確定氫氣罐壓力的方法
【專利說明】確定氫氣罐壓力的方法
[0001] 本發(fā)明涉及一種根據(jù)用于權(quán)利要求1的前序部分所述的在用加壓的氣態(tài)氫填充 罐之前確定罐中的罐壓力的方法。
[0002] 以氣態(tài)氫作為燃料的車輛需要特別設計的填充站（Tankstellen)，其中將暴露在 比較高的壓力下（高達850巴）的氫引導入車輛罐（vehicle tank)。這樣的填充站可以表 現(xiàn)為真空絕熱、具有液態(tài)氫（-253Γ)的低溫存儲器（Speicher)，其作為貯存器供給氫到填 充站。由于用于填充目的氫以氣相的形式存在，這樣的填充站通常具有氣體緩沖存儲器，其 從所述儲存罐中供給并且從存儲器填充到罐中（例如，氫動力車輛的罐）。
[0003] 為了在填充這種車輛時確保安全性（爆炸危險），并設計填充過程的標準，由幾個 車輛制造商組成的協(xié)會達成標準SAE J2601。其中，該標準規(guī)定了對于填充過程，特別是對 于缺乏車載通信的車輛，與安全相關的限制和性能要求。SAE J2601規(guī)定氫動力車輛三分 鐘之內(nèi)加注燃料到700巴，而在此過程中罐的上升溫度不超過85°C。此外，標準SAE J2601 規(guī)定壓力和密封性試驗必須在填充罐之前進行，以確保填充站的填充管線正確地鏈接車輛 罐。在上述壓力試驗期間，車輛的罐中的最初未知壓力通過用壓力波快速打開連接有填充 管線的罐，以便引起填充管線和車輛的罐之間的壓力平衡來確定。所述填充管線中的壓力 進而對應于所述罐的罐壓力。
[0004] 通常從暴露于高壓力下的氣體緩沖存儲器進行用于所述壓力和密封性試驗的壓 力沖擊，從而所述填充管線中的下游元件，例如，壓力變送器、溫度計、流量計、閥門和螺釘 連接，直接暴露在該壓力沖擊下（約，850巴）。此外，在實際的填充過程開始時這樣的壓 力測試通常伴有所述下游元件中另一個壓力峰，這可以歸因于加壓的剩余體積（ein unter Druck stehendes Restvolumen)。填充管線中這樣的負荷變化導致更快速地磨損下游元 件，并因此造成這些組件使用壽命的縮短。
[0005] 從以上出發(fā)，本發(fā)明的目的是提供一種用于確定罐中的罐壓力的方法，其中改善 在所述填充管線中這樣的負荷變化。
[0006] 這個目的是通過具有權(quán)利要求1中的特征的方法來實現(xiàn)。
[0007] 后者規(guī)定，通過栗從所述存儲器栗送氫至所述填充管線中，并且測量在填充管線 中產(chǎn)生的填充管線壓力，其中，如果所述填充管線壓力超過罐壓力，打開所述止回閥，并且 其中當打開止回閥時，所述罐壓力確定為存在（herrschende)的填充管線壓力。所述栗優(yōu) 選地包括低溫栗，其以恒定的質(zhì)量流將氫從存儲器中栗入所述填充管線中，其中所述存儲 器特別是真空絕熱的低溫存儲器。
[0008] 通過高壓蒸發(fā)器將液態(tài)氫轉(zhuǎn)換成氣相之前，優(yōu)選地由栗壓縮液態(tài)氫，然后將其送 入填充管線中。
[0009] 此外，這種栗優(yōu)選地設計為活塞栗，其每沖程栗送固定體積到所述填充管線中，特 別是對應于活塞栗的氣缸體積。以這種方式，在填充管線中的壓力能夠以大致連續(xù)方式增 加，具體而言，直到有足夠的填充管線壓力推開止回閥。
[0010] 這里確保所述栗可加壓填充管線特別到850巴，從而可靠地打開所述止回閥；車 輛的罐可以用氫氣加壓到最多700巴。
[0011] 所述填充管線中的壓力優(yōu)選地通過壓力變送器獲得，使得可以重構(gòu)一段時間內(nèi)填 充管線中的壓力的進展。特別是當止回閥打開時，填充管線壓力對應于罐壓力。在本發(fā)明 的一個變型中，因此基于所述填充管線壓力的時間進展確定所述罐壓力。
[0012] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，在填充管線壓力的時間進展已經(jīng)平穩(wěn)之后的存在的 填充管線壓力確定為罐壓力。當止回閥打開時，特別如此，由栗加壓的體積變大，因為罐對 于填充管線是額外體積。在恒定的栗容量下這降低了壓力的升高。
[0013] 在本發(fā)明的變型中，在已經(jīng)確定在填充管線上進行密封性試驗的罐壓力之后優(yōu)選 5-25秒的預定時間跨度中，不向罐中初始栗送額外的氫氣，其中，特別是當在所述時間跨度 中填充管線壓力的時間進展恒定時，推定所述填充管線是密封的。在這里進行試驗以特別 地確定填充管線是否已正確地連接車輛罐，以及是否可以排除在與罐的連接中存在泄漏， 所述泄露將導致在隨后的填充過程中大量氫氣泄漏。
[0014] 對于密封填充管線，從所確定的罐壓力開始，優(yōu)選地用具有預定壓力梯度的氫填 充所述罐。這在特別是恒定的壓力速率下發(fā)生，所述壓力速率是根據(jù)與車輛罐中環(huán)境溫度 和壓力相關的上述標準而特別選擇的。
[0015] 下面參照附圖通過對示例實施方案的描述來解釋其他的細節(jié)和本發(fā)明的優(yōu)點。如 圖示：
[0016] 圖1是用氣態(tài)氫填充罐的裝置的示意圖，并且，
[0017] 圖2是在壓力和密封性試驗期間以及隨后填充罐期間的壓力進展的示意圖。
[0018] 圖1展示了用氣態(tài)氫填充罐的裝置的示意圖，其顯示了優(yōu)選地儲存液態(tài)氫的存儲 器1。所述存儲器1此處通過栗管線6與栗3連接，其通過填充管線2與所述罐5連接，以 及待填充的所述罐5的止回閥4。
[0019] 圖2展示了在實施根據(jù)本發(fā)明的方法時，填充管線2中的示意性的按時間順序的 壓力進展11。填充管線壓力P這里繪制為縱坐標，而橫坐標表示壓力和密封性試驗以及隨 后填充罐5過程中的時間t。
[0020] 最初觀察到壓力上升7,其由用栗3加壓所述填充管線2引起，但是在起初太低而 不能打開所述罐5的所述止回閥4。一旦通過所述栗3的連續(xù)栗送以打開所述止回閥4,壓 力上升8平穩(wěn)，因為附加的體積，具體是罐5的體積必須加壓。在罐5中存在的罐壓力12 現(xiàn)在是在填充管線2中測量的填充管線壓力p。在確定了平穩(wěn)的水平壓力上升8之后，進行 密封性試驗9,在此期間，在預定的時間跨度不向罐5中栗送額外的氫。如果在填充管線2 中的壓力9保持理想的恒定，可以斷定所述填充管線2是密封的或者與所述罐5的連接是 密封的。只要密封性試驗9成功地結(jié)束，以預定的壓力梯度10發(fā)生所述實際填充過程。
[0021] 附圖標記列表
【主權(quán)項】
1. 用于在用加壓的氣態(tài)氫填充罐（5)之前確定所述罐（5)中的罐壓力（12)的方法， 其中通過填充管線（2)以及隨后的所述罐（5)的止回閥（4)將以液態(tài)氫儲存用于填充目的 的氫的存儲器（1)連接至罐（5)，其特征在于通過栗（3)將氫從存儲器（1)栗送入所述填 充管線（2)，并且測量在所述填充管線（2)中產(chǎn)生的填充管線壓力（11)，其中，如果填充管 線壓力（11)超過罐壓力（12)，所述止回閥⑷被打開，并且其中當所述止回閥⑷被打開 時，所述罐壓力（12)被確定為存在的填充管線壓力（11)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述栗（3)的下游將所述液態(tài)氫轉(zhuǎn)換為 氣相，特別是利用高壓蒸發(fā)器（V)，然后將其送入所述填充管線（2)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，基于所述填充管線壓力（11)的時間 進展而確定所述罐壓力（12)。4. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其特征在于，所述罐壓力（12)被確定為在所 述填充管線壓力（11)時間進展平穩(wěn)（8)之后存在的填充管線壓力（11)。5. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其特征在于，在已經(jīng)確定用于在填充管線 (2)上進行密封性試驗（9)的罐壓力（12)之后在預訂的時間跨度不向罐（5)中初始栗送額 外的氫，其中特別是當在所述時間跨度上填充管線壓力（11)的時間進展恒定時，所述填充 管線（2)被推定為密封的。6. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的方法，其特征在于，從所確定的罐壓力（12)開始， 以預定壓力梯度（10)用氫填充所述罐（5)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于在用加壓的氣態(tài)氫填充罐(5)之前確定在所述罐(5)中的罐壓力(12)的方法，根據(jù)該方法，通過填充管線(2)以及隨后的所述罐(5)的止回閥(4)將以液態(tài)氫儲存用于填充所述罐的氫的存儲器(1)連接至罐(5)，其中通過泵(3)將氫從存儲器(1)泵送入所述填充管線(2)，并且測量在泵送時在所述填充管線(2)中產(chǎn)生的填充管線壓力(11)，其中，如果填充管線壓力(11)超過罐壓力(12)，所述止回閥(4)被打開，并且其中當所述止回閥(4)被打開時，所述罐壓力(12)被確定為存在的填充管線壓力(11)。
【IPC分類】F17C5/00
【公開號】CN105264280
【申請?zhí)枴緾N201480031288
【發(fā)明人】W-H·雷澤, H·克勞斯, T·凱德雷爾, M·韋斯特邁爾
【申請人】林德股份公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2014年6月26日
【公告號】CA2911197A1, DE102013011052A1, EP3017236A1, US20160131307, WO2015000563A1