EP3390891A1 - Constant-pressure storage unit - Google Patents

Constant-pressure storage unit

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EP3390891A1
EP3390891A1 EP16805284.3A EP16805284A EP3390891A1 EP 3390891 A1 EP3390891 A1 EP 3390891A1 EP 16805284 A EP16805284 A EP 16805284A EP 3390891 A1 EP3390891 A1 EP 3390891A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
liquid
constant pressure
storage unit
constant
bar
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16805284.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Robert Adler
Sascha Dorner
Markus Rasch
Michael Stefan
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.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02E60/32—Hydrogen storage
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/45—Hydrogen technologies in production processes

Definitions

  • the invention relates to a constant pressure storage unit for storing a gas under constant pressure, comprising at least one constant pressure accumulator, which is separated by a displaceable separating piston into two areas, at least one liquid pump for conveying a liquid and at least one liquid storage.
  • a constant pressure storage unit for storing a gas under constant pressure, comprising at least one constant pressure accumulator, which is separated by a displaceable separating piston into two areas, at least one liquid pump for conveying a liquid and at least one liquid storage.
  • Constant pressure storage unit in particular for the storage of hydrogen.
  • Constant pressure storage unit is understood to be a device that can be used in particular for filling smaller, mobile or stationary storage tanks.
  • the constant pressure storage unit itself may be constructed stationary, and in particular be installed as part of a gas station or mobile as part of a tanker.
  • a constant pressure storage unit generally comprises one or more constant pressure accumulators, a liquid supply, that is to say at least one liquid pump and at least one storage container for the liquid and optionally a gas conditioning unit for adaptation of the gas to the
  • Constant pressure accumulators are designed to provide consumers with a gas with a specific, constant pressure and thus belong to the group of gas pressure accumulators.
  • the pressure in a gas storage depends on its level and the pressure must be adjusted for example via compressor when delivering to the consumer.
  • the constant pressure accumulator itself can by mobile devices, such as by appropriate tank vehicles or stationary, for example by pressure boosting systems, in one
  • a constant pressure accumulator generally comprises a cylinder, which is divided by a movable separating piston into two areas. A first region is configured to receive a gas and a second region to receive a liquid.
  • the principle of a constant pressure accumulator is based on the fact that during a Ein Grandephase the pressure of the gas in the first region is kept constant by increasing the volume in the first region, characterized in that the
  • Object of the present invention is therefore to provide a method and a corresponding device in which the liquid pump can be stopped in time to avoid an impermissible pressure increase.
  • a measuring device measures the liquid level in the liquid storage and sends a signal to the liquid pump via a control unit.
  • the liquid store contains a measuring device for determining the liquid level of the liquid, which communicates with the liquid pump via a control unit.
  • the measuring device measures a minimum or maximum liquid level in the liquid storage and the liquid supply or - discharge into or out of the at least one constant pressure storage is stopped. The necessary amount of liquid needed around the one or the other
  • Constant pressure accumulator to fill completely, so to save all the gas from the constant pressure accumulator is known and usually in the
  • Liquid storage stored By measuring the liquid level in the liquid storage can therefore be concluded that the amount of liquid in the or in the constant pressure accumulators and so on the position of the piston. If the liquid level falls below a defined minimum value, the
  • the pressure does not rise to inadmissible values and the pressure relief valve does not have to be opened.
  • the reliability of a constant pressure storage unit is increased. There is no product in the environment. Likewise, damage to the equipment or loss of product is avoided, which increases the economy and the life of the plant.
  • the constant pressure storage unit water or flame retardant hydraulic fluids containing water and polyglycol (eg HFC) or mineral oil-based hydraulic fluids (eg HLP) used as liquid in the second area.
  • the hydrogen in the first region is stored at a pressure of 235 to 5000 bar, in particular from 301 to 1200 bar and preferably of 620, 850, 900 or 1000 bar. Accordingly, the same pressure must be exerted by the liquid in the second area.
  • the measuring device for determining the liquid level of the liquid is preferably a level sensor which detects the changes in the fill level of the liquid store, in particular one
  • Ultrasonic sensor a pressure sensor or a position measuring systems with floats. It can also be used multiple sensors.
  • a constant pressure storage unit advantageously has one, two, three, four or more constant pressure accumulators.
  • a plurality of constant-pressure accumulators preferably communicate with a liquid pump and only one liquid accumulator. The expenditure on equipment is thus reduced.
  • Measuring methods would be here inductive, capacitive, ferromagnetic, ultrasonic or other measuring devices conceivable. These would have to be in each
  • Constant pressure accumulator installed separately, resulting in higher investment costs.
  • a signal is sent to the liquid pump via an electrical connection in order to stop or start the liquid supply.
  • the electrical connection can be done directly or indirectly. It can be made via a cable or wireless.
  • Another advantage of the method and this device according to the invention is that the measurement of the amount of liquid, whether on the determination of the
  • Liquid level the weighing of the liquid storage or a mass or volume flow meter, between the liquid storage and the
  • Constant pressure storage also can be used to the delivered amount to detect gas. Since it is known by what volume the first area, for the gas, in the constant pressure accumulator must be reduced, conclusions can be given to the delivered or stored gas.
  • a strong spring can be installed on this separating piston on the side of the first region, that is to say on the side of the gas. Due to this spring, the pressure would rise measurably before reaching the end position and thus produce a usable switch-off signal.
  • a spring preferably has a spring force of about 20,000 N at a length of about 200 mm.
  • constant pressure storage units can be used not only for the storage and delivery of hydrogen but also for other compressed gases, in particular natural gas or other hydrocarbon-containing gases. Also conceivable is the application for nitrogen, helium, oxygen, fluorine or
  • FIG. 1 shows schematically the structure of a constant pressure storage unit.
  • FIG. 1 shows a possible embodiment of a constant pressure storage unit.
  • This comprises a liquid reservoir 4 in which a liquid 1, in this case a flame-retardant hydraulic fluid, is stored.
  • the liquid storage 4 includes a measuring device 2, which in particular as
  • Ultrasonic sensor or configured as an ultrasonic level sensor to detect the amount of liquid still present 1 in the liquid storage 4.
  • Liquid storage 4 also includes a safety valve 3, which as
  • Pressure relief devices can be configured. About an electrical Compound 6 and 7, the measuring device 2 is connected to a control unit 5 and a liquid pump 9 in connection. The liquid pump 9 is also connected via the liquid line 8 with the liquid storage 4 for conveying the liquid 1 in connection.
  • the liquid 1 is therefore stored in the liquid storage 4 at ambient temperature in a range of -40 ° C to +80 ° C and at a pressure of 301 to 1200 bar.
  • the liquid 1 is conveyed via the liquid pump 9 and the liquid line 10 (or 10A, 10B, 10C, 10D) in the constant pressure accumulator A to D to there to move the separating piston 1 (A to D) and so the pressure of the gas, in to keep this example of hydrogen 12 (12A and 12C) constant.
  • all constant pressure accumulators share a liquid reservoir 4 for the liquid 1.
  • the gas, so in particular the hydrogen 12 is on the transport line 13 (or 13A, 13B, 13C, 13D) and the shut-off valve 14 in the constant pressure accumulator and stored.
  • the pressure of the hydrogen 12 is 301 to 1200 bar.
  • Separating flask 11 A, 11 B, 1 1 C, 1 1 D are thereby shifted so that the range for the liquid 1 is minimal and the range for the hydrogen 12 is maximum.
  • the liquid 1 is stored in the liquid storage 4.
  • Liquid line 8 the liquid pump 9 and the transport lines 10 (or 10A, 10B, 10C, 10D) in the constant pressure accumulator A, B, C and / or D passed.
  • Constant pressure accumulator A, B, C, D reaches its end position
  • Constant pressure accumulators are up to a maximum value with liquid 1 (1A, 1B, 1 C, 1 D) filled and the gas is completely or almost completely expelled.
  • liquid 1 (1A, 1B, 1 C, 1 D) filled and the gas is completely or almost completely expelled.

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Abstract

The invention relates to a constant-pressure storage unit and to a method for operating a constant-pressure storage unit, for storing and dispensing hydrogen (12A, 12C) under constant pressure, which constant-pressure storage unit comprises at least one constant-pressure store (A, B, C, D), which is divided into two regions by a movable separating piston (11A, 11B, 11C, 11D), at least one liquid pump (9) for conveying a liquid (1), and at least one liquid store (4), wherein a measuring device (2) measures the liquid level in the liquid store (4) and gives a signal to the liquid pump (9) by means of a control unit (5). In this way, the liquid pump can be stopped in time when the constant-pressure storage unit is empty.

Description

Beschreibung  description
Konstantdruckspeichereinheit Constant pressure storage unit
Die Erfindung betrifft eine Konstantdruckspeichereinheit zur Speicherung eines Gases unter konstantem Druck, umfassend mindestens einen Konstantdruckspeicher, welcher durch einen verschiebbaren Trennkolben in zwei Bereiche getrennt ist, mindestens eine Flüssigkeitspumpe zur Förderung einer Flüssigkeit und mindestens einen Flüssigkeitsspeicher. Sowie ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen The invention relates to a constant pressure storage unit for storing a gas under constant pressure, comprising at least one constant pressure accumulator, which is separated by a displaceable separating piston into two areas, at least one liquid pump for conveying a liquid and at least one liquid storage. As well as a method for operating such
Konstantdruckspeichereinheit, insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff. Als Konstantdruckspeichereinheit wird eine Vorrichtung verstanden, die insbesondere zum Befüllen von kleineren, mobilen oder stationären Speichertanks genutzt werden kann. Die Konstantdruckspeichereinheit selbst kann stationär aufgebaut sein, und insbesondere als Teil einer Tankstelle oder mobil als Teil auf einem Tankfahrzeug installiert sein. Eine Konstantdruckspeichereinheit umfasst im Allgemeinen einen oder mehrere Konstantdruckspeicher, eine Flüssigkeitsversorgung, also mindestens eine Flüssigkeitspumpe und mindestens einen Speicherbehälter für die Flüssigkeit und gegebenenfalls eine Gaskonditioniereinheit zur Anpassung des Gases an die Constant pressure storage unit, in particular for the storage of hydrogen. Constant pressure storage unit is understood to be a device that can be used in particular for filling smaller, mobile or stationary storage tanks. The constant pressure storage unit itself may be constructed stationary, and in particular be installed as part of a gas station or mobile as part of a tanker. A constant pressure storage unit generally comprises one or more constant pressure accumulators, a liquid supply, that is to say at least one liquid pump and at least one storage container for the liquid and optionally a gas conditioning unit for adaptation of the gas to the
Anforderungen des Verbrauchers. Es versteht sich, dass außerdem unterschiedliche Ventile, Regler und Sensoren zum Betrieb der Anlage vorhanden sind. Requirements of the consumer. It will be understood that there are also different valves, regulators and sensors for operating the system.
Bei der Verwendung von Konstantdruckspeichern kann auf Verdichter oder When using constant pressure accumulators can on compressor or
Kompressoren zwischen dem Konstantdruckspeicher und dem Verbraucher verzichtet werden. Investitions- und Wartungskosten können so gesenkt werden. Herkömmliche Druckspeichereinrichtungen durchlaufen beim Entleeren und Befüllen viele Lastwechsel. Gerade bei der Speicherung von gasförmigem Treibstoff, insbesondere von Wasserstoff, werden die Speicherkapazitäten vor allem dadurch erhöht, dass größere Speicherdrücke verwendet werden. Dies erhöht die Belastung durch Lastwechsel zusätzlich. Aufgrund der stärkeren Nachfrage nach Wasserstoff und der Inbetriebnahme von Wasserstofftankstellen steigt die Nachfrage nach stabilen, langlebigen und wartungsarmen Speichersystemen. Herkömmliche Materialien und Vorrichtungen sind jedoch kostenintensiv oder nicht stabil genug. Wie bereits in WO2015051894 dargestellt bieten Konstantdruckspeichereinheiten eine Alternative, da die Anzahl an Lastwechsel deutlich reduziert wird. Die Lebensdauer von Tankstellen kann dadurch deutlich verlängert werden. Aus dem Stand der Technik sind vor allem Konstantdruckspeichereinheiten für komprimiertes Erdgas bekannt, welche für einen Speicherdruck bis max. 300 bar ausgelegt sind. Compressors between the constant pressure reservoir and the consumer are dispensed with. Investment and maintenance costs can be reduced. Conventional accumulator devices undergo many load changes during emptying and filling. Especially in the storage of gaseous fuel, in particular of hydrogen, the storage capacities are mainly increased by the fact that larger storage pressures are used. This additionally increases the load due to load changes. Increased demand for hydrogen and the commissioning of hydrogen refueling stations increase the demand for stable, durable and low-maintenance storage systems. However, conventional materials and devices are costly or not stable enough. As already shown in WO2015051894 Konstantdruckspeichereinheiten offer an alternative since the number of load changes is significantly reduced. The service life of filling stations can be significantly extended. From the prior art, especially constant pressure storage units for compressed natural gas are known, which for a storage pressure up to max. 300 bar are designed.
Konstantdruckspeicher sind dazu vorgesehen Verbrauchern ein Gas mit einem bestimmten, konstanten Druck zur Verfügung zu stellen und zählen so zur Gruppe der Gasdruckspeicher. In der Regel ist der Druck in einem Gasspeicher abhängig von dessen Füllstand und der Druck muss beispielsweise über Verdichter bei der Abgabe an den Verbraucher angepasst werden. Die Konstantdruckspeicher selbst können durch mobile Einrichtungen, wie zum Beispiel durch entsprechende Tankfahrzeuge oder auch stationär, beispielsweise durch Druckerhöhungsanlagen, in einer Constant pressure accumulators are designed to provide consumers with a gas with a specific, constant pressure and thus belong to the group of gas pressure accumulators. In general, the pressure in a gas storage depends on its level and the pressure must be adjusted for example via compressor when delivering to the consumer. The constant pressure accumulator itself can by mobile devices, such as by appropriate tank vehicles or stationary, for example by pressure boosting systems, in one
Einspeicherphase befüllt werden. Ein Konstantdruckspeicher umfasst im Allgemeinen einen Zylinder, welcher durch einen beweglichen Trennkolben in zwei Bereiche aufgeteilt ist. Ein erster Bereich ist zur Aufnahme eines Gases ausgebildet und ein zweiter Bereich zur Aufnahme einer Flüssigkeit. Einspeicherphase be filled. A constant pressure accumulator generally comprises a cylinder, which is divided by a movable separating piston into two areas. A first region is configured to receive a gas and a second region to receive a liquid.
Das Prinzip eines Konstantdruckspeichers beruht darauf, dass während einer Einspeicherphase der Druck des Gases im ersten Bereich durch Vergrößerung des Volumens im ersten Bereich konstant gehalten wird, dadurch, dass sich der  The principle of a constant pressure accumulator is based on the fact that during a Einspeicherphase the pressure of the gas in the first region is kept constant by increasing the volume in the first region, characterized in that the
Trennkolben verschiebt und das Volumen des zweiten Bereiches kleiner wird. Separating piston shifts and the volume of the second area is smaller.
Während der Ausspeicherphase wird das Volumen des ersten Bereiches verkleinert, in dem mehr Flüssigkeit in den zweiten Bereich gefördert wird und so das Volumen des zweiten Bereiches vergrößert wird, so dass wiederum der Druck im ersten Bereich konstant gehalten wird. Die Ausspeicherphase ist auch mit einer Entleerung der Konstantdruckspeicher bezüglich des Gases zu verstehen.  During the Ausspeicherphase the volume of the first region is reduced, in which more liquid is conveyed into the second region and so the volume of the second region is increased, so that again the pressure in the first region is kept constant. The Ausspeicherphase is also to be understood with an emptying of the constant pressure accumulator with respect to the gas.
Wird jedoch ein Konstantdruckspeicher während der Ausspeicherphase vollständig entleert, wandert der Kolben bis in die Endlage. Das heißt der erste Bereich für das Gas ist minimal oder nicht mehr vorhanden und der zweite Bereich für die Flüssigkeit hat sein maximales Aufnahmevolumen erreicht. An diesem Punkt muss die However, if a constant-pressure accumulator is completely emptied during the withdrawal phase, the piston moves to the end position. That is, the first area for the gas is minimal or no longer present and the second area for the liquid has reached its maximum receiving volume. At this point, the
Flüssigkeitspumpe abschalten, da sonst der Druck im Konstantdruckspeicher Werte oberhalb eines maximalen Auslegungsdruck erreicht. Ein Problem liegt darin, dass der Druckanstieg sehr schnell erfolgt. Entsprechende notwendige Reaktionszeiten zum Stoppen der Flüssigkeitspumpe sind deshalb sehr kurz. Ein Druckanstieg hat jedoch unnötigen Energieverlust, Schäden an der Pumpe oder sogar einen Austritt von Flüssigkeit über ein Überdruckventil zur Folge. Das Problem stellt sich nicht nur bei einem Konstantdruckspeicher, sondern auch bei Konstantdruckspeichereinheiten mit mehreren Konstantdruckspeichern, da immer ein Speicher ais letztes seine Endlage erreichen wird und so einen Druckanstieg verursacht. Switch off the liquid pump, otherwise the pressure in the constant pressure accumulator will reach values above a maximum design pressure. One problem is that the pressure increase is very fast. Corresponding necessary reaction times for stopping the liquid pump are therefore very short. However, a pressure increase will result in unnecessary energy loss, damage to the pump, or even leakage Liquid via a pressure relief valve result. The problem arises not only with a constant-pressure accumulator, but also with constant-pressure accumulator units with several constant-pressure accumulators, since always a reservoir will reach its final position until the end, thus causing a pressure increase.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung anzugeben bei dem die Flüssigkeitspumpe rechtzeitig gestoppt werden kann um einen unzulässigen Druckanstieg zu vermeiden. Diese Aufgabe wird verfahrensseitig und vorrichtungsseitig dadurch gelöst, dass eine Messvorrichtung den Flüssigkeitsstand im Flüssigkeitsspeicher misst und über eine Regelungseinheit ein Signal an die Flüssigkeitspumpe gibt. Dazu enthält der Flüssigkeitsspeicher eine Messvorrichtung zur Bestimmung des Flüssigkeitsstandes der Flüssigkeit, welche über eine Regelungseinheit mit der Flüssigkeitspumpe in Verbindung steht. Bevorzugt misst die Messvorrichtung einen minimalen oder maximalen Flüssigkeitsstand im Flüssigkeitsspeicher und die Flüssigkeitszufuhr oder - abfuhr in oder aus den mindestens einen Konstantdruckspeichern wird gestoppt. Die notwendige Menge an Flüssigkeit, die benötigt wird um den oder die Object of the present invention is therefore to provide a method and a corresponding device in which the liquid pump can be stopped in time to avoid an impermissible pressure increase. On the method side and on the device side, this object is achieved in that a measuring device measures the liquid level in the liquid storage and sends a signal to the liquid pump via a control unit. For this purpose, the liquid store contains a measuring device for determining the liquid level of the liquid, which communicates with the liquid pump via a control unit. Preferably, the measuring device measures a minimum or maximum liquid level in the liquid storage and the liquid supply or - discharge into or out of the at least one constant pressure storage is stopped. The necessary amount of liquid needed around the one or the other
Konstantdruckspeicher vollständig zu füllen, also um das gesamte Gas aus dem Konstantdruckspeicher auszuspeichern, ist bekannt und in der Regel in dem Constant pressure accumulator to fill completely, so to save all the gas from the constant pressure accumulator is known and usually in the
Flüssigkeitsspeicher eingelagert. Durch die Messung des Flüssigkeitsstandes im Flüssigkeitsspeicher kann also auf die Menge der Flüssigkeit in dem oder in den Konstantdruckspeichern und so auf die Position der Kolben geschlossen werden. Fällt der Flüssigkeitsstand also unter einen definierten minimalen Wert wird die  Liquid storage stored. By measuring the liquid level in the liquid storage can therefore be concluded that the amount of liquid in the or in the constant pressure accumulators and so on the position of the piston. If the liquid level falls below a defined minimum value, the
Flüssigkeitspumpe gestoppt. Es ist zudem denkbar die Förderleistung bereits dann zu verringern, wenn sich der Flüssigkeitsstand dem definierten minimalen Wert nähert. Liquid pump stopped. It is also conceivable to reduce the delivery rate already when the liquid level approaches the defined minimum value.
Der Druck steigt so nicht auf unzulässige Werte und das Überdruckventil muss nicht geöffnet werden. Die Betriebssicherheit einer Konstantdruckspeichereinheit wird so erhöht. Es tritt kein Produkt in die Umgebung aus. Ebenso wird ein Schaden an der Anlage oder ein Produktverlust vermieden, was die Wirtschaftlichkeit und die Laufzeit der Anlage erhöht. The pressure does not rise to inadmissible values and the pressure relief valve does not have to be opened. The reliability of a constant pressure storage unit is increased. There is no product in the environment. Likewise, damage to the equipment or loss of product is avoided, which increases the economy and the life of the plant.
Vorteilhafterweise wird für die Konstantdruckspeichereinheit Wasser oder schwer entflammbare Hydraulikflüssigkeiten, welche Wasser und Polyglykol enthalten (z.B. HFC) oder mineralölbasierte Hydraulikflüssigkeiten (z.B. HLP) als Flüssigkeit im zweiten Bereich verwendet. Der Wasserstoff im ersten Bereich wird bei einem Druck von 235 bis 5000 bar, insbesondere von 301 bis 1200 bar und bevorzugt von 620, 850, 900 oder 1000 bar gespeichert. Dementsprechend muss durch die Flüssigkeit im zweiten Bereich der gleiche Druck ausgeübt werden. Advantageously, for the constant pressure storage unit water or flame retardant hydraulic fluids containing water and polyglycol (eg HFC) or mineral oil-based hydraulic fluids (eg HLP) used as liquid in the second area. The hydrogen in the first region is stored at a pressure of 235 to 5000 bar, in particular from 301 to 1200 bar and preferably of 620, 850, 900 or 1000 bar. Accordingly, the same pressure must be exerted by the liquid in the second area.
Bei der Messvorrichtung zur Bestimmung des Flüssigkeitstandes der Flüssigkeit handelt es sich bevorzugt, um einen Niveausensor, der die Veränderungen des Füllstands des Flüssigkeitsspeichers erfasst, insbesondere um einen The measuring device for determining the liquid level of the liquid is preferably a level sensor which detects the changes in the fill level of the liquid store, in particular one
Ultraschallsensor, einen Drucksensor oder ein Wegemesssysteme mit Schwimmern. Es können auch mehrere Sensoren verwendet werden. Ultrasonic sensor, a pressure sensor or a position measuring systems with floats. It can also be used multiple sensors.
Denkbar ist auch die Verwendung einer oder mehrerer Waagen um das Gewicht des Flüssigkeitsspeichers zu messen und so auf die Menge an Flüssigkeit zu schließen oder die Verwendung eines Masse- oder Volumendurchflussmessers zwischen dem Flüssigkeitsspeicher und den Konstantdruckspeichern.  It is also conceivable to use one or more scales to measure the weight of the liquid reservoir and thus to conclude the amount of liquid or the use of a mass or volumetric flow meter between the liquid reservoir and the constant pressure accumulators.
Eine Konstantdruckspeichereinheit verfügt vorteilhafterweise über einen, zwei, drei, vier oder mehr Konstantdruckspeicher.  A constant pressure storage unit advantageously has one, two, three, four or more constant pressure accumulators.
Bevorzugt stehen bei diesem Messprinzip mehrere Konstantdruckspeicher mit einer Flüssigkeitspumpe und nur einem Flüssigkeitsspeicher in Verbindung. Der apparative Aufwand wird somit vermindert.  In this measuring principle, a plurality of constant-pressure accumulators preferably communicate with a liquid pump and only one liquid accumulator. The expenditure on equipment is thus reduced.
Möglich wäre auch die Messung der Endlage des Trennkolbens selbst. Als  It would also be possible to measure the end position of the separating piston itself
Messverfahren wären hier induktive, kapazitive, ferromagnetische, Ultraschall - oder andere Messvorrichtungen denkbar. Diese müssten jedoch in jedem Measuring methods would be here inductive, capacitive, ferromagnetic, ultrasonic or other measuring devices conceivable. These would have to be in each
Konstantdruckspeicher separat installiert werden, wodurch höhere Investitionskosten anfallen. Constant pressure accumulator installed separately, resulting in higher investment costs.
Je nach verwendetem Messverfahren wird über eine elektrische Verbindung ein Signal an die Flüssigkeitspumpe abgegeben um die Flüssigkeitszufuhr zu stoppen oder zu starten. Die elektrische Verbindung kann hierbei direkt oder indirekt erfolgen. Sie kann über ein Kabel oder Kabellos hergestellt werden.  Depending on the measuring method used, a signal is sent to the liquid pump via an electrical connection in order to stop or start the liquid supply. The electrical connection can be done directly or indirectly. It can be made via a cable or wireless.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und dieser Vorrichtung ist, dass die Messung der Menge an Flüssigkeit, sei es über die Bestimmung des Another advantage of the method and this device according to the invention is that the measurement of the amount of liquid, whether on the determination of the
Flüssigkeitsstandes, das Wiegen des Flüssigkeitsspeichers oder einen Massen- oder Volumendurchflussmesser, zwischen dem Flüssigkeitsspeicher und den Liquid level, the weighing of the liquid storage or a mass or volume flow meter, between the liquid storage and the
Konstantdruckspeichern, auch dazu verwendet werden kann die abgegebene Menge an Gas zu detektieren. Da bekannt ist um welches Volumen der erste Bereich, für das Gas, im Konstantdruckspeicher verkleinert werden muss, können Rückschlüsse auf die abgegebene oder auch eingespeicherte Gasmenge gegeben werden. Constant pressure storage, also can be used to the delivered amount to detect gas. Since it is known by what volume the first area, for the gas, in the constant pressure accumulator must be reduced, conclusions can be given to the delivered or stored gas.
Die Nutzung eines derartigen Verfahrens und einer derartigen Vorrichtung bietet demzufolge gleich mehrere Vorteile. The use of such a method and such a device therefore offers several advantages.
Als alternative Methode zur Messung der Endlage des Trennkolbens kann an diesem Trennkolben auf Seite des ersten Bereichs, also auf Seiten des Gases eine starke Feder installiert sein. Aufgrund dieser Feder würde der Druck vor Erreichen der Endlage messbar ansteigen und so ein verwertbares Ausschaltsignal erzeugen. Eine derartige Feder weist bevorzugt eine Federkraft von ca. 20.000 N bei einer Länge von ca. 200 mm auf. As an alternative method for measuring the end position of the separating piston, a strong spring can be installed on this separating piston on the side of the first region, that is to say on the side of the gas. Due to this spring, the pressure would rise measurably before reaching the end position and thus produce a usable switch-off signal. Such a spring preferably has a spring force of about 20,000 N at a length of about 200 mm.
Derartige Konstantdruckspeichereinheiten können nicht nur für die Speicherung und Abgabe von Wasserstoff sondern auch für andere komprimierte Gase, insbesondere Erdgas oder andere kohlenwasserstoffhaltige Gase verwendet werden. Ebenfalls denkbar ist die Anwendung auch für Stickstoff, Helium, Sauerstoff, Fluor oder Such constant pressure storage units can be used not only for the storage and delivery of hydrogen but also for other compressed gases, in particular natural gas or other hydrocarbon-containing gases. Also conceivable is the application for nitrogen, helium, oxygen, fluorine or
Bortrifluorid. Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Figur schematisch dargestellt. Zur besseren Übersicht wurden Ventile, Regelungs- und Sensoreinheiten, welcher der Fachmann zum Betrieb der Vorrichtung üblicherweise vorsehen würde nicht eingezeichnet. Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Konstantdruckspeichereinheit. Boron trifluoride. In the following, an embodiment of the invention with reference to a figure is shown schematically. For a better overview, valves, control and sensor units, which the person skilled in the art would normally provide for the operation of the device, are not shown. Figure 1 shows schematically the structure of a constant pressure storage unit.
Figur 1 zeigt eine mögliche Ausführungsvariante einer Konstantdruckspeichereinheit. Diese umfasst einen Flüssigkeitsspeicher 4 in welchem eine Flüssigkeit 1 , in diesem Fall eine schwer entflammbare Hydraulikflüssigkeit, gespeichert ist. Zudem enthält der Flüssigkeitsspeicher 4 eine Messvorrichtung 2, welche insbesondere als Figure 1 shows a possible embodiment of a constant pressure storage unit. This comprises a liquid reservoir 4 in which a liquid 1, in this case a flame-retardant hydraulic fluid, is stored. In addition, the liquid storage 4 includes a measuring device 2, which in particular as
Ultraschallsensor bzw. als Ultraschallniveausensor ausgestaltet ist, um die Menge an noch vorhandener Flüssigkeit 1 im Flüssigkeitsspeicher 4 zu detektieren. Der  Ultrasonic sensor or configured as an ultrasonic level sensor to detect the amount of liquid still present 1 in the liquid storage 4. Of the
Flüssigkeitsspeicher 4 umfasst zudem ein Sicherheitsventil 3, welches als Liquid storage 4 also includes a safety valve 3, which as
Berstscheibe, Überströmventil oder anderen dem Fachmann bekannten Rupture disk, overflow valve or other known in the art
Druckentlastungseinrichtungen ausgestaltet sein kann. Über eine elektrische Verbindung 6 und 7 steht die Messvorrichtung 2 mit einer Steuereinheit 5 und einer Flüssigkeitspumpe 9 in Verbindung. Die Flüssigkeitspumpe 9 steht zudem über die Flüssigkeitsleitung 8 mit dem Flüssigkeitsspeicher 4 zum Fördern der Flüssigkeit 1 in Verbindung. Pressure relief devices can be configured. About an electrical Compound 6 and 7, the measuring device 2 is connected to a control unit 5 and a liquid pump 9 in connection. The liquid pump 9 is also connected via the liquid line 8 with the liquid storage 4 for conveying the liquid 1 in connection.
Die Flüssigkeit 1 ist im Flüssigkeitsspeicher 4 bei Umgebungstemperatur also in einem Bereich von -40 °C bis +80 °C und bei einem Druck von 301 bis 1200 bar gelagert. Die Flüssigkeit 1 wird über die Flüssigkeitspumpe 9 und die Flüssigkeitsleitung 10 (bzw. 10A, 10B, 10C, 10D) in die Konstantdruckspeicher A bis D gefördert um dort die Trennkolben 1 (A bis D) zu bewegen und so den Druck des Gases, in diesem Beispiel von Wasserstoff 12 (12 A und 12C) konstant zu halten. The liquid 1 is therefore stored in the liquid storage 4 at ambient temperature in a range of -40 ° C to +80 ° C and at a pressure of 301 to 1200 bar. The liquid 1 is conveyed via the liquid pump 9 and the liquid line 10 (or 10A, 10B, 10C, 10D) in the constant pressure accumulator A to D to there to move the separating piston 1 (A to D) and so the pressure of the gas, in to keep this example of hydrogen 12 (12A and 12C) constant.
In einem dargestellten Ausführungsbeispiel teilen sich alle Konstantdruckspeicher einen Flüssigkeitsspeicher 4 für die Flüssigkeit 1 . Das Gas, also insbesondere der Wasserstoff 12 wird über die Transportleitung 13 (bzw. 13A, 13B, 13C, 13D) und das Absperrventil 14 in die Konstantdruckspeicher ein- und ausgespeichert. Der Druck des Wasserstoffs 12 beträgt 301 bis 1200 bar.  In an illustrated embodiment, all constant pressure accumulators share a liquid reservoir 4 for the liquid 1. The gas, so in particular the hydrogen 12 is on the transport line 13 (or 13A, 13B, 13C, 13D) and the shut-off valve 14 in the constant pressure accumulator and stored. The pressure of the hydrogen 12 is 301 to 1200 bar.
Während der Einspeicherphase werden die Konstantdruckspeicher A bis D mit dem Gas, also hier mit Wasserstoff 12 über die Transportleitungen 13 beladen. Die During the Einspeicherphase the constant pressure accumulator A to D are loaded with the gas, so here with hydrogen 12 via the transport lines 13. The
Trennkolben 11 A, 11 B, 1 1 C, 1 1 D werden dabei so verschoben, dass der Bereich für die Flüssigkeit 1 minimal und der Bereich für den Wasserstoff 12 maximal ist. Die Flüssigkeit 1 , wird im Flüssigkeitsspeicher 4 gelagert. Separating flask 11 A, 11 B, 1 1 C, 1 1 D are thereby shifted so that the range for the liquid 1 is minimal and the range for the hydrogen 12 is maximum. The liquid 1 is stored in the liquid storage 4.
In der Ausspeicherphase, wird Wasserstoff aus der Konstantdruckspeichereinheit abgegeben. Dabei wird Flüssigkeit 1 aus dem Flüssigkeitsspeicher 4 über die In the Ausspeicherphase, hydrogen is released from the constant pressure storage unit. In this case, liquid 1 from the liquid storage 4 via the
Flüssigleitung 8, die Flüssigkeitspumpe 9 und die Transportleitungen 10 (bzw. 10A, 10B, 10C, 10D) in die Konstantdruckspeicher A, B, C und/oder D geleitet. Die Liquid line 8, the liquid pump 9 and the transport lines 10 (or 10A, 10B, 10C, 10D) in the constant pressure accumulator A, B, C and / or D passed. The
Trennkolben 11 A, 1 1 B, 1 1 C und/oder 1 1 D werden dabei verschoben und der Bereich für die Flüssigkeit 1 maximal und der Bereich für den Wasserstoff 12 minimal. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird über eine Messvorrichtung 2, einem Separating flask 11 A, 1 1 B, 1 1 C and / or 1 1 D are thereby shifted and the range for the liquid 1 maximum and the range for the hydrogen 12 minimal. In the illustrated embodiment, via a measuring device 2, a
Ultraschallsensor der Flüssigkeitsstand im Flüssigkeitsspeicher 4 gemessen. Erreicht der Flüssigkeitsstand einen minimalen Wert, wird über eine Steuervorrichtung 5 und die elektrischen Verbindung 7 und 6 die Flüssigkeitspumpe 9 gestoppt. An diesem Punkt haben die Trennkolben 1 1 A, 11 B, 1 1 C und 1 1 D innerhalb der Ultrasonic sensor, the liquid level measured in the liquid storage 4. If the liquid level reaches a minimum value, the liquid pump 9 is stopped via a control device 5 and the electrical connection 7 and 6. At this point, the separating pistons have 1 1 A, 11 B, 1 1 C and 1 1 D within the
Konstantdruckspeicher A, B, C, D ihre Endlage erreicht, und die Constant pressure accumulator A, B, C, D reaches its end position, and the
Konstantdruckspeicher sind bis zu einem maximalen Wert mit Flüssigkeit 1 (1A, 1 B, 1 C, 1 D) gefüllt und das Gas ist vollständig oder nahezu vollständig ausgespeichert. Durch das Stoppen der Flüssigkeitspumpe 9, also der Flüssigkeitszufuhr kann das Entstehen einer Druckspitze innerhalb der Konstantdruckspeicher vermieden werden. In weiteren Ausführungsformen können auch andere Messprinzipien und andere Messvorrichtungen verwendet werden um die Flüssigkeitszufuhr zu stoppen. Constant pressure accumulators are up to a maximum value with liquid 1 (1A, 1B, 1 C, 1 D) filled and the gas is completely or almost completely expelled. By stopping the liquid pump 9, ie the liquid supply, the emergence of a pressure peak within the constant pressure accumulator can be avoided. In other embodiments, other measuring principles and other measuring devices may be used to stop the supply of liquid.
Liste der Bezuqszeichen: List of labels:
1 Flüssigkeit im Flüssigkeitsspeicher  1 liquid in the liquid storage
1A, 1 B, 1 C, 1 D Flüssigkeit im Konstantdruckspeicher  1A, 1 B, 1 C, 1 D liquid in the constant pressure accumulator
2 Messvorrichtung  2 measuring device
3 Sicherheitsventil  3 safety valve
4 Flüssigkeitsspeicher  4 liquid storage
5 Steuereinheit  5 control unit
6, 7 elektrische Verbindung  6, 7 electrical connection
8 Flüssigkeitsleitung  8 fluid line
9 Flüssigkeitspumpe  9 fluid pump
10, 10A, 10B, 10C, 10D Flüssigkeitsleitung  10, 10A, 10B, 10C, 10D liquid line
1 1A, 1 1 B, 1 1 C, 11 D Trennkolben im Konstantdruckspeicher  1 1A, 1 1 B, 1 1 C, 11 D separating piston in the constant pressure accumulator
12A, 12C Gas im Konstantdruckspeicher  12A, 12C gas in the constant pressure accumulator
13, 13A, 13B, 13C, 13D Transportleitung für Gas  13, 13A, 13B, 13C, 13D Transport line for gas
14 Absperrventil  14 shut-off valve
A, B, C, D Konstantdruckspeicher  A, B, C, D Constant pressure accumulator

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zum Betrieb einer Konstantdruckspeichereinheit, zur Speicherung und Abgabe von Wasserstoff (12 A, 12C) unter konstantem Druck, welche mindestens einen Konstantdruckspeicher (A, B, C, D), welcher durch einen verschiebbaren Trennkolben (1 1A, 1 B, 1 1 C, 11 D) in zwei Bereiche getrennt ist, mindestens eine Flüssigkeitspumpe (9) zur Förderung einer Flüssigkeit (1 ) und mindestens einen Flüssigkeitsspeicher (4) umfasst, dadurch Method for operating a constant pressure storage unit, for storage and delivery of hydrogen (12 A, 12 C) under constant pressure, which at least one constant pressure accumulator (A, B, C, D), which by a displaceable separating piston (1 1A, 1 B, 1 1 C, 11 D) is separated into two regions, characterized by at least one liquid pump (9) for conveying a liquid (1) and at least one liquid reservoir (4)
gekennzeichnet, dass eine essvorrichtung (2) den Flüssigkeitsstand im Flüssigkeitsspeicher (4) misst und über eine Regelungseinheit (5) ein Signal an die Flüssigkeitspumpe (9) gibt. characterized in that an essvorrichtung (2) measures the liquid level in the liquid storage (4) and via a control unit (5) gives a signal to the liquid pump (9).
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenn die A method according to claim 1, characterized in that when the
Messvorrichtung (2) einen minimalen oder maximalen Flüssigkeitsstand im Flüssigkeitsspeicher (4) misst die Flüssigkeitszufuhr oder - abfuhr in oder aus den mindestens einen Konstantdruckspeichern (A, B, C, D) gestoppt wird. Measuring device (2) measures a minimum or maximum liquid level in the liquid storage (4) measures the liquid supply or - discharge into or out of the at least one constant pressure accumulators (A, B, C, D) is stopped.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstantdruckspeichereinheit schwer entflammbare Hydraulikflüssigkeiten, welche Wasser und Polyglykol enthalten oder mineralölbasierte Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the constant pressure storage unit flame retardant hydraulic fluids containing water and polyglycol or mineral oil based
Hydraulikflüssigkeiten als Flüssigkeit (1 ) im zweiten Bereich verwendet. Hydraulic fluids used as liquid (1) in the second area.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff im ersten Bereich bei einem Druck von 235 bis 5000 bar, insbesondere von 301 bis 1200 bar und bevorzugt von 620, 850, 900 oder 1000 bar gespeichert wird. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the hydrogen is stored in the first region at a pressure of 235 to 5000 bar, in particular from 301 to 1200 bar and preferably from 620, 850, 900 or 1000 bar.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch Method according to at least one of claims 1 to 4, characterized
gekennzeichnet, dass als Messvorrichtung ein Füllstandsensor, insbesondere ein Ultraschallsensor, verwendet wird. in that a fill level sensor, in particular an ultrasonic sensor, is used as the measuring device.
Konstantdruckspeichereinheit, zur Speicherung eines Gases unter konstantem Druck, umfassend mindestens einen Konstantdruckspeicher (A, B, C, D), welcher durch einen verschiebbaren Trennkolben (1 1A, 1 1 B, 1 1 C, 1 1 D) in zwei Bereiche getrennt ist, mindestens eine Flüssigkeitspumpe (9) zur Förderung einer Flüssigkeit (1 ) und mindestens einen Flüssigkeitsspeicher (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsspeicher (4) eine Messvorrichtung (2) zur Bestimmung des Flüssigkeitsstandes der Flüssigkeit (1 ) enthält, welche über eine Regelungseinheit (5) mit der Flüssigkeitspumpe (9) in Verbindung steht. Constant pressure storage unit, for storing a gas under constant pressure, comprising at least one constant pressure accumulator (A, B, C, D), which is separated by a displaceable separating piston (1 1A, 1 1 B, 1 1 C, 1 1 D) in two areas , at least one liquid pump (9) for conveying a liquid (1) and at least one liquid reservoir (4), characterized in that the liquid store (4) contains a measuring device (2) for determining the liquid level of the liquid (1) which is connected to the liquid pump (9) via a control unit (5).
Konstantdruckspeichereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Konstantdruckspeicher (A, B, C, D) mit einer Flüssigkeitspumpe (9) und nur einem Flüssigkeitsspeicher (4) in Verbindung stehen. Constant pressure storage unit according to claim 6, characterized in that a plurality of constant pressure accumulators (A, B, C, D) are in communication with a liquid pump (9) and only one liquid accumulator (4).
Konstantdruckspeicher nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Messvorrichtung (2) zur Bestimmung des Flüssigkeitstandes der Flüssigkeit (1 ) um einen Niveausensor, der die Veränderungen des Füllstand des Flüssigkeitsspeichers erfasst, handelt, insbesondere um einen Constant pressure accumulator according to claim 6 or 7, characterized in that it is in the measuring device (2) for determining the liquid level of the liquid (1) to a level sensor, which detects the changes in the level of the liquid storage is, in particular by one
Ultraschallsensor, einen Drucksensor oder ein Wegemesssysteme mit Schwimmern.  Ultrasonic sensor, a pressure sensor or a position measuring systems with floats.
Konstantdruckspeichereinheit nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstantdruckspeichereinheit so ausgelegt ist, dass als Gas Wasserstoff gespeichert werden kann. Constant pressure storage unit according to at least one of claims 6 to 8, characterized in that the constant pressure storage unit is designed so that hydrogen can be stored as the gas.
10. Konstantdruckspeichereinheit nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstantdruckspeichereinheit so ausgelegt ist, dass ein Druck von 235 bis 5000 bar, insbesondere von 301 bis 1200 bar und bevorzugt von 620, 850, 900 oder 1000 bar gehalten werden kann. 10. Constant pressure storage unit according to at least one of claims 6 to 9, characterized in that the constant pressure storage unit is designed so that a pressure of 235 to 5000 bar, in particular from 301 to 1200 bar and preferably 620, 850, 900 or 1000 bar are maintained can.
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