Anlage zur Befüllung von Gastanks System for filling gas tanks
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Befüllung von Gastanks, wie sie beispielsweise zur Aufnahme von gasförmigen Kraftstoffen für Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden. Sie verwendet mindestens zwei Druck- oder Druckgasbehälter, als Gasspeicher, die über Leitungen eines Leitungssystems mit einer Zapfstelle oder einem Verteiler für mehrere Zapfstellen verbunden sind. Der zu befüllende Gastank kann aber auch ein herkömmlicher orstbeweglicher Druckgasbehälter sein.The invention relates to a system for filling gas tanks, such as those used for receiving gaseous fuels for internal combustion engines. It uses at least two pressurized or pressurized gas containers, as gas storage devices, which are connected to a tap or a distributor for several taps via lines of a line system. The gas tank to be filled can also be a conventional portable gas container.
Die erfindungsgemäße Anlage kann zur Befüllung von Gastanks an erdgasbetriebenen Fahrzeugen, aber auch für andere gasförmige Kraftstoffe, wie z.B. Biogas oder Wasserstoff eingesetzt werden.The system according to the invention can be used to fill gas tanks on vehicles powered by natural gas, but also for other gaseous fuels, such as Biogas or hydrogen can be used.
Zur Befüllung von Gastanks werden bisher unter anderem auch so genannte Banksysteme eingesetzt . Dabei werden zwei oder drei Druck- oder Druckgasbehälter verwendet, in denen Gas für unterschiedliche Druckbe- reiche beim Auffülen von Gastanks gespeichert werden kann. So wird beispielsweise bei einem Dreibanksystem ein Gasspeicher (L-Bank) für den unteren Druckbereich im Gastank, ein Gasspeicher ( -Bank) für den mittleren Druckbereich und der dritte Gasspeicher (H-Bank) für den oberen Druckbereich im Gastank verwendet. Da die Strömungsgeschwindigkeit und demzufolge auch die erforderliche Befüllzeit von Gastanks, ohne zusätzliche Zwischenkomprimierung, von der jeweiligen Druck-
differenz zwischen Gasspeicher und Gastank abhängt, wird bei solchen Banksystemen so verfahren, dass zu Beginn des Befüllvorgangs zuerst aus der L-Bank, nachfolgend aus der M-Bank und zuletzt aus der H-Bank befüllt wird. Dabei kann der entsprechende Gasspeicher bis zum Erreichen des Druckausgleichs zwischen den Gasspeichern und dem Gastank genutzt werden. Bei Zweibanksystemen wird auf eine L-Bank verzichtet.So-called bank systems have been used to fill gas tanks, among other things. Two or three pressurized or pressurized gas containers are used, in which gas can be stored for different pressure ranges when filling gas tanks. For example, a gas tank (L-bank) for the lower pressure area in the gas tank, a gas tank (bank) for the medium pressure area and the third gas tank (H-bank) for the upper pressure area in the gas tank are used in a three-tank system. Since the flow rate and consequently the required filling time of gas tanks, without additional intermediate compression, depends on the respective pressure The difference between the gas storage and the gas tank depends on the bank system, so that at the beginning of the filling process the filling is done first from the L bank, then from the M bank and finally from the H bank. The corresponding gas store can be used until the pressure equalization between the gas stores and the gas tank is reached. An L-bench is not used in two-bank systems.
Mit diesem System kann daher wegen der Abhängigkeit vom Druckgefälle nicht das gesamte in den einzelnen Bänken vorgehaltene, komprimierte Gas zur Befüllung des Gastanks benutzt werden und der Ausnutzungsgrad liegt in der Regel bei ca. 35 %. Ein weiterer Nach- teil besteht darin, dass der Gastank dann nicht auf den maximalen Druck befüllt werden kann, wenn der Gasspeicher schon teilweise entleert ist .With this system, because of the dependency on the pressure drop, not all of the compressed gas in the individual banks can be used to fill the gas tank, and the degree of utilization is usually around 35%. Another disadvantage is that the gas tank cannot be filled to the maximum pressure when the gas storage is already partially empty.
Dieser Nachteil des geringen Ausnutzungsgrades kann auch mit einem so genannten Booster, als Nachverdichter, mit dem eine zusätzliche Druckerhöhung des in den Gastank strömenden Gases erfolgen soll, nicht befriedigend beseitigt werden. Denn die Leistung des Boosters und damit die erforderliche Zeit bis zum Erreichen des maximalen Druckes im Gastank ist abhängig vom Druck - und das heißt vom Füllungsgrad des Gasspeichers .This disadvantage of the low degree of utilization cannot be satisfactorily eliminated even with a so-called booster, as a post-compressor, with which an additional pressure increase of the gas flowing into the gas tank is to take place. Because the performance of the booster and thus the time required to reach the maximum pressure in the gas tank depends on the pressure - and that means the filling level of the gas storage.
Eine Lösung, die sowohl die geforderten Tank- bzw. Befüllzeiten, als auch eine maximale Befüllung derA solution that both the required tank or filling times, as well as a maximum filling of the
Gastanks und gleichfalls eine zumindest annähernd 100 %-ige Nutzung des in Gasspeichern enthaltenen komprimierten Gases ermöglicht, besteht bei der Verwendung dynamischer Gasspeicher, wie sie in DE 198 43 669 Cl beschrieben sind. Hierbei wird bei einem Über-
strömen von Gas in den Gastank der Druck im Gasspeicher dadurch konstant gehalten, dass das Volumen im Gasspeicher entsprechend verringert wird.Gas tanks and likewise an at least approximately 100% utilization of the compressed gas contained in gas stores is possible when using dynamic gas stores as described in DE 198 43 669 Cl. Here, in the event of an flow of gas into the gas tank the pressure in the gas storage is kept constant by reducing the volume in the gas storage accordingly.
Bei allen bekannten Lösungen stellt sich aber dasThis is the case with all known solutions
Problem, dass von den Anwendern möglichst kurze Tankzeiten und eine maximale Füllung der Gastanks gefordert, aber aus der Sicht der Anlagenbauer/-betreiber gleichzeitig bzw. alternativ die in den Druck- bzw. Druckgasbehältern gespeicherte Gasmenge maximal ausgenutzt werden soll.The problem is that users require the shortest possible tank times and a maximum filling of the gas tanks, but from the point of view of the system builder / operator, the gas quantity stored in the pressure or pressure gas tanks should be used to the maximum or at the same time.
Die Erfüllung dieser Forderungen und die oben geschilderten Gasspeichersysteme, mit denen diesen For- derungen entsprochen werden soll, führen zu hohen Investitionskosten für die Gasspeicher.The fulfillment of these requirements and the gas storage systems described above, with which these requirements are to be met, lead to high investment costs for the gas stores.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, insbesondere für kleine Kapazitäten eine Anlage zur Befüllung von Gas- tanks zur Verfügung zu stellen, mit der flexibel und kostengünstig die verschiedensten Anforderungen bezüglich kurzer Tankzeiten und optimaler Befüllstrate- gie erfüllt und die verfügbare Gasspeicherkapazität möglichst gut ausgenutzt werden kann.It is therefore an object of the invention to provide a system for filling gas tanks, in particular for small capacities, with which the various requirements regarding short tank times and optimal filling strategy can be flexibly and inexpensively met and the available gas storage capacity can be used as well as possible ,
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Anlage gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungs- formen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich mit den in den untergeordneten Ansprüchen genannten Merkmalen.According to the invention, this object is achieved with a system according to claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention result from the features mentioned in the subordinate claims.
Die erfindungsgemäße Anlage zur Befüllung von Gas- tanks verwendet mindestens zwei Druck- oder Druckgasbehälter herkömmlicher Bauart, die über Leitungen eines Leitungssystems mit einer Zapfstelle oder einem
Verteiler für mehrere Zapfstellen verbunden sind. Selbstverständlich können auch mehr als zwei solcher Druck- oder Druckgasbehälter verwendet werden, wobei die Möglichkeit besteht, diese zu zwei Einheiten zu bündeln.The system according to the invention for filling gas tanks uses at least two pressurized or pressurized gas containers of a conventional type which are connected to a tap or a line via a line system Distributors for several taps are connected. Of course, more than two such pressure or pressure gas containers can also be used, with the possibility of bundling them into two units.
Wichtig ist es, dass im ventilgesteuerten Leitungssystem eine Bypassleitung, in die ein Verdichter angeordnet ist, angeschlossen ist.It is important that a bypass line, in which a compressor is arranged, is connected in the valve-controlled line system.
Durch entsprechende Schaltung der Ventile des Leitungssystems, wobei auf bestimmte Möglichkeiten nachfolgend noch zurückzukommen sein wird, können verschiedenste Befüllungsregimes realisiert werden, die den jeweiligen Einsatzbedingungen und Anforderungen des Betreibers Rechnung tragen. Die verwendeten Druck- oder Druckgasbehälter stellen Gasspeicher dar, in denen komprimiertes Gas mit gleichem oder ungleichem Maximaldruck enthalten sein kann. In Anlehnung an die bekannten Zwei- und Dreibanksysteme kann die Befüllung des Gastanks unter Berücksichtigung der momentanen Druckgefälle aus dem einen oder dem anderen Gasspeicher vorgenommen werden, wobei der in der Bypassleitung angeordnete Verdichter sowohl, als Zwi- schenverstärker fungierend, beim Befüllen des Gastanks eine Druckerhöhung bewirken, wie auch in Be- füllpausen eine Nachbefüllung von mindestens einem der beiden Gasspeicher realisieren kann.By appropriate switching of the valves of the line system, it being possible to return to certain possibilities below, a wide variety of filling regimes can be implemented which take into account the respective operating conditions and requirements of the operator. The pressure or pressure gas containers used represent gas storage devices, in which compressed gas with the same or different maximum pressure can be contained. Based on the known two- and three-tank systems, the gas tank can be filled taking into account the current pressure drop from one or the other gas storage, the compressor arranged in the bypass line acting both as an intermediate amplifier and increasing the pressure when filling the gas tank effect how refilling of at least one of the two gas stores can also be carried out during filling pauses.
Für die Realisierung der verschiedenen Befüllregimes können die in die verschiedenen Leitungen des Leitungssystems geschaltenen Magnetventile je nach Bedarf geöffnet oder geschlossen werden. Hierzu können an bzw. im Leitungssystem an den verschiedenen Leitungen Sensoren eingesetzt werden, deren Signale
direkt aber auch über eine speicherprogrammierbare Steuerung zum Betätigen der Magnetventile entsprechend geschaltet werden können. Mit den Sensoren kann in den Leitungen der jeweilige Druck, aber auch der momentane Volumenstrom des in den Gastank strömenden Gases gemessen werden.To implement the various filling regimes, the solenoid valves connected to the various lines in the line system can be opened or closed as required. For this purpose, sensors and their signals can be used on or in the line system on the various lines can also be switched directly via a programmable logic controller for actuating the solenoid valves. With the sensors, the respective pressure in the lines, but also the current volume flow of the gas flowing into the gas tank, can be measured.
In einer einfachen Ausführung kann auch eine zeit- taktgesteuerte Steuerung der verschiedenen Magnetven- tile erfolgen, wobei dann gegebenenfalls auf die Messungen verzichtet werden kann.In a simple embodiment, the various magnetic valves can also be controlled in a time-controlled manner, in which case the measurements may then be dispensed with.
Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, den Druck im Gastank und/oder den Gasspeichern für die Manipulation der unterschiedlichsten Ventile zu messen und diese Messsignale entsprechend zu nutzen.Of course, there is also the possibility of measuring the pressure in the gas tank and / or the gas stores for the manipulation of a wide variety of valves and of using these measurement signals accordingly.
Der in der Bypassleitung angeordnete Verdichter ist vorteilhafterweise ein hydraulisch betriebener Dop- pelkolbenverdichter .The compressor arranged in the bypass line is advantageously a hydraulically operated double-piston compressor.
Ein solcher Verdichter kann mittels eines Wegeventils gesteuert werden, so dass Hydraulikflüssigkeit wechselweise in die zwei Hydraulikzylinder des Doppelkol- benverdichters gedrückt und durch entsprechende Bewegung des Doppelkolbens Gas aus einem von zwei Arbeitszylindem in komprimierter Form verdrängt und in den zweiten Arbeitszylinder im Nachgang zu komprimierendes Gas einströmen kann.Such a compressor can be controlled by means of a directional control valve, so that hydraulic fluid is pressed alternately into the two hydraulic cylinders of the double-piston compressor and, by corresponding movement of the double piston, gas is displaced in compressed form from one of two working cylinders and subsequently gas flows into the second working cylinder can.
Zur Verhinderung von unerwünschtem Rückströmen von Gas sind in die Verbindungsleitungen zwischen den Arbeitszylindern des Verdichters und den Gasspeichern bzw. zum Gastank Rückschlagventile geschaltet.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann den entsprechenden Anforderungen gemäß, so gearbeitet werden, dass eine möglichst kurze Befüllzeit für den Gastank, mit entsprechend hohen Strömungsgeschwindigkeiten und Volumenströmen genauso realisiert werden kann, wie auch ein möglichst schonender Umgang mit den Gasspeicherreserven, um auch gegebenenfalls nachfolgend vorhandene Befüllanforderungen weiterer Benutzer Rechnung zu tragen, indem das Druckgefälle aus den minde- stens zwei Gasspeichern optimal ausgenutzt wird. Dieser Sachverhalt kann relativ einfach und flexibel durch die Anordnung des zusätzlichen Verdichters in der Bypassleitung erreicht werden, da die mindestens zwei vorhandenen Gasspeicher entkoppelt, der Verdich- ter aber flexibel, bei entsprechender Schaltung der im Leitungssystem vorhandenen Magnetventile für die verschiedenen Befüllfunktionen und Befüllwege eingesetzt werden kann.To prevent undesired backflow of gas, check valves are connected in the connecting lines between the working cylinders of the compressor and the gas storage tanks or to the gas tank. With the solution according to the invention, the corresponding requirements can be worked in such a way that the shortest possible filling time for the gas tank, with correspondingly high flow velocities and volume flows, as well as the gentlest possible handling of the gas storage reserves, so that any subsequent filling requirements are also present other users to take into account by making optimal use of the pressure drop from the at least two gas stores. This fact can be achieved relatively simply and flexibly by arranging the additional compressor in the bypass line, since the at least two existing gas storage units are decoupled, but the compressor can be used flexibly for the various filling functions and filling paths if the solenoid valves in the line system are switched accordingly can.
An der Schnittstelle zum Nutzer einer Tankanlage ändert sich gegenüber bekannten Systemen nichts, d.h. es können alle bekannten Systeme von Tankautomaten, Zapfsäulen und Abrechnungssysteme eingesetzt werden.At the interface to the user of a tank system, nothing changes compared to known systems, i.e. all known systems of automatic dispensers, petrol pumps and accounting systems can be used.
Nachfolgend soll die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments.
Dabei zeigen:Show:
Figur 1: ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Anlage, in schematischer Darstellung undFigure 1: an example of a system according to the invention, in a schematic representation and
Figur 2 : den schematischen Aufbau eines in einer erfindungsgemäßen Anlage einsetzbaren Ver- dichters.
Bei dem in Figur 1 gezeigten schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Anlage sind zwei Gasspeicher 1 und 8 über Leitungen 23, 24 sowie 25, die ein ventilgesteuertes Leitungssystem bilden, mit einem Verteiler 15, an dem mehrere Zapfstellen angeschlossen sein können, verbunden. Die beiden Gasspeicher 1 und 8 können ein unterschiedliches Druckniveau aufweisen und demzufolge ähnlich wie eine bekannte M-Bank und H-Bank genutzt werden.FIG. 2: the schematic structure of a compressor which can be used in a system according to the invention. In the schematic construction of a system according to the invention shown in FIG. 1, two gas stores 1 and 8 are connected via lines 23, 24 and 25, which form a valve-controlled line system, to a distributor 15, to which a plurality of tapping points can be connected. The two gas accumulators 1 and 8 can have a different pressure level and consequently can be used in a similar way to a known M bank and H bank.
Der Gasspeicher 1 kann über einen nicht dargestellten Verdichter oder ein mobiles System mit komprimiertem Gas versorgt werden. Der Gasspeicher 8 kann über den Verdichter 7 aus dem Gasspeicher 1 oder ebenfalls über den nicht dargestellten Verdichter aaufgefüllt werden.The gas storage device 1 can be supplied with compressed gas via a compressor (not shown) or a mobile system. The gas reservoir 8 can be filled via the compressor 7 from the gas reservoir 1 or also via the compressor, not shown.
Durch entsprechende Schaltung der Magnetventile 10, 11 und 14 kann die Befüllung mindestens eines nicht dargestellten Gastanks über den Verteiler 15 in verschiedenster Form realisiert werden.By appropriate switching of the solenoid valves 10, 11 and 14, the filling of at least one gas tank, not shown, can be realized via the manifold 15 in various forms.
So kann die Befüllung bei geschlossenen Magnetventilen 10 und 11 und gleichzeitig ausgeschaltetem Ver- dichter 7, aus dem die M-Bank bildenden Gasspeicher 1 über die Leitung 23 und 25 direkt erfolgen, wobei diese Schaltstellung so lange eingehalten werden sollte, bis eine bestimmte verringerte Druckdifferenz oder Druckausgleich zwischen Gasspeicher 1 und je- weils zu befüllenden Gastank erreicht worden ist.Filling can thus be carried out directly from the gas accumulator 1 forming the M bank via the lines 23 and 25 when the solenoid valves 10 and 11 are closed and the compressor 7 is switched off, this switching position should be maintained until a certain reduced pressure difference or pressure equalization between gas storage 1 and the gas tank to be filled has been achieved.
Dann wird das Magnetventil 10 geöffnet und die Befüllung erfolgt aus dem die H-Bank bildenden Gasspeicher 8 über die Leitungen 24 und 25, bei weiter geöffnetem Magnetventil 14.
Da beim Umschalten der Ausgangsdruck im Gasspeicher 8 höher als der aktuelle Druck im Gasspeicher 1 ist, ist selbstverständlich die ausnutzbare Druckdifferenz zwischen Gasspeicher 8 und dem jeweils zu befüllenden Gastank wieder größer, so dass die Befüllung in entsprechend kürzerer Zeit erfolgen und zu einem höheren Füllgrad führen kann.Then the solenoid valve 10 is opened and the filling takes place from the gas bank 8 forming the H bank via the lines 24 and 25, with the solenoid valve 14 open further. Since the output pressure in the gas storage device 8 is higher than the current pressure in the gas storage device 1, the usable pressure difference between the gas storage device 8 and the gas tank to be filled is of course larger again, so that the filling takes place in a correspondingly shorter time and leads to a higher filling level can.
Sinkt der Druck im Gasspeicher 8 weiter ab, kann die Befüllgeschwindigkeit erhöht und demzufolge die für die Befüllung erforderliche Zeit verringert werden, indem das Magnetventil 10 geschlossen und das in der Leitung 28 vorhandene Magnetventil 11 geöffnet wird. Das Gas kann dann in einem 3. Takt über die Bypass- leitung 2, 2' und den Verdichter 7 durch Leitung 25 zum Verteiler 15 geführt werden. Gleichzeitig wird der Verdichter 7 eingeschaltet und Gas kann mit höherem Druck über den Verteiler 15 zum Gastank gefördert werden.If the pressure in the gas accumulator 8 drops further, the filling speed can be increased and consequently the time required for filling can be reduced by closing the solenoid valve 10 and opening the solenoid valve 11 present in the line 28. The gas can then be fed in a third cycle via the bypass line 2, 2 ′ and the compressor 7 through line 25 to the distributor 15. At the same time, the compressor 7 is switched on and gas can be conveyed to the gas tank at a higher pressure via the distributor 15.
In Befüllpausen kann der Gasspeicher 8, als H-Bank aus dem Gasspeicher 1 als M-Bank wieder aufgefüllt werden. Dabei sind die Magnetventile 11 und 14 geschlossen. Das Gas gelangt aus dem Gasspeicher 1 über die Leitung 23, den eingeschalteten Verdichter 7 durch das geöffnete Magnetventil 10 und die Leitung 24 in den Gasspeicher 8.During filling pauses, the gas store 8, as an H bank, can be refilled from the gas store 1 as an M bank. The solenoid valves 11 and 14 are closed. The gas passes from the gas storage device 1 via the line 23, the compressor 7 that is switched on through the opened solenoid valve 10 and the line 24 into the gas storage device 8.
Für die Steuerung der Anlage können Sensoren, bei- spielsweise Drucksenoren, Volumenstromsensoren oder auch Durchflussmengenmesser eingesetzt werden.Sensors, for example pressure sensors, volume flow sensors or flow rate meters, can be used to control the system.
Die gestrichelt gezeichnete Leitung 28 mit dem Magnetventil 11 und das gestrichelte Rückschlagventil 21 kann dann entfallen, wenn in einer niedrigeren
Ausbaustufe der Anlage auf den o.g. 3. Takt verzichtet werden kann.The dashed line 28 with the solenoid valve 11 and the dashed check valve 21 can then be omitted if in a lower Expansion stage of the system on the above 3rd cycle can be dispensed with.
In der Leitung 23 sind ein Rückschlagventil 21 und ein zweites Rückschlagventil 22 zwischen der Bypassleitung 2 vorhanden, um unerwünschte Gaströ e zu verhindern .A check valve 21 and a second check valve 22 are provided in the line 23 between the bypass line 2 in order to prevent undesired gas flow.
Der Druckschalter 13 schaltet das System ab, wenn im Gastank der maximale Druck erreicht ist.The pressure switch 13 switches the system off when the maximum pressure in the gas tank has been reached.
Mit den bereits beschriebenen Möglichkeiten, mit der die Anlage betrieben werden kann, können die verschiedensten Anforderungen eines Betreibers nahezu optimal berücksichtigt werden. Bei dem Primat möglichst kurzer Befüllzeiten von Gastanks kann eine möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeit gesichert werden. In anderen Betriebsweisen besteht die Möglichkeit, die in den Gasspeichern 1 und 8 enthaltenen Gasreserven weitestgehend zu schonen, wenn beispielsweise Befullanforderungen weiterer Nutzer kurzzeitig nachfolgend befriedigt werden sollen. Grundsätzlich geht es darum, das Druckgefälle zwischen den Gasspeichern 1 und 8, die als M- und H-Bank fungieren, opti- mal zu nutzen.With the possibilities already described with which the system can be operated, the various requirements of an operator can be taken into account almost optimally. With the primacy of filling gas tanks as short as possible, the highest possible flow rate can be ensured. In other modes of operation, there is the possibility of conserving the gas reserves contained in the gas stores 1 and 8 as far as possible, for example if filling requests from other users are to be satisfied briefly subsequently. Basically, it is a matter of making optimum use of the pressure drop between gas stores 1 and 8, which act as M and H banks.
Zur Minimierung der Befüllzeiten kann die Steuerung so programmiert oder ein entsprechendes Steuerprogramm ausgewählt werden, dass die Befüllanforderung vollständig aus dem Gasspeicher 8, als H-Bank abgedeckt wird.To minimize the filling times, the control can be programmed or an appropriate control program can be selected so that the filling request is completely covered by the gas storage 8 as an H bank.
Mit Hilfe von Optimierungsrechnungen kann aber auch bestimmt werden, ob vorab ein bestimmter Anteil des benötigten Gases erst aus dem Gasspeicher 1, als M-
Bank entnommen wird.With the help of optimization calculations, it can also be determined whether a certain proportion of the required gas is first extracted from the gas storage 1 as Bank is removed.
Hierbei hängt es bei den Berechnungen vom Füllgrad von Gasspeicher 1 (M-Bank) und Gasspeicher 8 (H-Bank) ab, bis zu welchem Druck im Gastank eine Befüllung aus dem Gasspeicher 1 erfolgen soll oder sinnvoll durchgeführt werden kann, wobei diese Befüllung bis zum Druckausgleich zwischen Gasspeicher 1 und Gastank möglich ist.In the calculations, it depends on the degree of filling of gas storage 1 (M bank) and gas storage 8 (H bank) up to which pressure in the gas tank a filling from the gas storage 1 should take place or can be sensibly carried out, this filling up to for pressure equalization between gas storage 1 and gas tank is possible.
In einer weiteren Simulation kann berechnet werden, ob und in welchem Umfang es zur Verkürzung der Be- füllzeit günstiger ist, Gas aus dem Gasspeicher 8 (H- Bank) in nachverdichteter Form über den Verdichter 7 zur Befüllung in den Gastank zu fördern.In a further simulation, it can be calculated whether and to what extent it is more favorable to shorten the filling time to convey gas from the gas storage 8 (H bank) in compressed form via the compressor 7 for filling in the gas tank.
In einigen Fällen kann es sich bei diesen Simulationen als günstig erweisen, bereits vor Einstellung des Druckausgleichs zwischen Gasspeicher 8 und Gastank ein Nachverdichten durch Führung des Gasstromes aus dem Gasspeicher 8 über den Verdichter 7, bei entsprechend geöffneten bzw. geschlossenen Magnetventilen 10, 11 und 14, wie bereits vorab beschrieben, durchzuführen, wobei sich der höhere Eintrittsdruck des aus dem Gasspeicher 8 in den Verdichter 7 geführten Gases vorteilhaft auswirkt.In some cases, it may prove to be advantageous in these simulations to recompress by adjusting the gas flow from the gas reservoir 8 via the compressor 7, with the solenoid valves 10, 11 and 14 open and closed accordingly, even before the pressure equalization between the gas reservoir 8 and the gas tank is set , as already described above, to be carried out, the higher inlet pressure of the gas led from the gas reservoir 8 into the compressor 7 having an advantageous effect.
In der Figur 2 ist ein in der erfindungsgemäßen Anlage einsetzbarer Verdichter 7, mit den für seinen Betrieb erforderlichen Elementen dargestellt. Es handelt sich dabei um einen hydraulisch betriebenen Doppelkolbenverdichter, bei dem der Doppelkolben 3 durch von einer Hydraulikpumpe 16 gefördertes und mit Hilfe eines Wegeventils 6 gesteuertes Hydrauliköl angetrie- ben wird und translatorisch hin- und herbewegbar ist.
In der Darstellung gemäß Figur 2 ist der Verdichter 7 in Ruhestellung gezeigt. Durch die geringe Lekage im Wegeventil 6 hat sich der hydraulische Druck in den Hydraulikzylindern 28, 28' abgebaut.FIG. 2 shows a compressor 7 that can be used in the system according to the invention, with the elements required for its operation. It is a hydraulically operated double-piston compressor, in which the double piston 3 is driven by hydraulic oil, which is pumped by a hydraulic pump 16 and controlled by means of a directional control valve 6, and can be moved back and forth in translation. In the illustration according to FIG. 2, the compressor 7 is shown in the rest position. The low leakage in the directional control valve 6 has reduced the hydraulic pressure in the hydraulic cylinders 28, 28 '.
Zum Inbetriebsetzen des Verdichters - angesteuert, wie oben beschrieben - wird das Ventil 29, das beispielsweise in der Leitung zum Gasdruckspeicher (H- Bank) angeordnet ist, geöffnet und es kann Gas unmit- telbar über die Rückschlagventile 19, 19' und 20, 20' in den Gastank strömen, wobei dies theoretisch bis zum Druckausgleich zwischen Gasspeicher 8 und Gastank erfolgen könnte.To start up the compressor - controlled as described above - the valve 29, which is arranged, for example, in the line to the gas pressure accumulator (H bank), is opened and gas can be supplied directly via the check valves 19, 19 'and 20, 20 'flow into the gas tank, which could theoretically take place up to the pressure equalization between gas storage 8 and gas tank.
Anschließend wird die Hydraulikpumpe 16 eingeschaltet und das Wegeventil 6 schaltet in die Schaltposition 30. Dadurch wird Hydrauliköl über die Leitung A zum Hydraulikzylinder 28 gefördert und der Doppelkolben 3 bewegt sich entsprechend nach rechts . Dadurch wird im linken Arbeitszylinder 4 befindliches Gas komprimiert und über das Rückschlagventil 20 durch die Leitung 18, je nach Schaltstellung der Magnetventile, wie vorab beschrieben, entweder in den Gasspeicher 8 oder unmittelbar in den zu befüllenden Gastank gefördert. Gleichzeitig strömt Gas über das Rückschlagventil 19' in den rechten Arbeitszylinder 4', der entsprechend gefüllt wird. Das über Leitungen an diesen Arbeitszylinder 4' angeschlossene Rückschlagventil 20' ist dabei geschlossen. Im rechten Hydraulikzylinder 28' befindliches Hydrauliköl wird über die Leitung B verdrängt und gelangt über das Wegeventil 6 zum Hydraulikölbehälter, an dem die Hydraulikpumpe 16 angeschlossen ist.Then the hydraulic pump 16 is switched on and the directional control valve 6 switches to the switching position 30. As a result, hydraulic oil is conveyed via the line A to the hydraulic cylinder 28 and the double piston 3 moves accordingly to the right. As a result, gas located in the left-hand working cylinder 4 is compressed and, via the check valve 20 through the line 18, depending on the switching position of the solenoid valves, as described above, is either conveyed into the gas reservoir 8 or directly into the gas tank to be filled. At the same time, gas flows via the check valve 19 'into the right working cylinder 4', which is filled accordingly. The check valve 20 'connected via lines to this working cylinder 4' is closed. Hydraulic oil located in the right hydraulic cylinder 28 'is displaced via the line B and reaches the hydraulic oil tank via the directional control valve 6, to which the hydraulic pump 16 is connected.
Vorteilhaft ist es, dass die Bewegung des Doppelkol-
bens 3 durch den Restgasdruck im rechten Arbeitszylinder 4' unterstützt wird, und demzufolge vermindert sich die von der Hydraulikseite erforderliche Kompressionsarbeit um die im komprimierten Gas gespei- cherte Energie. Bei Erreichen der rechten Endlage des Doppelkolbens 3, die bei diesem Beispiel mit einem entsprechenden Wegesensor WS erkannt werden kann, schaltet das Wegeventil 6 in die Schaltposition 31 und Hydrauliköl wird entsprechend über die Leitung B in den rechten Hydraulikzylinder 28' gefördert, so dass sich der Doppelkolben 3 nunmehr nach links bewegt und der Vorgang nunmehr in entgegengesetzter Richtung wiederholt wird, wobei das im rechten Arbeitszylinder 4' enthaltene Gas komprimiert und durch das entsprechend angeordnete Rückschlagventil 20' in die Leitung 18 gefördert wird.It is advantageous that the movement of the double piston bens 3 is supported by the residual gas pressure in the right cylinder 4 ', and consequently the compression work required from the hydraulic side is reduced by the energy stored in the compressed gas. When the right-hand end position of the double piston 3 is reached, which in this example can be recognized with a corresponding displacement sensor WS, the directional control valve 6 switches to the switching position 31 and hydraulic oil is accordingly conveyed via line B into the right-hand hydraulic cylinder 28 ', so that the Double piston 3 is now moved to the left and the process is now repeated in the opposite direction, the gas contained in the right working cylinder 4 'being compressed and conveyed into the line 18 by the correspondingly arranged check valve 20'.
Mit Hilfe der Wegesensoren WS in den Endlagen des Doppelkolbens 3 wird der Oszilliervorgang des Doppel - kolbens aufrecht gehalten, bis der Druckschalter DS bzw. ein Drucksensor am Gasspeicher 8 oder am Gastank bzw. dessen Zapfstelle das Erreichen des gewünschten Druckes im Gastank bzw. im Gasspeicher 8 meldet. Das Hydrauliksystem wird durch Abschalten der Hydraulik- pumpe 16 und Stromlosschaltung des Wegeventiles 6 abgeschaltet, wobei sich der Doppelkolben 3 wieder in die dargestellte Mittelstellung bewegt.With the help of the position sensors WS in the end positions of the double piston 3, the oscillation process of the double piston is maintained until the pressure switch DS or a pressure sensor on the gas reservoir 8 or on the gas tank or its tap reaches the desired pressure in the gas tank or in the gas reservoir 8 reports. The hydraulic system is switched off by switching off the hydraulic pump 16 and de-energizing the directional control valve 6, the double piston 3 again moving into the middle position shown.
Da in dem zuletzt genutzten Arbeitszylinder 4 oder 4' noch ein entsprechend hoher Gasdruck herrscht, bewegt sich der Doppelkolben 3 in eine Endlage und das im Bewegungsrichtung noch vorhandene Hydrauliköl wird aus dem entsprechenden Hydraulikzylinder 28 oder 28' verdrängt und gelangt über das Wegeventil 6 wieder in den Hydraulikölbehälter. Infolge der gedrosselten
Mittelstellung des Wegeventils 6 findet dieser Vorgang zeitverzögert statt und es können dadurch Schaltschläge verhindert werden. Damit der entgegengesetzte Hydraulikzylinder 28 bzw. 28' gefüllt bleibt, wird aus dem Hydraulikbehälter über die Nach- saugleitung NL und das entsprechende Nachsaugventil NV Hydrauliköl in diesen Hydraulikzylinder 28 bzw. 28' nachgesaugt.Since there is still a correspondingly high gas pressure in the working cylinder 4 or 4 'last used, the double piston 3 moves into an end position and the hydraulic oil still present in the direction of movement is displaced from the corresponding hydraulic cylinder 28 or 28' and re-enters via the directional control valve 6 the hydraulic oil tank. As a result of the throttled In the middle position of the directional control valve 6, this process takes place with a time delay and switching shocks can thereby be prevented. So that the opposite hydraulic cylinder 28 or 28 'remains filled, hydraulic oil is drawn into the hydraulic cylinder 28 or 28' from the hydraulic tank via the suction line NL and the corresponding suction valve NV.
Durch Einsatz einer leistungsgeregelten Hydraulikpumpe 16 kann bei niedrigem Gasdruck im Gasspeicher 8 oder im Gastank ein hoher Volumenstrom erreicht werden. Mit der Wahl entsprechender Ventile läßt sich der Lärmpegel gering halten.By using a power-controlled hydraulic pump 16, a high volume flow can be achieved at low gas pressure in the gas store 8 or in the gas tank. The noise level can be kept low by choosing appropriate valves.
Das Wegeventil 6 kann in einer so genannten "Soft- Shift" -Ausführung verwendet werden. Dadurch können die Schaltbewegungen des Wegeventiles 6 verzögert ablaufen und Schaltschläge und Druckspitzen wirksam vermieden werden. Über entsprechende Schaltverstärker in den Ventilsteckern kann das Schaltverhalten optimiert werden, so dass ein geräuscharmer Betrieb des Verdichters 7 erreichbar ist.The directional control valve 6 can be used in a so-called "soft shift" version. As a result, the switching movements of the directional control valve 6 can be delayed and switching shocks and pressure peaks can be effectively avoided. The switching behavior can be optimized by means of corresponding switching amplifiers in the valve plugs, so that the compressor 7 can be operated with low noise.
Bei dem hier gezeigten Beispiel ist eine leistungsgeregelte Hydraulikpumpe 16 verwendet worden, bei der bezogen auf die Antriebsleistung des Antriebsmotors der Hydraulikpumpe, das Produkt aus Volumenstrom und Betriebsdruck automatisch konstant gehalten werden kann .In the example shown here, a power-controlled hydraulic pump 16 has been used, in which, based on the drive power of the drive motor of the hydraulic pump, the product of volume flow and operating pressure can automatically be kept constant.
Somit kann der geforderte Volumenstrom der Hydraulikpumpe, so lange der Druck auf der Gasaustrittsseite noch relativ gering ist, auf einen Maximalwert gere- gelt werden und der Verdichter 7 oszilliert mit ent-
ω H o o LΠThe required volume flow of the hydraulic pump can thus be regulated to a maximum value as long as the pressure on the gas outlet side is still relatively low and the compressor 7 oscillates with ω H oo LΠ
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Φ ΦΦ Φ
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