EP3371506B1 - Einrichtung zum betanken von kraftfahrzeugen mit verflüssigtem gas - Google Patents

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EP3371506B1
EP3371506B1 EP16788660.5A EP16788660A EP3371506B1 EP 3371506 B1 EP3371506 B1 EP 3371506B1 EP 16788660 A EP16788660 A EP 16788660A EP 3371506 B1 EP3371506 B1 EP 3371506B1
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EP
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pipeline
annular space
line
storage container
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Jörn Homann
Thomas Albrecht
Marc Oliver HERBST
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BRUGG ROHRSYSTEM AG
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Brugg Rohr AG Holding
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    • F17C2265/065—Fluid distribution for refuelling vehicle fuel tanks

Definitions

  • the invention relates to a device for refueling motor vehicles with a fluid made of liquefied gas, in particular liquefied natural gas, which is used as fuel, comprising at least one storage container, a cooling device, at least one conveying device through which the fluid can be fed from the storage container to at least one refueling device, by means of the Motor vehicles can be refueled with the fluid, and at least one line serving to supply the fluid to the refueling device.
  • a device for refueling motor vehicles with a fluid made of liquefied gas, in particular liquefied natural gas, which is used as fuel comprising at least one storage container, a cooling device, at least one conveying device through which the fluid can be fed from the storage container to at least one refueling device, by means of the Motor vehicles can be refueled with the fluid, and at least one line serving to supply the fluid to the refueling device.
  • cryofuels Such fuels, also known as cryofuels, whose boiling point or critical temperature at the pressure prevailing in the storage container is far below normal ambient temperatures, are becoming increasingly important due to the increased energy demand and the increasing environmental pollution from conventional energy sources. They tend to evaporate easily as a result of pressure and temperature changes.
  • natural gas has a very low storage density and a lower volumetric calorific value than diesel at normal atmospheric pressure compared to, for example, diesel fuel
  • part of the natural gas is constantly evaporating due to the heat supplied from the environment.
  • the gaseous part of the natural gas mainly contains the more volatile constituents of the gas, which have a higher vapor pressure or a lower boiling temperature.
  • the removal of part of the natural gas present in gaseous form in the storage container leads in the long term to an accumulation of higher hydrocarbons, in particular propane, in the cryogenic liquefied part of the natural gas.
  • the high proportion of propane gas can be harmful to internal combustion engines.
  • the mixture composition changes over time, which is undesirable.
  • motor vehicles In addition to land vehicles, such as, for example, buses, trucks and passenger cars, motor vehicles also include watercraft and aircraft.
  • the EP 2 229 551 A1 relates to a coupling for supplying a cryogenic fluid, in particular LNG, to a motor vehicle tank.
  • the coupling is connected to a control line which is pressurized with a control fluid, for example compressed air at 10 bar.
  • a control fluid for example compressed air at 10 bar.
  • a pressure delivery tank is connected via a supply line and a storage container via a return line with a coupling in order to refuel the motor vehicle with cryofuel flowing from the pressure delivery tank via the coupling.
  • the outlet of the supply line and the inlet of the return line are arranged in the liquid cryofuel of the pressure delivery tank and the storage container, so that the liquid cryofuel of the pressure delivery tank can be conducted via this connection to the coupling or to the motor vehicle tank and back into the liquid cryofuel of the storage container .
  • the DE 195 01 332 A1 relates to a method for cooling a coaxial pipe system consisting of at least two coaxial pipes of a superconducting cable arranged at a distance from one another, which is arranged in a thermally well insulating sheath, a liquid gas being passed through the inner pipe.
  • the annular gap sealed off at the end between the inner tube and the tube surrounding it is filled with a gas or gas mixture whose condensation temperature corresponds to the boiling point of the liquid gas flowing in the inner tube, preferably is higher, so that the gas or a gas of the gas mixture condenses on the inner tube and the dripping condensate cools the outer tube.
  • a device for filling a container with liquid gas from a storage container in which liquefied gas is removed from the storage container and fed to the container by means of a conveying device via a liquid supply line. Furthermore, gaseous gas is withdrawn from the container to be filled, at least partially liquefied by cooling in a heat exchanger and the liquefied gas is fed to the container to be filled.
  • the refueling of motor vehicles with gaseous fuels is also from the DE 721 995 A as well as the DE 10 2008 060 127 A1 known.
  • US5353849A discloses a device for refueling vehicles.
  • the invention is based on the object of significantly improving the device for refueling motor vehicles. In particular, occurring thermal losses should be minimized.
  • a device in which the line has a media-carrying central pipeline as a medium pipe and at least one further media-carrying pipeline which is arranged concentrically or coaxially with the central pipeline and delimits an annular space with the enclosed pipeline, the central pipeline and the at least one Annular space is used to supply or return the fluid from the liquefied gas or a gas stream and the outer pipeline is surrounded by a, for example, concentric casing pipe as an outer pipe, the casing pipe being thermally insulated from the outer pipe, the central pipe being designed as a corrugated metal pipe and wherein the central pipeline and at least one media-carrying annular space are not thermally insulated from one another.
  • the central pipeline and the at least one annular space serve to supply and return the Fuel.
  • the outer pipeline is surrounded by a likewise concentric jacket tube which encloses a thermal insulating material.
  • the pipelines and the jacket pipe are each designed as thermally self-compensating metallic corrugated pipes, the central pipeline and the media-carrying annular space not being thermally insulated from one another.
  • the concentric construction of the lines implemented in this way means that heat is extracted from the recirculated gas from the supplied fuel in order to cool or liquefy the gas.
  • the coaxial partition between the pipelines forms an optimal exchanger surface due to the design as a corrugated pipe and the resulting increased surface area.
  • the pipelines and the jacket pipe are each designed as thermally self-compensating metallic corrugated pipes in order to create a particularly flexible pipe that can also be laid in comparatively small radii.
  • another pipeline dividing the annular space into an inner annular space and an outer annular space is arranged in the annular space between the central pipeline as a medium pipe and the pipeline.
  • the outer annular space is designed to divert the gas volumes displaced from the motor vehicle tank during refueling.
  • the displaced gaseous volumes also referred to as "boil-off gases”
  • the outer annular space is equipped with a separate inlet opening and a separate outlet opening, so that the return of the boil-off gas can be implemented separately from the fuel, but through the same line.
  • the device has a storage container for LNG and the line connects the storage container to a refueling device.
  • the line connects the storage container to a refueling device.
  • the storage container can also be connected in this way to a plurality of refueling devices at different locations if necessary.
  • a leakage monitoring device is arranged in the outer annular space between the casing tube and the outer pipeline.
  • a leakage monitoring device is arranged in the outer annular space between the casing tube and the outer pipeline.
  • the annular space between the jacket pipe and the outer pipeline could be thermally insulated by a vacuum. It is also particularly practical if a thermal insulating material is provided in the annular space between the jacket pipe and the outer pipeline, which has a foam, in particular a polyurethane foam (PUR) as an essential component.
  • PUR polyurethane foam
  • the insulating material gives the line a high level of mechanical stability and resilience, so that the risk of damage is significantly reduced.
  • the multiple walls prevent liquid or gaseous components from escaping into the environment.
  • the line is preferably designed as a corrugated pipe so that it is self-compensating with regard to its thermal expansion.
  • the line is provided at least in sections with a peripheral reinforcement made of a braid.
  • a reinforcement includes, for example, a woven mesh and / or a non-woven mesh, wherein the material of the reinforcement can be selected as desired. In this way the mechanical properties are further improved.
  • the device 1 enables various motor vehicles 2 to be refueled with a liquefied gas serving as fuel, in particular liquefied natural gas (LNG).
  • the device has a storage container 3 designed as an above-ground tank for storing the liquefied gas, to which a cooling device (not shown) is assigned to liquefy the gas by cooling it to a suitable temperature range below -160 ° C.
  • a line 5 designed as a corrugated pipe is arranged between a respective refueling device 4 designed as a tapping point, which is appropriately equipped in a manner known per se for the various types of motor vehicle.
  • the structural design of the line 5 is based on Figure 2 explained in more detail.
  • the line 5 has a media-carrying central pipe 6 as a medium pipe, through which the fuel can be conveyed from the storage container 3 to the respective refueling device 4.
  • This is enclosed concentrically by two further media-carrying pipes 7, 8, so that two media-carrying annular spaces 9, 10 are created, the function of which is described below with reference to the Figures 3 and 4th is explained.
  • an outer jacket tube 11 is also provided as an outer tube, which encloses an annular insulating material 12 between the pipeline 8 and the jacket tube 11 in order to thermally insulate the line 5.
  • the pipes 6, 7, 8 and the jacket pipe 11 are designed as thermally self-compensating metallic corrugated pipes.
  • the central pipeline 6 and the media-carrying annular spaces 9, 10 are not thermally insulated from one another. Since the central pipeline 6 and the two media-carrying annular spaces 9, 10 are only separated by the wall surface of the respective pipelines 6, 7, but not thermally insulated, the medium carried in the annular spaces 9, 10 is replaced by the fuel carried in the central pipeline 6 Removed heat and cooled it accordingly.
  • the coaxial partition between the pipes 6, 7, 8 forms an optimal exchanger surface due to the design as a corrugated pipe.
  • the concentric design also improves the thermal insulation from the environment, as only a single external insulation is required.
  • a leakage monitoring device 13 is assigned to the outer annular space 10 between the jacket tube 11 and the pipeline 8 and thus enables the line to be continuously monitored for possible leaks.
  • FIG. 3 shows Figure 3 a "standby mode" in which fuel is continuously taken from the storage container 3 and conveyed through the central pipeline 6 to a flow reversal area 14 in front of a closed line end (not shown) in a line section facing away from the storage container 3. The fuel is then conveyed back into the storage container 3 in the direction of the arrow 16 through the inner annular space 9 and two line connections 15. This results in a continuous flow in the line 5, by means of which undesired heating can be avoided.
  • the outer annular space 10 is used to divert the gas displaced from a motor vehicle tank, also called "boil-off gases". designated gaseous volumes are used. These are fed from the motor vehicle tank through a separate inlet opening 18, the outer annular space 10 and an outlet opening 19 without a connection to the central pipeline 6 in the direction of arrow 17 into the storage container 3 in order to liquefy it there again. This can prevent the gaseous constituents from escaping from the motor vehicle tank into the environment and prevent undesirable environmental pollution and hazards.
  • the fuel is supplied through the central pipe 6 as well as through the line connections 15 and the first, inner annular space 9. In this way, the volume flow is increased and the refueling process is correspondingly shortened.
  • FIGS. 5 and 6th another variant of the device 1 is shown.
  • the pipeline 6 is concentrically enclosed by only one media-carrying pipeline 7, through which a media-carrying annular space 9 is created.
  • An outer jacket tube 11 forms the outer tube, which encloses an annular insulating material 12 between the annular space 9 and the jacket tube 11 in order to thermally insulate the pipes 6, 7.
  • the central pipeline 6 and the media-carrying annular space 9 are not thermally insulated from one another, so that they are only separated by the wall surface of the pipeline 6, but not thermally insulated.
  • Operating mode shown for the suction of boil-off gases BOG each set a circulation of the liquefied natural gas present in the storage container through the pipeline 7. In this way, heat is withdrawn from the liquefied natural gas or boil-off gas routed alternatively in the pipeline 6 through the pipeline 7 and cooled accordingly, the boil-off gases being able to be liquefied by the heat withdrawal.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Betanken von Kraftfahrzeugen mit einem als Treibstoff dienenden Fluid aus verflüssigtem Gas, insbesondere verflüssigtem Erdgas, umfassend zumindest einen Speicherbehälter, eine Kühleinrichtung, zumindest eine Fördereinrichtung, durch die das Fluid aus dem Speicherbehälter zumindest einer Betankungseinrichtung zuführbar ist, mittels der Kraftfahrzeuge mit dem Fluid betankt werden können, und zumindest eine der Zuführung des Fluids zu der Betankungseinrichtung dienende Leitung.
  • Solche auch als Kryokraftstoffe bezeichnete Treibstoffe, deren Siedepunkt oder kritische Temperatur bei dem im Speicherbehälter herrschenden Druck weit unterhalb üblicher Umgebungstemperaturen liegt, gewinnen aufgrund des gestiegenen Energiebedarfs und der steigenden Umweltbelastung durch konventionelle Energieträger zunehmend an Bedeutung. Sie neigen infolge von Druck- und Temperaturänderungen leicht zum Verdampfen.
  • Es ist bekannt, Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen mit Erdgas zu betreiben. Da Erdgas bei atmosphärischem Normaldruck im Vergleich zu beispielsweise Dieselkraftstoff eine sehr geringe Speicherdichte und einen niedrigeren volumetrischen Heizwert als Diesel besitzt, wird das Erdgas auf etwa 200 bar verdichtet (CNG = Compressed Natural Gas) oder durch Temperatursenkung auf -162 °C verflüssigt (LNG = Liquefied Natural Gas), damit eine ausreichende Energiemenge im Kraftfahrzeug mitgeführt werden kann.
  • Im Fall des LNG verdampft aufgrund der von der Umgebung zugeführten Wärme ständig ein Teil des Erdgases. In dem gasförmigen Teil des Erdgases befinden sich hauptsächlich die flüchtigeren Bestandteile des Gases, die einen höheren Dampfdruck bzw. eine niedrigere Siedetemperatur aufweisen. Die Entnahme eines Teiles des im Vorratsbehälter gasförmig vorliegenden Erdgases führt auf lange Sicht zu einer Anreicherung höherer Kohlenwasserstoffe, insbesondere Propan, in dem tiefkalt verflüssigten Teil des Erdgases. Der hohe Propangasanteil kann schädlich für die Verbrennungskraftmaschinen sein. Außerdem ändert sich die Gemischzusammensetzung mit der Zeit, was unerwünscht ist.
  • Unter Kraftfahrzeugen werden neben Landfahrzeugen, wie beispielsweise Busse, Lastkraftwagen und Personenkraftwagen, auch Wasser- und Luftfahrzeuge verstanden.
  • Die EP 2 229 551 A1 betrifft eine Kupplung zum Zuführen eines kryogenen Fluids, insbesondere LNG, zu einem Kraftfahrzeugtank. Hierzu ist die Kupplung mit einer Steuerleitung verbunden, die mit einem Steuerfluid, beispielsweise Pressluft mit 10 bar, druckbeaufschlagt ist. Die Freigabe des Steuerdruckes an der Steuerleitung führt zur Freigabe der Fluidströmung in der Hauptleitung zum Zuführen des Fluids, sodass sichergestellt ist, dass die Bedienperson der Kupplung nicht mit dem kryogenen Medium in Verbindung kommt.
  • Gemäß der EP 0 779 470 A1 ist ein Druckfördertank über eine Zuführleitung und ein Speicherbehälter über eine Rückführleitung mit einer Kupplung verbunden, um über die Kupplung das Kraftfahrzeug mit aus dem Druckfördertank strömenden Kryokraftstoff zu betanken. Dabei sind der Ausgang der Zuführleitung und der Eingang der Rückführleitung in dem flüssigen Kryokraftstoff des Druckfördertanks und des Speicherbehälters angeordnet, sodass über diese Verbindung der flüssige Kryokraftstoff des Druckfördertanks bis zur Kupplung oder zu dem Kraftfahrzeugtank und zurück bis in den flüssigen Kryokraftstoff des Speicherbehälters geleitet werden kann. Dies ermöglicht ein Kaltfahren des Schlauches und des warmen Kraftfahrzeugtanks, wobei der erwärmte flüssige oder gasförmige Kryokraftstoff der Flüssigphase des Speicherbehälters zugeführt wird.
  • Die DE 195 01 332 A1 betrifft ein Verfahren zum Kühlen eines koaxialen Rohrsystems aus mindestens zwei koaxialen, im Abstand zueinander angeordneten Rohren eines supraleitenden Kabels, welches in einer thermisch gut isolierenden Hülle angeordnet ist, wobei durch das Innenrohr ein Flüssiggas hindurchgeleitet wird. Um sowohl das Innenrohr als auch das das Innenrohr umgebende Rohr auf einer Temperatur zu halten, ist der endseitig abgeschottete Ringspalt zwischen dem Innenrohr und dem ihn umgebenden Rohr mit einem Gas oder Gasgemisch gefüllt, dessen Kondensationstemperatur dem Siedepunkt des in dem Innenrohr strömenden Flüssiggases entspricht, vorzugsweise höher liegt, sodass das Gas bzw. ein Gas des Gasgemisches an dem Innenrohr kondensiert, und das herabtropfende Kondensat das Außenrohr abkühlt.
  • Aus der DE 10 2004 038 460 A1 ist eine Einrichtung zum Befüllen eines Behälters mit Flüssiggas aus einem Vorratsbehälter bekannt, bei dem verflüssigtes Gas dem Vorratsbehälter entnommen und mittels einer Fördereinrichtung über eine Flüssigzuleitung dem Behälter zugeführt wird. Weiterhin wird dem zu befüllenden Behälter gasförmiges Gas entnommen, durch Abkühlung in einem Wärmetauscher wenigstens teilweise verflüssigt und das verflüssigte Gas dem zu befüllenden Behälter zugeführt.
  • Darüber hinaus sind aus der US 5,315,831 A sowie der US 5,537,824 A Tankstellen bekannt, durch die erdgasbetriebene Kraftfahrzeuge mit LNG und/oder CNG betankt werden können.
  • Die Betankung von Kraftfahrzeugen mit gasförmigen Kraftstoffen ist auch aus der DE 721 995 A sowie der DE 10 2008 060 127 A1 bekannt.
  • Auch US5353849A offenbart eine Einrichtung zum Betanken von Fahrzeugen.
  • Ferner bezieht sich die DE 16 50 060 A auf ein flexibles Leitungsrohr aus konzentrischen Wellrohren für den Transport von Flüssigkeiten oder Gasen, beispielsweise für den Vor- und Rücklauf von Fernwärmeleitungen.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung zum Betanken von Kraftfahrzeugen wesentlich zu verbessern. Insbesondere sollen auftretende thermische Verluste minimiert werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Einrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Erfindungsgemäß ist also eine Einrichtung vorgesehen, bei der die Leitung eine medienführende zentrale Rohrleitung als Mediumrohr sowie zumindest eine weitere medienführende, zu der zentralen Rohrleitung konzentrisch oder koaxial angeordnete, mit der eingeschlossenen Rohrleitung einen Ringraum begrenzende Rohrleitung hat, wobei die zentrale Rohrleitung sowie der zumindest eine Ringraum der Zu- bzw. Rückführung des Fluids aus dem verflüssigten Gas oder eines Gasstromes dient und die äußere Rohrleitung von einem beispielsweise konzentrischen Mantelrohr als Außenrohr umgeben ist, wobei das Mantelrohr gegenüber der äußeren Rohrleitung thermisch isoliert ist, die zentrale Rohrleitung als metallisches Wellrohr ausgeführt ist und wobei die zentrale Rohrleitung und zumindest ein medienführender Ringraum gegeneinander nicht thermisch isoliert sind. Dabei dienen die zentrale Rohrleitung sowie der zumindest eine Ringraum der Zu- bzw. Rückführung des Treibstoffes. Die äußere Rohrleitung ist von einem ebenfalls konzentrischen Mantelrohr umgeben, welches ein thermisches Isoliermaterial einschließt. Die Rohrleitungen und das Mantelrohr sind jeweils als thermisch selbstkompensierende metallische Wellrohre ausgeführt, wobei die zentrale Rohrleitung und der medienführende Ringraum gegeneinander nicht thermisch isoliert sind. Erfindungsgemäß wird also durch die so realisierte konzentrische Bauart der Leitungen dem rückgeführten Gas von dem zugeführten Treibstoff Wärme entzogen, um das Gas zu kühlen bzw. zu verflüssigen. Dabei bildet die koaxiale Trennwand zwischen den Rohrleitungen aufgrund der Ausführung als Wellrohr und der dadurch vergrößerten Oberfläche eine optimale Tauscherfläche.
  • Besonders vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn die Rohrleitungen und das Mantelrohr jeweils als thermisch selbstkompensierende metallische Wellrohre ausgeführt sind, um so eine besonders flexible Leitung zu schaffen, welche auch in vergleichsweise kleinen Radien verlegt werden kann.
  • Zudem erweist es sich als besonders praxisgerecht, wenn dabei alle Rohrleitungen und das Mantelrohr koaxial zueinander angeordnet sind.
  • Bei einer weiteren, ebenfalls besonders Erfolg versprechenden Abwandlung der Erfindung ist in dem Ringraum zwischen der zentralen Rohrleitung als Mediumrohr und der Rohrleitung eine weitere, den Ringraum in einen inneren Ringraum und einen äußeren Ringraum unterteilende Rohrleitung angeordnet. Hierdurch wird es möglich, einen "Stand-by-Betrieb" einzurichten, in dem kontinuierlich aus dem Speicherbehälter Treibstoff entnommen und durch die zentrale Rohrleitung bis zu einem Strömungsumkehrbereich in einem dem Speicherbehälter abgewandten Leitungsabschnitt der Leitung gefördert wird. Der Treibstoff wird dann durch den inneren Ringraum zurück in den Speicherbehälter gefördert. Hierdurch ergibt sich eine kontinuierliche Strömung in der Leitung, durch die eine unerwünschte Erwärmung vermieden werden kann. Zudem steht zum Betanken jederzeit eine gewünschte Treibstoffzufuhr zur Verfügung, sodass mit dem Betankungsvorgang unverzüglich begonnen werden kann, sobald die Leitung mit dem Kraftfahrzeug verbunden ist.
  • Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der äußere Ringraum zur Ableitung der beim Betanken aus dem Kraftfahrzeugtank verdrängten Gasvolumina ausgeführt ist. Die verdrängten, auch als "Boil-Off-Gase" bezeichneten gasförmigen Volumina können dadurch zuverlässig durch den äußeren Ringraum ohne einen Austausch mit dem dem Kraftfahrzeug zugeführten Treibstoff in den Speicherbehälter geleitet werden, um diese dort erneut zu verflüssigen. Ein Austreten der gasförmigen Bestandteile aus dem Kraftfahrzeugtank in die Umgebung kann dadurch vermieden und unerwünschte Umweltbelastungen verhindert werden.
  • Zu diesem Zweck ist gemäß einer besonders sinnvollen Ausgestaltung der Leitung der äußere Ringraum mit einer separaten Einlassöffnung und einer separaten Auslassöffnung ausgestattet, sodass die Rückführung des Boil-Off-Gases getrennt von dem Treibstoff, jedoch durch dieselbe Leitung realisiert werden kann.
  • Weiterhin ist es besonders Erfolg versprechend, wenn die Einrichtung einen Speicherbehälter für LNG aufweist und die Leitung den Speicherbehälter mit einer Betankungseinrichtung verbindet. Hierdurch können vergleichsweise große Entfernungen zwischen der Betankungseinrichtung und einem zentralen, beispielsweise unterirdischen Speicherbehälter mittels der Leitung problemlos überwunden werden. Der Speicherbehälter kann zudem auf diese Weise mit mehreren Betankungseinrichtungen an gegebenenfalls unterschiedlichen Orten verbunden sein.
  • Bei einer anderen, ebenfalls besonders sinnvollen Ausführungsform der Erfindung ist in dem äußeren Ringraum zwischen dem Mantelrohr und der äußeren Rohrleitung eine Leckageüberwachungseinrichtung angeordnet. Hierdurch können auftretende Undichtigkeiten infolge von Beschädigungen oder durch Verschleiß schnell und zuverlässig erkannt und die Zuführung des Treibstoffes unterbunden werden. Hierzu eignen sich beispielsweise Verfahren zur faseroptischen Temperaturmessung, wobei beispielsweise Glasfasern als Sensoren zur Detektion auftretender Leckagen genutzt werden. Alternativ kann auch eine auftretende Druckdifferenz in dem äußeren Ringraum als Indikator für eine Leckage genutzt werden.
  • Der Ringraum zwischen dem Mantelrohr und der äußeren Rohrleitung könnte durch ein Vakuum thermisch isoliert sein. Besonders praxisgerecht ist es auch, wenn in dem Ringraum zwischen dem Mantelrohr und der äußeren Rohrleitung ein thermisches Isoliermaterial vorgesehen ist, das als einen wesentlichen Bestandteil einen Schaum, insbesondere einen Polyurethan-Schaumstoff (PUR) aufweist. Das Isoliermaterial verleiht der Leitung zugleich eine hohe mechanische Stabilität und Belastbarkeit, sodass die Gefahr einer Beschädigung deutlich vermindert ist. Zudem verhindert die Mehrwandigkeit das Entweichen flüssiger oder gasförmiger Bestandteile in die Umgebung. Vorzugsweise ist die Leitung hinsichtlich ihrer thermischen Dehnung selbstkompensierend als Wellrohr ausgeführt.
  • Ferner ist es auch von Vorteil, wenn die Leitung zumindest abschnittsweise mit einer umfangsseitigen Verstärkung aus einem Geflecht versehen ist. Eine solche Armierung umfasst beispielsweise ein gewebtes Geflecht und/oder ein nichtgewebtes Geflecht, wobei das Material der Armierung beliebig gewählt sein kann. Auf diese Weise werden die mechanischen Eigenschaften weiter verbessert.
  • Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
    • Fig. 1
    eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit einer Leitung für Treibstoff;
    Fig. 2
    eine perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung eines Leitungsabschnittes der in Figur 1 gezeigten Leitung;
    Fig. 3
    einen Stand-By-Betrieb der Einrichtung;
    Fig. 4
    einen Entnahme-Betrieb der Einrichtung:
    Fig. 5
    einen Stand-By-Betrieb einer Variante der Einrichtung;
    Fig. 6
    einen Entnahme -Betrieb der in Figur 5 gezeigten Einrichtung.
  • Eine erfindungsgemäße, zum Betanken von verschiedenen Fahrzeugen und Wasserfahrzeugen bestimmte Einrichtung 1 wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert. Die Einrichtung 1 ermöglicht die Betankung verschiedener Kraftfahrzeuge 2 mit einem als Treibstoff dienenden verflüssigten Gas, insbesondere Flüssigerdgas (LNG). Hierzu hat die Einrichtung einen als oberirdischer Tank ausgeführten Speicherbehälter 3 für die Speicherung des verflüssigten Gases, dem eine nicht weiter dargestellte Kühleinrichtung zugeordnet ist, um das Gas durch Abkühlung auf einen geeigneten Temperaturbereich unterhalb von -160 °C zu verflüssigen. Zwischen einer jeweiligen als Zapfstelle ausgeführten Betankungseinrichtung 4, die in an sich bekannter Weise für die verschiedenen Kraftfahrzeugarten entsprechend ausgestattet ist, ist eine als Wellrohr ausgeführte Leitung 5 angeordnet.
  • Der konstruktive Aufbau der Leitung 5 wird anhand der Figur 2 näher erläutert. Die Leitung 5 hat eine medienführende zentrale Rohrleitung 6 als Mediumrohr, durch welche der Treibstoff von dem Speicherbehälter 3 zu der jeweiligen Betankungseinrichtung 4 gefördert werden kann. Diese ist von zwei weiteren medienführenden Rohrleitungen 7, 8 konzentrisch eingeschlossen, sodass zwei medienführende Ringräume 9, 10 entstehen, deren Funktion nachfolgend noch mit Bezug zu den Figuren 3 und 4 erläutert wird. Schließlich ist noch ein äußeres Mantelrohr 11 als Außenrohr vorgesehen, welches zwischen der Rohrleitung 8 und dem Mantelrohr 11 ein ringförmiges Isoliermaterial 12 einschließt, um so die Leitung 5 thermisch zu isolieren. Zudem sind die Rohrleitungen 6, 7, 8 und das Mantelrohr 11 als thermisch selbstkompensierende metallische Wellrohre ausgeführt. Die zentrale Rohrleitung 6 und die medienführenden Ringräume 9, 10 sind thermisch nicht gegeneinander isoliert. Indem die zentrale Rohrleitung 6 und die beiden medienführenden Ringräume 9, 10 lediglich durch die Wandfläche der jeweiligen Rohrleitungen 6, 7 getrennt, nicht jedoch thermisch isoliert sind, wird dem in den Ringräumen 9, 10 geführten Medium durch den in der zentralen Rohrleitung 6 geführten Treibstoff Wärme entzogen und dieses entsprechend gekühlt. Dabei bildet die koaxiale Trennwand zwischen den Rohrleitungen 6, 7, 8 aufgrund der Ausführung als Wellrohr eine optimale Tauscherfläche. Durch die konzentrische Bauform wird zugleich auch die thermische Isolierung gegenüber der Umgebung verbessert, indem lediglich eine einzige äußere Isolierung erforderlich ist. Zur Überprüfung ist dem äußeren Ringraum 10 zwischen dem Mantelrohr 11 und der Rohrleitung 8 eine Leckageüberwachungseinrichtung 13 zugeordnet und ermöglicht so die kontinuierliche Überwachung der Leitung auf mögliche Undichtigkeiten.
  • Zusätzlich zu der dem Transport des Treibstoffes dienenden zentralen Rohrleitung 6 ermöglichen die beiden separaten Ringräume 9, 10 zwischen den konzentrischen Leitungen 7, 8 zwei verschiedene Betriebszustände, die nachstehend mit Bezug auf die Figuren 3 und 4 näher erläutert werden. Zum einen zeigt Figur 3 einen "Stand-by-Betrieb", in dem kontinuierlich aus dem Speicherbehälter 3 Treibstoff entnommen wird und durch die zentrale Rohrleitung 6 bis zu einem Strömungsumkehrbereich 14 vor einem nicht gezeigten, verschlossenen Leitungsende in einen dem Speicherbehälter 3 abgewandten Leitungsabschnitt gefördert wird. Der Treibstoff wird dann in Pfeilrichtung 16 durch den inneren Ringraum 9 und zwei Leitungsanschlüsse 15 zurück in den Speicherbehälter 3 gefördert. Hierdurch ergibt sich eine kontinuierliche Strömung in der Leitung 5, durch die eine unerwünschte Erwärmung vermieden werden kann.
  • Zum anderen wird der äußere Ringraum 10 beim Betanken des Kraftfahrzeuges 2 zur Ableitung der aus einem Kraftfahrzeugtank verdrängten, auch als "Boil-Off-Gase" bezeichneten gasförmigen Volumina genutzt. Diese werden aus dem Kraftfahrzeugtank durch eine separate Einlassöffnung 18, den äußeren Ringraum 10 und eine Auslassöffnung 19 ohne eine Verbindung zu der zentralen Rohrleitung 6 in Pfeilrichtung 17 in den Speicherbehälter 3 geleitet, um diese dort erneut zu verflüssigen. Ein Austreten der gasförmigen Bestandteile aus dem Kraftfahrzeugtank in die Umgebung kann dadurch vermieden und unerwünschte Umweltbelastungen und Gefahren verhindert werden. In diesem Betriebsmodus erfolgt die Zuführung des Treibstoffes zugleich durch die zentrale Rohrleitung 6 als auch durch die Leitungsanschlüsse 15 und den ersten, inneren Ringraum 9. Auf diese Weise wird der Volumenstrom erhöht und der Tankvorgang dementsprechend verkürzt.
  • Ergänzend wird in den Figuren 5 und 6 noch eine Variante der Einrichtung 1 gezeigt. Die Rohrleitung 6 ist dabei von lediglich einer medienführenden Rohrleitung 7 konzentrisch eingeschlossen, durch die ein medienführender Ringraum 9 entsteht. Ein äußeres Mantelrohr 11 bildet das Außenrohr, welches zwischen dem Ringraum 9 und dem Mantelrohr 11 ein ringförmiges Isoliermaterial 12 einschließt, um so die Rohrleitungen 6, 7 thermisch zu isolieren. Die zentrale Rohrleitung 6 und der medienführende Ringraum 9 sind thermisch nicht gegeneinander isoliert, sodass diese lediglich durch die Wandfläche der Rohrleitung 6 getrennt, nicht jedoch thermisch isoliert sind.
  • Wie durch Richtungspfeile verdeutlicht, ist sowohl in dem in Figur 5 gezeigten Betriebsmodus der Zuführung von Flüssigerdgas als auch in dem in Figur 6 gezeigten Betriebsmodus der Absaugung von Boil-Off-Gasen BOG jeweils eine Zirkulation des in dem Speicherbehälter vorhandenen Flüssigerdgases durch die Rohrleitung 7 eingestellt. Auf diese Weise wird dem alternativ in der Rohrleitung 6 geführten Flüssigerdgas oder Boil-Off-Gas durch die Rohrleitung 7 Wärme entzogen und dieses entsprechend gekühlt, wobei die Boil-Off-Gase durch den Wärmeentzug verflüssigt werden können. BEZUGSZEICHENLISTE
    1 Einrichtung 16 Pfeilrichtung
    2 Kraftfahrzeug 17 Pfeilrichtung
    3 Speicherbehälter 18 Einlassöffnung
    4 Betankungseinrichtung 19 Auslassöffnung
    5 Leitung
    6 zentrale Rohrleitung
    7 Rohrleitung
    8 Rohrleitung
    9 Ringraum
    10 Ringraum
    11 Mantelrohr
    12 Isoliermaterial
    13 Leckageüberwachungseinrichtung
    14 Strömungsumkehrbereich
    15 Leitungsanschluss

Claims (10)

  1. Einrichtung (1) zum Betanken von Kraftfahrzeugen (2) mit einem als Treibstoff dienenden Fluid aus verflüssigtem Gas, insbesondere verflüssigtem Erdgas, umfassend zumindest einen Speicherbehälter (3), eine Kühleinrichtung, zumindest eine Fördereinrichtung, durch die das Fluid aus dem Speicherbehälter (3) zumindest einer Betankungseinrichtung (4) für Kraftfahrzeuge (2) zuführbar ist, und zumindest eine der Zuführung des Fluids zu der Betankungseinrichtung (4) dienende Leitung (5), wobei die Leitung (5) eine medienführende zentrale Rohrleitung (6) als Mediumrohr sowie zumindest eine weitere medienführende, zu der zentralen Rohrleitung (6) konzentrisch angeordnete, mit der eingeschlossenen Rohrleitung (6) einen Ringraum (10) begrenzende äußere Rohrleitung (8) hat, wobei die zentrale Rohrleitung (6) sowie zumindest ein Ringraum (9, 10) der Zu- bzw. Rückführung des Fluids oder eines Gasstromes dient, und dass die äußere Rohrleitung (8) von einem Mantelrohr (11) umgeben ist, wobei das Mantelrohr (11) gegenüber der äußeren Rohrleitung (7) thermisch isoliert und die zentrale Rohrleitung (6) als metallisches Wellrohr derart ausgeführt ist, dass die zentrale Rohrleitung (6) und zumindest ein medienführender Ringraum (9, 10) gegeneinander nicht thermisch isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zentralen Rohrleitung (6) und der äusseren Rohrleitung (8) eine weitere, den Ringraum in einen inneren Ringraum (9) und einen äusseren Ringraum (10) unterteilende Rohrleitung (7) angeordnet ist.
  2. Einrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitungen (6, 7, 8) und das Mantelrohr (11) jeweils als thermisch selbstkompensierende metallische Wellrohre ausgeführt sind.
  3. Einrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Rohrleitungen (6, 7, 8) und das Mantelrohr (11) koaxial zueinander angeordnet sind.
  4. Einrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Ringraum (10) zur Ableitung der beim Betanken aus dem Kraftfahrzeugtank verdrängten Gasvolumina ausgeführt ist.
  5. Einrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Ringraum (10) mit einer separaten Einlassöffnung (18) und einer separaten Auslassöffnung (19) ausgestattet ist.
  6. Einrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1) einen Speicherbehälter (3) für Liquefied Natural Gas (LNG) aufweist und dass die Leitung (5) den Speicherbehälter (3) mit einer Betankungseinrichtung (4) verbindet.
  7. Einrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem äußeren Ringraum (10) zwischen dem Mantelrohr (11) und der äußeren Rohrleitung (8) eine Leckageüberwachungseinrichtung (13) angeordnet ist.
  8. Einrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ringraum (10) zwischen dem Mantelrohr (11) und der äußeren Rohrleitung (8) zumindest abschnittsweise ein thermisches Isoliermaterial (12) angeordnet ist.
  9. Einrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (5) selbstkompensierend ausgeführt ist.
  10. Einrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (5) zumindest abschnittsweise mit einer umfangsseitigen Verstärkung aus einer Armierung ausgestattet ist.
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