EP1278985A1 - Anlage zur befüllung von gastanks - Google Patents

Anlage zur befüllung von gastanks

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EP1278985A1
EP1278985A1 EP01929321A EP01929321A EP1278985A1 EP 1278985 A1 EP1278985 A1 EP 1278985A1 EP 01929321 A EP01929321 A EP 01929321A EP 01929321 A EP01929321 A EP 01929321A EP 1278985 A1 EP1278985 A1 EP 1278985A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
compressor
filling
pressure
tank
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01929321A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hermann-Josef Winter
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP1278985A1 publication Critical patent/EP1278985A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
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    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
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    • F17C2221/03—Mixtures
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    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
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    • F17C2227/01—Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128—Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0135—Pumps
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    • F17C2227/04—Methods for emptying or filling
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    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F17C2265/065—Fluid distribution for refuelling vehicle fuel tanks

Definitions

  • the invention relates to a system for filling gas tanks, such as those used for receiving gaseous fuels for internal combustion engines. It uses at least two pressurized or pressurized gas containers, as gas storage devices, which are connected to a tap or a distributor for several taps via lines of a line system.
  • the gas tank to be filled can also be a conventional portable gas container.
  • the system according to the invention can be used to fill gas tanks on vehicles powered by natural gas, but also for other gaseous fuels, such as Biogas or hydrogen can be used.
  • So-called bank systems have been used to fill gas tanks, among other things.
  • Two or three pressurized or pressurized gas containers are used, in which gas can be stored for different pressure ranges when filling gas tanks.
  • a gas tank (L-bank) for the lower pressure area in the gas tank a gas tank (bank) for the medium pressure area and the third gas tank (H-bank) for the upper pressure area in the gas tank are used in a three-tank system. Since the flow rate and consequently the required filling time of gas tanks, without additional intermediate compression, depends on the respective pressure
  • the difference between the gas storage and the gas tank depends on the bank system, so that at the beginning of the filling process the filling is done first from the L bank, then from the M bank and finally from the H bank.
  • the corresponding gas store can be used until the pressure equalization between the gas stores and the gas tank is reached.
  • An L-bench is not used in two-bank systems.
  • Gas tanks and likewise an at least approximately 100% utilization of the compressed gas contained in gas stores is possible when using dynamic gas stores as described in DE 198 43 669 Cl.
  • the pressure in the gas storage is kept constant by reducing the volume in the gas storage accordingly.
  • the problem is that users require the shortest possible tank times and a maximum filling of the gas tanks, but from the point of view of the system builder / operator, the gas quantity stored in the pressure or pressure gas tanks should be used to the maximum or at the same time.
  • the system according to the invention for filling gas tanks uses at least two pressurized or pressurized gas containers of a conventional type which are connected to a tap or a line via a line system Distributors for several taps are connected.
  • more than two such pressure or pressure gas containers can also be used, with the possibility of bundling them into two units.
  • the pressure or pressure gas containers used represent gas storage devices, in which compressed gas with the same or different maximum pressure can be contained.
  • the gas tank can be filled taking into account the current pressure drop from one or the other gas storage, the compressor arranged in the bypass line acting both as an intermediate amplifier and increasing the pressure when filling the gas tank effect how refilling of at least one of the two gas stores can also be carried out during filling pauses.
  • the solenoid valves connected to the various lines in the line system can be opened or closed as required.
  • sensors and their signals can be used on or in the line system on the various lines can also be switched directly via a programmable logic controller for actuating the solenoid valves. With the sensors, the respective pressure in the lines, but also the current volume flow of the gas flowing into the gas tank, can be measured.
  • the various magnetic valves can also be controlled in a time-controlled manner, in which case the measurements may then be dispensed with.
  • the compressor arranged in the bypass line is advantageously a hydraulically operated double-piston compressor.
  • Such a compressor can be controlled by means of a directional control valve, so that hydraulic fluid is pressed alternately into the two hydraulic cylinders of the double-piston compressor and, by corresponding movement of the double piston, gas is displaced in compressed form from one of two working cylinders and subsequently gas flows into the second working cylinder can.
  • check valves are connected in the connecting lines between the working cylinders of the compressor and the gas storage tanks or to the gas tank.
  • Figure 1 an example of a system according to the invention, in a schematic representation
  • FIG. 2 the schematic structure of a compressor which can be used in a system according to the invention.
  • two gas stores 1 and 8 are connected via lines 23, 24 and 25, which form a valve-controlled line system, to a distributor 15, to which a plurality of tapping points can be connected.
  • the two gas accumulators 1 and 8 can have a different pressure level and consequently can be used in a similar way to a known M bank and H bank.
  • the gas storage device 1 can be supplied with compressed gas via a compressor (not shown) or a mobile system.
  • the gas reservoir 8 can be filled via the compressor 7 from the gas reservoir 1 or also via the compressor, not shown.
  • the solenoid valve 10 is opened and the filling takes place from the gas bank 8 forming the H bank via the lines 24 and 25, with the solenoid valve 14 open further. Since the output pressure in the gas storage device 8 is higher than the current pressure in the gas storage device 1, the usable pressure difference between the gas storage device 8 and the gas tank to be filled is of course larger again, so that the filling takes place in a correspondingly shorter time and leads to a higher filling level can.
  • the filling speed can be increased and consequently the time required for filling can be reduced by closing the solenoid valve 10 and opening the solenoid valve 11 present in the line 28.
  • the gas can then be fed in a third cycle via the bypass line 2, 2 ′ and the compressor 7 through line 25 to the distributor 15.
  • the compressor 7 is switched on and gas can be conveyed to the gas tank at a higher pressure via the distributor 15.
  • the gas store 8 as an H bank
  • the gas store 1 can be refilled from the gas store 1 as an M bank.
  • the solenoid valves 11 and 14 are closed.
  • the gas passes from the gas storage device 1 via the line 23, the compressor 7 that is switched on through the opened solenoid valve 10 and the line 24 into the gas storage device 8.
  • Sensors for example pressure sensors, volume flow sensors or flow rate meters, can be used to control the system.
  • the dashed line 28 with the solenoid valve 11 and the dashed check valve 21 can then be omitted if in a lower Expansion stage of the system on the above 3rd cycle can be dispensed with.
  • a check valve 21 and a second check valve 22 are provided in the line 23 between the bypass line 2 in order to prevent undesired gas flow.
  • the pressure switch 13 switches the system off when the maximum pressure in the gas tank has been reached.
  • control can be programmed or an appropriate control program can be selected so that the filling request is completely covered by the gas storage 8 as an H bank.
  • FIG. 2 shows a compressor 7 that can be used in the system according to the invention, with the elements required for its operation. It is a hydraulically operated double-piston compressor, in which the double piston 3 is driven by hydraulic oil, which is pumped by a hydraulic pump 16 and controlled by means of a directional control valve 6, and can be moved back and forth in translation.
  • the compressor 7 is shown in the rest position.
  • the low leakage in the directional control valve 6 has reduced the hydraulic pressure in the hydraulic cylinders 28, 28 '.
  • valve 29 which is arranged, for example, in the line to the gas pressure accumulator (H bank), is opened and gas can be supplied directly via the check valves 19, 19 'and 20, 20 'flow into the gas tank, which could theoretically take place up to the pressure equalization between gas storage 8 and gas tank.
  • H bank gas pressure accumulator
  • the movement of the double piston bens 3 is supported by the residual gas pressure in the right cylinder 4 ', and consequently the compression work required from the hydraulic side is reduced by the energy stored in the compressed gas.
  • the directional control valve 6 switches to the switching position 31 and hydraulic oil is accordingly conveyed via line B into the right-hand hydraulic cylinder 28 ', so that the Double piston 3 is now moved to the left and the process is now repeated in the opposite direction, the gas contained in the right working cylinder 4 'being compressed and conveyed into the line 18 by the correspondingly arranged check valve 20'.
  • the oscillation process of the double piston is maintained until the pressure switch DS or a pressure sensor on the gas reservoir 8 or on the gas tank or its tap reaches the desired pressure in the gas tank or in the gas reservoir 8 reports.
  • the hydraulic system is switched off by switching off the hydraulic pump 16 and de-energizing the directional control valve 6, the double piston 3 again moving into the middle position shown.
  • a high volume flow can be achieved at low gas pressure in the gas store 8 or in the gas tank.
  • the noise level can be kept low by choosing appropriate valves.
  • the directional control valve 6 can be used in a so-called "soft shift" version. As a result, the switching movements of the directional control valve 6 can be delayed and switching shocks and pressure peaks can be effectively avoided.
  • the switching behavior can be optimized by means of corresponding switching amplifiers in the valve plugs, so that the compressor 7 can be operated with low noise.
  • a power-controlled hydraulic pump 16 has been used, in which, based on the drive power of the drive motor of the hydraulic pump, the product of volume flow and operating pressure can automatically be kept constant.
  • the required volume flow of the hydraulic pump can thus be regulated to a maximum value as long as the pressure on the gas outlet side is still relatively low and the compressor 7 oscillates with ⁇ H oo L ⁇

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Befüllung von Gastanks, wie sie beispielsweise zur Aufnahme von gasförmigen Kraftstoffen für Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden, wobei eine Befüllung mit den verschiedensten geeigneten Gasen und insbesondere von Erdgas durchgeführt werden kann. Die erfindungsgemässe Anlage soll bevorzugt für kleine Kapazitäten flexibel und kostengünstig auf die verschiedensten Anforderungen bezüglich kurzer Tankzeiten und optimaler Befüllungsstrategie ausgelegt werden und die jeweils verfügbare Gasspeicherkapazität mit hohem Grad auszunutzen. Hierzu werden mindestens zwei Druck- oder Druckgasbehälter, als Gasspeicher (1; 8), die über Leitungen (23; 24; 25) eines Leitungssystems mit einer Zapfstelle (15) oder einem Verteiler für mehrere Zapfstellen verbunden sind, verwendet und es ist zusätzlich in einer Bypassleitung (2; 2') des ventilgesteuerten Leitungssystems ein Verdichter (7) angeordnet.

Description

Anlage zur Befüllung von Gastanks
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Befüllung von Gastanks, wie sie beispielsweise zur Aufnahme von gasförmigen Kraftstoffen für Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden. Sie verwendet mindestens zwei Druck- oder Druckgasbehälter, als Gasspeicher, die über Leitungen eines Leitungssystems mit einer Zapfstelle oder einem Verteiler für mehrere Zapfstellen verbunden sind. Der zu befüllende Gastank kann aber auch ein herkömmlicher orstbeweglicher Druckgasbehälter sein.
Die erfindungsgemäße Anlage kann zur Befüllung von Gastanks an erdgasbetriebenen Fahrzeugen, aber auch für andere gasförmige Kraftstoffe, wie z.B. Biogas oder Wasserstoff eingesetzt werden.
Zur Befüllung von Gastanks werden bisher unter anderem auch so genannte Banksysteme eingesetzt . Dabei werden zwei oder drei Druck- oder Druckgasbehälter verwendet, in denen Gas für unterschiedliche Druckbe- reiche beim Auffülen von Gastanks gespeichert werden kann. So wird beispielsweise bei einem Dreibanksystem ein Gasspeicher (L-Bank) für den unteren Druckbereich im Gastank, ein Gasspeicher ( -Bank) für den mittleren Druckbereich und der dritte Gasspeicher (H-Bank) für den oberen Druckbereich im Gastank verwendet. Da die Strömungsgeschwindigkeit und demzufolge auch die erforderliche Befüllzeit von Gastanks, ohne zusätzliche Zwischenkomprimierung, von der jeweiligen Druck- differenz zwischen Gasspeicher und Gastank abhängt, wird bei solchen Banksystemen so verfahren, dass zu Beginn des Befüllvorgangs zuerst aus der L-Bank, nachfolgend aus der M-Bank und zuletzt aus der H-Bank befüllt wird. Dabei kann der entsprechende Gasspeicher bis zum Erreichen des Druckausgleichs zwischen den Gasspeichern und dem Gastank genutzt werden. Bei Zweibanksystemen wird auf eine L-Bank verzichtet.
Mit diesem System kann daher wegen der Abhängigkeit vom Druckgefälle nicht das gesamte in den einzelnen Bänken vorgehaltene, komprimierte Gas zur Befüllung des Gastanks benutzt werden und der Ausnutzungsgrad liegt in der Regel bei ca. 35 %. Ein weiterer Nach- teil besteht darin, dass der Gastank dann nicht auf den maximalen Druck befüllt werden kann, wenn der Gasspeicher schon teilweise entleert ist .
Dieser Nachteil des geringen Ausnutzungsgrades kann auch mit einem so genannten Booster, als Nachverdichter, mit dem eine zusätzliche Druckerhöhung des in den Gastank strömenden Gases erfolgen soll, nicht befriedigend beseitigt werden. Denn die Leistung des Boosters und damit die erforderliche Zeit bis zum Erreichen des maximalen Druckes im Gastank ist abhängig vom Druck - und das heißt vom Füllungsgrad des Gasspeichers .
Eine Lösung, die sowohl die geforderten Tank- bzw. Befüllzeiten, als auch eine maximale Befüllung der
Gastanks und gleichfalls eine zumindest annähernd 100 %-ige Nutzung des in Gasspeichern enthaltenen komprimierten Gases ermöglicht, besteht bei der Verwendung dynamischer Gasspeicher, wie sie in DE 198 43 669 Cl beschrieben sind. Hierbei wird bei einem Über- strömen von Gas in den Gastank der Druck im Gasspeicher dadurch konstant gehalten, dass das Volumen im Gasspeicher entsprechend verringert wird.
Bei allen bekannten Lösungen stellt sich aber das
Problem, dass von den Anwendern möglichst kurze Tankzeiten und eine maximale Füllung der Gastanks gefordert, aber aus der Sicht der Anlagenbauer/-betreiber gleichzeitig bzw. alternativ die in den Druck- bzw. Druckgasbehältern gespeicherte Gasmenge maximal ausgenutzt werden soll.
Die Erfüllung dieser Forderungen und die oben geschilderten Gasspeichersysteme, mit denen diesen For- derungen entsprochen werden soll, führen zu hohen Investitionskosten für die Gasspeicher.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, insbesondere für kleine Kapazitäten eine Anlage zur Befüllung von Gas- tanks zur Verfügung zu stellen, mit der flexibel und kostengünstig die verschiedensten Anforderungen bezüglich kurzer Tankzeiten und optimaler Befüllstrate- gie erfüllt und die verfügbare Gasspeicherkapazität möglichst gut ausgenutzt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Anlage gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungs- formen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich mit den in den untergeordneten Ansprüchen genannten Merkmalen.
Die erfindungsgemäße Anlage zur Befüllung von Gas- tanks verwendet mindestens zwei Druck- oder Druckgasbehälter herkömmlicher Bauart, die über Leitungen eines Leitungssystems mit einer Zapfstelle oder einem Verteiler für mehrere Zapfstellen verbunden sind. Selbstverständlich können auch mehr als zwei solcher Druck- oder Druckgasbehälter verwendet werden, wobei die Möglichkeit besteht, diese zu zwei Einheiten zu bündeln.
Wichtig ist es, dass im ventilgesteuerten Leitungssystem eine Bypassleitung, in die ein Verdichter angeordnet ist, angeschlossen ist.
Durch entsprechende Schaltung der Ventile des Leitungssystems, wobei auf bestimmte Möglichkeiten nachfolgend noch zurückzukommen sein wird, können verschiedenste Befüllungsregimes realisiert werden, die den jeweiligen Einsatzbedingungen und Anforderungen des Betreibers Rechnung tragen. Die verwendeten Druck- oder Druckgasbehälter stellen Gasspeicher dar, in denen komprimiertes Gas mit gleichem oder ungleichem Maximaldruck enthalten sein kann. In Anlehnung an die bekannten Zwei- und Dreibanksysteme kann die Befüllung des Gastanks unter Berücksichtigung der momentanen Druckgefälle aus dem einen oder dem anderen Gasspeicher vorgenommen werden, wobei der in der Bypassleitung angeordnete Verdichter sowohl, als Zwi- schenverstärker fungierend, beim Befüllen des Gastanks eine Druckerhöhung bewirken, wie auch in Be- füllpausen eine Nachbefüllung von mindestens einem der beiden Gasspeicher realisieren kann.
Für die Realisierung der verschiedenen Befüllregimes können die in die verschiedenen Leitungen des Leitungssystems geschaltenen Magnetventile je nach Bedarf geöffnet oder geschlossen werden. Hierzu können an bzw. im Leitungssystem an den verschiedenen Leitungen Sensoren eingesetzt werden, deren Signale direkt aber auch über eine speicherprogrammierbare Steuerung zum Betätigen der Magnetventile entsprechend geschaltet werden können. Mit den Sensoren kann in den Leitungen der jeweilige Druck, aber auch der momentane Volumenstrom des in den Gastank strömenden Gases gemessen werden.
In einer einfachen Ausführung kann auch eine zeit- taktgesteuerte Steuerung der verschiedenen Magnetven- tile erfolgen, wobei dann gegebenenfalls auf die Messungen verzichtet werden kann.
Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, den Druck im Gastank und/oder den Gasspeichern für die Manipulation der unterschiedlichsten Ventile zu messen und diese Messsignale entsprechend zu nutzen.
Der in der Bypassleitung angeordnete Verdichter ist vorteilhafterweise ein hydraulisch betriebener Dop- pelkolbenverdichter .
Ein solcher Verdichter kann mittels eines Wegeventils gesteuert werden, so dass Hydraulikflüssigkeit wechselweise in die zwei Hydraulikzylinder des Doppelkol- benverdichters gedrückt und durch entsprechende Bewegung des Doppelkolbens Gas aus einem von zwei Arbeitszylindem in komprimierter Form verdrängt und in den zweiten Arbeitszylinder im Nachgang zu komprimierendes Gas einströmen kann.
Zur Verhinderung von unerwünschtem Rückströmen von Gas sind in die Verbindungsleitungen zwischen den Arbeitszylindern des Verdichters und den Gasspeichern bzw. zum Gastank Rückschlagventile geschaltet. Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann den entsprechenden Anforderungen gemäß, so gearbeitet werden, dass eine möglichst kurze Befüllzeit für den Gastank, mit entsprechend hohen Strömungsgeschwindigkeiten und Volumenströmen genauso realisiert werden kann, wie auch ein möglichst schonender Umgang mit den Gasspeicherreserven, um auch gegebenenfalls nachfolgend vorhandene Befüllanforderungen weiterer Benutzer Rechnung zu tragen, indem das Druckgefälle aus den minde- stens zwei Gasspeichern optimal ausgenutzt wird. Dieser Sachverhalt kann relativ einfach und flexibel durch die Anordnung des zusätzlichen Verdichters in der Bypassleitung erreicht werden, da die mindestens zwei vorhandenen Gasspeicher entkoppelt, der Verdich- ter aber flexibel, bei entsprechender Schaltung der im Leitungssystem vorhandenen Magnetventile für die verschiedenen Befüllfunktionen und Befüllwege eingesetzt werden kann.
An der Schnittstelle zum Nutzer einer Tankanlage ändert sich gegenüber bekannten Systemen nichts, d.h. es können alle bekannten Systeme von Tankautomaten, Zapfsäulen und Abrechnungssysteme eingesetzt werden.
Nachfolgend soll die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
Figur 1: ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Anlage, in schematischer Darstellung und
Figur 2 : den schematischen Aufbau eines in einer erfindungsgemäßen Anlage einsetzbaren Ver- dichters. Bei dem in Figur 1 gezeigten schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Anlage sind zwei Gasspeicher 1 und 8 über Leitungen 23, 24 sowie 25, die ein ventilgesteuertes Leitungssystem bilden, mit einem Verteiler 15, an dem mehrere Zapfstellen angeschlossen sein können, verbunden. Die beiden Gasspeicher 1 und 8 können ein unterschiedliches Druckniveau aufweisen und demzufolge ähnlich wie eine bekannte M-Bank und H-Bank genutzt werden.
Der Gasspeicher 1 kann über einen nicht dargestellten Verdichter oder ein mobiles System mit komprimiertem Gas versorgt werden. Der Gasspeicher 8 kann über den Verdichter 7 aus dem Gasspeicher 1 oder ebenfalls über den nicht dargestellten Verdichter aaufgefüllt werden.
Durch entsprechende Schaltung der Magnetventile 10, 11 und 14 kann die Befüllung mindestens eines nicht dargestellten Gastanks über den Verteiler 15 in verschiedenster Form realisiert werden.
So kann die Befüllung bei geschlossenen Magnetventilen 10 und 11 und gleichzeitig ausgeschaltetem Ver- dichter 7, aus dem die M-Bank bildenden Gasspeicher 1 über die Leitung 23 und 25 direkt erfolgen, wobei diese Schaltstellung so lange eingehalten werden sollte, bis eine bestimmte verringerte Druckdifferenz oder Druckausgleich zwischen Gasspeicher 1 und je- weils zu befüllenden Gastank erreicht worden ist.
Dann wird das Magnetventil 10 geöffnet und die Befüllung erfolgt aus dem die H-Bank bildenden Gasspeicher 8 über die Leitungen 24 und 25, bei weiter geöffnetem Magnetventil 14. Da beim Umschalten der Ausgangsdruck im Gasspeicher 8 höher als der aktuelle Druck im Gasspeicher 1 ist, ist selbstverständlich die ausnutzbare Druckdifferenz zwischen Gasspeicher 8 und dem jeweils zu befüllenden Gastank wieder größer, so dass die Befüllung in entsprechend kürzerer Zeit erfolgen und zu einem höheren Füllgrad führen kann.
Sinkt der Druck im Gasspeicher 8 weiter ab, kann die Befüllgeschwindigkeit erhöht und demzufolge die für die Befüllung erforderliche Zeit verringert werden, indem das Magnetventil 10 geschlossen und das in der Leitung 28 vorhandene Magnetventil 11 geöffnet wird. Das Gas kann dann in einem 3. Takt über die Bypass- leitung 2, 2' und den Verdichter 7 durch Leitung 25 zum Verteiler 15 geführt werden. Gleichzeitig wird der Verdichter 7 eingeschaltet und Gas kann mit höherem Druck über den Verteiler 15 zum Gastank gefördert werden.
In Befüllpausen kann der Gasspeicher 8, als H-Bank aus dem Gasspeicher 1 als M-Bank wieder aufgefüllt werden. Dabei sind die Magnetventile 11 und 14 geschlossen. Das Gas gelangt aus dem Gasspeicher 1 über die Leitung 23, den eingeschalteten Verdichter 7 durch das geöffnete Magnetventil 10 und die Leitung 24 in den Gasspeicher 8.
Für die Steuerung der Anlage können Sensoren, bei- spielsweise Drucksenoren, Volumenstromsensoren oder auch Durchflussmengenmesser eingesetzt werden.
Die gestrichelt gezeichnete Leitung 28 mit dem Magnetventil 11 und das gestrichelte Rückschlagventil 21 kann dann entfallen, wenn in einer niedrigeren Ausbaustufe der Anlage auf den o.g. 3. Takt verzichtet werden kann.
In der Leitung 23 sind ein Rückschlagventil 21 und ein zweites Rückschlagventil 22 zwischen der Bypassleitung 2 vorhanden, um unerwünschte Gaströ e zu verhindern .
Der Druckschalter 13 schaltet das System ab, wenn im Gastank der maximale Druck erreicht ist.
Mit den bereits beschriebenen Möglichkeiten, mit der die Anlage betrieben werden kann, können die verschiedensten Anforderungen eines Betreibers nahezu optimal berücksichtigt werden. Bei dem Primat möglichst kurzer Befüllzeiten von Gastanks kann eine möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeit gesichert werden. In anderen Betriebsweisen besteht die Möglichkeit, die in den Gasspeichern 1 und 8 enthaltenen Gasreserven weitestgehend zu schonen, wenn beispielsweise Befullanforderungen weiterer Nutzer kurzzeitig nachfolgend befriedigt werden sollen. Grundsätzlich geht es darum, das Druckgefälle zwischen den Gasspeichern 1 und 8, die als M- und H-Bank fungieren, opti- mal zu nutzen.
Zur Minimierung der Befüllzeiten kann die Steuerung so programmiert oder ein entsprechendes Steuerprogramm ausgewählt werden, dass die Befüllanforderung vollständig aus dem Gasspeicher 8, als H-Bank abgedeckt wird.
Mit Hilfe von Optimierungsrechnungen kann aber auch bestimmt werden, ob vorab ein bestimmter Anteil des benötigten Gases erst aus dem Gasspeicher 1, als M- Bank entnommen wird.
Hierbei hängt es bei den Berechnungen vom Füllgrad von Gasspeicher 1 (M-Bank) und Gasspeicher 8 (H-Bank) ab, bis zu welchem Druck im Gastank eine Befüllung aus dem Gasspeicher 1 erfolgen soll oder sinnvoll durchgeführt werden kann, wobei diese Befüllung bis zum Druckausgleich zwischen Gasspeicher 1 und Gastank möglich ist.
In einer weiteren Simulation kann berechnet werden, ob und in welchem Umfang es zur Verkürzung der Be- füllzeit günstiger ist, Gas aus dem Gasspeicher 8 (H- Bank) in nachverdichteter Form über den Verdichter 7 zur Befüllung in den Gastank zu fördern.
In einigen Fällen kann es sich bei diesen Simulationen als günstig erweisen, bereits vor Einstellung des Druckausgleichs zwischen Gasspeicher 8 und Gastank ein Nachverdichten durch Führung des Gasstromes aus dem Gasspeicher 8 über den Verdichter 7, bei entsprechend geöffneten bzw. geschlossenen Magnetventilen 10, 11 und 14, wie bereits vorab beschrieben, durchzuführen, wobei sich der höhere Eintrittsdruck des aus dem Gasspeicher 8 in den Verdichter 7 geführten Gases vorteilhaft auswirkt.
In der Figur 2 ist ein in der erfindungsgemäßen Anlage einsetzbarer Verdichter 7, mit den für seinen Betrieb erforderlichen Elementen dargestellt. Es handelt sich dabei um einen hydraulisch betriebenen Doppelkolbenverdichter, bei dem der Doppelkolben 3 durch von einer Hydraulikpumpe 16 gefördertes und mit Hilfe eines Wegeventils 6 gesteuertes Hydrauliköl angetrie- ben wird und translatorisch hin- und herbewegbar ist. In der Darstellung gemäß Figur 2 ist der Verdichter 7 in Ruhestellung gezeigt. Durch die geringe Lekage im Wegeventil 6 hat sich der hydraulische Druck in den Hydraulikzylindern 28, 28' abgebaut.
Zum Inbetriebsetzen des Verdichters - angesteuert, wie oben beschrieben - wird das Ventil 29, das beispielsweise in der Leitung zum Gasdruckspeicher (H- Bank) angeordnet ist, geöffnet und es kann Gas unmit- telbar über die Rückschlagventile 19, 19' und 20, 20' in den Gastank strömen, wobei dies theoretisch bis zum Druckausgleich zwischen Gasspeicher 8 und Gastank erfolgen könnte.
Anschließend wird die Hydraulikpumpe 16 eingeschaltet und das Wegeventil 6 schaltet in die Schaltposition 30. Dadurch wird Hydrauliköl über die Leitung A zum Hydraulikzylinder 28 gefördert und der Doppelkolben 3 bewegt sich entsprechend nach rechts . Dadurch wird im linken Arbeitszylinder 4 befindliches Gas komprimiert und über das Rückschlagventil 20 durch die Leitung 18, je nach Schaltstellung der Magnetventile, wie vorab beschrieben, entweder in den Gasspeicher 8 oder unmittelbar in den zu befüllenden Gastank gefördert. Gleichzeitig strömt Gas über das Rückschlagventil 19' in den rechten Arbeitszylinder 4', der entsprechend gefüllt wird. Das über Leitungen an diesen Arbeitszylinder 4' angeschlossene Rückschlagventil 20' ist dabei geschlossen. Im rechten Hydraulikzylinder 28' befindliches Hydrauliköl wird über die Leitung B verdrängt und gelangt über das Wegeventil 6 zum Hydraulikölbehälter, an dem die Hydraulikpumpe 16 angeschlossen ist.
Vorteilhaft ist es, dass die Bewegung des Doppelkol- bens 3 durch den Restgasdruck im rechten Arbeitszylinder 4' unterstützt wird, und demzufolge vermindert sich die von der Hydraulikseite erforderliche Kompressionsarbeit um die im komprimierten Gas gespei- cherte Energie. Bei Erreichen der rechten Endlage des Doppelkolbens 3, die bei diesem Beispiel mit einem entsprechenden Wegesensor WS erkannt werden kann, schaltet das Wegeventil 6 in die Schaltposition 31 und Hydrauliköl wird entsprechend über die Leitung B in den rechten Hydraulikzylinder 28' gefördert, so dass sich der Doppelkolben 3 nunmehr nach links bewegt und der Vorgang nunmehr in entgegengesetzter Richtung wiederholt wird, wobei das im rechten Arbeitszylinder 4' enthaltene Gas komprimiert und durch das entsprechend angeordnete Rückschlagventil 20' in die Leitung 18 gefördert wird.
Mit Hilfe der Wegesensoren WS in den Endlagen des Doppelkolbens 3 wird der Oszilliervorgang des Doppel - kolbens aufrecht gehalten, bis der Druckschalter DS bzw. ein Drucksensor am Gasspeicher 8 oder am Gastank bzw. dessen Zapfstelle das Erreichen des gewünschten Druckes im Gastank bzw. im Gasspeicher 8 meldet. Das Hydrauliksystem wird durch Abschalten der Hydraulik- pumpe 16 und Stromlosschaltung des Wegeventiles 6 abgeschaltet, wobei sich der Doppelkolben 3 wieder in die dargestellte Mittelstellung bewegt.
Da in dem zuletzt genutzten Arbeitszylinder 4 oder 4' noch ein entsprechend hoher Gasdruck herrscht, bewegt sich der Doppelkolben 3 in eine Endlage und das im Bewegungsrichtung noch vorhandene Hydrauliköl wird aus dem entsprechenden Hydraulikzylinder 28 oder 28' verdrängt und gelangt über das Wegeventil 6 wieder in den Hydraulikölbehälter. Infolge der gedrosselten Mittelstellung des Wegeventils 6 findet dieser Vorgang zeitverzögert statt und es können dadurch Schaltschläge verhindert werden. Damit der entgegengesetzte Hydraulikzylinder 28 bzw. 28' gefüllt bleibt, wird aus dem Hydraulikbehälter über die Nach- saugleitung NL und das entsprechende Nachsaugventil NV Hydrauliköl in diesen Hydraulikzylinder 28 bzw. 28' nachgesaugt.
Durch Einsatz einer leistungsgeregelten Hydraulikpumpe 16 kann bei niedrigem Gasdruck im Gasspeicher 8 oder im Gastank ein hoher Volumenstrom erreicht werden. Mit der Wahl entsprechender Ventile läßt sich der Lärmpegel gering halten.
Das Wegeventil 6 kann in einer so genannten "Soft- Shift" -Ausführung verwendet werden. Dadurch können die Schaltbewegungen des Wegeventiles 6 verzögert ablaufen und Schaltschläge und Druckspitzen wirksam vermieden werden. Über entsprechende Schaltverstärker in den Ventilsteckern kann das Schaltverhalten optimiert werden, so dass ein geräuscharmer Betrieb des Verdichters 7 erreichbar ist.
Bei dem hier gezeigten Beispiel ist eine leistungsgeregelte Hydraulikpumpe 16 verwendet worden, bei der bezogen auf die Antriebsleistung des Antriebsmotors der Hydraulikpumpe, das Produkt aus Volumenstrom und Betriebsdruck automatisch konstant gehalten werden kann .
Somit kann der geforderte Volumenstrom der Hydraulikpumpe, so lange der Druck auf der Gasaustrittsseite noch relativ gering ist, auf einen Maximalwert gere- gelt werden und der Verdichter 7 oszilliert mit ent- ω H o o LΠ
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Claims

Patentansprüche
1. Anlage zur Befüllung von Gastanks mit mindestens zwei Druck- oder Druckgasbehältern, als Gasspeicher, die über Leitungen eines Leitungssystems mit einer Zapfstelle oder einem Verteiler für mehrere Zapfstellen verbunden sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in einer Bypassleitung des ventilgesteuerten Leitungssystems ein Verdichter (7) angeordnet ist .
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den beiden Gasspeichern (1) und (8) komprimiertes Gas mit unterschiedlichem Maximaldruck enthalten ist.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (7) ein hydraulisch betriebener Doppelkolben-Verdichter ist.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (7) mittels eines Wegeventils (6) gesteuert ist.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Leitungssystem Sensoren zum Öffnen und Schließen von in den Leitungen (23, 24, 25, 28) geschalteten Magnetventilen (10, 11, 14) angeschlossen sind.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Arbeitszylinder (4, 4') des Verdichters (7) über die Bypassleitung (2, 2') mit den beiden Gasspeichern (1) und (8) sowie mit der Zapfstelle oder dem Verteiler (15) verbunden sind und die durch den Doppelkolben (3) von den Arbeitszylindern (4, 4') getrennten zwei Hydraulikzylinder (28, 28') mit einer Hydraulikpumpe (16) verbunden sind und das Wegeventil (6) zwischen Hydraulikpumpe (16) und den Hydraulikzylindern (28, 28') geschaltet ist.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in die Verbindungs- leitungen (17, 18) zwischen den Arbeitszylindern (4, 4') und den Gasspeichern (1) und (8) Rückschlagventile (19, 19', 20, 20') geschaltet sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetventile (10, 11, 14) zeittakt-, volumenstrom- und/oder druckabhängig gesteuert sind.
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