EP4065878A1 - System comprising at least two cryogenic vessels for providing a fluid - Google Patents

System comprising at least two cryogenic vessels for providing a fluid

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EP4065878A1
EP4065878A1 EP20780903.9A EP20780903A EP4065878A1 EP 4065878 A1 EP4065878 A1 EP 4065878A1 EP 20780903 A EP20780903 A EP 20780903A EP 4065878 A1 EP4065878 A1 EP 4065878A1
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EP
European Patent Office
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cryocontainer
fluid
hold time
operating mode
designed
Prior art date
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Pending
Application number
EP20780903.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Matthias Rebernik
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Cryoshelter Biolng GmbH
Cryoshelter Lh2 GmbH
Original Assignee
Cryoshelter GmbH
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Filing date
Publication date
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    • F17C2265/066Fluid distribution for feeding engines for propulsion
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    • F17C2270/00Applications
    • F17C2270/01Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F17C2270/0171Trucks

Definitions

  • the invention relates to a system for providing a fluid, comprising at least a first and a second cryocontainer for storing the fluid, wherein the first cryocontainer has a container volume which is greater than a container volume of the second cryocontainer, and wherein the system furthermore has a first extraction line, which connects to the first cryocontainer for withdrawing a first mass flow of fluid, and comprises a second withdrawal line which connects to the second cryocontainer for withdrawing a second mass flow of fluid.
  • liquefied gases can be stored in containers (“cryogenic containers”) in order to store them as fuel for an engine, for example.
  • Liquefied gases are gases that are in a liquid state at boiling point, the boiling point of this fluid being pressure-dependent. If such a cryogenic liquid is filled into a cryocontainer, then, apart from thermal interactions with the cryocontainer itself, a pressure corresponding to the boiling temperature is established. If, for example, methane is used as fuel, this means that the methane must be at a sufficiently high temperature in order to achieve a sufficiently high tank pressure for engine operation after the fuel has been filled from the petrol station into the vehicle tank. If the pressure applied to the injection valves of the engine falls below the specified minimum, the engine cannot be operated.
  • the cryocontainer During operation, when the fluid is removed from the container and fed to the motor, the fluid in the cryocontainer is therefore present at a working pressure which is between 6 and 8 bar, for example.
  • the pressure in the cryocontainer rises again due to the flow of heat into the fluid. So that the pressure in the cryocontainer does not become too high and damage or accidents are prevented, the cryocontainer is equipped with a pressure relief valve which is triggered at a predetermined pressure. The time from the completion of the withdrawal at the working pressure to the reaching of the predetermined pressure of the pressure relief valve is referred to as "hold time" in specialist circles.
  • the hold time of the cryocontainer is as long as possible in order to enable long shutdown times.
  • cryocontainers mount two cryocontainers on a motor vehicle, the fluid being used as fuel for the motor vehicle.
  • the cryocontainers are usually mounted on the left and right on the support frame of the vehicle between axles of the vehicle.
  • cryocontainers Due to the different space available on both sides of the motor vehicle, it can be useful to use two cryocontainers with different container volumes, for example a shorter and a longer cryocontainer.
  • a problem that arises here, however, is that cryogenic containers with different container volumes have different hold times. The "total" hold time of the system is thus calculated from the cryocontainer with the lower hold time.
  • a system for providing a fluid comprising at least a first and a second cryocontainer for storing the fluid, wherein the first cryocontainer has a container volume which is greater than a container volume of the second cryocontainer, and wherein the system furthermore has a first Withdrawal line, which connects to the first cryocontainer for withdrawing a first mass flow of fluid, and a second withdrawal line, which connects to the second cryocontainer for withdrawing a second mass flow of fluid, the system comprising means which for this purpose are designed to form the two mass flows of different sizes, so that in a first operating mode the hold time of the two cryocontainers converges during removal and / or in a second operating mode the hold time of the two cryocontainers decreases essentially at the same rate, if it essentially decreases are of the same size, the hold time being the period from the termination of the removal to the point in time at which the pressure in the cryocontainer reaches
  • the solution according to the invention solves the problem mentioned at the outset in that the different hold times of the cryocontainers are compensated for by the different withdrawals of the fluid from the containers. With the solution according to the invention, it is thus possible to increase the hold time of the overall system from the two cryogenic containers without making structural changes to one of the two containers.
  • the first operating mode has the effect that the hold time of the two cryocontainers is brought closer, so that the total hold time of the overall system increases, which is given by the lower hold time of the two cryocontainers.
  • the second operating mode has the effect that after the same hold time of the two cryocontainers has been reached for the first time, the hold time of the overall system decreases as little as possible when the fluid is removed again. It is also possible to equip the system with only the second operating mode, for example if the two cryocontainers are filled in such a way that they have the same hold time.
  • the solution according to the invention can be used in particular when the extraction lines have different line lengths or, more generally, different flow losses.
  • the means or a control unit of the means can control the mass flows in such a way that the different flow losses are compensated for.
  • the first cryocontainer preferably has a container volume which is greater than a container volume of the second cryocontainer.
  • the solution according to the invention can be used with particular preference, because the hold time of the cryocontainers will generally be different and not only when the hold time of the two cryocontainers is different due to external circumstances.
  • the first operating mode is started immediately after the tank has been completely filled - and particularly preferably after the working pressure has been reached in the cryogenic containers - and the second operating mode is started after an equally long hold time has been reached.
  • the first operating mode could be implemented in that a rigid throttle is provided in the first extraction line so that the hold time of the two cryocontainers approaches when the fluid is withdrawn from both cryocontainers.
  • the means comprise a control unit which is designed to regulate the first and / or the second mass flow. This allows dynamic control of the hold time as a function of the current hold time or the fill level of the cryocontainer.
  • control unit is designed to essentially only withdraw fluid from the first cryocontainer in the first operating mode until the hold time of the first cryocontainer essentially corresponds to the hold time of the second cryocontainer. In the simplest case, this can be achieved by an on / off valve in the first or second extraction line, which is controlled by the control unit.
  • control unit is designed to remove essentially only such an amount of fluid from the second cryocontainer in the first operating mode that the hold time of the second cryocontainer remains constant, and the remaining fluid to be taken from the first cryocontainer. This enables the hold time of the second cryocontainer not to decrease while the majority of the fluid is being withdrawn from the first cryocontainer.
  • the system is designed to remove fluid from the second cryocontainer in the first operating mode only in a gaseous state. This has the effect that less mass has to be removed from the second cryocontainer in order to keep the hold time constant.
  • control unit is designed to switch from the first to the second operating mode after the same hold time of the two cryocontainers has been reached for the first time.
  • control unit is designed to choose between removing the fluid in a liquid phase and / or removing the fluid in a gas phase when the fluid is removed from the first and / or the second cryocontainer. This can be provided for both the first and the second operating mode. In normal operation, the fluid is withdrawn in the liquid phase. However, should the pressure exceed the desired working pressure, fluid can be withdrawn in the gas phase become. This enables a so-called economizer function to be achieved, taking the hold time into account.
  • a third operating mode can preferably be provided, the system in the third operating mode being designed to develop a different working pressure in the two cryocontainers during operation and to remove fluid only from the first or only from the second cryocontainer.
  • the smaller of the cryocontainers is preferably lowered to the lower working pressure and fluid is only taken from the larger cryocontainer when an expected required power of the system is above a threshold value and fluid is only taken from the smaller cryocontainer when the expected required power of the system is below the threshold.
  • an expected route profile can preferably be used here in order to determine the required power.
  • cryocontainers can further increase the usable content of the cryocontainer, because by lowering the working pressure in one of the cryocontainers to a level at which the system can only support a low engine output, the hold time of this cryocontainer can be extended.
  • the system can be switched to a fourth operating state if the pressure in both cryogenic containers lies between a working pressure and the aforementioned threshold value, and in the fourth operating mode the system is designed to select the two mass flows in such a way that the pressure in both cryogenic containers is lowered to the working pressure and the hold time of the two cryocontainers converges during removal and / or increases at essentially the same rate.
  • an operating mode can be achieved which is selected immediately after the system has been started, i.e. in the above-mentioned embodiments before the first or second operating mode.
  • the fourth operating mode enables the pressure in the cryogenic container to be reduced to the working pressure, taking the hold time into account.
  • fluid is only withdrawn from the cryocontainer in the gas phase, since this allows the working pressure to be reached as quickly as possible.
  • the fluid is withdrawn from one of the cryocontainers in the gas phase and from the other cryocontainer in the liquid phase, for example if this helps the hold time to converge more quickly.
  • control unit could regulate the mass flows according to a prescribed scheme, for example control the said on / off valve after a predetermined time, whereby the first operating mode can be achieved.
  • control unit preferably comprises a computing unit which is designed to record the current hold time of the first and / or to calculate the second cryocontainer and to control the mass flows based on the calculated hold time. This can be done, for example, by measuring a current fill level and / or a current pressure in the cryocontainer in order to determine the current hold time therefrom.
  • a calculated hold time has the advantage that the mass flows can be controlled more precisely and an improved hold time of the overall system can thereby also be achieved.
  • control unit can be designed to determine the current hold time of the first and / or the second cryocontainer from precalculated values or from values measured during a reference measurement.
  • the removal rate of the fluid from the two cryocontainers can be measured during the removal or simply an operating time of the system can be used.
  • the system according to the invention can be implemented in a particularly simple manner in that the system comprises a first valve in the first extraction line and a second valve in the second extraction line, and the control unit is designed to control the valves in order to set the first and second mass flow rates.
  • the system comprises a measuring device which is designed to measure a current volume of the fluid and / or a current working pressure of the fluid in the first cryocontainer and / or in the second cryocontainer and to send it to the control unit. In this way, the hold time of the two cryocontainers can be determined particularly precisely.
  • the container volumes can preferably be stored in a database that can be queried by the control unit. This can be advantageous, for example, if the hold time is calculated immediately. In some embodiments, however, it is not necessary to store the container volumes, for example if reference values of the hold time are available.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle on which the system according to the invention is mounted.
  • FIG. 2 shows a diagram in which the hold time is plotted in relation to a current container fill level of two different cryogenic containers.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle 1 with a support frame 2 and two axles 3, 4.
  • a cryocontainer 7, 8 is mounted on each side 5, 6 of the support frame 2 between the axles 3, 4.
  • the cryogenic containers 7, 8 each store fluid, for example liquefied natural gas, which is also known to those skilled in the art as LNG (“Liquid Natural Gas”).
  • LNG Liquid Natural Gas
  • the fluid is present in the cryogenic containers 7, 8 both in liquid form and in the gaseous state. If the cryocontainers 7, 8 are used in connection with a motor vehicle 1, the stored fluid can serve, for example, as fuel for an engine of the motor vehicle 1. In other embodiments, however, the cryocontainers 7, 8 could also be provided in other areas of use.
  • the first cryocontainer 7 has a container volume VI which is larger than a container volume V2 of the second cryocontainer 8.
  • a container volume VI which is larger than a container volume V2 of the second cryocontainer 8.
  • the pressure in the cryogenic containers 7, 8 is between 6 and 8 bar, for example.
  • This pressure can be regulated, for example, by withdrawing fluid or by a heat exchanger protruding into the respective cryocontainer.
  • the pressure in the cryogenic containers 7, 8 increases steadily due to a constant introduction of heat into the cryogenic containers 7, 8.
  • both the first cryogenic container 7 and the second cryogenic container 8 each have a pressure relief valve 9, 10, which is directly or indirectly connected to the respective cryogenic container via a connecting line 7, 8 is connected.
  • the pressure relief valves 9, 10 trigger at a predetermined pressure, which is 16 bar, for example, and in the process emit fluid in a gaseous state.
  • the two pressure relief valves 9, 10 trigger at the same predetermined pressure, but it can also be provided that they can trigger at different pressures.
  • the time span from the completion of the removal to a point in time at which the pressure in the cryocontainer 7, 8 reaches a predefined threshold value is referred to as the so-called hold time. It goes without saying that the hold time of the two cryocontainers 7, 8 should be as high as possible, since discharged fluid represents an economic loss and an adverse effect on the environment.
  • the hold time of the respective cryogenic container 7, 8 is calculated, among other things, from the container volume VI, V2, since a larger container surface area simultaneously a larger one Heat input means. Furthermore, the hold time depends on the current volume of fluid in the cryocontainer 7, 8 and the pressure difference between the trigger pressure of the respective overpressure valve 9, 10 and the operating pressure that prevails in the respective cryocontainer 7, 8 at the time the withdrawal is completed.
  • a predetermined ambient temperature of the cryogenic containers 7, 8 or a predetermined heat input into the cryogenic containers 7, 8 can be assumed for the calculation of the hold time.
  • the ratio of the hold time of the two cryogenic containers 7, 8 depends only slightly on the ambient temperature.
  • FIG. 2 shows a diagram in which the current volume of fluid is plotted in relation to the total container volume on the horizontal axis and the hold time in days is plotted on the vertical axis.
  • HT1 shows the curve of the hold time of a first cryogenic container 7 with a container volume VI of 5001.
  • the curve of the hold time of a cryocontainer 8 with a container volume V2 of 3001 is shown with HT2. It can be seen that the first cryocontainer 7 with the larger container volume VI has a longer hold time than the second cryocontainer 8 with the smaller container volume V2 at the same fill level. In the example shown, a minimum hold time of four days was selected.
  • the system 1 comprises a first extraction line 11, which connects to the first cryocontainer 7 for removing a first mass flow Ml of fluid, and a second extraction line 12, which connects to the second cryocontainer 8 connects to the removal of a second mass flow M2 of fluid.
  • the system 1 comprises means 13 which are designed to form the two mass flows Ml, M2 of different sizes. This is used with the aim of achieving as long as possible after the withdrawal has ended, at which time one of the two pressure relief valves 9, 10 is triggered. This is achieved when the hold time of the two cryocontainers 7, 8 is essentially the same during removal.
  • the means 13 can be designed, for example, as a control unit 14 which controls the mass flows Ml, M2. This can be achieved, for example, via valves 15, 16, which are each arranged in the extraction lines 11, 12 and are controlled by the control unit 14. In alternative embodiments, however, the means 13 can also only comprise a rigid throttle in one of the extraction lines 11, 12.
  • the control unit 14 can comprise a computing unit which is designed to process the to calculate the current hold time of the first and / or the second cryocontainer 7, 8.
  • the system 1 can in particular comprise a measuring device which is designed to measure a current volume of the fluid and / or a current working pressure of the fluid in the first cryocontainer 7 and / or in the second cryocontainer 8 and to send it to the control unit 14.
  • Other measured values could also be measured and sent to the control unit 14 in order to control the mass flows Ml, M2 even more efficiently.
  • control unit 14 can also control the mass flows Ml, M2 without direct measurements on the fluid in the cryogenic containers 7, 8, for example by controlling the mass flows Ml, M2 according to a predetermined scheme, for example also as a function of the withdrawal time or a expected withdrawal volume of the fluid.
  • the system 1 can be operated in a first operating mode and / or in a second operating mode by means of the means 13, by means of which the mass flows Ml, M2 can be configured to be of different sizes.
  • the mass flows Ml, M2 are set in such a way that the hold time of the two cryogenic containers 7, 8 converges.
  • the mass flows Ml, M2 can be set in such a way that the hold time of the two cryogenic containers 7, 8 decreases essentially at the same rate if the hold time of the two cryogenic containers 7, 8 are essentially the same.
  • the system 1 is operated only in the first or only in the second operating mode. If the system 1 is operated, for example, only in the first operating mode and if the mass flows Ml, M2 are set to the same size after reaching the same hold time, the hold time will diverge again. In some cases, however, this divergence can be accepted, for example if a simplified control is to be achieved. The system 1 could also be switched back to the first operating mode if the divergence exceeds a threshold value.
  • the system 1 is preferably operated first in the first operating state until the hold time of the two cryogenic containers 7, 8 is essentially the same.
  • the system 2 is then operated in the second operating state, so that the hold time of the two cryocontainers 7, 8 decreases essentially at the same rate. Should it happen that the hold time of the two cryocontainers 7, 8 deviates again, for example due to external influences, it is possible to switch back to the first operating mode until the hold Time of the two cryogenic containers 7, 8 is again the same, in order to then switch back to the second operating mode.
  • fluid is withdrawn in the first and / or in the second operating state in the liquid phase in order to achieve the highest possible performance.
  • fluid can also be withdrawn in the gas phase, as a result of which, for example, an economizer function can be achieved.
  • the control unit 14 can also make a selection as to whether fluid is to be withdrawn in the gas phase or in the liquid phase in order to achieve a converging or constant hold time.
  • cryocontainers 7, 8 are fully filled, fluid would initially only be removed from the 5001 cryocontainer 7 until it has a remaining hold time of 7.2 days, which corresponds to the hold time of the full 3001 cryocontainer 8. In general, however, just enough fluid, preferably in the gas phase, can be withdrawn from the small cryocontainer 8 in the first operating mode in order to keep the pressure therein constant, as a result of which a maximum hold time of this cryocontainer 8 is achieved.
  • a full cryocontainer 7 with 5001 holds approx. 160 kg of LNG.
  • a 3001 cryocontainer 8 holds approx. 95 kg of LNG.
  • the first 65 kg are only removed from the 5001 cryocontainer 7. During this time, just enough is removed from the 3001 cryocontainer 8 to keep the pressure constant.
  • the hold time is subsequently shortened by one day when approx. 18.5 kg of LNG are removed from the 5001 cryocontainer 7 and approx. 16.7 kg of LNG are removed from the 3001 cryocontainer 8.
  • the 5001 cryocontainer 7 can be operated up to a residual amount of approx. 34 kg LNG (level 13%) and the 3001 cryocontainer 8 up to a residual amount of 42 kg (level 37%).
  • the minimum hold time of four days is reached at these levels.
  • a further increase in the usable contents of the cryocontainer can be achieved if a third operating state is also provided.
  • the smaller cryocontainer 8 can be lowered to a lower pressure in order to achieve a hold time of four days again through the greater pressure interval thus created.
  • the motor is supplied with lower pressures in partial load operation from the smaller cryocontainer 8.
  • a route profile can be used, which can be read, for example, from a map recorded in advance.
  • the pressure of the 3001 cryocontainer is reduced from 8 bar to 6 bar in the third operating mode, the remaining mass for 4 days of hold time is reduced by 16 kg from 42 kg to 26 kg and the total usable mass increases from 179 kg to 195 kg .
  • the third operating mode can either be controlled by the aforementioned control unit 14 or by a separate control unit which can be connected to the aforementioned control unit 14.
  • heat exchangers which protrude into the respective cryocontainer 7, 8 can be activated to adjust the pressure.
  • a fourth operating mode could also be provided, which is selected, for example, as the start mode when the pressure in one or in both cryogenic containers 7, 8 is above a desired working pressure.
  • the mass flows Ml, M2 can be designed to be of different sizes in this fourth operating mode, on the one hand to reach the working pressure quickly, but on the other hand also to achieve a converging or constant hold time.
  • fluid is usually withdrawn in the gas phase.
  • fluid could also be withdrawn in the liquid phase if this helps to achieve a converging or constant hold time.
  • cryocontainers 7, 8 can also have an equally large volume VI, V2.
  • the setting of different mass flows Ml, M2 can then be advantageous if the fill level of the two cryocontainers is different, since this results in a different hold time of the two cryocontainers 7, 8.
  • no second operating mode is usually provided, ie the second operating mode is only provided in some embodiments if the cryogenic containers have container volumes VI, V2 of different sizes.

Abstract

The invention relates to a system (1) for providing a fluid, comprising at least one first and one second cryogenic vessel (7, 8) for storing the fluid, wherein the system (1) comprises a first withdrawal line (11) which connects to the first cryogenic vessel (7) for withdrawing a first mass flow (M1) of fluid, and a second withdrawal line (12) which connects to the second cryogenic vessel (8) for withdrawing a second mass flow (M2) of fluid, wherein the system (1) comprises means (13) which are designed to form the two mass flows (M1, M2) to be differently sized, such that, in a first operating mode, a holding time of the two cryogenic vessels (7, 8) converges at the removal and/or, in a second operating mode, the holding time of the two cryogenic vessels (7, 8) decreases substantially at the same rate, if the holding times of the two cryogenic vessels (7, 8) are substantially equal.

Description

System mit zumindest zwei Kryobehältem zur Bereitstellung eines Fluids System with at least two cryogenic containers for providing a fluid
Die Erfindung betrifft ein System zur Bereitstellung eines Fluids, umfassend zumindest einen ersten und einen zweiten Kryobehälter zum Speichern des Fluids, wobei der erste Kryobehälter ein Behältervolumen aufweist, welches größer ist als ein Behältervolumen des zweiten Kryobehälters, und wobei das System weiters eine erste Entnahmeleitung, die an den ersten Kryobehälter zur Entnahme eines ersten Massenstroms von Fluid anschließt, und eine zweite Entnahmeleitung umfasst, die an den zweiten Kryobehälter zur Entnahme eines zweiten Massenstroms von Fluid anschließt. The invention relates to a system for providing a fluid, comprising at least a first and a second cryocontainer for storing the fluid, wherein the first cryocontainer has a container volume which is greater than a container volume of the second cryocontainer, and wherein the system furthermore has a first extraction line, which connects to the first cryocontainer for withdrawing a first mass flow of fluid, and comprises a second withdrawal line which connects to the second cryocontainer for withdrawing a second mass flow of fluid.
Gemäß dem Stand der Technik können verflüssigte Gase in Behältern („Kryobehältem“) gespeichert werden, um diese als Kraftstoff für beispielsweise einen Motor zu lagern. Verflüssigte Gase sind Gase, die bei Siedetemperatur im flüssigen Aggregatzustand vorliegen, wobei die Siedetemperatur dieses Fluids druckabhängig ist. Wird eine solche kryogene Flüssigkeit in einen Kryobehälter gefüllt, so stellt sich, abgesehen von thermischen Wechselspielen mit dem Kryobehälter selbst, ein Druck entsprechend der Siedetemperatur ein. Bei Verwendung von z.B. Methan als Kraftstoff bedeutet dies, dass das Methan mit ausreichend hoher Temperatur vorliegen muss, um nach Elmfüllen von der Tankstelle in den Fahrzeugtank in diesem einen für den Motorbetrieb ausreichend hohen Tankdruck zu erreichen. Elnterschreitet der an den Einblaseventilen des Motors anliegende Druck das spezifizierte Minimum, so ist ein Betrieb des Motors nicht möglich. According to the prior art, liquefied gases can be stored in containers (“cryogenic containers”) in order to store them as fuel for an engine, for example. Liquefied gases are gases that are in a liquid state at boiling point, the boiling point of this fluid being pressure-dependent. If such a cryogenic liquid is filled into a cryocontainer, then, apart from thermal interactions with the cryocontainer itself, a pressure corresponding to the boiling temperature is established. If, for example, methane is used as fuel, this means that the methane must be at a sufficiently high temperature in order to achieve a sufficiently high tank pressure for engine operation after the fuel has been filled from the petrol station into the vehicle tank. If the pressure applied to the injection valves of the engine falls below the specified minimum, the engine cannot be operated.
Im Betrieb, wenn das Fluid aus dem Behälter entnommen und dem Motor zugeführt wird, liegt das Fluid im Kryobehälter deshalb mit einem Arbeitsdruck vor, der beispielsweise zwischen 6 und 8 bar liegt. Bei Abschaltung des Systems und Beendigung der Entnahme steigt der Druck im Kryobehälter durch den Wärmestrom in das Fluid wieder an. Damit der Druck im Kryobehälter nicht zu hoch wird und eine Beschädigung bzw. Unfälle verhindert werden, ist der Kryobehälter mit einem Überdruckventil ausgestattet, welches bei einem vorbestimmten Druck auslöst. Die Zeit von der Beendigung der Entnahme bei dem Arbeitsdruck bis zum Erreichen des vorbestimmten Drucks des Überdruckventils wird in Fachkreisen als „Hold Time“ bezeichnet. During operation, when the fluid is removed from the container and fed to the motor, the fluid in the cryocontainer is therefore present at a working pressure which is between 6 and 8 bar, for example. When the system is switched off and removal is ended, the pressure in the cryocontainer rises again due to the flow of heat into the fluid. So that the pressure in the cryocontainer does not become too high and damage or accidents are prevented, the cryocontainer is equipped with a pressure relief valve which is triggered at a predetermined pressure. The time from the completion of the withdrawal at the working pressure to the reaching of the predetermined pressure of the pressure relief valve is referred to as "hold time" in specialist circles.
Wird die Hold Time überschritten, löst das Überdruckventil aus und Fluid wird abgelassen, sodass ein weiterer Druckanstieg verhindert wird. Das Ablassen von Fluid ist jedoch einerseits ein wirtschaftlicher Verlust, weil Kraftstoff ungenutzt entweicht, und andererseits ein Umweltproblem, weil die Speichereffizienz sinkt und Methan in die Umgebung abgeblasen wird. Es ist daher wünschenswert, dass die Hold Time des Kryobehälters so lange wie möglich ist, um lange Abstellzeiten zu ermöglichen. If the hold time is exceeded, the pressure relief valve is triggered and fluid is drained, so that a further increase in pressure is prevented. However, the draining of fluid is on the one hand an economic loss because fuel escapes unused, and on the other hand an environmental problem because the storage efficiency drops and methane is released into the environment is blown off. It is therefore desirable that the hold time of the cryocontainer is as long as possible in order to enable long shutdown times.
Aus dem Stand der Technik ist überdies bekannt, auf einem Kraftfahrzeug zwei Kryobehälter zu montieren, wobei das Fluid als Kraftstoff für das Kraftfahrzeug verwendet wird. Die Kryobehälter werden üblicherweise links und rechts am Tragrahmen des Fahrzeugs zwischen Achsen des Fahrzeugs montiert. It is also known from the prior art to mount two cryocontainers on a motor vehicle, the fluid being used as fuel for the motor vehicle. The cryocontainers are usually mounted on the left and right on the support frame of the vehicle between axles of the vehicle.
Aufgrund des unterschiedlichen zur Verfügung stehenden Platzes auf beiden Seiten des Kraftfahrzeugs kann es sinnvoll sein, zwei Kryobehälter mit unterschiedlichem Behältervolumen einzusetzen, beispielsweise einen kürzeren und einen längeren Kryobehälter. Ein hierbei auftretendes Problem ist jedoch, dass Kryobehälter mit unterschiedlichem Behältervolumen eine unterschiedliche Hold Time aufweisen. Die „gesamte“ Hold Time des Systems berechnet sich somit aus jenem Kryobehälter mit der geringeren Hold Time. Due to the different space available on both sides of the motor vehicle, it can be useful to use two cryocontainers with different container volumes, for example a shorter and a longer cryocontainer. A problem that arises here, however, is that cryogenic containers with different container volumes have different hold times. The "total" hold time of the system is thus calculated from the cryocontainer with the lower hold time.
Eine naheliegende Lösung wäre, beispielsweise den Kryobehälter mit dem geringeren Behältervolumen, der typischerweise eine geringere Hold Time aufweist, besser zu isolieren, um den Wärmestrom in das Fluid zu vermindern. Dadurch könnten zwar Kryobehälter mit einer ähnlichen Hold Time erreicht werden. Diese Lösung ist jedoch sehr unflexibel, da die Kryobehälter genau aufeinander abgestimmt werden müssen. An obvious solution would be to better insulate the cryocontainer with the smaller container volume, which typically has a shorter hold time, in order to reduce the heat flow into the fluid. As a result, cryogenic containers could be reached with a similar hold time. However, this solution is very inflexible since the cryocontainers have to be precisely matched to one another.
Bei Systemen mit zwei gleich großen Kryobehältern wird in der Regel aus beiden Kryobehältem derselbe Massenstrom entnommen. Auch hier kann es jedoch z.B. aufgrund äußerer Einflüsse oder Fehljustierungen des Systems dazu kommen, dass sich in beiden Kryobehältem unterschiedlich viel Fluid befindet, sodass beide Behälter eine unterschiedliche Hold Time aufweisen. Dies führt wiederum dazu, dass die „gesamte“ Hold Time des Systems nicht zu jedem Zeitpunkt optimal ist. In systems with two cryogenic containers of the same size, the same mass flow is usually taken from both cryogenic containers. Here, too, however, due to external influences or incorrect adjustments of the system, there may be a different amount of fluid in the two cryogenic containers, so that the two containers have a different hold time. This in turn means that the "entire" hold time of the system is not optimal at all times.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein System mit zumindest zwei Kryobehältem zur Bereitstellung eines Fluids zu schaffen, welches die genannten Nachteile überwindet. It is therefore the object of the invention to create a system with at least two cryogenic containers for providing a fluid which overcomes the disadvantages mentioned.
Diese Aufgabe wird durch ein System zur Bereitstellung eines Fluids gelöst, umfassend zumindest einen ersten und einen zweiten Kryobehälter zum Speichern des Fluids, wobei der erste Kryobehälter ein Behältervolumen aufweist, welches größer ist als ein Behältervolumen des zweiten Kryobehälters, und wobei das System weiters eine erste Entnahmeleitung, die an den ersten Kryobehälter zur Entnahme eines ersten Massenstroms von Fluid anschließt, und eine zweite Entnahmeleitung umfasst, die an den zweiten Kryobehälter zur Entnahme eines zweiten Massenstroms von Fluid anschließt, wobei das System Mittel umfasst, die dazu ausgebildet sind, die zwei Massenströme unterschiedlich groß auszubilden, sodass in einem ersten Betriebsmodus die Hold Time der beiden Kryobehälter bei der Entnahme konvergiert und/oder in einem zweiten Betriebsmodus die Hold Time der beiden Kryobehälter im Wesentlichen mit der gleichen Rate abnimmt, wenn diese im Wesentlichen gleich groß sind, wobei die Hold Time die Zeitspanne von einer Beendigung der Entnahme bis zu jenem Zeitpunkt ist, bei dem der Druck im Kryobehälter einen vordefinierten Schwellwert erreicht. This object is achieved by a system for providing a fluid, comprising at least a first and a second cryocontainer for storing the fluid, wherein the first cryocontainer has a container volume which is greater than a container volume of the second cryocontainer, and wherein the system furthermore has a first Withdrawal line, which connects to the first cryocontainer for withdrawing a first mass flow of fluid, and a second withdrawal line, which connects to the second cryocontainer for withdrawing a second mass flow of fluid, the system comprising means which for this purpose are designed to form the two mass flows of different sizes, so that in a first operating mode the hold time of the two cryocontainers converges during removal and / or in a second operating mode the hold time of the two cryocontainers decreases essentially at the same rate, if it essentially decreases are of the same size, the hold time being the period from the termination of the removal to the point in time at which the pressure in the cryocontainer reaches a predefined threshold value.
Die erfindungsgemäße Lösung löst das eingangs genannte Problem, indem die unterschiedliche Hold Time der Kryobehälter durch die unterschiedliche Entnahme des Fluids aus den Behältern ausgeglichen wird. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es somit möglich, die Hold Time des Gesamtsystems aus beiden Kryobehältern zu erhöhen, ohne dabei strukturelle Veränderungen an einem der beiden Behälter vorzunehmen. The solution according to the invention solves the problem mentioned at the outset in that the different hold times of the cryocontainers are compensated for by the different withdrawals of the fluid from the containers. With the solution according to the invention, it is thus possible to increase the hold time of the overall system from the two cryogenic containers without making structural changes to one of the two containers.
Der erste Betriebsmodus hat den Effekt, dass die Hold Time der beiden Kryobehälter angenähert wird, sodass sich in der Summe die Hold Time des Gesamtsystems erhöht, welche durch die geringere Hold Time der beiden Kryobehälter gegeben ist. Der zweite Betriebsmodus hat den Effekt, dass nach einem erstmaligen Erreichen der gleichen Hold Time der beiden Kryobehälter die Hold Time des Gesamtsystems bei einer weiteren Entnahme des Fluids so wenig wie möglich abnimmt. Es ist auch möglich, das System nur mit dem zweiten Betriebsmodus auszustatten, beispielsweise wenn die beiden Kryobehälter derart befüllt werden, dass diese eine gleiche Hold Time aufweisen. The first operating mode has the effect that the hold time of the two cryocontainers is brought closer, so that the total hold time of the overall system increases, which is given by the lower hold time of the two cryocontainers. The second operating mode has the effect that after the same hold time of the two cryocontainers has been reached for the first time, the hold time of the overall system decreases as little as possible when the fluid is removed again. It is also possible to equip the system with only the second operating mode, for example if the two cryocontainers are filled in such a way that they have the same hold time.
Bei Kryobehältern mit einem gleich großen Behältervolumen kann die erfindungsgemäße Lösung insbesondere dann eingesetzt werden, wenn die Entnahmeleitungen unterschiedliche Leitungslängen oder allgemeiner unterschiedliche Strömungsverluste aufweisen. In diesem Fall können die Mittel bzw. eine Steuereinheit der Mittel die Massenströme derart steuern, dass die unterschiedlichen Strömungsverluste ausgeglichen werden. In the case of cryogenic containers with an equally large container volume, the solution according to the invention can be used in particular when the extraction lines have different line lengths or, more generally, different flow losses. In this case, the means or a control unit of the means can control the mass flows in such a way that the different flow losses are compensated for.
Bevorzugt weist der erste Kryobehälter ein Behältervolumen auf, welches größer ist als ein Behältervolumen des zweiten Kryobehälters. In dieser Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Lösung besonders bevorzugt eingesetzt werden, denn die Hold Time der Kryobehälter wird in der Regel unterschiedlich sein und nicht erst dann, wenn die Hold Time der beiden Kryobehälter durch äußere Umstände unterschiedlich groß wird. In dieser Ausführungsform ist besonders bevorzugt, wenn beispielsweise direkt nach vollständiger Befüllung des Tanks - und besonders bevorzugt nach Erreichen des Arbeitsdrucks in den Kryobehältern - der erste Betriebsmodus gestartet wird und nach Erreichen einer gleich großen Hold Time der zweite Betriebsmodus. Im einfachsten Fall könnte der erste Betriebsmodus umgesetzt werden, indem in der ersten Entnahmeleitung eine starre Drossel vorgesehen ist, sodass sich die Hold Time der beiden Kryobehälter bei der Entnahme des Fluids aus beiden Kryobehältern annähert. Es ist jedoch bevorzugt, wenn die Mittel eine Steuereinheit umfassen, die dazu ausgebildet ist, den ersten und/oder den zweiten Massenstrom zu regeln. Dadurch kann eine dynamische Regelung der Hold Time in Abhängigkeit der jeweils aktuellen Hold Time bzw. des Füllstands der Kryobehälter erzielt werden. The first cryocontainer preferably has a container volume which is greater than a container volume of the second cryocontainer. In this embodiment, the solution according to the invention can be used with particular preference, because the hold time of the cryocontainers will generally be different and not only when the hold time of the two cryocontainers is different due to external circumstances. In this embodiment it is particularly preferred if, for example, the first operating mode is started immediately after the tank has been completely filled - and particularly preferably after the working pressure has been reached in the cryogenic containers - and the second operating mode is started after an equally long hold time has been reached. In the simplest case, the first operating mode could be implemented in that a rigid throttle is provided in the first extraction line so that the hold time of the two cryocontainers approaches when the fluid is withdrawn from both cryocontainers. However, it is preferred if the means comprise a control unit which is designed to regulate the first and / or the second mass flow. This allows dynamic control of the hold time as a function of the current hold time or the fill level of the cryocontainer.
In dieser Ausführungsform ist vorteilhaft, wenn die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, im ersten Betriebsmodus Fluid im Wesentlichen nur aus dem ersten Kryobehälter zu entnehmen, bis die Hold Time des ersten Kryobehälters im Wesentlichen der Hold Time des zweiten Kryobehälters entspricht. Im einfachsten Fall kann dies durch ein Ein/ Aus-Ventil in der ersten bzw. zweiten Entnahmeleitung erzielt werden, welches durch die Steuereinheit angesteuert wird. In this embodiment it is advantageous if the control unit is designed to essentially only withdraw fluid from the first cryocontainer in the first operating mode until the hold time of the first cryocontainer essentially corresponds to the hold time of the second cryocontainer. In the simplest case, this can be achieved by an on / off valve in the first or second extraction line, which is controlled by the control unit.
Alternativ dazu kann eine weitere Verbesserung vorgesehen werden, und zwar indem die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, im ersten Betriebsmodus im Wesentlichen nur eine solche Menge an Fluid aus dem zweiten Kryobehälter zu entnehmen, dass die Hold Time des zweiten Kryobehälters konstant bleibt, und das restliche Fluid aus dem ersten Kryobehälter zu entnehmen. Dies ermöglicht, dass die Hold Time des zweiten Kryobehälters nicht abnimmt, während der Großteil des Fluids aus dem ersten Kryobehälter entnommen wird. Alternatively, a further improvement can be provided, namely in that the control unit is designed to remove essentially only such an amount of fluid from the second cryocontainer in the first operating mode that the hold time of the second cryocontainer remains constant, and the remaining fluid to be taken from the first cryocontainer. This enables the hold time of the second cryocontainer not to decrease while the majority of the fluid is being withdrawn from the first cryocontainer.
In der letztgenannten Ausführungsform ist weiters bevorzugt, wenn das System dazu ausgebildet ist, im ersten Betriebsmodus Fluid nur in gasförmigem Zustand aus dem zweiten Kryobehälter zu entnehmen. Dies bewirkt, dass weniger Masse aus dem zweiten Kryobehälter entnommen werden muss, um die Hold Time konstant zu halten. In the last-mentioned embodiment it is further preferred if the system is designed to remove fluid from the second cryocontainer in the first operating mode only in a gaseous state. This has the effect that less mass has to be removed from the second cryocontainer in order to keep the hold time constant.
In allen Ausführungsformen ist bevorzugt, wenn die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, nach einem erstmaligen Erreichen der gleichen Hold Time der beiden Kryobehälter vom ersten in den zweiten Betriebsmodus zu wechseln. Dadurch kann ein System erzielt werden, welches die Hold Time der beiden Kryobehälter so effizient wie möglich steuert. In all embodiments it is preferred if the control unit is designed to switch from the first to the second operating mode after the same hold time of the two cryocontainers has been reached for the first time. As a result, a system can be achieved which controls the hold time of the two cryocontainers as efficiently as possible.
Weiters wird bevorzugt, wenn die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, bei einer Entnahme des Fluids aus dem ersten und/oder dem zweiten Kryobehälter zwischen einer Entnahme des Fluids in einer Flüssigphase und/oder einer Entnahme des Fluids in einer Gasphase zu wählen. Dies kann sowohl für den ersten als auch für den zweiten Betriebsmodus vorgesehen werden. Im Normalbetrieb wird das Fluid in der Flüssigphase entnommen. Sollte der Druck jedoch den gewünschten Arbeitsdruck überschreiten, kann Fluid in der Gasphase entnommen werden. Dadurch kann eine sogenannte Economizer-Funktion unter Berücksichtigung der Hold Time erzielt werden. It is further preferred if the control unit is designed to choose between removing the fluid in a liquid phase and / or removing the fluid in a gas phase when the fluid is removed from the first and / or the second cryocontainer. This can be provided for both the first and the second operating mode. In normal operation, the fluid is withdrawn in the liquid phase. However, should the pressure exceed the desired working pressure, fluid can be withdrawn in the gas phase become. This enables a so-called economizer function to be achieved, taking the hold time into account.
Weiters bevorzugt kann ein dritter Betriebsmodus vorgesehen sein, wobei das System im dritten Betriebsmodus dazu ausgebildet ist, während des Betriebs einen unterschiedlichen Arbeitsdruck in den beiden Kryobehältem auszubilden und Fluid nur aus dem ersten oder nur aus dem zweiten Kryobehälter zu entnehmen. Bevorzugt wird dabei der kleinere der Kryobehälter auf den niedrigeren Arbeitsdruck abgesenkt und Fluid wird nur aus dem größeren Kryobehälter entnommen, wenn eine erwartete benötigte Leistung des Systems über einem Schwellwert liegt und Fluid wird nur aus dem kleineren Kryobehälter entnommen, wenn die erwartete benötigte Leistung des Systems unter dem Schwellwert liegt. Weiters bevorzugt kann hierbei ein erwartetes Fahrstreckenprofil herangezogen werden, um die benötigte Leistung zu bestimmen. Durch diese Maßnahmen kann der nutzbare Inhalt der Kryobehälter weiter erhöht werden, denn durch die Absenkung des Arbeitsdrucks in einem der Kryobehälter auf ein Niveau, auf dem das System nur eine geringe Motorleistung unterstützen kann, kann die Hold Time dieses Kryobehälters verlängert werden. Furthermore, a third operating mode can preferably be provided, the system in the third operating mode being designed to develop a different working pressure in the two cryocontainers during operation and to remove fluid only from the first or only from the second cryocontainer. The smaller of the cryocontainers is preferably lowered to the lower working pressure and fluid is only taken from the larger cryocontainer when an expected required power of the system is above a threshold value and fluid is only taken from the smaller cryocontainer when the expected required power of the system is below the threshold. Furthermore, an expected route profile can preferably be used here in order to determine the required power. These measures can further increase the usable content of the cryocontainer, because by lowering the working pressure in one of the cryocontainers to a level at which the system can only support a low engine output, the hold time of this cryocontainer can be extended.
Weiters kann das System in einen vierten Betriebszustand versetzbar sein, wenn der Druck in beiden Kryobehältem zwischen einem Arbeitsdruck und dem genannten Schwellwert liegt, und wobei das System im vierten Betriebsmodus dazu ausgebildet ist, die zwei Massenströme derart zu wählen, dass der Druck in beiden Kryobehältem auf den Arbeitsdruck gesenkt wird und dabei die Hold Time der beiden Kryobehälter bei der Entnahme konvergiert und/oder im Wesentlichen mit der gleichen Rate zunimmt. Dadurch kann ein Betriebsmodus erzielt werden, der unmittelbar nach dem Starten des Systems gewählt wird, d.h. in den oben genannten Ausführungsformen noch vor dem ersten bzw. zweiten Betriebsmodus. Der vierte Betriebsmodus ermöglicht, dass der Druck in den Kryobehältem unter Berücksichtigung der Hold Time auf den Arbeitsdruck gesenkt wird. Furthermore, the system can be switched to a fourth operating state if the pressure in both cryogenic containers lies between a working pressure and the aforementioned threshold value, and in the fourth operating mode the system is designed to select the two mass flows in such a way that the pressure in both cryogenic containers is lowered to the working pressure and the hold time of the two cryocontainers converges during removal and / or increases at essentially the same rate. As a result, an operating mode can be achieved which is selected immediately after the system has been started, i.e. in the above-mentioned embodiments before the first or second operating mode. The fourth operating mode enables the pressure in the cryogenic container to be reduced to the working pressure, taking the hold time into account.
Im vierten Betriebsmodus wird zudem bevorzugt, wenn Fluid nur in der Gasphase aus den Kryobehältem entnommen wird, da hierdurch schnellstmöglich der Arbeitsdruck erreicht werden kann. Jedoch kann auch vorgesehen werden, dass das Fluid aus einem der Kryobehälter in der Gasphase und aus dem anderen Kryobehälter in der Flüssigphase entnommen wird, beispielsweise wenn dies dabei hilft, dass die Hold Time schneller konvergiert. In the fourth operating mode, it is also preferred if fluid is only withdrawn from the cryocontainer in the gas phase, since this allows the working pressure to be reached as quickly as possible. However, it can also be provided that the fluid is withdrawn from one of the cryocontainers in the gas phase and from the other cryocontainer in the liquid phase, for example if this helps the hold time to converge more quickly.
Einerseits könnte die Steuereinheit die Massenströme nach einem vorgeschriebenen Schema regeln, beispielsweise das genannte Ein/ Aus-Ventil nach einer vorbestimmten Zeit ansteuem, wodurch der erste Betriebsmodus erzielt werden kann. Bevorzugt umfasst die Steuereinheit jedoch eine Recheneinheit, die dazu ausgebildet ist, die aktuelle Hold Time des ersten und/oder des zweiten Kryobehälters zu berechnen und aufgrund der berechneten Hold Time die Massenströme zu steuern. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein aktueller Füllstand und/oder ein aktueller Druck im Kryobehälter gemessen wird, um daraus die aktuelle Hold Time zu bestimmen. Eine berechnete Hold Time hat den Vorteil, dass die Steuerung der Massenströme genauer erfolgen kann und dadurch auch eine verbesserte Hold Time des Gesamtsystems erzielt werden kann. On the one hand, the control unit could regulate the mass flows according to a prescribed scheme, for example control the said on / off valve after a predetermined time, whereby the first operating mode can be achieved. However, the control unit preferably comprises a computing unit which is designed to record the current hold time of the first and / or to calculate the second cryocontainer and to control the mass flows based on the calculated hold time. This can be done, for example, by measuring a current fill level and / or a current pressure in the cryocontainer in order to determine the current hold time therefrom. A calculated hold time has the advantage that the mass flows can be controlled more precisely and an improved hold time of the overall system can thereby also be achieved.
Ferner kann die Steuereinheit dazu ausgebildet sein, die aktuelle Hold Time des ersten und/oder des zweiten Kryobehälters aus vorberechneten oder aus bei einer Referenzmessung gemessenen Werten zu bestimmen. Dazu kann beispielsweise während der Entnahme die Entnahmerate des Fluids aus den beiden Kryobehältem gemessen werden oder einfach eine Betriebszeit des Systems herangezogen werden. Furthermore, the control unit can be designed to determine the current hold time of the first and / or the second cryocontainer from precalculated values or from values measured during a reference measurement. For this purpose, for example, the removal rate of the fluid from the two cryocontainers can be measured during the removal or simply an operating time of the system can be used.
Das erfindungsgemäße System kann besonders einfach umgesetzt werden, indem das System ein erstes Ventil in der ersten Entnahmeleitung und ein zweites Ventil in der zweiten Entnahmeleitung umfasst, und wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Ventile anzusteuem, um den ersten und den zweiten Massenstrom einzustellen. Dies ermöglicht eine besonders einfache Konstruktion des Systems und insbesondere auch eine Nachrüstung von bereits bestehenden Systemen. The system according to the invention can be implemented in a particularly simple manner in that the system comprises a first valve in the first extraction line and a second valve in the second extraction line, and the control unit is designed to control the valves in order to set the first and second mass flow rates. This enables a particularly simple construction of the system and, in particular, also enables existing systems to be retrofitted.
In den genannten Ausführungsformen ist bevorzugt, wenn das System eine Messeinrichtung umfasst, die dazu ausgebildet ist, ein aktuelles Volumen des Fluids und/oder einen aktuellen Arbeitsdruck des Fluids im ersten Kryobehälters und/oder im zweiten Kryobehälter zu messen und an die Steuereinheit zu senden. Dadurch kann die Hold Time der beiden Kryobehälter besonders genau bestimmt werden. In the embodiments mentioned, it is preferred if the system comprises a measuring device which is designed to measure a current volume of the fluid and / or a current working pressure of the fluid in the first cryocontainer and / or in the second cryocontainer and to send it to the control unit. In this way, the hold time of the two cryocontainers can be determined particularly precisely.
Weiters bevorzugt können die Behältervolumina in einer durch die Steuereinheit abfragbaren Datenbank hinterlegt sein. Dies kann beispielsweise dann von Vorteil sein, wenn die Hold Time unmittelbar berechnet wird. In einigen Ausführungsformen ist die Hinterlegung der Behältervolumina jedoch nicht notwendig, beispielsweise wenn Referenzwerte der Hold Time vorliegen. Furthermore, the container volumes can preferably be stored in a database that can be queried by the control unit. This can be advantageous, for example, if the hold time is calculated immediately. In some embodiments, however, it is not necessary to store the container volumes, for example if reference values of the hold time are available.
Vorteilhafte und nicht einschränkende Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Advantageous and non-limiting embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings.
Figur 1 zeigt ein Kraftfahrzeug, auf dem das erfindungsgemäße System montiert ist. FIG. 1 shows a motor vehicle on which the system according to the invention is mounted.
Figur 2 zeigt ein Diagramm, in dem die Hold Time in Relation zu einem aktuellen Behälterfüllstand von zwei verschiedenen Kryobehältem aufgetragen ist. Figur 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Tragrahmen 2 und zwei Achsen 3, 4. Auf beiden Seiten 5, 6 des Tragrahmens 2 ist zwischen den Achsen 3, 4 jeweils ein Kryobehälter 7, 8 montiert. Die Kryobehälter 7, 8 speichern jeweils Fluid, beispielsweise verflüssigtes Erdgas, welches dem Fachmann auch als LNG („Liquid Natural Gas“) bekannt ist. Das Fluid liegt in den Kryobehältern 7, 8 sowohl in flüssiger Form als auch im gasförmigen Zustand vor. Werden die Kryobehälter 7, 8 in Verbindung mit einem Kraftfahrzeug 1 eingesetzt, kann das gespeicherte Fluid beispielsweise als Treibstoff für einen Motor des Kraftfahrzeugs 1 dienen. In anderen Ausführungsformen könnten die Kryobehälter 7, 8 jedoch auch in anderen Einsatzgebieten vorgesehen werden. FIG. 2 shows a diagram in which the hold time is plotted in relation to a current container fill level of two different cryogenic containers. FIG. 1 shows a motor vehicle 1 with a support frame 2 and two axles 3, 4. A cryocontainer 7, 8 is mounted on each side 5, 6 of the support frame 2 between the axles 3, 4. The cryogenic containers 7, 8 each store fluid, for example liquefied natural gas, which is also known to those skilled in the art as LNG (“Liquid Natural Gas”). The fluid is present in the cryogenic containers 7, 8 both in liquid form and in the gaseous state. If the cryocontainers 7, 8 are used in connection with a motor vehicle 1, the stored fluid can serve, for example, as fuel for an engine of the motor vehicle 1. In other embodiments, however, the cryocontainers 7, 8 could also be provided in other areas of use.
Bei dem vorliegenden System 1 weist der erste Kryobehälter 7 ein Behältervolumen VI auf, welches größer ist als ein Behältervolumen V2 des zweiten Kryobehälters 8. Derartige Konfigurationen können beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn auf den beiden Seiten 5, 6 des Kraftfahrzeugs 1 unterschiedlich viel Bauraum zur Verfügung steht. In the present system 1, the first cryocontainer 7 has a container volume VI which is larger than a container volume V2 of the second cryocontainer 8. Such configurations can be useful, for example, if the two sides 5, 6 of the motor vehicle 1 have a different amount of installation space Available.
Ist das System 1 in Betrieb, beträgt der Druck in den Kryobehältern 7, 8 beispielsweise zwischen 6 und 8 bar. Dieser Druck kann beispielsweise durch die Entnahme von Fluid oder durch einen in den j eweiligen Kryobehälter hineinragenden Wärmetauscher geregelt werden. Sobald das System 1 jedoch nicht mehr im Betrieb ist, d.h. abgestellt wird, steigt der Druck in den Kryobehältern 7, 8 durch einen ständigen Wärmeeintrag in die Kryobehälter 7, 8 stetig an. If the system 1 is in operation, the pressure in the cryogenic containers 7, 8 is between 6 and 8 bar, for example. This pressure can be regulated, for example, by withdrawing fluid or by a heat exchanger protruding into the respective cryocontainer. However, as soon as the system 1 is no longer in operation, i.e. is switched off, the pressure in the cryogenic containers 7, 8 increases steadily due to a constant introduction of heat into the cryogenic containers 7, 8.
Um einen zu hohen Druck in den Kryobehältern 7, 8 und damit ein Gebrechen derer zu verhindern, weisen sowohl der erste Kryobehälter 7 als auch der zweite Kryobehälter 8 jeweils ein Überdruckventil 9, 10 auf, welches unmittelbar oder mittelbar über eine Verbindungsleitung an den jeweiligen Kryobehälter 7, 8 angeschlossen ist. Die Überdruckventile 9, 10 lösen bei einem vorbestimmten Druck aus, der beispielsweise bei 16 bar liegt, und geben dabei Fluid in gasförmigem Zustand aus. Üblicherweise lösen die beiden Überdruckventile 9, 10 bei demselben vorbestimmten Druck aus, wobei jedoch auch vorgesehen werden kann, dass diese bei unterschiedlichen Drücken auslösen können. In order to prevent excessive pressure in the cryogenic containers 7, 8 and thus a breakage thereof, both the first cryogenic container 7 and the second cryogenic container 8 each have a pressure relief valve 9, 10, which is directly or indirectly connected to the respective cryogenic container via a connecting line 7, 8 is connected. The pressure relief valves 9, 10 trigger at a predetermined pressure, which is 16 bar, for example, and in the process emit fluid in a gaseous state. Usually, the two pressure relief valves 9, 10 trigger at the same predetermined pressure, but it can also be provided that they can trigger at different pressures.
Die Zeitspanne von einer Beendigung der Entnahme bis zu einem Zeitpunkt, bei dem der Druck im Kryobehälter 7, 8 einen vordefinierten Schwellwert erreicht, wird als sogenannte Hold Time bezeichnet. Es versteht sich, dass die Hold Time der beiden Kryobehälter 7, 8 möglichst hoch sein soll, da ausgelassenes Fluid einen wirtschaftlichen Verlust und eine Umweltbeeinträchtigung darstellt. The time span from the completion of the removal to a point in time at which the pressure in the cryocontainer 7, 8 reaches a predefined threshold value is referred to as the so-called hold time. It goes without saying that the hold time of the two cryocontainers 7, 8 should be as high as possible, since discharged fluid represents an economic loss and an adverse effect on the environment.
Die Hold Time des jeweiligen Kryobehälters 7, 8 berechnet sich unter anderem aus dem Behältervolumen VI, V2, da eine größere Behälteroberfläche gleichzeitig einen größeren Wärmeeintrag bedeutet. Weiters ist die Hold Time abhängig von dem aktuellen Volumen an Fluid im Kryobehälter 7, 8 und der Druckdifferenz zwischen dem Auslösedruck des jeweiligen Überdruckventils 9, 10 und dem Betriebsdruck, der zum Zeitpunkt der Beendigung der Entnahme im jeweiligen Kryobehälter 7, 8 vorherrscht. Für die Berechnung der Hold Time kann eine vorbestimmte Umgebungstemperatur der Kryobehälter 7, 8 bzw. ein vorbestimmter Wärmeeintrag in die Kryobehälter 7, 8 angenommen werden. Das Verhältnis der Hold Time der beiden Kryobehälter 7, 8 hängt jedoch nur wenig von der Umgebungstemperatur ab. The hold time of the respective cryogenic container 7, 8 is calculated, among other things, from the container volume VI, V2, since a larger container surface area simultaneously a larger one Heat input means. Furthermore, the hold time depends on the current volume of fluid in the cryocontainer 7, 8 and the pressure difference between the trigger pressure of the respective overpressure valve 9, 10 and the operating pressure that prevails in the respective cryocontainer 7, 8 at the time the withdrawal is completed. A predetermined ambient temperature of the cryogenic containers 7, 8 or a predetermined heat input into the cryogenic containers 7, 8 can be assumed for the calculation of the hold time. However, the ratio of the hold time of the two cryogenic containers 7, 8 depends only slightly on the ambient temperature.
In Figur 2 ist ein Diagramm dargestellt, bei dem das aktuelle Volumen an Fluid im Verhältnis zum Gesamtbehältervolumen auf der horizontalen Achse und die Hold Time in Tagen auf der vertikalen Achse aufgetragen ist. Mit HT1 ist der Verlauf der Hold Time eines ersten Kryobehälters 7 mit einem Behältervolumen VI von 5001 dargestellt. Mit HT2 ist der Verlauf der Hold Time eines Kryobehälters 8 mit einem Behältervolumen V2 von 3001 dargestellt. Es ist ersichtlich, dass der erste Kryobehälter 7 mit dem größeren Behältervolumen VI bei einem gleichen Füllstand eine längere Hold Time aufweist als der zweite Kryobehälter 8 mit dem kleineren Behältervolumen V2. Im dargestellten Beispiel wurde eine minimale Hold Time von vier Tagen gewählt. FIG. 2 shows a diagram in which the current volume of fluid is plotted in relation to the total container volume on the horizontal axis and the hold time in days is plotted on the vertical axis. HT1 shows the curve of the hold time of a first cryogenic container 7 with a container volume VI of 5001. The curve of the hold time of a cryocontainer 8 with a container volume V2 of 3001 is shown with HT2. It can be seen that the first cryocontainer 7 with the larger container volume VI has a longer hold time than the second cryocontainer 8 with the smaller container volume V2 at the same fill level. In the example shown, a minimum hold time of four days was selected.
Um für den Betrieb Fluid aus den Kryobehältern 7, 8 zu entnehmen, umfasst das System 1 eine erste Entnahmeleitung 11, die an den ersten Kryobehälter 7 zur Entnahme eines ersten Massenstroms Ml von Fluid anschließt, und eine zweite Entnahmeleitung 12, die an den zweiten Kryobehälter 8 zur Entnahme eines zweiten Massenstroms M2 von Fluid anschließt. In order to remove fluid from the cryocontainers 7, 8 for operation, the system 1 comprises a first extraction line 11, which connects to the first cryocontainer 7 for removing a first mass flow Ml of fluid, and a second extraction line 12, which connects to the second cryocontainer 8 connects to the removal of a second mass flow M2 of fluid.
Das erfindungsgemäße System 1 umfasst Mittel 13, die dazu ausgebildet sind, die zwei Massenströme Ml, M2 unterschiedlich groß auszubilden. Dies wird mit dem Ziel eingesetzt, dass eine möglichst große Zeit nach einer Beendigung der Entnahme erreicht wird, bei welcher eines der beiden Überdruckventile 9, 10 auslöst. Dies wird dann erreicht, wenn die Hold Time der beiden Kryobehälter 7, 8 während der Entnahme im Wesentlichen gleich groß ist. The system 1 according to the invention comprises means 13 which are designed to form the two mass flows Ml, M2 of different sizes. This is used with the aim of achieving as long as possible after the withdrawal has ended, at which time one of the two pressure relief valves 9, 10 is triggered. This is achieved when the hold time of the two cryocontainers 7, 8 is essentially the same during removal.
Die Mittel 13 können beispielsweise als Steuereinheit 14 ausgebildet sein, welche die Massenströme Ml, M2 steuert. Dies kann beispielsweise über Ventile 15, 16 erzielt werden, die jeweils in den Entnahmeleitungen 11, 12 angeordnet sind und von der Steuereinheit 14 angesteuert werden. In alternativen Ausführungsformen können die Mittel 13 jedoch auch nur eine starre Drossel in einer der Entnahmeleitungen 11, 12 umfassen. The means 13 can be designed, for example, as a control unit 14 which controls the mass flows Ml, M2. This can be achieved, for example, via valves 15, 16, which are each arranged in the extraction lines 11, 12 and are controlled by the control unit 14. In alternative embodiments, however, the means 13 can also only comprise a rigid throttle in one of the extraction lines 11, 12.
Um zu bestimmen, wie groß die Massenströme im ersten bzw. zweiten Betriebsmodus sein sollen, kann die Steuereinheit 14 eine Recheneinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist, die aktuelle Hold Time des ersten und/oder des zweiten Kryobehälters 7, 8 zu berechnen. Dazu kann das System 1 insbesondere eine Messeinrichtung umfasst, die dazu ausgebildet ist, ein aktuelles Volumen des Fluids und/oder einen aktuellen Arbeitsdruck des Fluids im ersten Kryobehälters 7 und/oder im zweiten Kryobehälter 8 zu messen und an die Steuereinheit 14 zu senden. Auch andere Messwerte könnten gemessen und an die Steuereinheit 14 gesandt werden, um die Massenströme Ml, M2 noch effizienter zu steuern. In order to determine how large the mass flows should be in the first or second operating mode, the control unit 14 can comprise a computing unit which is designed to process the to calculate the current hold time of the first and / or the second cryocontainer 7, 8. For this purpose, the system 1 can in particular comprise a measuring device which is designed to measure a current volume of the fluid and / or a current working pressure of the fluid in the first cryocontainer 7 and / or in the second cryocontainer 8 and to send it to the control unit 14. Other measured values could also be measured and sent to the control unit 14 in order to control the mass flows Ml, M2 even more efficiently.
Alternativ kann die Steuereinheit 14 die Steuerung der Massenströme Ml, M2 auch ohne unmittelbare Messungen am Fluid in den Kryobehältem 7, 8 durchführen, beispielsweise indem die Massenströme Ml, M2 nach einem vorbestimmten Schema gesteuert werden, beispielsweise auch in Abhängigkeit von der Entnahmezeit bzw. einem erwarteten Entnahmevolumen des Fluids. Alternatively, the control unit 14 can also control the mass flows Ml, M2 without direct measurements on the fluid in the cryogenic containers 7, 8, for example by controlling the mass flows Ml, M2 according to a predetermined scheme, for example also as a function of the withdrawal time or a expected withdrawal volume of the fluid.
Durch die genannten Mittel 13, mittels welchen die Massenströme Ml, M2 unterschiedlich groß ausgebildet werden können, kann das System 1 in einem ersten Betriebsmodus und/oder in einem zweiten Betriebsmodus betrieben werden. Im ersten Betriebsmodus werden die Massenströme Ml, M2 derart eingestellt, dass die Hold Time der beiden Kryobehälter 7, 8 konvergiert. Im zweiten Betriebsmodus können die Massenströme Ml, M2 derart eingestellt werden, dass die Hold Time der beiden Kryobehälter 7, 8 im Wesentlichen mit der gleichen Rate abnimmt, wenn die Hold Time der beiden Kryobehälter 7, 8 im Wesentlichen gleich groß sind. The system 1 can be operated in a first operating mode and / or in a second operating mode by means of the means 13, by means of which the mass flows Ml, M2 can be configured to be of different sizes. In the first operating mode, the mass flows Ml, M2 are set in such a way that the hold time of the two cryogenic containers 7, 8 converges. In the second operating mode, the mass flows Ml, M2 can be set in such a way that the hold time of the two cryogenic containers 7, 8 decreases essentially at the same rate if the hold time of the two cryogenic containers 7, 8 are essentially the same.
Grundsätzlich könnte vorgesehen werden, dass das System 1 nur im ersten oder nur im zweiten Betriebsmodus betrieben wird. Wird das System 1 beispielsweise nur im ersten Betriebsmodus betrieben und werden nach dem Erreichen einer gleichen Hold Time die Massenströme Ml, M2 gleich groß angesetzt, wird die Hold Time wieder divergieren. In manchen Fällen kann diese Divergenz jedoch in Kauf genommen werden, beispielsweise wenn eine vereinfachte Steuerung erzielt werden soll. Auch könnte das System 1 wieder in den ersten Betriebsmodus versetzt werden, wenn die Divergenz einen Schwellwert überschreitet. In principle, it could be provided that the system 1 is operated only in the first or only in the second operating mode. If the system 1 is operated, for example, only in the first operating mode and if the mass flows Ml, M2 are set to the same size after reaching the same hold time, the hold time will diverge again. In some cases, however, this divergence can be accepted, for example if a simplified control is to be achieved. The system 1 could also be switched back to the first operating mode if the divergence exceeds a threshold value.
Ist das System 1 dazu ausgebildet, sowohl im ersten als auch im zweiten Betriebszustand betrieben zu werden, wird das System 1 bevorzugt zuerst im ersten Betriebszustand betrieben, bis die Hold Time der beiden Kryobehälter 7, 8 im Wesentlichen gleich groß ist. Danach wird das System 2 im zweiten Betriebszustand betrieben, sodass die Hold Time der beiden Kryobehälter 7, 8 im Wesentlichen mit der gleichen Rate abnimmt. Sollte es Vorkommen, dass die Hold Time der beiden Kryobehälter 7, 8 beispielsweise durch äußere Einflüsse wieder abweicht, kann abermals in den ersten Betriebsmodus gewechselt werden, bis die Hold Time der beiden Kryobehälter 7, 8 wieder gleich groß ist, um danach wieder in den zweiten Betriebsmodus zu wechseln. If the system 1 is designed to be operated both in the first and in the second operating state, the system 1 is preferably operated first in the first operating state until the hold time of the two cryogenic containers 7, 8 is essentially the same. The system 2 is then operated in the second operating state, so that the hold time of the two cryocontainers 7, 8 decreases essentially at the same rate. Should it happen that the hold time of the two cryocontainers 7, 8 deviates again, for example due to external influences, it is possible to switch back to the first operating mode until the hold Time of the two cryogenic containers 7, 8 is again the same, in order to then switch back to the second operating mode.
In der Regel wird Fluid im ersten und/oder im zweiten Betriebszustand in der Flüssigphase entnommen, um eine möglichst hohe Leistung zu erzielen. Jedoch kann Fluid in ersten und/oder im zweiten Betriebszustand auch in der Gasphase entnommen werden, wodurch beispielsweise eine Economizer-Funktion erreicht werden kann. Die Steuereinheit 14 kann dazu bei der Einstellung der Massenströme Ml, M2 auch eine Auswahl vornehmen, ob Fluid in der Gasphase oder in der Flüssigphase entnommen werden soll, um eine konvergierende bzw. gleichbleibende Hold Time zu erzielen. As a rule, fluid is withdrawn in the first and / or in the second operating state in the liquid phase in order to achieve the highest possible performance. However, in the first and / or in the second operating state, fluid can also be withdrawn in the gas phase, as a result of which, for example, an economizer function can be achieved. For this purpose, when setting the mass flows M1, M2, the control unit 14 can also make a selection as to whether fluid is to be withdrawn in the gas phase or in the liquid phase in order to achieve a converging or constant hold time.
Mit Hinblick auf Figur 2 wird dies nun an einem praktischen Beispiel erläutert. Sind beide Kryobehälter 7, 8 vollgefüllt, würde man zuerst nur aus dem 5001 Kryobehälter 7 Fluid entnehmen, bis dieser eine restliche Hold Time von 7,2 Tagen aufweist, was der Hold Time des vollen 3001 Kryobehälters 8 entspricht. Im Allgemeinen kann jedoch auch im ersten Betriebsmodus gerade so viel Fluid, bevorzugt in der Gasphase, aus dem kleinen Kryobehälter 8 entnommen werden, um den Druck darin konstant zu halten, wodurch eine maximale Hold Time dieses Kryobehälters 8 erzielt wird. With regard to FIG. 2, this will now be explained using a practical example. If both cryocontainers 7, 8 are fully filled, fluid would initially only be removed from the 5001 cryocontainer 7 until it has a remaining hold time of 7.2 days, which corresponds to the hold time of the full 3001 cryocontainer 8. In general, however, just enough fluid, preferably in the gas phase, can be withdrawn from the small cryocontainer 8 in the first operating mode in order to keep the pressure therein constant, as a result of which a maximum hold time of this cryocontainer 8 is achieved.
Beispielsweise hält ein voller Kryobehälter 7 mit 5001 ca. 160 kg LNG. Ein 3001 Kryobehälter 8 hält hingegen ca. 95 kg LNG. Im ersten Betriebsmodus werden die ersten 65 kg nur aus dem 5001 Kryobehälter 7 entnommen. In dieser Zeit wird aus dem 3001 Kryobehälter 8 gerade so viel entnommen, um den Druck konstant zu halten. For example, a full cryocontainer 7 with 5001 holds approx. 160 kg of LNG. A 3001 cryocontainer 8, on the other hand, holds approx. 95 kg of LNG. In the first operating mode, the first 65 kg are only removed from the 5001 cryocontainer 7. During this time, just enough is removed from the 3001 cryocontainer 8 to keep the pressure constant.
Wird die Fahrt nach den entnommenen 65 kg LNG weiter fortgesetzt, wird in den zweiten Betriebsmodus gewechselt und die Entnahmeraten der beiden Kryobehälter 7, 8 so angepasst, dass beide Kryobehälter 7, 8 dieselbe verbleibende Hold Time aufweisen. If the journey is continued after the 65 kg of LNG removed, a switch is made to the second operating mode and the removal rates of the two cryocontainers 7, 8 are adjusted so that both cryocontainers 7, 8 have the same remaining hold time.
Eine Verkürzung der Hold Time um einen Tag tritt in der Folge ein, wenn aus dem 5001 Kryobehälter 7 ca. 18,5 kg LNG entnommen werden und aus dem 3001 Kryobehälter 8 ca. 16,7 kg LNG entnommen werden. Somit kann unter Einhaltung dieses Entnahmeverhältnisses der 5001 Kryobehälter 7 bis zu einer Restmenge von ca. 34 kg LNG (Füllstand 13 %) und der 3001 Kryobehälter 8 bis zu einer Restmenge von 42 kg (Füllstand 37 %) betrieben werden. Bei diesen Füllständen wird die minimale Hold Time von vier Tagen erreicht. The hold time is subsequently shortened by one day when approx. 18.5 kg of LNG are removed from the 5001 cryocontainer 7 and approx. 16.7 kg of LNG are removed from the 3001 cryocontainer 8. Thus, while maintaining this withdrawal ratio, the 5001 cryocontainer 7 can be operated up to a residual amount of approx. 34 kg LNG (level 13%) and the 3001 cryocontainer 8 up to a residual amount of 42 kg (level 37%). The minimum hold time of four days is reached at these levels.
In Summe ergibt dies für den 5001 Kryobehälter 7 einen nutzbaren LNG-Inhalt von 160 kg - 34 kg = 126 kg. Für den 3001 Kryobehälter 8 ergibt dies einen nutzbaren LNG-Inhalt von 95 kg - 42 kg = 53 kg. Insgesamt verfügt das System 1 somit über einen nutzbaren LNG-Inhalt von 126 kg + 53 kg = 179 kg. Ohne eine Anpassung der Massenströme Ml, M2 sind nur zweimal 53 kg = 106 kg nutzbar für die verbleibende Hold Time von vier Tagen, weil jede weitere entnommene Masse die Hold Time des kleineren Kryobehälters 8 unter vier Tage absenkt. In total, this results in a usable LNG content of 160 kg - 34 kg = 126 kg for the 5001 cryocontainer 7. For the 3001 cryocontainer 8 this results in a usable LNG content of 95 kg - 42 kg = 53 kg. Overall, the system 1 thus has a usable LNG content of 126 kg + 53 kg = 179 kg. Without an adaptation of the mass flows Ml, M2, only twice 53 kg = 106 kg can be used for the remaining hold time of four days, because each additional mass removed reduces the hold time of the smaller cryocontainer 8 to below four days.
Eine weitere Erhöhung des nutzbaren Kryobehälter-Inhalts kann erzielt werden, wenn überdies ein dritter Betriebszustand vorgesehen wird. Hierbei kann der kleinere Kryobehälter 8 auf einen geringeren Druck abgesenkt werden, um durch das damit geschaffene größere Druckintervall wieder eine Hold Time von vier Tagen zu erzielen. Dies ist möglich, wenn gegen Ende der geplanten Fahrt der Motor im Teillastbetrieb aus dem kleineren Kryobehälter 8 mit geringeren Drücken versorgt wird. Dazu muss entweder aus dem einen oder aus dem anderen Kryobehälter 7, 8 entnommen werden, da eine gleichzeitige Entnahme zu einem Druckausgleich zwischen den Kryobehältern 7, 8 führen würde. Um zu regeln, aus welchem Kryobehälter 7, 8 Fluid entnommen wird, kann ein Fahrstreckenprofil herangezogen werden, welches beispielsweise aus einer vorab aufgezeichneten Karte ausgelesen werden kann. A further increase in the usable contents of the cryocontainer can be achieved if a third operating state is also provided. Here, the smaller cryocontainer 8 can be lowered to a lower pressure in order to achieve a hold time of four days again through the greater pressure interval thus created. This is possible if, towards the end of the planned journey, the motor is supplied with lower pressures in partial load operation from the smaller cryocontainer 8. To this end, it is necessary to remove either from one or the other cryocontainer 7, 8, since a simultaneous removal would lead to a pressure equalization between the cryocontainers 7, 8. In order to regulate from which cryocontainer 7, 8 fluid is withdrawn, a route profile can be used, which can be read, for example, from a map recorded in advance.
Wird im dritten Betriebsmodus beispielsweise der Druck des 3001 Kryobehälters von 8 bar auf 6 bar abgesenkt, so reduziert sich die Restmasse für 4 Tage Hold Time um 16 kg von 42 kg auf 26 kg und die gesamte nutzbare Masse erhöht sich von 179 kg auf 195 kg. If, for example, the pressure of the 3001 cryocontainer is reduced from 8 bar to 6 bar in the third operating mode, the remaining mass for 4 days of hold time is reduced by 16 kg from 42 kg to 26 kg and the total usable mass increases from 179 kg to 195 kg .
Der dritte Betriebsmodus kann entweder von der vorgenannten Steuereinheit 14 gesteuert werden oder von einer davon gesonderten Steuereinheit, die mit der vorgenannten Steuereinheit 14 in Verbindung stehen kann. Insbesondere können zur Einstellung des Druck Wärmetauscher angesteuert werden, die in den jeweiligen Kryobehälter 7, 8 ragen. The third operating mode can either be controlled by the aforementioned control unit 14 or by a separate control unit which can be connected to the aforementioned control unit 14. In particular, heat exchangers which protrude into the respective cryocontainer 7, 8 can be activated to adjust the pressure.
Auch könnte ein vierter Betriebsmodus vorgesehen werden, der beispielsweise als Startmodus gewählt wird, wenn der Druck in einem oder in beiden Kryobehältern 7, 8 über einem gewünschten Arbeitsdruck liegt. Im Stand der Technik wird zu diesem Zweck aus beiden Kryobehältern 7, 8 so viel Fluid wie möglich entnommen, sodass der Arbeitsdruck schnellstmöglich erreicht wird. Im vorliegenden vierten Betriebsmodus können die Massenströme Ml, M2 in diesem vierten Betriebsmodus unterschiedlich groß ausgebildet sein, um einerseits den Arbeitsdruck schnell zu erreichen, andererseits aber auch um eine konvergierende bzw. gleichbleibende Hold Time zu erzielen. Im vierten Betriebsmodus wird Fluid in der Regel in der Gasphase entnommen. Jedoch könnte Fluid auch in der Flüssigphase entnommen werden, wenn dies dabei hilft, eine konvergierende bzw. gleichbleibende Hold Time zu erzielen. A fourth operating mode could also be provided, which is selected, for example, as the start mode when the pressure in one or in both cryogenic containers 7, 8 is above a desired working pressure. In the prior art, as much fluid as possible is withdrawn from both cryocontainers 7, 8 for this purpose, so that the working pressure is reached as quickly as possible. In the present fourth operating mode, the mass flows Ml, M2 can be designed to be of different sizes in this fourth operating mode, on the one hand to reach the working pressure quickly, but on the other hand also to achieve a converging or constant hold time. In the fourth operating mode, fluid is usually withdrawn in the gas phase. However, fluid could also be withdrawn in the liquid phase if this helps to achieve a converging or constant hold time.
In weiteren Ausführungsformen können die Kryobehälter 7, 8 auch ein gleich großes Volumen VI, V2 aufweisen. Die Einstellung von unterschiedlichen Massenströmen Ml, M2 kann dann vorteilhaft sein, wenn der Füllstand der beiden Kryobehälter unterschiedlich groß ist, da sich dadurch eine unterschiedliche Hold Time der beiden Kryobehälter 7, 8 ergibt. In Ausführungsformen mit unterschiedlich großen Kryobehältem 7, 8 wird üblicherweise kein zweiter Betriebsmodus vorgesehen, d.h. der zweite Betriebsmodus wird in manchen Ausführungsformen nur vorgesehen, wenn die Kryobehälter ein unterschiedlich großes Behältervolumen VI, V2 aufweisen. In further embodiments, the cryocontainers 7, 8 can also have an equally large volume VI, V2. The setting of different mass flows Ml, M2 can then be advantageous if the fill level of the two cryocontainers is different, since this results in a different hold time of the two cryocontainers 7, 8. In embodiments with cryogenic containers 7, 8 of different sizes, no second operating mode is usually provided, ie the second operating mode is only provided in some embodiments if the cryogenic containers have container volumes VI, V2 of different sizes.

Claims

Ansprüche: Expectations:
1. System (1) zur Bereitstellung eines Fluids, umfassend zumindest einen ersten und einen zweiten Kryobehälter (7, 8) zum Speichern des Fluids, wobei das System (1) eine erste Entnahmeleitung (11), die an den ersten Kryobehälter (7) zur Entnahme eines ersten Massenstroms (Ml) von Fluid anschließt, und eine zweite Entnahmeleitung (12) umfasst, die an den zweiten Kryobehälter (8) zur Entnahme eines zweiten Massenstroms (M2) von Fluid anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) Mittel (13) umfasst, die dazu ausgebildet sind, die zwei Massenströme (Ml, M2) unterschiedlich groß auszubilden, sodass in einem ersten Betriebsmodus eine Hold Time der beiden Kryobehälter (7, 8) bei der Entnahme konvergiert und/oder in einem zweiten Betriebsmodus die Hold Time der beiden Kryobehälter (7, 8) im Wesentlichen mit der gleichen Rate abnimmt, wenn die Hold Time der beiden Kryobehälter (7, 8) im Wesentlichen gleich groß sind, wobei die Hold Time die Zeitspanne von einer Beendigung der Entnahme bis zu jenem Zeitpunkt ist, bei dem der Druck im Kryobehälter (7, 8) einen vordefinierten Schwellwert erreicht. 1. System (1) for providing a fluid, comprising at least a first and a second cryocontainer (7, 8) for storing the fluid, the system (1) having a first extraction line (11) which is connected to the first cryocontainer (7) for removal of a first mass flow (Ml) of fluid, and comprises a second removal line (12) which connects to the second cryocontainer (8) for removal of a second mass flow (M2) of fluid, characterized in that the system (1) Means (13) which are designed to form the two mass flows (Ml, M2) of different sizes so that a hold time of the two cryocontainers (7, 8) converges during removal in a first operating mode and / or in a second operating mode the hold time of the two cryocontainers (7, 8) decreases essentially at the same rate when the hold time of the two cryocontainers (7, 8) are essentially the same, the hold time being the period of time from completion of the removal e is up to the point in time at which the pressure in the cryocontainer (7, 8) reaches a predefined threshold value.
2. System nach Anspruch 1, wobei der erste Kryobehälter (7) ein Behältervolumen (VI) aufweist, welches größer ist als ein Behältervolumen (V2) des zweiten Kryobehälters (8). 2. System according to claim 1, wherein the first cryocontainer (7) has a container volume (VI) which is greater than a container volume (V2) of the second cryocontainer (8).
3. System nach Anspruch 1, wobei der erste Kryobehälter (7) ein Behältervolumen (VI) aufweist, welches gleich groß ist wie ein Behältervolumen (V2) des zweiten Kryobehälters (8), wobei die Entnahmeleitungen (11, 12) einen unterschiedlichen Strömungswiderstand aufweisen. 3. System according to claim 1, wherein the first cryocontainer (7) has a container volume (VI) which is the same size as a container volume (V2) of the second cryocontainer (8), the extraction lines (11, 12) having a different flow resistance .
4. System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mittel (13) eine Steuereinheit (14) umfassen, die dazu ausgebildet ist, den ersten und/oder den zweiten Massenstrom (Ml, M2) zu regeln. 4. System (1) according to one of claims 1 to 3, wherein the means (13) comprise a control unit (14) which is designed to regulate the first and / or the second mass flow (Ml, M2).
5. System (1) nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit (14) dazu ausgebildet ist, im ersten Betriebsmodus Fluid nur aus dem ersten Kryobehälter (7) zu entnehmen, bis die Hold Time des ersten Kryobehälters (7) im Wesentlichen der Hold Time des zweiten Kryobehälters (8) entspricht. 5. System (1) according to claim 4, wherein the control unit (14) is designed to only withdraw fluid from the first cryocontainer (7) in the first operating mode until the hold time of the first cryocontainer (7) is essentially the hold time of the second cryocontainer (8).
6. System (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Steuereinheit (14) dazu ausgebildet ist, im ersten Betriebsmodus im Wesentlichen nur eine solche Menge an Fluid aus dem zweiten Kryobehälter (8) zu entnehmen, dass die Hold Time des zweiten Kryobehälters (8) konstant bleibt, und das restliche Fluid aus dem ersten Kryobehälter (7) zu entnehmen. 6. System (1) according to claim 4 or 5, wherein the control unit (14) is designed to in the first operating mode essentially only such an amount of fluid from the second It can be seen from the cryocontainer (8) that the hold time of the second cryocontainer (8) remains constant, and the remaining fluid can be removed from the first cryocontainer (7).
7. System (1) nach Anspruch 6, wobei das System (1) dazu ausgebildet ist, im ersten Betriebsmodus Fluid nur in gasförmigen Zustand aus dem zweiten Kryobehälter (8) zu entnehmen. 7. System (1) according to claim 6, wherein the system (1) is designed to remove fluid from the second cryocontainer (8) only in the gaseous state in the first operating mode.
8. System (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Steuereinheit (14) dazu ausgebildet ist, nach einem erstmaligen Erreichen der gleichen Hold Time der beiden Kryobehälter (7, 8) vom ersten in den zweiten Betriebsmodus zu wechseln. 8. System (1) according to one of claims 4 to 7, wherein the control unit (14) is designed to switch from the first to the second operating mode after the same hold time of the two cryogenic containers (7, 8) has been reached for the first time.
9. System (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Steuereinheit (14) dazu ausgebildet ist, bei einer Entnahme des Fluids aus dem ersten und/oder dem zweiten Kryobehälter (7, 8) zwischen einer Entnahme des Fluids in einer Flüssigphase und/oder einer Entnahme des Fluids in Gasphase zu wählen. 9. System (1) according to one of claims 4 to 8, wherein the control unit (14) is designed to, when the fluid is removed from the first and / or the second cryocontainer (7, 8) between a removal of the fluid in a To choose liquid phase and / or a withdrawal of the fluid in gas phase.
10. System (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei das System (1) in einen dritten Betriebszustand versetzbar ist, und wobei das System (1) im dritten Betriebsmodus dazu ausgebildet ist, während des Betriebs einen unterschiedlichen Arbeitsdruck in den beiden Kryobehältem (7, 8) auszubilden und Fluid nur aus dem ersten oder nur aus dem zweiten Kryobehälter (7, 8) zu entnehmen. 10. System (1) according to one of claims 4 to 9, wherein the system (1) can be placed in a third operating state, and wherein the system (1) is designed in the third operating mode to have a different working pressure in the two during operation Form cryocontainer (7, 8) and remove fluid only from the first or only from the second cryocontainer (7, 8).
11. System (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei das System (1) in einen vierten Betriebszustand versetzbar ist, wenn der Druck in beiden Kryobehältem (7, 8) zwischen einem Arbeitsdruck und dem genannten Schwellwert liegt, und wobei das System (1) im vierten Betriebsmodus dazu ausgebildet ist, die zwei Massenströme (Ml, M2) derart zu wählen, dass der Druck in beiden Kryobehältem (7, 8) auf den Arbeitsdruck gesenkt wird und dabei die Hold Time der beiden Kryobehälter (7, 8) bei der Entnahme konvergiert und/oder im Wesentlichen mit der gleichen Rate zunimmt. 11. System (1) according to one of claims 4 to 10, wherein the system (1) can be placed in a fourth operating state when the pressure in both cryogenic containers (7, 8) is between a working pressure and said threshold value, and wherein the System (1) is designed in the fourth operating mode to select the two mass flows (Ml, M2) in such a way that the pressure in both cryogenic containers (7, 8) is lowered to the working pressure and the hold time of the two cryogenic containers (7, 8) converges on extraction and / or increases at substantially the same rate.
12. System (1) nach Anspruch 11, wobei Fluid im vierten Betriebsmodus nur in der Gasphase aus den Kryobehältem (7, 8) entnommen wird. 12. System (1) according to claim 11, wherein fluid in the fourth operating mode is removed from the cryogenic containers (7, 8) only in the gas phase.
13. System (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 12, wobei die Steuereinheit (14) eine Recheneinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist, die aktuelle Hold Time des ersten und/oder des zweiten Kryobehälters (7, 8) zu berechnen. 13. System (1) according to one of claims 4 to 12, wherein the control unit (14) comprises a computing unit which is designed to calculate the current hold time of the first and / or the second cryocontainer (7, 8).
14. System (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 13, wobei das System (1) ein erstes Ventil (15) in der ersten Entnahmeleitung (11) und ein zweites Ventil (16) in der zweiten Entnahmeleitung (12) umfasst, und wobei die Steuereinheit (14) dazu ausgebildet ist, die Ventile (15, 16) anzusteuern, um den ersten und den zweiten Massenstrom (Ml, M2) einzustellen. 14. System (1) according to one of claims 4 to 13, wherein the system (1) has a first valve (15) in the first extraction line (11) and a second valve (16) in the second Sampling line (12), and wherein the control unit (14) is designed to control the valves (15, 16) in order to set the first and the second mass flow (Ml, M2).
15. System (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 14, wobei das System (1) eine Messeinrichtung umfasst, die dazu ausgebildet ist, einen aktuellen Füllstand des Fluids und/oder einen aktuellen Arbeitsdruck des Fluids im ersten Kryobehälters (7) und/oder im zweiten Kryobehälter (8) zu messen und an die Steuereinheit (14) zu senden. 15. System (1) according to one of claims 4 to 14, wherein the system (1) comprises a measuring device which is designed to measure a current fill level of the fluid and / or a current working pressure of the fluid in the first cryocontainer (7) and / or to measure in the second cryocontainer (8) and to send it to the control unit (14).
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