den Ventilkörper 71 ausübt, die in Richtung der Offenstellung - also darstellungsgemäss nach unten - wirkt, das heisst das Druckbegrenzungsventil 7 muss gegen die Kraft des Federelements 72 in die Schliessstellung gebracht werden bzw. in dieser gehalten werden. Auf der anderen Seite wird der Ventilkörper 71 durch den Druck des Fluids am Ausgang 9 beaufschlagt. Übersteigt dieser Druck den von dem Federelement 72 verursachten Druck, so schliesst das Druckbegrenzungsventil 7, das heisst der Ventilkörper bewegt sich darstellungsgemäss nach oben.
Es sind Mittel vorgesehen, um die von dem Federelement 72 bewirkte Belastung des Ventilkörpers 71 in Abhängigkeit von der Temperatur zu ändern. Diese Mittel umfassen bei dem in Fig. 5 veranschaulichten Ausführungsbeispiel einen hohlzylinderförmigen Behälter 73 mit einer Flüssigkeit 74, beispielsweise einem Öl, das vorzugsweise einen thermischen Volumenausdehnungskoeffizienten von mindestens 5.10-4 K-1 hat. Der Behälter 73 ist so angeordnet und ausgestaltet, dass die Flüssigkeit 74 durch ihre thermische Dehnung die von dem Federelement 72 bewirkte Belastung des Ventilkörpers 71 in Abhängigkeit von der Temperatur ändert. Das Federelement 72 stützt sich mit seinem einen Ende auf einem Stösselteller 70 ab, an welchen sich ein Stössel 70a anschliesst, der gegen die darstellungsgemäss obere Stirnfläche des Ventilkörpers 71 drückt. Auf der anderen Seite ragt das Federelement 72 in den Behälter 73 hinein und stützt sich mit seinem anderen Ende auf einem beweglichen Druckkolben 75 ab, welcher durch die innere Wandung des Behälters 73 geführt ist. Zwischen dem Druckkolben 75 und der inneren Wandung des Behälters 73 ist eine Dichtung 77, beispielsweise ein O-Ring, vorgesehen. Der Innenraum des Behälters 73 wird an seiner darstellungsgemäss oberen Seite durch einen Justierkolben 78 begrenzt, dessen Durchmesser im wesentlichen dem Innendurchmesser des Behälters 73 entspricht, und der mit einer Dichtung 78a, z. B. einem O-Ring, versehen ist. Der Justierkolben 78 ist mit einer ausserhalb des Behälters 73 vorgesehenen Einstellschraube 79 verbunden, die in einem Gewindestück 79a geführt ist, welches relativ zum Behälter 73 fixiert ist. Durch Drehen der Einstellschraube 79 lässt sich der Justierkolben 78 darstellungsgemäss nach oben und nach unten bewegen, wodurch das der Flüssigkeit 74 zur Verfügung stehende Volumen veränderbar ist. Nachdem das Druckbegrenzungsventil 7 durch Drehen der Einstellschraube bei einer Referenztemperatur, z. B. 15°C, auf den korrekten Schliessdruck für diese Temperatur, z. B. 200 bar, eingestellt bzw. justiert ist, bleibt der Justierkolben 78 während des normalen Betriebs in einer durch die Einstellschraube 79 fixierten Stellung.
Erreicht nun der Druck am Ausgang 9 bei einer Temperatur von 15°C den Schliessdruck von 200 bar, der gleich dem gewünschten Enddruck für die Betankung ist, so wird der Ventilschieber 71 gegen die Kraft des Federelements 72 darstellungsgemäss nach oben bewegt und das Druckbegrenzungsventil 7 verschliesst den Durchlass durch die Auslassleitung 91.
Die Flüssigkeit 74 in dem Behälter 73 ändert aufgrund ihrer thermischen Dehnung ihr Volumen. Steigt beispielsweise die Temperatur der Flüssigkeit 74, so nimmt ihr Volumen zu. Durch diese Volumenzunahme wird das Federelement 72 komprimiert, wodurch sich die von dem Federelement 72 bewirkte Belastung des Ventilkörpers 71 erhöht. Somit erhöht sich auch der Schliessdruck, bei welchem das Druckbegrenzungsventil 7 schliesst, das heisst der Enddruck für die Betankung wird selbsttätig erhöht. Umgekehrt verkleinert die Flüssigkeit 74 ihr Volumen bei einer Abnahme der Temperatur. Dadurch wird das Federelement 72 etwas entspannt und die Belastung des Ventilkörpers 71 reduziert sich. Folglich sinkt der Schliessdruck, bei welchem das Druckbegrenzungsventil 7 schliesst und damit den Betankungsvorgang beendet. Somit ändert das Druckbegrenzungsventil 7 selbsttätig seinen Schliessdruck in Abhängigkeit von der Temperatur, wodurch in einfacher Weise eine temperaturabhängige Druckbegrenzung ermöglicht wird. Die Steigung des Schliessdrucks mit der Temperatur lässt sich in einfacher Weise über die Menge der Flüssigkeit 74 in dem Behälter 73 auf den gewünschten Wert einstellen. Diese Steigung beträgt für Erdgas vorzugsweise 1,5 bar/K bis 2 bar/K, weil dieser Wert dem Druck-Temperatur-Verhalten von Erdgas entspricht.
Ein solches temperaturkompensierendes Druckbegrenzungsventil 7 ist beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung Nr. 99810545.6 der gleichen Anmelderin offenbart, auf die für weitergehende Erläuterungen verwiesen wird.
Es versteht sich, dass die erfindungsgemässe Umschaltvorrichtung in sinngemäss gleicher Weise auch mehr als drei Eingänge oder nur zwei Eingänge aufweisen kann.
Ferner kann in der erfindungsgemässen Gasbetankungsanlage 100 ein separates, das heisst ein nicht in den einstückigen Block 2 integriertes Ventil vorgesehen sein, um den Betankungsvorgang beim Erreichen des Enddrucks zu beenden. Dieses Ventil ist dann stromabwärts der Umschaltvorrichtung vorgesehen. Auch ist es möglich, den Enddruck für die Betankung in Abhängigkeit von der aktuellen Temperatur, die beispielsweise mittels eines Temperatursensors messtechnisch erfasst wird, in der Steuer- und Kontrolleinrichtung 105 zu berechnen oder einer gespeicherten Tabelle zu entnehmen. Dann beendet die Steuer- und Kontrolleinrichtung 105 auf elektrischem oder elektronischem Wege, z. B. über die Ansteuerung eines elektomagnetischen Ventils, den Betankungsvorgang beim Erreichen des ermittelten Enddrucks. In solchen Ausgestaltungen, in denen ein separates Ventil, das nicht in dem einstückigen Block 2 integriert ist, zum Beenden des Betankungsvorgangs vorgesehen ist, kann auf das Druckbegrenzungsventil 7 in dem Block 2 der Umschaltvorrichtung 1 verzichtet werden oder das Druckbegrenzungsventil 7 wird als zusätzliches Sicherheitsventil verwendet.

Claims (12)

  1. Umschaltvorrichtung für eine Betankungsanlage mit mindestens einem ersten und einem zweiten Eingang (21 bzw. 22) für ein unter Druck stehendes Fluid, mit einem Ausgang (9) für das Fluid, sowie mit Strömungsverbindungen (19,29) über die jeder Eingang (21,22) mit dem Ausgang (9) verbindbar ist, wobei in der Strömungsverbindung (29) zwischen dem zweiten Eingang (22) und dem Ausgang (9) ein von dem Fluid betätigbares Umschaltventil (42) mit einem Ventilkörper (421) vorgesehen ist, welches in seiner Schliessstellung die Strömungsverbindung (29) zwischen dem zweiten Eingang (22) und dem Ausgang (9) verschliesst, und wobei Steuerverbindungen (142,942) für das Fluid derart angeordnet sind, dass der Ventilkörper (421) des Umschaltventils (42) auf der einen Seite mit dem Druck des Fluids am ersten Eingang (22) beaufschlagt wird, und auf der anderen Seite mit dem Druck des Fluids am Ausgang (9).
  2. Umschaltvorrichtung nach Anspruch 1 mit n Eingängen (21,22,23) für das Fluid, wobei n = 3,4,5, ... ist, von denen jeder über eine Strömungsverbindung (19,29,39) mit dem Ausgang (9) verbindbar ist, wobei in der Strömungsverbindung zwischen dem n-ten Eingang (23) und dem Ausgang (9) jeweils ein weiteres von dem Fluid betätigbares Umschaltventil (43) mit einem Ventilkörper (431) vorgesehen ist, welches in seiner Schliessstellung die Strömungsverbindung (39) zwischen dem n-ten Eingang (23) und dem Ausgang (9) verschliesst, und wobei jeweils Steuerverbindungen (243,943) für das Fluid derart angeordnet sind, dass der Ventilkörper (431) dieses Umschaltventils (43) auf der einen Seite mit dem Druck des Fluids am (n-1)-ten Eingang (22) beaufschlagt wird, und auf der anderen Seite mit dem Druck des Fluids am Ausgang (9).
  3. Umschaltvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jedes Umschaltventil (42,43) ein Federelement (422,432) umfasst, welches auf den Ventilkörper (421,431) des Umschaltventils (42,43) einwirkt und diesen belastet, wobei Einstellmittel (48) vorgesehen sind, um die von dem Federelement (422,432) bewirkte Belastung des Ventilkörpers (421,431) zu verändern.
  4. Umschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, bei welchem sich die jeweiligen Strömungsverbindungen (19,29,39), über welche die Eingänge (21,22,23) mit dem Ausgang (9) verbindbar sind, stromabwärts des Umschaltventils bzw. der Umschaltventile (42,43) zu einer gemeinsamen Auslassleitung (91) vereinigen.
  5. Umschaltvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem einstückigen Block (2), an welchem alle Eingänge (21,22,23) und der Ausgang (9) vorgesehen sind, wobei sämtliche Strömungsverbindungen (19,29,39) und sämtliche Steuerverbindungen (142,243,942,943) als Bohrungen in dem einstückigen Block (2) ausgestaltet sind, und wobei ferner Bohrungen zur Aufnahme jedes Ventilkörpers (421,431) vorgesehen sind.
  6. Umschaltvorrichtung nach Anspruch 5, mit einem Druckbegrenzungsventil (7), das einen Ventilkörper (71) aufweist, welcher so in einer Bohrung des einstückigen Blocks (2) angeordnet ist, dass er je nach seiner Stellung den Durchlass durch die gemeinsame Auslassleitung (91) öffnet oder schliesst.
  7. Umschaltvorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher das Druckbegrenzungsventil (7) ein Federelement (72) umfasst, welches auf den Ventilkörper (71) des Druckbegrenzungsventils (7) einwirkt und diesen belastet, wobei Mittel (73,74) vorgesehen sind, um die von dem Federelement (72) bewirkte Belastung des Ventilkörpers (71) in Abhängigkeit von der Temperatur zu verändern.
  8. Umschaltvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem elektromagnetisch betätigbaren Absperrventil (6) zum Öffnen und Schliessen der Strömungsverbindungen zwischen den Eingängen (21,22,23) und dem Ausgang (9).
  9. Umschaltvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Bereich jedes Eingangs (21,22,23) jeweils ein Filter (31,32,33) zur Filterung des Fluids vorgesehen ist.
  10. Umschaltvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in jeder Strömungsverbindung (19,29,39) zwischen einem der Eingänge (21,22,23) und dem Ausgang (9) jeweils ein Rückschlagventil (51,52,53) vorgesehen ist.
  11. Umschaltvorrichtung nach Anspruch 10, wobei zumindest diejenigen Rückschlagventile (51,52), die in den Strömungsverbindungen (19,29) zwischen dem ersten bis (n-1)-Eingang (21,22) und dem Ausgang (9) vorgesehen sind, jeweils Einstellmittel (48) umfassen, mit welchen die Druckdifferenz einstellbar ist, bei welcher das jeweilige Rückschlagventil (51,52) öffnet.
  12. Gasbetankungsanlage zum Befüllen eines Druckbehälters mit einem Gas, welche mindestens zwei Speicher (101,102,103) für das Gas umfasst, sowie eine Abgabevorrichtung (107), um das Gas aus den Speichern (101,102,103) in den Druckbehälter (B) zu füllen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltvorrichtung (1) gemäss einem der vorangehenden Ansprüche vorgesehen ist, wobei jeder der Speicher (101,102,103) mit einem Eingang (21,22,23) der Umschaltvorrichtung (1) verbunden ist und der Ausgang (9) der Umschaltvorrichtung (1) mit dem Druckbehälter (B) verbindbar ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113513620A (zh) * 2021-06-30 2021-10-19 沪东中华造船(集团)有限公司 一种用于lng船低温管路的充惰性气体换向阀

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR784770A (fr) * 1934-04-18 1935-07-24 Système et dispositifs de distribution des gaz en bouteilles, sous haute pression
DE1126436B (de) * 1958-07-22 1962-03-29 Draegerwerk Ag Selbsttaetige Umschaltvorrichtung zur Steuerung der Druckgaszufuhr aus zwei parallel geschalteten Druckgasvorratsbehaeltern
FR2456273A1 (fr) * 1979-05-10 1980-12-05 Messer Griesheim Gmbh Dispositif de commutation pour prendre en compte de facon alternee un agent liquide ou gazeux a partir d'une batterie de bouteilles, de reservoirs ou analogues
US5014733A (en) * 1990-06-14 1991-05-14 Wilson Earl L Automatic switching valve
EP0653585A1 (de) * 1993-11-08 1995-05-17 Maschinenfabrik Sulzer-Burckhardt AG Verfahren und Vorrichtung zum schnellen Betanken eines Druckbehälters mit einem gasförmigen Medium

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR784770A (fr) * 1934-04-18 1935-07-24 Système et dispositifs de distribution des gaz en bouteilles, sous haute pression
DE1126436B (de) * 1958-07-22 1962-03-29 Draegerwerk Ag Selbsttaetige Umschaltvorrichtung zur Steuerung der Druckgaszufuhr aus zwei parallel geschalteten Druckgasvorratsbehaeltern
FR2456273A1 (fr) * 1979-05-10 1980-12-05 Messer Griesheim Gmbh Dispositif de commutation pour prendre en compte de facon alternee un agent liquide ou gazeux a partir d'une batterie de bouteilles, de reservoirs ou analogues
US5014733A (en) * 1990-06-14 1991-05-14 Wilson Earl L Automatic switching valve
EP0653585A1 (de) * 1993-11-08 1995-05-17 Maschinenfabrik Sulzer-Burckhardt AG Verfahren und Vorrichtung zum schnellen Betanken eines Druckbehälters mit einem gasförmigen Medium

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113513620A (zh) * 2021-06-30 2021-10-19 沪东中华造船(集团)有限公司 一种用于lng船低温管路的充惰性气体换向阀
CN113513620B (zh) * 2021-06-30 2022-12-13 沪东中华造船(集团)有限公司 一种用于lng船低温管路的充惰性气体换向阀

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