WO2017076706A1 - Einrichtung zum betanken von kraftfahrzeugen mit verflüssigtem gas - Google Patents

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Jörn Homann
Thomas Albrecht
Marc Oliver HERBST
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Brugg Rohr Ag Holding
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    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F17C2265/065—Fluid distribution for refuelling vehicle fuel tanks

Definitions

  • the invention relates to a device for refueling motor vehicles with serving as a fuel fluid from liquefied gas, in particular liquefied natural gas, comprising at least one storage container, a cooling device, at least one
  • Delivery device through which the fluid from the storage tank at least one
  • Refueling device can be supplied, can be refueled by means of motor vehicles with the fluid, and at least one of the supply of the fluid to the refueling device serving line.
  • cryofuels Such fuels, also referred to as cryofuels, whose boiling point or critical temperature is far below the usual ambient temperatures at the pressure prevailing in the storage tank, are becoming increasingly important due to the increased energy demand and the increasing environmental impact of conventional energy carriers. They tend to evaporate easily due to pressure and temperature changes.
  • Hydrocarbons especially propane, in the cryogenic liquefied part of the natural gas.
  • propane gas can be detrimental to the internal combustion engines.
  • the mixture composition changes with time, which is undesirable.
  • EP 2 229 551 A1 relates to a coupling for supplying a cryogenic fluid, in particular LNG, to a motor vehicle tank.
  • the coupling with a cryogenic fluid in particular LNG
  • Control line connected, which is pressurized with a control fluid, for example, compressed air at 10 bar.
  • a control fluid for example, compressed air at 10 bar.
  • a pressure-feed tank is connected via a feed line and a storage tank via a return line to a coupling in order to refuel the motor vehicle via the clutch with cryofuel flowing out of the pressure-feed tank.
  • the output of the supply line and the input of the return line in the liquid Kryokraftstoff the pressure conveyor tank and the storage container are arranged so that this connection the liquid Kryokraftstoff the pressure conveyor tank can be passed to the clutch or to the motor vehicle tank and back into the liquid Kryokraftstoff of the storage container , This allows a cold run of the hose and the warm motor vehicle tank, wherein the heated liquid or gaseous cryofuel is supplied to the liquid phase of the storage container.
  • DE 195 01 332 A1 relates to a method for cooling a coaxial pipe system from at least two coaxial, spaced-apart tubes of a
  • Superconducting cable which is arranged in a thermally well insulating shell, wherein a liquid gas is passed through the inner tube.
  • the end-sealed annular gap between the inner tube and the surrounding tube is filled with a gas or gas mixture whose condensation temperature corresponds to the boiling point of the liquid gas flowing in the inner tube, preferably is higher, so that the gas or a gas of the gas mixture condenses on the inner tube, and the dripping condensate cools the outer tube.
  • the container to be filled gaseous gas is removed, at least partially liquefied by cooling in a heat exchanger and the liquefied gas fed to the container to be filled.
  • DE 16 50 060 A relates to a flexible conduit made of concentric corrugated pipes for the transport of liquids or gases, for example, for the supply and return of district heating pipelines.
  • the present invention seeks to improve the device for refueling vehicles significantly. In particular, occurring thermal losses should be minimized.
  • central pipe as a medium pipe and at least one further media-leading, concentric or coaxial with the central pipe, with the enclosed pipe an annular space limiting pipe, wherein the central pipe and the at least one annulus of the supply and return of the fluid from the liquefied Gas or a gas stream is used and the outer pipe is surrounded by an example concentric casing pipe as an outer tube, wherein the jacket tube is thermally insulated from the outer pipe, the central pipe is designed as a metallic corrugated pipe and wherein the central pipe and at least one media-leading annular space against each other are thermally insulated.
  • the central pipeline and the at least one annular space of the supply and return of the serve Fuel are thermally insulated.
  • the outer pipe is surrounded by a likewise concentric casing tube, which includes a thermal insulating material.
  • the pipes and the jacket pipe are each designed as a thermally self-compensating metallic corrugated pipes, the central pipe and the media-carrying annulus
  • the pipes and the jacket tube are each designed as a thermally self-compensating metallic corrugated pipes, so as to create a particularly flexible line, which can be installed in relatively small radii.
  • annular space in an inner annulus and an outer annulus dividing pipe is arranged in the annulus between the central pipe as a medium pipe and the pipe.
  • Storage tank remote line section of the line is promoted.
  • the fuel is then pumped through the inner annulus back into the storage tank. This results in a continuous flow in the line, through which an undesirable heating can be avoided.
  • a desired fuel supply available so that the refueling process can be started immediately, as soon as the line is connected to the motor vehicle.
  • the outer annulus is designed to dissipate the gas volumes displaced during refueling from the motor vehicle tank.
  • the displaced, also referred to as "boil-off gases" gaseous volumes can be reliably passed through the outer annular space without an exchange with the fuel supplied to the motor vehicle in the storage container to liquefy them there again.
  • a leakage of the gaseous components from the motor vehicle tank in the Environment can be avoided and unwanted environmental pollution can be prevented.
  • the outer annular space is provided with a separate inlet opening and a separate outlet opening according to a particularly useful embodiment of the line, so that the return of the boil-off gas can be realized separately from the fuel, but by the same line.
  • Storage container for LNG and the line has the storage container with a
  • Refueling device connects.
  • a central, for example, underground storage container can be easily overcome by means of the line.
  • the storage container can also be connected in this way with several refueling devices at possibly different locations.
  • Leakage monitoring device arranged. This can occur
  • Leaks due to damage or wear quickly and reliably detected and the supply of fuel are prevented.
  • methods for fiber optic temperature measurement for example, glass fibers are used as sensors for detecting occurring leaks.
  • an occurring pressure difference in the outer annulus can be used as an indicator of leakage.
  • the annulus between the mandrel and the outer tubing could be thermally insulated by a vacuum. It is also particularly practical if a thermal insulating material is provided in the annular space between the jacket tube and the outer pipeline, which has as an essential component a foam, in particular a polyurethane foam (PUR).
  • PUR polyurethane foam
  • the insulating material also gives the line a high mechanical stability and load capacity, so that the risk of damage is significantly reduced.
  • the multi-walledness prevents the escape of liquid or gaseous components into the environment.
  • the line is self-compensating in terms of their thermal expansion designed as corrugated pipe.
  • the line is at least partially provided with a peripheral reinforcement made of a braid. Such a reinforcement comprises, for example, a woven mesh and / or a non-woven mesh, wherein the material of the reinforcement can be chosen as desired. In this way, the mechanical properties are further improved.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a device according to the invention with a line
  • Fig. 2 is a perspective, partially cutaway view of a conduit section of the conduit shown in Fig. 1;
  • Fig. 3 shows a standby operation of the device
  • FIG. 6 shows a removal operation of the device shown in FIG.
  • the device 1 makes it possible to refuel various motor vehicles 2 with a liquefied gas used as fuel, in particular liquefied natural gas (LNG).
  • LNG liquefied natural gas
  • the device has a running as an above-ground tank storage container 3 for storing the liquefied gas, which is associated with a cooling device, not shown, to liquefy the gas by cooling to a suitable temperature range below -160 ° C.
  • a respective refueling device 4 designed as a tapping point, which in a manner known per se for the various
  • the line 5 has a media-carrying central pipe 6 as a medium pipe through which the fuel from the storage tank 3 to the respective refueling device 4 can be promoted. This is concentrically enclosed by two further media-carrying pipes 7, 8, so that two media-leading annular spaces 9, 10 are formed, the function of which will be explained below with reference to FIGS. 3 and 4. Finally, an outer jacket tube 1 1 is provided as an outer tube, which includes an annular insulating material 12 between the pipe 8 and the jacket tube 1 1, so as to thermally isolate the line 5.
  • the pipes 6, 7, 8 and the jacket tube 1 1 designed as a thermally self-compensating metallic corrugated pipes.
  • the central pipe 6 and the media-carrying annular spaces 9, 10 are not thermally insulated from each other.
  • the guided in the annular spaces 9, 10 medium through the guided in the central pipe 6 fuel Heat extracted and this cooled accordingly.
  • the coaxial partition wall between the pipes 6, 7, 8 forms an optimal heat exchanger surface as a corrugated tube.
  • the concentric design at the same time the thermal insulation is improved from the environment by only a single outer insulation is required.
  • To check the outer annular space 10 between the casing tube 1 1 and the pipe 8 is assigned a leakage monitoring device 13 and thus allows the continuous monitoring of the line for possible leaks.
  • FIG. 3 shows a "standby mode" in which fuel is continuously withdrawn from the storage tank 3 and is directed away from the storage tank 3 through the central pipeline 6 up to a flow reversal area 14 in front of a closed line end (not shown)
  • Line section is promoted.
  • the fuel is then conveyed in the direction of arrow 16 through the inner annular space 9 and two line connections 15 back into the storage container 3. This results in a continuous flow in the conduit 5, through which undesired heating can be avoided.
  • the outer annular space 10 during refueling of the motor vehicle 2 for discharging the displaced from a motor vehicle tank also known as "boil-off gases" used referred to gaseous volumes.
  • gas-off gases used referred to gaseous volumes.
  • Storage tank 3 passed to liquefy again there. A leakage of gaseous components from the motor vehicle tank in the environment can be avoided and unwanted environmental pollution and hazards are prevented.
  • the supply of the fuel takes place at the same time through the central pipeline 6 and through the line connections 15 and the first, inner annular space 9. In this way, the volume flow is increased and the refueling process is shortened accordingly.
  • FIGS. 5 and 6 a variant of the device 1 is shown in FIGS. 5 and 6.
  • the pipe 6 is concentrically enclosed by only one media-carrying pipe 7 through which a media-leading annular space 9 is formed.
  • Jacket tube 1 1 forms the outer tube, which includes an annular insulating material 12 between the annular space 9 and the jacket tube 1 1, so as to thermally isolate the pipes 6, 7.
  • the central pipe 6 and the media-carrying annulus 9 are not thermally insulated from each other, so that they are separated only by the wall surface of the pipe 6, but not thermally insulated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Betanken von Landfahrzeugen und Wasserfahrzeugen mit einem als Treibstoff dienenden verflüssigten Gas, insbesondere Flüssigerdgas (LNG). Zwischen einer jeweiligen als Zapfstelle ausgeführten Betankungseinrichtung, die in an sich bekannter Weise für die verschiedenen Kraftfahrzeugarten entsprechend ausgestattet ist, ist eine als Wellrohr ausgeführte Leitung (5) angeordnet. Die Leitung (5) hat eine medienführende zentrale Rohrleitung (6) als Mediumrohr, durch welche der Treibstoff von einem Speicherbehälter zu der jeweiligen Betankungseinrichtung gefördert werden kann. Die zentrale Rohrleitung (6) ist von zwei weiteren medienführenden Rohrleitungen (7, 8) konzentrisch eingeschlossen, sodass zwei medienführende Ringräume (9, 10) entstehen. Schließlich ist noch ein äußeres Mantelrohr (11) als Außenrohr vorgesehen, welches zwischen dem äußeren Ringraum (10) und dem Mantelrohr (11) ein ringförmiges Isoliermaterial (12) einschließt, um so die Leitung (5) thermisch zu isolieren. Indem die zentrale Rohrleitung (6) und die beiden medienführenden Ringräume (9, 10) lediglich durch die Wandfläche der jeweiligen Rohrleitungen (6, 7) getrennt, nicht jedoch thermisch isoliert sind, wird dem in den Ringräumen (9, 10) geführten Medium durch den in der zentralen Rohrleitung (6) geführten Treibstoff Wärme entzogen und dieses entsprechend gekühlt.

Description

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

Claims

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