DE102018004050A1

DE102018004050A1 - Anordnung, System und Verfahren zum Behandeln eines geschlossenen Behälters

Info

Publication number: DE102018004050A1
Application number: DE102018004050.0A
Authority: DE
Inventors: Jonas Holmström
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2017-06-12
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2018-12-13
Also published as: SE541662C2; SE1750739A1

Abstract

Die Offenbarung betrifft eine Anordnung (30) zum Behandeln eines geschlossenen Behälters (2), wobei der geschlossene Behälter (2) ein verflüssigtes Brenngas enthält. Die Anordnung (30) umfasst eine erste Fluidleitung (20) mit einem Einlass, der mit einer Quelle (22) eines Inertgases verbindbar ist, und mit einem Auslass, der zum Transport eines verdampften inerten Fluids in den geschlossenen Container (2) mit einem Einlass des geschlossenen Behälters (2) verbindbar ist. Die Anordnung umfasst ferner eine Heizsteuervorrichtung (24), die dazu eingerichtet ist, das inerte Fluid zu erwärmen, das in der ersten Fluidleitung (20) enthalten ist, und eine zweite Fluidleitung (21), die einen Einlass umfasst, der mit einem Auslass des geschlossenen Behälters (2) verbindbar ist, wobei die zweite Fluidleitung (21) dazu eingerichtet ist, abgelassenes Fluid von dem geschlossenen Behälter (2) zu transportieren. Die Anordnung (3) umfasst auch einen ersten Sensor (28), der dazu eingerichtet ist, eine Eigenschaft des abgelassenen Fluids zu messen und es dadurch zu ermöglichen, auf der Grundlage dessen, dass die überwachte Eigenschaft ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt, zu bestimmen, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter (2) verdampft ist. Die Offenbarung betrifft auch ein Verfahren und ein System (40).

Description

Technisches Feld
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Anordnung, ein System und ein Verfahren zum Behandeln eines geschlossenen Behälters, zum Beispiel zum Speichern von verflüssigtem Erdgas. Die Offenbarung betrifft auch ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium.
Hintergrund
Erdgas ist ein alternativer Kraftstoff für schwere Fahrzeuge. Im Allgemeinen umfasst Erdgas Methan mit einiger Beimischung von Ethan. Komprimiertes Erdgas oder verflüssigtes Erdgas, LNG, ist eine sauberere Alternative als andere fossile Brennstoffe.
LNG wird unter Druck in kryogenen Tanks gelagert, zum Beispiel in LNG-Tanks. Die Temperatur im Inneren des eigentlichen Gasbehälters muss niedrig genug sein, damit ein Großteil des Kraftstoffs in flüssiger Form vorliegt. Um dies zu erreichen, umfassen LNG-Tanks im Allgemeinen einen geschlossenen Behälter, der einen inneren Tank und eine äußere Hülle umfasst. Zwischen diesen ist ein Isoliermaterial angeordnet. Typischerweise wird auch ein Vakuum aus diesem Raum gezogen, um einen hochisolierenden Tank zu erzeugen. LNG-Tanks umfassen auch mehrere Komponenten, die außerhalb des geschlossenen Behälters montiert sind, um beispielsweise ein sicher und korrekt verflüssigtes Brenngas sicherzustellen.
Falls es ein Problem mit einigen dieser Komponenten gibt, wird eine Wartung oder eine Reparatur benötigt. Einige Komponenten sind hinter manuellen Absperrventilen angeordnet, was eine Wartung derselben ermöglicht, ohne dass der geschlossene Behälter ausgeleert wird. Einige Komponenten sind jedoch vor den manuellen Absperrventilen angeordnet und können nicht isoliert werden. Daher muss zur Wartung dieser Komponenten der LNG-Tank ausgeleert und von dem Brenngas ausgespült werden, um eine sichere Umgebung für die Mechaniker sicherzustellen.
Um den Tank auszuleeren, muss das verflüssigte Gas zuerst abgelassen werden. Dies geschieht durch ein Erzeugen eines Förderdrucks und einem Herausdrücken des Brenngases aus dem Behälter unter Verwendung des Förderdrucks. Die verbleibende Flüssigkeit wird dann verdampft und ausgespült, zum Beispiel mit Stickstoffgas.
Dies ist ein Prozess, der schwierig zu kontrollieren ist, und deshalb schwankt die Dauer des Prozesses von Fall zu Fall und ist schwierig abzuschätzen. Folglich kann eine Wartung viel mehr Zeit benötigen als sie sollte. In einigen Fällen kann es Wochen dauern, eine Komponenten wie beispielsweise eine Verbindung oder eine Messuhr zu wechseln, was nicht wünschenswert ist, da während dieser Zeit der Tank nicht verwendet werden kann.
Aus WO 2016 048 162 A1 sind ein Verfahren und ein Gerät zum Behandeln eines Druckgefäßes bekannt. Hierbei wird Stickstoff in flüssiger Form erwärmt, um den Stickstoff in den gasförmigen Zustand umzuwandeln, bevor er in den LNG-Tank des Schiffs mit einer Temperatur eingelassen wird, die graduell bis auf eine Umgebungstemperatur gesteuert wird. Der Tank des Schiffs wird gespült, indem dem Gas gestattet wird, durch den Tank hindurchzutreten und aus dem Entlüftungsrohr des Tanks auszutreten.
Zusammenfassung
Das oben erwähnte Patentdokument WO 2016 048 162 A1 , das lediglich relativ einfache LNG-Tanks, beispielsweise für Schiffe, veranschaulicht, offenbart ein Heizen des Stickstoffs, bevor dieser in den LNG-Tank eingelassen wird, um die Zeit zu reduzieren, die auf ein Spülen des LNG-Tanks verwendet wird. Es erklärt jedoch nicht, wie ein Spülen optimiert werden kann, um Spülmedium einzusparen. Als eine Folge werden große Mengen an Spülmedium benötigt, um einen LNG-Tank auszuleeren, beispielsweise da es schwierig ist, zu bestimmen, wann das verflüssigte Brenngas verdampft ist. Im Allgemeinen ist es jedoch erwünscht, auch die Menge so niedrig wie möglich zu halten, um Kosten zu senken.
Es ist daher eine Aufgabe, zumindest einige der Nachteile des Stands der Technik abzuschwächen. Es ist eine weitere Aufgabe, ein Gerät und ein Verfahren zum Reduzieren einer Menge an Spülmedium zu erzielen, das zum Ausleeren eines geschlossenen Behälters verwendet wird, der verflüssigtes Brenngas enthält, wie beispielsweise LNG. Es ist eine weitere Aufgabe, die Zeit zu reduzieren, die zum Ausleeren des geschlossenen Behälters benötigt wird.
Diese und andere Aufgaben werden zumindest teilweise gelöst durch das Gerät und die Verfahrensvorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen und durch die Ausführungsformen gemäß den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Offenbarung eine Anordnung zum Behandeln eines geschlossenen Behälters. Der geschlossene Behälter enthält ein verflüssigtes Brenngas. Die Anordnung umfasst eine erste Fluidleitung mit einem Einlass, der mit einer Quelle eines inerten Fluids verbindbar ist, und einen Auslass, der zum Transport eines verdampften Fluids in den geschlossenen Behälter mit einem Einlass des geschlossenen Behälters verbindbar ist. Die Anordnung umfasst auch eine Heizsteuervorrichtung zum Erwärmen des inerten Fluids, das in der ersten Fluidleitung enthalten ist. Die Anordnung umfasst ferner eine zweite Fluidleitung, die einen Einlass umfasst, der mit einem Auslass des geschlossenen Behälters verbindbar ist, wobei die zweite Fluidleitung dazu eingerichtet ist, abgelassenes Fluid von dem geschlossenen Container zu transportieren. Die Anordnung umfasst ferner einen ersten Sensor, der dazu eingerichtet ist, eine Eigenschaft des abgelassenen Fluids zu messen und es dadurch zu ermöglichen, auf der Grundlage dessen, dass die überwachte Eigenschaft ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt, zu bestimmen, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter verdampft ist.
Indem eine Eigenschaft des abgelassenen Fluids überwacht wird, ist es möglich, genau zu bestimmen, wann sämtliches verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter verdampft wurde, und mit einem genauen Zeitablauf zu bestimmen, wann dies geschieht. Daher reduziert die vorliegende Anordnung die Zeit, die benötigt wird, um einen geschlossenen Behälter auszuleeren, und sie erhöht die Sicherheit beim Ausleeren desselben. Zudem kann die Menge an inertem Fluid, die zum Behandeln des geschlossenen Behälters verwendet wird, reduziert werden, da der Zeitpunkt des Verdampfens des verflüssigten Brenngases genau bestimmt werden kann.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst der erste Sensor einen Temperatursensor, und wobei das vorbestimmte Kriterium umfasst, dass die Temperatur des abgelassenen Fluids gleich ist wie oder größer ist als ein erster Temperaturgrenzwert. Daher kann der Verdampfungs-Zustand des gemischten Fluids in dem geschlossenen Behälter auf der Grundlage der Temperatur des abgelassenen Fluids und daher des gemischten Fluids bestimmt werden.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst der erste Sensor einen Chemische-Eigenschaft-Sensor, und wobei das vorbestimmte Kriterium umfasst, dass der Chemische-Eigenschaft-Gehalt des abgelassenen Fluids gleich ist wie oder kleiner ist als ein Eigenschaft-Gehalt-Grenzwert. Daher kann der Verdampfungs-Zustand des gemischten Fluids in dem geschlossenen Behälter auf der Grundlage des Chemische-Eigenschaft-Gehalts des abgelassenen Fluids und daher des gemischten Fluids bestimmt werden.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst die Anordnung einen Temperatursensor, der dazu eingerichtet ist, die Temperatur des inerten Fluids abströmseitig der Heizsteuervorrichtung zu messen und dadurch ein Steuern der Heizsteuervorrichtung auf der Grundlage der gemessenen Temperatur zu ermöglichen, um eine Temperatur des inerten Fluids abströmseitig der Heizsteuervorrichtung innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs zu halten. Hierdurch kann ein schnelles und gleichmäßiges Verdampfen des verflüssigten Erdgases in dem geschlossenen Behälter erzielt werden, das nicht über das hinausgeht, was der geschlossene Behälter aushält.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst die Anordnung einen Drucksensor, der dazu eingerichtet ist, den Druck des inerten Fluids von der Quelle (22) des inerten Fluids zuströmseitig der Heizsteuervorrichtung (24) zu messen, und einen Druckregler, der dazu eingerichtet ist, den Druck in der ersten Fluidleitung zuströmseitig der Heizsteuervorrichtung zu regeln und ein Regeln des Drucks in der ersten Fluidleitung auf der Grundlage des gemessenen Drucks derart zu ermöglichen, dass der Druck in der ersten Fluidleitung unter einem ersten Druckgrenzwert liegt. Alternativ umfasst die Anordnung einen Flussregler, der dazu eingerichtet ist, die Flussrate des inerten Fluids in der ersten Fluidleitung zu steuern. Der Flussregler kann auf der Grundlage der gemessenen Temperatur des inerten Fluids und/oder auf der Grundlage einer gemessenen Flussrate des inerten Fluids und/oder auf der Grundlage des gemessenen Drucks des inerten Fluids geregelt sein. Die Anordnung kann daher auch einen Flusssensor umfassen, der dazu eingerichtet ist, die Flussrate in der ersten Fluidleitung zu messen. Durch die Ausführungsformen kann ein schnelles und gleichmäßiges Erwärmen des Fluids in dem geschlossenen Behälter erzielt werden, das nicht über das hinausgeht, was der geschlossene Behälter aushält.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst die Anordnung eine Steueranordnung, die dazu eingerichtet ist, die gemessene Eigenschaft des abgelassenen Fluids zu erhalten, und wenn die gemessene Eigenschaft das vorbestimmte Kriterium erfüllt, ist die Steueranordnung dazu eingerichtet, zu bestimmen, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter verdampft ist. Hierdurch kann automatisch bestimmt werden, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter verdampft ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steueranordnung dazu eingerichtet, eine Angabe des Drucks in dem geschlossenen Behälter zu erhalten, und wenn die Temperatur des abgelassenen Fluids gleich ist wie oder größer ist als ein erster Temperaturgrenzwert während der Druck in dem geschlossenen Behälter innerhalb eines Bereichs des Drucks des abgelassenen Fluids liegt, ist die Steueranordnung ferner dazu eingerichtet, zu bestimmen, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter verdampft ist. Hierdurch kann automatisch bestimmt werden, dass das verflüssigte Gas in dem geschlossenen Behälter verdampft ist, mit einer höheren Genauigkeit.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steueranordnung dazu eingerichtet, eine Verdünnungs- und Spülprozedur zu starten, wenn bestimmt wird, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter verdampft ist. Hierdurch kann der geschlossene Behälter automatisch ausgeleert werden.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist der erste Sensor dazu eingerichtet, die Eigenschaft des abgelassenen Fluids in der zweiten Fluidleitung zu messen. Daher kann die Messung einfach durchgeführt werden, ohne dass Änderungen an dem geschlossenen Behälter selbst vorgenommen werden müssen.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Offenbarung ein System, das eine Quelle eines inerten Fluids und eine Anordnung gemäß einer beliebigen der hierin offenbarten Ausführungsformen umfasst, wobei die Quelle des inerten Fluids mit dem Einlass der ersten Fluidleitung verbunden ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das System einen geschlossenen Behälter und einen Drucksensor zum Messen eines Drucks des Fluids in dem geschlossenen Behälter, und wobei der Auslass der ersten Fluidleitung mit dem Einlass des geschlossenen Behälters verbunden ist, und wobei der Einlass der zweiten Fluidleitung mit dem Auslass des geschlossenen Behälters verbunden ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist der geschlossenen Behälter an einem Fahrzeug angeordnet.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Behandeln eines geschlossenen Behälters, wobei der geschlossene Behälter ein verflüssigtes Brenngas enthält. Das Verfahren umfasst ein Steuern eines inerten Fluids, sodass dieses von einer Quelle eines inerten Fluids zu dem geschlossenen Behälter geleitet wird und ein Steuern eines Heizens des inerten Fluids, das zu dem geschlossenen Behälter geleitet wird. Das Verfahren umfasst ferner ein Ablassen eines Fluids von dem geschlossenen Behälter während eine Eigenschaft des abgelassenen Fluids überwacht wird und ein Bestimmen, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter verdampft ist, wenn die überwachte Eigenschaft ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist die überwachte Eigenschaft eine Temperatur des abgelassenen Fluids, und wobei das Verfahren ferner ein Überwachen eines Drucks in dem geschlossenen Behälter und ein Bestimmen umfasst, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter verdampft ist, wenn die Temperatur des abgelassenen Fluids gleich ist wie oder größer ist als ein erster Temperaturgrenzwert, während der Druck in dem geschlossenen Behälter innerhalb eines Bereichs des Drucks des abgelassenen Fluids liegt. Der Druck des abgelassenen Fluids in der zweiten Fluidleitung kann auch überwacht werden müssen, falls er nicht durch andere Mittel bekannt ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ein Steuern einer Verdünnungs- und Ablassprozedur zum Spülen des geschlossenen Behälters, wenn bestimmt wird, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter verdampft ist.
Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Offenbarung ein Computerprogramm, das Anweisungen umfasst, die, wenn das Programm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer dazu veranlassen, beliebige der Schritte des Verfahrens auszuführen, wie es hierin offenbart ist.
Gemäß einem fünften Aspekt betrifft die Offenbarung ein computerlesbares Medium, das Anweisungen umfasst, die, wenn das Programm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer dazu veranlassen, beliebige der Schritte des Verfahrens auszuführen, wie es hierin offenbart ist.
Figurenliste

1 stellt ein Fahrzeug dar, für welches die vorgeschlagene Anordnung und das vorgeschlagene Verfahren verwendet werden können.
2 stellt eine Anordnung dar, die mit einem geschlossenen Behälter verbunden ist, der verflüssigtes Brenngas enthält.
3 stellt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Behandeln eines geschlossenen Behälters dar, der verflüssigtes Brenngas enthält.
4 stellt ein LNG-System genauer dar.

Ausführliche Beschreibung
Verflüssigtes Brenngas, wie beispielsweise LNG, ist ein relativ reiner Treibstoff, der hauptsächlich aus Methan besteht. Zusätzlich umfasst LNG typischerweise kleine Mengen von schwereren Gasen, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffen. Falls ein gasbetriebenes Fahrzeug für etwa fünf Tage nicht verwendet wird, ist der Druck, der sich in dem kryogenen Tank aufbaut, ausreichend, dass Sicherheitsvorrichtungen aktiviert werden. Die Sicherheitsvorrichtung entlüften dabei verdampftes Brenngas in die Atmosphäre, das hauptsächlich aus dem einfacher verdampfenden Methan besteht. Dieser Prozess kann dazu führen, dass sich schwerere Gase, wie beispielsweise schwerere Kohlenwasserstoffe, mit der Zeit in dem kryogenen Tank anreichern, da sie weniger wahrscheinlich verdampfen und entlüftet werden. Ein Belüften dieser schwereren Gase durch ein unter Druck setzen des kryogenen Tanks mit Stickstoffgas und ein anschließendes Entleeren des gemischten Gases in die Atmosphäre ist beschwerlich, und es werden im Allgemeinen mindestens drei Tage benötigt, um den geschlossenen Behälter unter LFL, einen unteren Brennbarkeitsgrenzwert (Lower Flammability Limit), von LNG zu entlüften. In einigen Situationen kann das Entleeren und Entlüften bis zu zwei Wochen dauern.
Das Verfahren und die Anordnung, die hierin vorgeschlagen werden, schlagen vor, das inerte Fluid zu erwärmen, bevor es in den geschlossenen Behälter eingelassen wird, und zu überwachen, wann die Flüssigkeit in dem geschlossenen Behälter verdampft ist. Dieses Erwärmen und Überwachen ermöglicht ein Bestimmen, wann alle Flüssigkeit in dem Behälter in die Gasphase umgewandelt wurde, sodass sie einfach aus dem Behälter ausgespült und abgelassen werden kann. Die Erfindung stützt sich auf die Erkenntnis, dass eine Eigenschaft des abgelassenen Fluids von dem geschlossenen Behälter einen Einblick bezüglich des Zustands des Fluids in dem geschlossenen Behälter gewährt. Ein kontrolliertes Erwärmen des inerten Fluids, bevor dieses in den geschlossenen Behälter eingeführt wird, reduziert die Zeit, die dafür benötigt wird, den geschlossenen Behälter zu entleeren, da die Flüssigkeit in dem geschlossenen Behälter schneller verdampft, wenn sie einem erwärmten inerten Fluid ausgesetzt wird, als wenn das inerte Fluid nicht erwärmt wurde, da das erwärmte Fluid der Flüssigkeit, die sich in dem Behälter befindet, mehr Energie zuführt. Ferner wird das verdampfte Fluid zugleich stärker verdünnt, indem ein erwärmtes inertes Fluid in den geschlossenen Behälter eingeführt wird. In einer beispielhaften Ausführungsform wird das erwärmte inerte Gas, zum Beispiel erwärmter verdampfter Stockstoff, in den geschlossenen Behälter eingeführt, wodurch das verflüssigte Erdgas im Inneren zu Erdgas verdampft und mit dem erwärmten verdampften Stickstoff verdünnt wird. Die Anordnung ermöglicht ferner ein umgehendes Bestimmen, wann der Betrieb abgeschlossen wurde, das heißt wann sämtliches flüssiges Erdgas verdampft wurde, indem eine Eigenschaft des abgelassenen Fluids detektiert wird. Die Anordnung reduziert somit die Zeit zum Spülen im Vergleich zu bisher verwendeten Verfahren und bisher verwendeter Ausstattung bei Weitem. Die Anordnung ermöglicht auch ein Optimieren der Menge eines Behandlungsmediums, das verwendet werden soll, also des inerten Fluids. Hierdurch kann eine Menge an Behandlungsmedium zum Entleeren eines geschlossenen Behälters im Vergleich zu bisher bekannten Verfahren reduziert werden.
Im Folgenden werden eine Anordnung und ein Verfahren zum Behandeln eines geschlossenen Behälters, der ein verflüssigtes Brenngas enthält, mit Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben.
1 stellt schematisch ein Fahrzeug 1 dar, hier einen Lastwagen. Das Fahrzeug 1 umfasst einen kryogenen Tank 7, der einen geschlossenen Behälter 2 umfasst, der dazu eingerichtet ist, verflüssigtes Brenngas zu speichern. Die vorgeschlagene Anordnung und das vorgeschlagenen Verfahrenssystem sind für einen solchen geschlossenen Behälter 2 verwendbar. Der geschlossene Behälter 2 ist zum Beispiel dazu eingerichtet, Brenngas, wie beispielsweise LNG, zur Verwendung durch einen gasbetriebenen Motor 3 in dem Fahrzeug 1 bereitzustellen. Der kryogene Tank 7 kann auch verschiedene Komponenten (nicht gezeigt) umfassen, die außerhalb des geschlossenen Behälters 2 montiert sind. Auf einen geschlossenen Behälter 2, der dazu eingerichtet ist, LNG zu speichern, sowie auf die Komponenten in dem kryogenen Tank 7 wird manchmal als ein LNG-System Bezug genommen.
In 2 ist die vorgeschlagene Anordnung 30 zum Behandeln des geschlossenen Behälters 2, der verflüssigtes Brenngas enthält, schematisch dargestellt. Die Anordnung 30 umfasst eine erste Fluidleitung 20, eine Heizsteuervorrichtung 24, eine zweite Fluidleitung 21 und einen ersten Sensor 28. Der geschlossene Behälter 2 ist mit einem ersten Drucksensor 31 zum Messen eines Drucks des Fluids in dem geschlossenen Behälter 2 angeordnet. Ein Auslass 32c des geschlossenen Behälters 2 ist dazu eingerichtet, verdampften Kraftstoff an den Motor 3 des Fahrzeugs 1 weiterzugeben. Es ist zu beachten, dass, auch wenn der geschlossenen Behälter 2 in diesem Beispiel in dem kryogenen Tank 7 des Fahrzeugs 1 enthalten ist, der geschlossene Behälter 2 gemäß einigen Ausführungsformen in einem eigenständigen kryogenen Tank angeordnet sein kann, oder er ein in anderer Weise angeordneter Behälter sein kann. Weitere Einzelheiten des kryogenen Tanks 7 der 1 werden in Bezug auf die 4 unten beschrieben.
Die erste Fluidleitung 20 umfasst einen Einlass, der mit eine Quelle eines inerten Fluids verbunden ist, und einen Auslass, der zum Transport eines verdampften inerten Fluids zu dem geschlossenen Behälter 2 mit einem Einlass 32a des geschlossenen Behälters 2 verbunden ist. Das inerte Fluid weist einen Siedepunkt auf, der niedriger ist als das verflüssigte Brenngas, das sich in dem geschlossenen Behälter 2 befindet. Die Quelle 22 des inerten Fluids kann inertes Fluid in einem flüssigen Zustand oder in einem gasförmigen Zustand umfassen. Das inerte Fluid ist beispielsweise verflüssigter oder verdampfter Stickstoff. Auf das inerte Fluid kann als ein „Spülmedium“ oder ein „Behandlungsmedium“ Bezug genommen werden. Die Heizsteuervorrichtung 24 ist dazu eingerichtet, das in der ersten Fluidleitung 20 enthaltene inerte Fluid zu erwärmen.
Die Heizsteuervorrichtung 24 ist dazu eingerichtet, das inerte Fluid derart zu erwärmen, dass es eine voreingestellte Temperatur erreicht. Die voreingestellte Temperatur ist zum Beispiel auf eine hohe Temperatur eingestellt, aber unter dem Temperaturgrenzwert für den geschlossenen Behälter 2 selbst. Die Heizsteuervorrichtung 24 umfasst zum Beispiel ein Heizelement oder einen Wärmetauscher. Die zweite Fluidleitung 21 umfasst einen Einlass, der mit einem Auslass 32b des geschlossenen Behälters 2 verbunden ist. Die zweite Fluidleitung 21 ist dazu eingerichtet, abgelassenes Fluid von dem geschlossenen Behälter 2 zu transportieren, beispielsweise zu einem Reservoir 23, sodass das abgelassene Fluid gesammelt und auf selbiges Acht gegeben werden kann. Die zweite Fluidleitung 21 ist in einer Ausführungsform dazu eingerichtet, Fluid von dem geschlossenen Behälter 2 von einem unteren Teil des geschlossenen Behälters 2 zu leiten. Dies ist in Verbindung mit der 4 veranschaulicht. Hierdurch sollte das abgelassene Fluid Fluid aus dem unteren Teil des geschlossenen Behälters 2 enthalten und daher eine zuverlässige Probe für den Zustand des Fluids in dem geschlossenen Behälter 2 sein. Der erste Sensor 28 ist dazu eingerichtet, eine Eigenschaft des abgelassenen Fluids zu messen, wodurch auf der Grundlage dessen, dass die überwachte Eigenschaft ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt, ein Bestimmen ermöglicht wird, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter 2 verdampft wird. Falls das verflüssigte Brenngas verdampft ist, kann es aus dem geschlossenen Behälter 2 durch weitere Verdünnung und durch Spülen befördert werden. Das Gerät 30 ermöglicht es daher, zu bestimmen, zu welcher Zeit das Spülen begonnen werden kann, und verringert dadurch die Zeit zum Entleeren des geschlossenen Behälters 2. Im Stand der Technik musste eine übermäßige Menge an inertem Fluid verwendet werden, um sicherzustellen, dass sämtliches verflüssigte Brenngas verdampft wurde. Zudem kann durch ein Steuern des Heizens des inerten Fluids das Verdampfen des verflüssigten Brenngases schneller durchgeführt werden.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst der erste Sensor 28 einen Temperatursensor. In diesen Ausführungsformen umfasst das vorbestimmte Kriterium, dass die Temperatur des abgelassenen Fluids gleich ist wie oder größer ist als ein erster Temperaturgrenzwert. Alternativ umfasst der erste Sensor 28 einen Chemische-Eigenschaft-Sensor. In dieser Alternative umfasst das vorbestimmte Kriterium, dass der Chemische-Eigenschaft-Gehalt des abgelassenen Fluids gleich ist wie oder kleiner ist als ein Eigenschaft-Gehalt-Grenzwert. Die chemische Eigenschaft ist zum Beispiel Methan, und der Chemische-Eigenschaft-Sensor ist dann ein Methan-Sensor. Der erste Sensor 28 misst die Eigenschaft des abgelassenen Fluids und ist daher an der zweiten Fluidleitung 21 angeordnet. Alternativ kann die Eigenschaft in dem Reservoir 23 gemessen werden.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Anordnung 30 einen Inertes-Fluid-Drucksensor 26, der dazu eingerichtet ist, den Druck des inerten Fluids von der Inertes-Fluid-Quelle 22 zuströmseitig der Heizsteuervorrichtung 24 zu messen. Ein Druckregler 25 ist dazu eingerichtet, den Druck in der ersten Fluidleitung 20 zuströmseitig der Heizsteuervorrichtung 24 zu regeln. Der Druckregler 25 ermöglicht ein Regeln des Drucks in der ersten Fluidleitung 20 auf der Grundlage des gemessenen Drucks von dem Inertes-Fluid-Drucksensor 26 derart, dass der Druck in der ersten Fluidleitung 20 unter einem ersten Druckgrenzwert liegt. Der erste Druckgrenzwert ist zum Beispiel ein Toleranz-Grenzwert des geschlossenen Behälters 2. Alternativ ist der Inertes-Fluid-Drucksensor 26 durch einen Flusssensor ersetzt, der dazu eingerichtet ist, einen Fluss des inerten Fluids in der ersten Fluidleitung 20 zu messen. Ferner ist der Druckregler 25 durch einen Flussregler ersetzt, wodurch ein Regeln des Flusses in der ersten Fluidleitung 20 auf der Grundlage des gemessenen Flusses ermöglicht wird.
Die Temperatur des inerten Fluids wird zum Beispiel von einem Temperatursensor 27 gemessen. Der Temperatursensor 27 ist dazu eingerichtet, die Temperatur des inerten Fluids abströmseitig der Heizsteuervorrichtung 24 zu messen. Hierdurch wird ein Steuern der Heizsteuervorrichtung 24 auf der Grundlage der gemessenen Temperatur ermöglicht, um eine Temperatur des inerten Fluids abströmseitig der Heizsteuervorrichtung 24 innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs zu halten. Der vorbestimmte Temperaturbereich ist beispielsweise durch einen oberen Temperaturgrenzwert, der die maximal zulässige Temperatur des geschlossenen Behälters 2 ist, und einen unteren Temperaturgrenzwert bestimmt, der eine niedrigste Temperatur ist, die das inerte Fluid aufweisen sollte, um sicherzustellen, dass das inerte Fluid verdampft ist, falls es vor dem Erwärmen verflüssigte war. Zum Beispiel liegt der Temperaturgrenzwert zwischen 150 °C und 200 °C. In den meisten Fällen ist es jedoch wünschenswert, eine möglichst hohe Temperatur des inerten Fluids zu erreichen, also nahe an dem oberen Temperaturgrenzwert, um einen schnellen Prozess zu erzielen. Das inerte Fluid wird auf eine möglichst hohe Temperatur erwärmt, ohne die Vakuumversiegelung des geschlossenen Behälters 2 zu beschädigen. Indem die Temperatur des erwärmten inerten Fluids gemessen wird, bevor dieses in den geschlossenen Behälter 2 hineingelassen wird, kann der Fluss des inerten Fluids in der ersten Fluidleitung 20 derart optimiert werden, dass die Einlasstemperatur beständig bei maximaler Temperatur ist. Alternativ kann ein Benutzer der Anordnung die Heizsteuervorrichtung 24 mit Rückkopplung der erhaltenen Temperatur von dem Temperatursensor 27 manuell steuern.
Zur Verwendung der Anordnung ist die erste Fluidleitung 20 mit der Quelle 22 von inertem Fluid an dem Einlass der ersten Fluidleitung 20 verbunden, und sie ist an dem Auslass der ersten Fluidleitung 20 mit dem geschlossenen Behälter 2 verbunden. Der Druckregler 25 wird geregelt, um Fluid in die Fluidleitung 20 hinein zu lassen. Das inerte Fluid wird wegen des Druckunterschieds zwischen der Quelle 22 des inerten Fluids und dem geschlossenen Behälter 2 transportiert werden. Das inerte Fluid wird von der Heizsteuervorrichtung 24 erwärmt. Während des Transports erwärmt die Heizsteuervorrichtung 24 das inerte Fluid auf eine bestimmte Temperatur. Indem die Temperatur überwacht wird, kann die Leistung der Heizsteuervorrichtung 24 derart geregelt werden, dass die gewünschte Temperatur des inerten Fluids erhalten werden kann. Die Heizsteuervorrichtung 20 erwärmt das inerte Fluid auf eine hohe Temperatur, zum Beispiel auf 180 °C. Das Erwärmen verdampft jegliches inerte Fluid von dem geschlossenen Behälter 2 derart, dass lediglich verdampftes inertes Fluid in den geschlossenen Behälter eingelassen wird. Das erwärmte verdampfte inerte Fluid, das heißt das erwärmte Inertgas, erwärmt die Reste des verflüssigten Erdgases in dem geschlossenen Behälter 2, wodurch das verflüssigte Erdgas zu Erdgas verdampft. Das erwärmte Inertgas und das Erdgas werden derart vermischt, dass das Erdgas verdünnt wird. Wenn die Mischung aus erwärmtem Inertgas und dem Erdgas, im Folgenden als „das gemischte Gas“ bezeichnet, eine bestimmte Temperatur erhält, die mit dem Druck des gemischten Gases zusammenhängt, ist sämtliches verflüssigte Erdgas verdampft und bereit, um weiter verdünnt zu werden, und der geschlossene Behälter 2 ist bereit, um danach gespült zu werden. Optional umfasst die Anordnung 30 einen zweiten Drucksensor 10, der dazu eingerichtet ist, den Druck des abgelassenen Fluids in der zweiten Leitung 32 zu messen, falls der Druck des abgelassenen Fluids nicht mit anderen Mitteln erhalten werden kann. Wenn die Temperatur des abgelassenen Fluids gleich ist wie oder größer ist als ein erster Temperaturgrenzwert, während der Druck in dem geschlossenen Behälter 2 innerhalb eines Bereichs des Drucks des abgelassenen Fluids liegt, kann bestimmt werden, auf diese Weise festgestellt, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter 2 verdampft ist. Der Druck des abgelassenen Fluids sollte daher derselbe oder im Wesentlichen derselbe sein wie der Druck des gemischten Fluids in dem geschlossenen Behälter 2. Daher kann der Wartungstechniker durch ein manuelles Überwachen der verschiedenen Sensoren genau vorhersagen, wann das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter 2 verdampft ist.
Daher kann man sich, falls der Druck des abgelassenen Fluids im Wesentlichen derselbe ist wie der Druck des gemischten Fluids in dem geschlossenen Behälter 2, auf die Temperatur des abgelassenen Fluids verlassen. Andernfalls kann ein Druckabfall von dem geschlossenen Behälter 2 zu der zweiten Fluidleitung die Temperaturmessung derart umfassen, dass die gemessene Temperatur des abgelassenen Fluids nicht die wahre Temperatur des gemischten Fluids in dem geschlossenen Behälter 2 anzeigt.
Alternativ, wenn das gemischte Gas einen Chemische-Eigenschaft-Gehalt enthält, der gleich ist wie oder größer ist als ein Eigenschaft-Gehalt-Grenzwert, der mit dem Fluss des gemischten Gases zusammenhängt, ist sämtliches verflüssigte Erdgas verdampft und bereit, um weiter verdünnt zu werden, und der geschlossene Behälter 2 ist bereit, um danach gespült zu werden. Die Temperatur oder die Flussrate des gemischten Gases wird gemessen, wenn dieses in der zweiten Fluidleitung 21 fließt. Daher werden die Messungen an dem abgelassenen Fluid durchgeführt, das in der zweiten Fluidleitung 21 fließt. Die oben beschrieben Anordnung 30 ist in einigen Ausführungsformen manuell betätigt.
Alternativ umfasst die Anordnung 30 eine Steueranordnung 29 zum Steuern einer oder mehrerer Funktionen des Anordnung 30. Die Steueranordnung 29 ist zum Beispiel in einer Ausführungsform dazu eingerichtet, die gemessene Eigenschaft des abgelassenen Fluids zu erhalten, und wenn die gemessene Eigenschaft das vorbestimmte Kriterium erfüllt, ist die Steueranordnung 29 dazu eingerichtet, zu bestimmten, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter 2 verdampft ist.
Die Steueranordnung 29 ist in einigen Ausführungsformen dazu eingerichtet, das Erwärmen des inerten Fluids mittels der Heizsteuervorrichtung 24 zu steuern. Die Steueranordnung 29 ist dann dazu eingerichtet, die Temperatur des erwärmten inerten Fluids zu erhalten, die von dem Temperatursensor 27 gemessen wurde, und dazu, die Heizsteuervorrichtung 24 auf der Grundlage der gemessenen Temperatur derart zu steuern, dass die gewünschte Temperatur des erwärmten inerten Fluids erhalten wird. Die Steueranordnung 29 ist in einigen Ausführungsformen dazu eingerichtet, den Druck des inerten Fluids mittels der Drucksteuervorrichtung 25 zu steuern. Die Steueranordnung 29 ist dann dazu eingerichtet, den Druck des inerten Fluids zu erhalten, der von dem Inertes-Fluid-Drucksensor 26 gemessen wurde, und dazu, die Drucksteuervorrichtung 25 auf der Grundlage des gemessenen Drucks derart zu steuern, dass der gewünschte Druck des inerten Fluids erhalten wird.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steueranordnung dazu eingerichtet, eine Angabe des Drucks in dem geschlossenen Behälter 2 zu erhalten, zum Beispiel von dem ersten Drucksensor 31 in dem geschlossenen Behälter 2. Wenn die Temperatur des abgelassenen Fluids gleich ist wie oder größer ist als ein ersten Temperaturgrenzwert, während der Druck in dem geschlossenen Behälter 2 innerhalb eines Bereichs des Drucks des abgelassenen Fluids ist, ist die Steueranordnung 29 ferner dazu eingerichtet, zu bestimmten, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter 2 verdampft ist. Daher wird eine automatische Verdampfungserkennung von verflüssigtem Erdgas in einem geschlossenen Behälter 2 ermöglicht.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steueranordnung 29 dazu eingerichtet, eine Verdünnungs- und Spülprozedur zu starten, wenn sie bestimmt, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter 2 verdampft ist. Das Verdünnen umfasst zum Beispiel ein Fortfahren mit dem Führen des inerten Fluids von der Quelle des Inertgases zu dem geschlossenen Behälter 2.
Die Steueranordnung 29 umfasst zum Beispiel eine Verarbeitungseinheit 29a und eine Speichereinheit 29b. Die Verarbeitungseinheit 29a kann von einer oder mehreren zentralen Verarbeitungseinheiten, CPU, gebildet sein. Die Speichereinheit 29b kann von einer oder mehreren Speichereinheiten gebildet sein. Eine Speichereinheit 29a kann einen flüchtigen und/oder einen nicht flüchtigen Speicher umfassen, wie beispielsweise einen Flash-Speicher oder Random Access Memory, RAM. Die Steueranordnung 29 kann auf unterschiedliche Weisen Steuerdaten bereitstellen und/oder gemessene Daten empfangen, zu oder von den unterschiedlichen Komponenten der Anordnung, zum Beispiel über einen Bus, über dedizierte Leitungen oder über drahtlose Schnittstellen. Die Speichereinheit 29b umfasst ein Computerprogramm, das Anweisungen umfasst, die, wenn das Programm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer dazu veranlassen, beliebige der Schritte des hierin offenbarten Verfahrens durchzuführen. Das Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Medium ruhen. Das computerlesbare Medium umfasst Instruktionen, die, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, den Computer dazu veranlassen, beliebige der Schritte des hierin offenbarten Verfahrens auszuführen. Die Steueranordnung 29 kann dazu eingerichtet sein, mit den beschriebenen Sensoren 10, 26, 27, 28, 30, 31, mit der Heizsteuervorrichtung 24 und mit dem Druckregler 25 über eine drahtlose Kommunikation oder kabelgebunden zu kommunizieren, wie dies durch die gestrichelten Linien in 2 veranschaulicht ist. Die Steueranordnung 29 kann auch dazu eingerichtet sein, mit anderen Sensoren, Vorrichtung, etc. zu kommunizieren, und dazu, andere Vorrichtung, wie beispielsweise Ventile, etc. des kryogenen Tanks 7 zu steuern, die im Folgenden beschrieben werden.
Die Offenbarung betrifft auch ein System 40, das eine Quelle 22 eines inerten Fluids und die Anordnung 30 gemäß einer beliebigen der hierin offenbarten Ausführungsformen umfasst, wobei die Quelle 22 des inerten Fluids mit dem Einlass der ersten Fluidleitung 22 verbunden ist. Das System 40 umfasst optional den geschlossenen Behälter 2 und den ersten Drucksensor 31 zum Messen eines Drucks des Fluids in dem geschlossenen Behälter 2. Der Auslass der ersten Fluidleitung 21 ist mit dem Auslass des geschlossenen Behälters 2 verbunden. Der geschlossene Behälter 2 ist zum Beispiel an dem Fahrzeug 1 angeordnet.
Die Offenbarung betrifft auch ein Verfahren zum Behandeln des geschlossenen Behälters 2, der verflüssigtes Brenngas enthält. Das Verfahren wird mit Bezug auf das Ablaufdiagramm in der 3 erläutert. Das Verfahren beginnt mit einem Verbinden A1 der ersten Fluidleitung 20 mit der Quelle des inerten Fluids 20. Das Verfahren umfasst ferner ein Steuern A2 des inerten Fluids, sodass dieses von einer Quelle eines inerten Fluids zu dem geschlossenen Behälter geleitet wird. Danach umfasst das Verfahren ein Steuern eines Heizens A3 des inerten Fluids, das zu dem geschlossenen Behälter 2 geleitet wird. Das Verfahren umfasst danach ein Ablassen A4 eines Fluids von dem geschlossenen Behälter 2, während eine Eigenschaft des abgelassenen Fluids überwacht wird. Das abgelassene Fluid ist die Mischung, die in dem geschlossenen Behälter 2 erhalten wurde. Die überwachte Eigenschaft ist zum Beispiel die Temperatur des abgelassenen Fluids. Das Verfahren umfasst ferner ein Bestimmen A6, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter 2 verdampft ist, wenn die überwachte Eigenschaft ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt.
In einem Beispiel umfasst das vorbestimmte Kriterium dass die Temperatur des abgelassenen Fluids gleich wie oder größer als ein erster Temperaturgrenzwert sein muss, während der Druck in dem geschlossenen Behälter 2 innerhalb eines Bereichs des Drucks des abgelassenen Fluids ist. Das Verfahren umfasst dann ein Überwachen A5 eines Drucks des Fluids in dem geschlossenen Behälter 2 und ein Bestimmen A6, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter 2 verdampft ist, wenn die Temperatur des abgelassenen Fluids gleich ist wie oder größer ist als ein erster Temperaturgrenzwert, während der Druck in dem geschlossenen Behälter 2 innerhalb eines Bereichs des Drucks des abgelassenen Fluids ist. In Reaktion auf das Bestimmen, dass sämtliches verflüssigte Brenngas verdampft ist A61, umfasst das Verfahren ein Steuern A7 einer Verdünnungs- und Ablassprozedur zum Spülen des geschlossenen Behälters 2. Falls das Kriterium nicht erfüllt ist, das heißt wenn die Temperatur des abgelassenen Fluids nicht gleich ist wie oder größer ist als ein erster Temperaturgrenzwert, während der Druck in dem geschlossenen Behälter 2 innerhalb eines Bereichs des Drucks des abgelassenen Fluids ist, kehrt das Verfahren zu Schritt A2 zurück.
Die Verdünnungs- und Ablassprozedur ist zum Beispiel einfach ein Fortsetzen des vorhergehenden Einlassens von inertem Fluid in den geschlossenen Behälter 2. Wenn der geschlossene Behälter 2 mit inertem Fluid gefüllt worden ist, wird er durch ein Erzeugen eines Förderdrucks in dem geschlossenen Behälter 2 entleert. Indem bekannt ist, wie viel flüssiges Brenngas in dem geschlossenen Behälter 2 vorhanden war, als der Prozess begann, ist es möglich, zu berechnen, wie viele Male der geschlossene Behälter 2 mit dem inerten Fluid gespült werden muss, ehe die Menge an Brenngas niedrig genug ist, um eine sichere Arbeitsumgebung sicherzustellen. Indem die Eigenschaft in der zweiten Leitung 21 überwacht wird, ist es möglich, auf einfache und sichere Weise zu bestimmen und/oder zu bestätigen, wann der geschlossene Behälter 2 entleert ist. Die Verdünnungs- und Spülprozedur kann auf diese Weise mit dem erwärmten Inertgas durchgeführt werden.
Für ein besseres Verständnis der vorgeschlagenen Methode und der zugrundeliegenden Technologie zeigt 4 den geschlossenen Behälter 2 und die Komponenten in dem kryogenen Tank 7 genauer gemäß einer beispielhaften Umsetzung. Wie oben erwähnt wurde, umfasst der geschlossene Behälter 2 typischerweise einen inneren Tank 2b und eine äußere Hülle 2a. Der innere Tank 2b ist von einem Vakuum umgeben, das innerhalb einer isolierenden Schicht angeordnet ist.
Wie oben erwähnt wurde, weist der geschlossene Behälter 2 einen Kraftstoffeinlass 32A, einen Flüssiger-Kraftstoff-Auslass 32B, der dazu eingerichtet ist, Flüssigkeit aus einem unteren Teil 12 des geschlossenen Behälters auszulassen, einen Brenngasauslass 32C, der dazu eingerichtet ist, Gas von einem oberen Teil des geschlossenen Behälters 2 auszulassen, und einen Lüftungs- (kurz für Entlüftungs-) Auslass 32D auf. Der geschlossene Behälter 2 kann selbstverständlich weitere Einlässe und Auslässe haben, falls dies gewünscht ist.
In dem geschlossenen Behälter 2 können innere Leitungen (nicht gezeigt) an den Einlässen und Auslässen 32A, 32B, 32C, 32D zum Führen von verflüssigtem Brenngas oder von Brenngas in den geschlossenen Behälter 2 hinein oder aus diesem heraus angeordnet sein.
Es ist zu beachten, dass der innere Tank 2b des geschlossenen Behälters 2 im Allgemeinen lediglich an einer Seite des kryogenen Tanks 7 mit der äußeren Hülle 2a verbunden ist, um eine gute Isolation zu erzielen. Dies kann die einzige Verbindung von dem inneren Tank 2b nach draußen sein, und deshalb verlaufen die inneren Leitungen alle über diese Verbindung. In anderen Worten, die unterschiedlichen Anschlüsse zum Einlassen und zum Auslassen von Gas und Flüssigkeit in den geschlossenen Behälter 2 und aus diesem heraus können umgesetzt sein, indem die entsprechenden Leitungen in eine gemeinsame Verbindung (oder Öffnung) von dem inneren Tank 2b nach draußen angebracht sind. In 5 sind die Anschlüsse und Leitungen jedoch für ein einfacheres Verständnis und für eine bessere Sichtbarkeit getrennt dargestellt.
Die unterschiedlichen Anschlüsse, Leitungen und die Komponenten, die in Verbindung mit den Anschlüssen und Leitungen angeordnet sind, werden nun genauer beschrieben.
Eine Kraftstoffleitung 211, die mit dem Einlass 32A verbunden ist, ermöglicht es, dass verflüssigtes Brenngas in den geschlossenen Behälter 2 eingelassen werden kann, zum Beispiel wenn das Fahrzeug 1 getankt wird. Wenn die Anordnung 30 gemäß der Erfindung verwendet wird, wird diese Kraftstoffleitung 211 entfernt und durch die erste Fluidleitung 20 ersetzt.
Eine innere Flüssigkeit-Aufnahmeleitung 222 innerhalb des geschlossenen Behälters 2, die mit dem ersten Auslass 32B verbunden ist, ermöglicht es, dass verflüssigtes Brenngas (das heißt flüssiger Kraftstoff) aus dem unteren Teil des geschlossenen Behälters 2 entfernt wird, zum Beispiel wenn Kraftstoff für einen gasbetriebenen Motor 3 des Fahrzeugs 1 während eines Betriebs bereitgestellt wird oder wenn der geschlossene Behälter 2 entleert wird.
Eine äußere Flüssigkeit-Aufnahmeleitung 221 erstreckt sich aus dem geschlossenen Behälter 2 heraus ausgehend von dem Fluidauslass 32B. Der Flüssigkeitsfluss durch die äußere Flüssigkeit-Aufnahmeleitung 221 kann durch ein Flüssigkraftstoff-Auslassventil 240b manuell geregelt werden. Wenn die Anordnung 30 verwendet wird, wird die äußere Flüssigkeit-Aufnahmeleitung 221 durch die zweite Fluidleitung 21 ersetzt oder die zweite Fluidleitung 21 wird in Verbindung mit der äußeren Flüssigkeit-Aufnahmeleitung 221 angeordnet, beispielsweise mit einer ausleerenden Verbindung 36 der äußeren Aufnahmeleitung 221 verbunden. Allerdings müssen auch die Flüssigkraftstoff-Auslassventile 240a, 240b während des Entleerens des geschlossenen Behälters 2 geöffnet sein. Das manuelle Flüssigkraftstoff-Auslassventil 240b wird hauptsächlich dazu verwendet, eine Isolation des geschlossenen Behälters 2 für eine Wartung zu ermöglichen.
Die Flüssigkeit-Aufnahmeleitung 221 ist mit einem gasbetriebenen Motor 3 des Fahrzeugs über eine Kraftstoffleitung verbunden, auf die hierin als eine Motorleitung 381 Bezug genommen wird. In 5 ist dies durch die verbindende Linie 34 dargestellt. Die Verbindung kann jedoch selbstverständlich in anderer Weise umgesetzt sein. Die Motorleitung 381 ist eine Verlängerung der äußeren Flüssigkeit-Aufnahmeleitung 221, welche die äußere Flüssigkeit-Aufnahmeleitung 221 mit einer Motorverbindung 38 verbindet. Der äußere Teil der Flüssigkeit-Aufnahmeleitung 221, das heißt der Teil außerhalb des geschlossenen Behälters 2, und die Motorleitung 381 definieren einen Flüssigkeit-Flusspfad zwischen dem Flüssigkraftstoff-Auslass 32B und der Motorverbindung 38.
Ein Wärmetauscher 37 ist in der Motorleitung 381 angeordnet, um verflüssigtes Brenngas zu verdampfen und zu erwärmen oder zum Brenngas zu erwärmen, bevor es für den gasbetriebenen Motor 3 bereitgestellt wird. Der Wärmetauscher 37 ändert nicht den Kraftstoffdruck. Stattdessen wird die Wärme für diesen Prozess von dem Kühlsystem des gasbetriebenen Motors erhalten, das mit einer Seite 7 des kryogenen Tanks verbunden ist. Zusätzlich ist ein Magnetventil (nicht gezeigt) abströmseitig des Wärmetauschers 37 angeordnet. Das Magnetventil ist geschlossen, wenn der Tank 7 nicht betrieben wird, und öffnet, wenn der gasbetriebene Motor 3 läuft, und hierdurch wird für den gasbetriebenen Motor Kraftstoff bereitgestellt. Das Magnetventil ist typischerweise auch geschlossen, wenn der geschlossene Behälter 2 entleert wird.
Die Flüssigkeit-Aufnahmeleitung 221 ist auch mit einer Entleer-Leitung 361 verbunden. Die Entleer-Leitung 361 wird verwendet, wenn der geschlossene Behälter 2 entleert wird, zum Beispiel vor einer Wartung. Der äußere Teil der Flüssigkeit-Aufnahmeleitung 221 und der Entleer-Leitung 361 definieren gemeinsam einen Flüssigkeit-Flusspfad zwischen dem Flüssigkraftstoff-Auslass 22 und der oben erwähnten Entleer-Verbindung 36. Die Entleer-Verbindung 36 kann auf unterschiedliche Weisen gestaltet sein. Zum Beispiel kann sie dazu eingerichtet sein, an dem Speicher 4 befestigt zu werden. Der Fluss durch die Entleer-Verbindung 36 kann durch das oben erwähnte Entleer-Absperrventil 35 abgesperrt werden, das in der Entleer-Leitung 361 angeordnet ist. Wenn das Entleer-Absperrventil 35 geöffnet ist, beginnt das Entleeren des geschlossenen Behälters 2, falls in dem geschlossenen Behälter 2 ein Förderdruck vorhanden ist. Eine Voraussetzung ist es selbstverständlich, dass sämtliche andere Ventile in dem Flüssigkeit-Flusspfad geöffnet sind.
Eine Gas-Aufnahmeleitung 231 ermöglicht es, dass Brenngas von dem geschlossenen Behälter 2 aus dem Brenngas-Auslass 32c heraus und ferner zu der Motorleitung 381 geleitet wird. Dies ist zum Beispiel wünschenswert, wenn der Druck in dem Behälter über einem vorbestimmten Grenzwert liegt, da es wünschenswert ist, den Druck in dem geschlossenen Behälter 2 bei etwa 10 bar zu halten, wenn Kraftstoff für den gasbetriebenen Motor 3 bereitgestellt wird. Daher ist die Gas-Aufnahmeleitung 231 ebenso wie die Flüssigkeit-Aufnahmeleitung 221 mit der Motorleitung 381 verbunden.
Der Gasfluss von dem geschlossenen Behälter 2 durch die Gas-Aufnahmeleitung 231 hindurch kann durch ein oder mehrere Brenngas-Auslassventile 260a, 260b angepasst werden. Ein manuelles Brenngas-Auslassventil 260b ist direkt nach dem Brenngas-Auslass 32c in abströmseitiger Richtung angeordnet.
Ein automatisches Brenngas-Auslassventil 260a ist direkt hinter dem manuellen Brenngas-Auslassventil 260b angeordnet. Das automatische Brenngas-Auslassventil 260a ist ein sogenannter Economizer-Druckregler. Der Economizer-Druckregler 260a reduziert den Druck des geschlossenen Behälters 2 durch Entlüften von Gas in die Kraftstoffleitung, wenn der gasbetriebene Motor 3 läuft. Daher bestimmt es in Abhängigkeit von dem Druck in dem geschlossenen Behälter 2, ob Kraftstoff von der Oberseite des geschlossenen Behälters 2 (in einem gasförmigen Zustand) oder von dem Boden 14 des geschlossenen Behälters 2 (in einem flüssigen Zustand) verwendet werden sollte. Die Economizer-Funktion ist zum Beispiel auf 10 bar eingestellt. Dies bedeutet, dass Kraftstoff von der Oberseite des geschlossenen Behälters 2 bezogen wird, um den Druck zu reduzieren, wenn der Druck 10 bar erreicht. In anderen Worten, das automatische Brenngas-Auslassventil 260a ist derart eingerichtet, dass, wenn das automatischen Brenngas-Auslassventil 260a geöffnet ist, das heißt bei einem normalen Betrieb, Gas von dem geschlossenen Behälter 2 durch den Brenngas-Auslass 32c hindurch herausfließt, falls der Druck in dem geschlossenen Behälter 2 über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, vorausgesetzt, dass der Flüssigkeitsfluss durch die Flüssigkeit-Aufnahmeleitung 221 abgesperrt ist, zum Beispiel von dem automatischen Flüssigkraftstoff-Auslassventil 240a. Wenn der Flüssigkeitsfluss durch die Flüssigkeit-Aufnahmeleitung 221 hindurch freigegeben ist, wird der Economizer nicht ordnungsgemäß arbeiten, da über die Flüssigkeit-Aufnahmeleitung 221 ein größerer Druckabfall anliegt als über die Gas-Aufnahmeleitung 231 und der Fluss dann den einfacheren Weg durch den Flüssigkraftstoff-Auslass 32c wählen würde.
Eine Abdampfleitung 201 ermöglicht es, dass Brenngas aus dem geschlossenen Behälter 2 entfernt wird, wenn der Druck zu hoch ist. Die Abdampfleitung 201 umfasst ein erstes Druckentspannungsventil 300 und ein zweites Druckentspannungsventil 310. Durch das Vorhandensein zweier Ventile kann die Sicherheit immer noch aufrechterhalten werden, wenn ein Ventil ausfällt. Das erste Druckentspannungsventil 300 ist mit einer Entlüftungsleitung 33 verbunden, die Brenngas durch ein Rohr hinter dem Fahrzeug 1 entlüftet. Das zweite Druckentspannungsventil 310 kann eine Dichtung aufweisen, um anzuzeigen, wenn Gas entlüftet wurde, und dadurch anzuzeigen, dass ein Problem mit dem System 10 vorliegt. Zum Beispiel ist das erste Druckentspannungsventil 300 auf 16 bar eingestellt, und das zweite Druckentspannungsventil 310 ist auf 24 bar eingestellt.
Ferner ist ein Absperrventil 290 an der Entlüftungsleitung 201 angeordnet. Das Absperrventil 290 ist in Gasflussrichtung direkt hinter dem zweiten Druckentspannungsventil 31 angeordnet. Das Absperrventil 290 ist dazu eingerichtet, einen Gasfluss durch die Entlüftungsleitung 201 hindurch freizugeben und abzusperren, zum Beispiel um die Komponenten während einer Wartung zu isolieren.
Die Entlüftungsleitung 201 umfasst auch Komponenten zum Messen des Drucks in dem Tank. Ein Manometer 280a ist in Gasflussrichtung direkt hinter dem Absperrventil 290 angeordnet. Das Manometer 280a ist ein analoges Instrument, das dazu eingerichtet ist, manuell abgelesen zu werden. Der Drucksensor 280b ist in Gasflussrichtung direkt hinter dem Manometer 280a angeordnet.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Alternativen, Abwandlungen und Pendants können verwendet werden. Daher sollten die obigen Ausführungsformen nicht als den Rahmen der Offenbarung beschränkend verstanden werden, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2016048162 A1 [0007, 0008]

Claims

Anordnung (30) zum Behandeln eines geschlossenen Behälters (2), wobei der geschlossene Behälter (2) ein verflüssigtes Brenngas enthält, wobei die Anordnung (30) umfasst: - eine erste Fluidleitung (20) mit einem Einlass, der mit einer Quelle (22) eines Inertgases verbindbar ist, und mit einem Auslass, der zum Transport eines verdampften inerten Fluids in den geschlossenen Container (2) mit einem Einlass des geschlossenen Behälters (2) verbindbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung ferner umfasst: - eine Heizsteuervorrichtung (24), die dazu eingerichtet ist, das inerte Fluid zu erwärmen, das in der ersten Fluidleitung (20) enthalten ist; - eine zweite Fluidleitung (21), die einen Einlass umfasst, der mit einem Auslass des geschlossenen Behälters (2) verbindbar ist, wobei die zweite Fluidleitung (21) dazu eingerichtet ist, abgelassenes Fluid von dem geschlossenen Behälter (2) zu transportieren; - einen ersten Sensor (28), der dazu eingerichtet ist, eine Eigenschaft des abgelassenen Fluids zu messen und es dadurch zu ermöglichen, auf der Grundlage dessen, dass die überwachte Eigenschaft ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt, zu bestimmen, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter (2) verdampft ist.
Anordnung (30) gemäß Anspruch 1, wobei der erste Sensor (28) einen Temperatursensor umfasst, und wobei das vorbestimmte Kriterium umfasst, dass die Temperatur des abgelassenen Fluids gleich ist wie oder größer ist als ein erster Temperaturgrenzwert.
Anordnung (30) gemäß Anspruch 1, wobei der erste Sensor (28) einen Chemische-Eigenschaft-Sensor umfasst, und wobei das vorbestimmte Kriterium umfasst, dass der Chemische-Eigenschaft-Gehalt des abgelassenen Fluids gleich ist wie oder kleiner ist als ein Eigenschaft-Gehalt-Grenzwert.
Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: - einen Temperatursensor (27), der dazu eingerichtet ist, die Temperatur des inerten Fluids abströmseitig der Heizsteuervorrichtung (24) zu messen und dadurch ein Steuern der Heizsteuervorrichtung (24) auf der Grundlage der gemessenen Temperatur zu ermöglichen, um eine Temperatur des inerten Fluids abströmseitig der Heizsteuervorrichtung (24) innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs zu halten.
Anordnung (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassen: - einen Drucksensor (26), der dazu eingerichtet ist, den Druck des inerten Fluids von der Quelle (22) des inerten Fluids zuströmseitig der Heizsteuervorrichtung (24) zu messen, und - einen Druckregler (25), der dazu eingerichtet ist, den Druck in der ersten Fluidleitung (20) zuströmseitig der Heizsteuervorrichtung (24) zu regeln und ein Regeln des Drucks in der ersten Fluidleitung (20) auf der Grundlage des gemessenen Drucks derart zu ermöglichen, dass der Druck in der ersten Fluidleitung (20) unter einem ersten Druckgrenzwert liegt.
Anordnung (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: - eine Steueranordnung (29), die dazu eingerichtet ist, die gemessene Eigenschaft des abgelassenen Fluids zu messen, und wenn die gemessene Eigenschaft das vorbestimmte Kriterium erfüllt, ist die Steueranordnung (29) dazu eingerichtet, zu bestimmen, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter (2) verdampft ist.
Anordnung (30) gemäß Anspruch 2 und 6, wobei die Steueranordnung (29) dazu eingerichtet ist, eine Angabe des Drucks in dem geschlossenen Behälter (2) zu erhalten, und wenn die Temperatur des abgelassenen Fluids gleich ist wie oder größer ist als ein erster Temperaturgrenzwert während der Druck in dem geschlossenen Behälter (2) innerhalb eines Bereichs des Drucks des abgelassenen Fluids liegt, ist die Steueranordnung (29) ferner dazu eingerichtet, zu bestimmen, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter (2) verdampft ist.
Anordnung (30) gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Steueranordnung (29) dazu eingerichtet ist, eine Verdünnungs- und Spülprozedur zu starten, wenn bestimmt wird, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter (2) verdampft ist.
Anordnung (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Sensor (28) dazu eingerichtet ist, die Eigenschaft des abgelassenen Fluids in der zweiten Fluidleitung (21) zu messen.
System (40), umfassend: - eine Quelle (22) eines inerten Fluids und - eine Anordnung (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Quelle (22) des inerten Fluids mit dem Einlass der ersten Fluidleitung (21) verbunden ist.
System (40) gemäß Anspruch 10, umfassend: - einen geschlossenen Behälter (2); - einen Drucksensor (31) zum Messen eines Drucks des Fluids in dem geschlossenen Behälter (2); und wobei der Auslass der ersten Fluidleitung (20) mit dem Einlass des geschlossenen Behälters (2) verbunden ist, und wobei der Einlass der zweiten Fluidleitung (21) mit dem Auslass des geschlossenen Behälters (2) verbunden ist.
System (40) gemäß Anspruch 11, wobei der geschlossene Behälter (2) an einem Fahrzeug (1) angeordnet ist.
Verfahren zum Behandeln eines geschlossenen Behälters, wobei der geschlossene Behälter verflüssigtes Brenngas enthält, wobei das Verfahren umfasst: - Steuern (A2) eines inerten Fluids, sodass dieses von einer Quelle eines inerten Fluids zu dem geschlossenen Behälter geleitet wird; - Steuern eines Heizens (A3) des inerten Fluids, das zu dem geschlossenen Behälter geleitet wird; - Ablassen (A4) eines Fluids von dem geschlossenen Behälter, während eine Eigenschaft des abgelassenen Fluids überwacht wird; - Bestimmen (A6), dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter verdampft ist, wenn die überwachte Eigenschaft ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die überwachte Eigenschaft eine Temperatur des abgelassenen Fluids ist, und wobei das Verfahren ferner umfasst: - Überwachen (A5) eines Drucks in dem geschlossenen Behälter und - Bestimmen (A6), dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter verdampft ist, wenn die Temperatur des abgelassenen Fluids gleich ist wie oder größer ist als ein erster Temperaturgrenzwert, während der Druck in dem geschlossenen Behälter innerhalb eines Bereichs des Drucks des abgelassenen Fluids liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, umfassend: - Steuern (A7) einer Verdünnungs- und Ablassprozedur zum Spülen des geschlossenen Behälters, wenn bestimmt wird, dass das verflüssigte Brenngas in dem geschlossenen Behälter verdampft ist.
Computerprogramm, das Anweisungen umfasst, die, wenn das Programm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer dazu veranlassen, beliebige der Schritte des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15 auszuführen.
Computerlesbares Medium, das Anweisungen umfasst, die, wenn das Programm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer dazu veranlassen, beliebige der Schritte (A2) bis (A6) des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15 auszuführen.