EP1309818A1 - Verfahren und vorrichtung zum befüllen eines tanks mit erdgas - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum befüllen eines tanks mit erdgas

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EP1309818A1
EP1309818A1 EP01965165A EP01965165A EP1309818A1 EP 1309818 A1 EP1309818 A1 EP 1309818A1 EP 01965165 A EP01965165 A EP 01965165A EP 01965165 A EP01965165 A EP 01965165A EP 1309818 A1 EP1309818 A1 EP 1309818A1
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Linde GmbH
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    • F17C2250/0605—Parameters
    • F17C2250/0626—Pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for filling a tank with natural gas and a device for performing the method.
  • Natural gas is used as a fuel in various areas of technology.
  • the natural gas is usually stored in natural gas tanks under high pressure and made available to the consumer. Natural gas has also recently been used to operate motor vehicles.
  • Corresponding motor vehicles are equipped with natural gas tanks, the pressures of e.g. Withstand 200 bar.
  • motor vehicles with liquid gas tanks are also in operation, which are designed for filling with liquid gas at significantly lower tank pressures. Since different systems for filling the liquid gas tanks are widespread at the liquid gas filling stations, it often happens that owners of motor vehicles with liquid gas tanks use adapters that also fit on natural gas dispensers. If motor vehicles equipped in this way are refueled at natural gas filling stations with natural gas under the high pressure customary for natural gas tanks, serious accidents can occur.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a method for filling a tank with natural gas and an apparatus for carrying out the method, with which such accidents can be avoided without major investment.
  • this object is achieved in that the gas pressure in the tank is measured and, at a measured initial pressure P1, which is equal to or greater than a preselected limit pressure Px, which is in a pressure range from above the typical opening pressure PO of a safety valve provided in liquid gas tanks to maximum permissible maximum pressure of a liquid gas tank is set, the tank is filled to the final pressure P2 intended for natural gas tanks, while a hold phase is set at a measured initial pressure PT which is below the preselected limit pressure Px and when the gas pressure in the tank drops during this hold phase the filling is ended.
  • the invention is based on the consideration that liquid gas tanks are equipped with a safety valve which opens at a certain opening pressure which is somewhat below the maximum permissible gas pressure.
  • This opening pressure PO is usually approximately 10 to approximately 20 bar, in particular approximately 15 bar.
  • an inadvertently refueled liquid gas tank can be recognized instead of a natural gas tank.
  • This is achieved in that at an initial pressure of the tank of e.g. more than 20 bar a normal filling to the final pressure of the natural gas tank, e.g. 200 bar, takes place, while when determining an initial pressure under e.g. 20 bar the tank in a first step only on e.g. 20 bar is filled, and then a holding phase of about 10 to about 30 seconds, in particular about 20 seconds, is maintained. If the gas pressure drops in particular by more than approx. 1 bar, e.g.
  • the safety valve is e.g. opened at an opening pressure of 15 bar, causing the holding pressure to drop in the holding phase.
  • the end pressure provided for natural gas tanks is usually at least ten times the opening pressure of the safety valve of liquid gas tanks.
  • a leaky natural gas tank can be sensibly detected with this filling technology.
  • a warning signal is advantageously triggered, so that it can be immediately determined that the tank is incorrect or defective.
  • the filling process is automated.
  • the natural gas dispenser can be equipped with software that controls the filling process in the manner described.
  • the invention can in principle be used for all conceivable natural gas tanks, it is intended in particular for filling natural gas tanks in motor vehicles.
  • the invention further relates to a device for filling tanks with natural gas with a natural gas supply device and a connected natural gas dispensing device, which can be coupled to the tank.
  • control device which, on the one hand, has a
  • Pressure measuring device for determining the gas pressure in the tank and on the other hand is operatively connected to a natural gas shut-off device and has a time recording device.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Befüllen eines Tanks mit Erdgas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befüllung eines Tanks mit Erdgas sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
In verschiedenen Bereichen der Technik wird Erdgas als Brennstoff eingesetzt. Üblicherweise wird das Erdgas in Erdgastanks unter hohem Druck gespeichert und für den Verbraucher zur Verfügung gestellt. In jüngster Zeit wird Erdgas auch für den Betrieb von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Entsprechende Kraftfahrzeuge sind mit Erdgastanks ausgerüstet, die Drücke von z.B. 200 bar aushalten. Andererseits sind auch Kraftfahrzeuge mit Flussiggastanks in Betrieb, die für die Befüllung mit Flüssiggas bei wesentlich geringeren Tankdrücken ausgelegt sind. Da bei den Flüssiggastankstellen unterschiedliche Systeme zum Befüllen der Flussiggastanks verbreitet sind, kommt es immer wieder vor, dass Halter von Kraftfahrzeugen mit Flussiggastanks Adapter verwenden, die auch an Erdgaszapfsäulen passen. Werden derartig ausgerüstete Kraftfahrzeuge an Erdgastankstellen mit Erdgas unter dem für Erdgastanks üblichen hohen Druck betankt, kann es zu schweren Unfällen kommen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Befüllung eines Tanks mit Erdgas sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung zu stellen, mit denen derartige Unfälle ohne großen Investitionsaufwand vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird verfahrensseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Gasdruck im Tank gemessen wird und bei einem gemessenen Anfangsdruck P1, der gleich oder größer ist als ein vorgewählter Grenzdruck Px, welcher in einem Druckbereich von oberhalb des typischen Öffnungsdrucks PO eines bei Flussiggastanks vorgesehenen Sicherheitsventils bis zum maximal zulässigen Höchstdruck eines Flussiggastanks festgelegt wird, eine Befüllung des Tanks auf den für Erdgastanks vorgesehenen Enddruck P2 erfolgt, während bei einem gemessenen Anfangsdruck PT, der unter dem vorgewählten Grenzdruck Px liegt, eine Haltephase eingestellt wird und bei Absinken des Gasdrucks im Tank während dieser Haltphase die Befüllung beendet wird. Die Erfindung basiert auf der Überlegung, dass Flussiggastanks mit einem Sicherheitsventil ausgestattet sind, das bei einem bestimmten Öffnungsdruck, der etwas unterhalb des maximal zulässigen Gasdrucks liegt, öffnet. Dieser Öffnungsdruck PO beträgt üblicherweise ca. 10 bis ca. 20 bar, insbesondere ca. 15 bar. Durch
Festlegung des Grenzdrucks Px oberhalb dieses Öffnungsdrucks, vorzugsweise ca. 2 bis ca. 10 bar, insbesondere ca. 5 bar, oberhalb des Öffnungsdrucks PO, kann ein versehentlich betankter Flüssiggastank anstelle eines Erdgastanks erkannt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass bei einem Anfangsdruck des Tanks von z.B. mehr als 20 bar eine ganz normale Befüllung auf den Enddruck des Erdgastanks, z.B. 200 bar, stattfindet, während bei Feststellen eines Anfangsdrucks unter z.B. 20 bar der Tank in einem ersten Schritt nur auf z.B. 20 bar aufgefüllt wird, und anschließend eine Haltephase von ca. 10 bis ca. 30 Sek., insbesondere ca. 20 Sek., eingehalten wird. Sinkt während der Haltephase der Gasdruck insbesondere um mehr als ca. 1 bar, z.B. 1 bis 2 bar, ab, wird die Befüllung beendet. Durch diese Befülltechnik wird bei einem fälschlicherweise betankten Flüssiggastank das Sicherheitsventil z.B. bei einem Öffnungsdruck von 15 bar geöffnet, wodurch der Haltedruck in der Haltephase absinkt. Dadurch kann erkannt werden, dass es sich um einen Flüssiggastank handeln muss, und nicht um einen Erdgastank, der für wesentlich höhere Gasdrücke, wie z.B. 150 bis 250 bar ausgelegt ist. Der für Erdgastanks vorgesehene Enddruck beträgt nämlich üblicherweise mindestens den zehnfachen Wert des Öffnungsdruckes des Sicherheitsventils von Flussiggastanks.
Außerdem kann auch ein undichter Erdgastank durch diese Befülltechnik sinnvoll erkannt werden.
Vorteilhafterweise wird bei Absinken des Gasdrucks im Tank während der Haltephase ein Warnsignal ausgelöst, so dass sofort festgestellt werden kann, dass es sich um einen falschen oder defekten Tank handelt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Befüllvorgang automatisiert. Beispielsweise kann hierfür die Erdgaszapfsäule mit einer Software ausgestattet sein, die den Befüllvorgang in der beschriebenen Weise steuert. Obwohl die Erfindung prinzipiell für alle denkbaren Erdgastanks eingesetzt werden kann, ist sie insbesondere zur Befüllung von Erdgastanks in Kraftfahrzeugen vorgesehen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Befüllung von Tanks mit Erdgas mit einer Erdgasversorgungseinrichtung und einer damit verbundenen Erdgaszapfeinrichtung, die an den Tank ankoppelbar ist.
Vorrichtungsseitig wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die einerseits mit einer
Druckmesseinrichtung zur Ermittelung des Gasdrucks im Tank und andererseits mit einer Erdgasabsperreinrichtung in Wirkverbindung steht sowie eine Zeiterfassungseinrichtung aufweist.
Herkömmliche Erdgastankstellen für Kraftfahrzeuge können ohne großen technischen Aufwand mit der Erfindung ausgerüstet werden. Hierzu genügt es, eine Steuereinrichtung vorzusehen, die mit einer entsprechenden Software derart ausgestattet ist, dass der beschriebene Befüllvorgang vorzugsweise automatisch abläuft. Auf diese Weise können Unfälle, die bei falschen Tanks auftreten, zuverlässig und ohne großen technischen Aufwand verhindert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Befüllung eines Tanks mit Erdgas, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdruck im Tank gemessen wird und bei einem gemessenen Anfangsdruck P1, der gleich oder größer ist als ein vorgewählter Grenzdruck Px, welcher in einem Druckbereich von oberhalb des typischen Öffnungsdrucks PO eines bei
Flussiggastanks vorgesehenen Sicherheitsventils bis zum maximal zulässigen Höchstdruck eines Flussiggastanks festgelegt wird, eine Befüllung des Tanks auf den für Erdgastanks vorgesehenen Enddruck P2 erfolgt, während bei einem gemessenen Anfangsdruck PT, der unter dem vorgewählten Grenzdruck Px liegt, eine Haltephase eingestellt wird und bei Absinken des Gasdrucks im Tank während dieser Haltphase die Befüllung beendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzdruck Px ca. 2 bis ca. 10 bar, insbesondere ca. 5 bar oberhalb des typischen Öffnungsdrucks PO festgelegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der typische Öffnungsdruck PO ca. 10 bis ca. 20 bar, insbesondere ca. 15 bar beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der für den Erdgastank vorgesehene Enddruck mindestens den zehnfachen Wert von PO entspricht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Haltphase von ca. 10 bis ca. 30 Sek., insbesondere ca. 20 Sek., eingehalten wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllung des Tanks bei Absinken des Gasdrucks im Tank während der Haltephase um mehr als ca. 1 bar, insbesondere ca. 1 bis ca. 2 bar, beendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Absinken des Gasdrucks im Tank während der Haltphase ein Warnsignal ausgelöst wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Befüllvorgang automatisiert ist.
9. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Befüllung von Erdgastanks in Kraftfahrzeugen.
10. Vorrichtung zur Befüllung von Tanks mit Erdgas mit einer Erdgasversorgungseinrichtung und einer damit verbundenen Erdgaszapfeinrichtung, die an den Tank ankoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die einerseits mit einer
Druckmesseinrichtung zur Ermittlung des Gasdrucks im Tank und andererseits mit einer Erdgasabsperreinrichtung in Wirkverbindung steht sowie eine Zeiterfassungseinrichtung aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfeinrichtung als Erdgäszapfsäule zum Betanken von Kraftfahrzeugen ausgebildet ist.
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