CN101008471A - 用静水压力下的液化气体填充高压气体容器的方法和装置 - Google Patents

用静水压力下的液化气体填充高压气体容器的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用液化气体填充高压气体容器(1)的方法、装置和设备，所述方法包括以下步骤：将该气体容器连接到计量阀(17)并将该计量阀(17)连接到容纳液化气体的第一容器(21)，其中所述第一容器(21)位于气体容器(1)上方的一大地高(H)处；打开所述计量阀(17)并容许在对应于所述大地高(H)的静水压力下从所述第一容器(21)向气体容器(1)供给一定量的液化气体；关闭所述计量阀(17)。由于可紧密地控制静水压力，因此可以特别高的计量精度有效地、可再现地、可靠地和经济地填充高压气体容器(1)。

Description

用静水压力下的液化气体填充高压气体容器的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种利用液化气体填充高压气体容器的方法、装置和设备。
背景技术
对于冷填充压力容器，根据DE 10107895，在将填充气体引入压力容器之前冷却该填充气体，其中在填充过程完成时以压力密闭的方式密封该压力容器。当气体加热时压力容器内的压力迅速升高。
根据DE 19817324，向纤维加强的壳体内的由铬镍钢衬板制成的轻重量储箱填充燃料气体，其中以深冷液体的形式引入燃料，并且以高于300巴的压力存储。
根据WO 2005/043033，向例如安全气囊***的压力器皿(pressurevessel)填充处于高于其沸点的温度下的气体或气体混合物，封闭该冷器皿，并且通过将该器皿加热到环境温度在被填充和封闭的器皿内产生压力。
根据WO 2005/059431，向压力容器填充气体混合物，其中气体混合物以其气态或液态被引入，或者气体混合物的至少一个气体组分以其气态或液态被引入冷却的压力气体容器。
US 1414359公开了一种填充压缩气体容器的方法，其中在悬吊于该容器内的低比热器皿内放置给定量的液化气体，封闭该容器，并且保持该容器的壁处于高于0℃的温度，直到装入的物质已转化成气态。
DE 10119115公开了尤其适合于在低温下填充低沸点的永久气体或气体混合物的压力容器，该压力容器在其内表面上具有导热系数低的材料。
EP 0033386公开了一种用于在压力容器内输送和存储压力永久气体尤其是氢的方法，其中将气体冷却到高于其沸点的低温，并且在隔离压力容器内输送和存储该气体。
已经知道，车辆内的安全气囊***越来越多地使用新型气体发生器，该气体发生器在发生事故时使安全气囊在几毫秒内膨胀。高压气体贮存***被用作气体发生器。
目前使用三种不同类型的气体发生器：
-通过固体化学物质与周围空气的反应生成气体的化学发生器；
-使用固体燃料和加压的高压气体容器内存储的气体的混合发生器；
-在15℃下在高达700巴的高压下在加压气体容器内存储气体的冷气体发生器。
填充有处于环境温度下的各种气体的气体发生器在它们的生产和用高达700巴或更高的压力进行填充两个方面都产生很大的技术问题。尤其在快速填充期间的压缩热会导致不确定的温度状况，这通常会对引入气体容器的气体量的计量精度造成很大影响。满足高计量标准对于安全气囊随后的膨胀特性是重要的。需要非常昂贵和复杂的活塞式或膜片式压缩机来产生非常高的压力。这需要高投资成本和高维护成本。另外，需要相应的复杂和昂贵的下游气体供应装置以用于这些压力。
已知的冷填充技术避免了高压填充带来的问题，但是，这些技术通常在极低的温度下工作，这使得需要针对低温条件对传统的方法步骤例如气体容器的密封进行许多修改，这会导致不希望的投资和维护成本。
希望气体容器内存储的气体密度尽可能地高，其中气体容器的填充应当可靠、可再现、节约和经济。应精确计量充入容器的气体的量，并且气体填充设备的吞吐量应尽可能地高。
尤其对于安全气囊保护***，精确地控制引入气体容器的气体量的计量是非常重要的。实际上，安全气囊的救生能力敏感地依赖于封闭的气体容器内所容纳的气体量。
已知的控制此计量的解决方案在于例如通过压力测量或流动检测装置精确地测量被引入气体容器的气体量。另一种解决方案在于通过使用在液体源和待填充气体容器之间的缓冲罐来准确地测量引入的液体体积。该缓冲罐具有用于控制被发送到待填充气体容器的气体体积的体积特征。
但是，已知的方法比较复杂、昂贵和难以在工业上大规模地尤其以高生产率实现。
如果气体容器的填充在环境温度下进行，则填充方法由于所涉及的可能会高于300巴(甚至)高达1300巴的高压而变得复杂。
如果气体容器的填充在低温下执行以避免处理这种高压，则液化气体的精确计量由于需要在低至100°K或者更低的低温下执行计量方法而变得复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以有效地、可再现地、可靠地和经济地填充高压气体容器的利用液化气体填充高压气体容器的方法、装置以及设备。
根据本发明通过下文的权利要求内限定的利用液化气体填充高压气体容器的方法、装置和设备解决这个以及其它问题。还提供了可单独使用或以任何合适的组合使用的另外的优点、实施例和发展。
根据本发明，利用液化气体填充高压气体容器的方法包括以下步骤：
-将气体容器连接到计量阀并将该计量阀连接到容纳液化气体的第一容器，其中该第一容器位于气体容器上方的一大地高(geodetic height)处；
-打开该计量阀并容许在对应于该大地高的静水压力下从该第一容器向该气体容器供给一定量的液化气体；
-关闭该计量阀。
通过本发明，可利用液化气体填充高压气体容器。可通过使用用于限定被引入气体容器的液化气体的压力级的流体静力学精确地计量被引入该气体容器的气体量。
可简单地利用安置在第一容器和气体容器之间的流体连接部中的计量阀的打开时间来控制被引入气体容器的液化气体的确切量。用于控制被引入的气体量的反馈回路不再是必需的。
液化气体的静水压力是由液态气体的重量导致的压力，并且定义为液化流体的密度、测量点上方的流体的大地高h和重力常数(g＝9.81m/s2)的乘积。
可以优于3％，尤其是优于2％，例如优于1％的精度紧密地控制静水压力。由于明确限定的压力级，可通过安置在第一容器和气体容器之间的流体连接部中的计量阀的打开时间精确地控制引入气体容器的气体量。
即使在100°K或更低的低温下仍可实现高计量精度。可避免由泵的波动而导致的压力波动。
高压气体容器可承受高于300巴、例如高达1300巴、尤其是在500巴到800巴之间的压力。高压气体容器可尤其适用于安全气囊***。
待引入容器的气体可以是纯净气体或者气体混合物，并且对于诸如安全气囊***的应用可以是惰性气体例如稀有气体。
应指出，高压气体容器可用于燃料电池。在此情况下，气体容器存储燃料气体例如氢。
可利用低温液化气体填充气体容器，并且可通过在填充气体容器之后立刻封闭气体容器并将该气体容器加热到环境温度例如室温来获得高压。
第一容器可容纳液化气体至一被紧密控制的位置。可控制第一容器内的液面保持恒定。
有利地，引入气体容器的液化气体的体积应当远小于第一容器内的敞开液面面积和大地高的乘积。特别地，此体积与此乘积的比率应小于1∶20，尤其小于1∶50，例如小于1∶100。通过此设置，在一个气体容器的填充期间，第一容器内的液面相对于大地高的相对垂直下降小于5％，或者小于2％，或者小于1％，这意味着静水压力的精度在5％之内，或者在2％之内，或者在1％之内。第一容器内的液面在气体容器的填充期间仅下降一点点，从而在填充期间压力状况是明确的。
有利地，容纳于第一容器内的、气体容器内的和/或该第一容器和气体容器之间的流体连接部内的液化气体保持处于低于液化气体沸点的温度。例如，液化气体的温度至少比沸点低1°K。气体容器内的液化气体的温度可高于液化气体的熔点，尤其比熔点高至少1°K。通过此设置，液化气体保持处于稳定的液相。尤其可避免在第一容器、气体容器和/或该第一容器和气体容器之间的流体连接部内形成气泡。从高计量精度和/或蒸发损失的角度来看不希望形成气泡。
有利地，第一容器内的液面上方的压力与气体容器内的容纳于其中的液面上方的压力相同。例如，第一容器和气体容器中气相的压力级可达到平衡。例如，气体容器和第一容器都朝环境大气敞开。可选择地，第一容器可经由通风管道连接到气体容器，该通风管道容许在两个容器各自的气相之间进行气体交换。通过此设置，环境压力和/或温度梯度的波动不会对计量精度造成负面影响。
静水压力可高于0.1巴，尤其高于0.2巴，例如高于0.3巴，并且/或者可低于1巴，尤其低于0.7巴，例如低于0.5巴。测地压力(geodeticpressure)还可在不同等级下调节。
有利地，在供给步骤之前预先确定计量阀的打开时间。由于从第一容器供给到气体容器的液化气体所处的明确限定的压力级，可以设定特定的计量阀打开时间，以便精确地计量进入气体容器的液化气体的量。用于确定气体容器是否充分填充的传感器不再是必需的。
引入气体容器的量是由第一容器和气体容器之间的流体连接部内的静水压力和动水阻力(hydrodynamic fluid resistance)以及计量阀的流体阻力得到(决定)的。
有利地，在没有计量阀的情况下第一容器和气体容器之间的流体连接部的流体阻力大于计量阀的流体阻力。通过此设置，在计量阀关闭或打开期间的不准确性对填充过程的计量精度的影响较小。
计量阀的打开时间可小于30秒，尤其小于20秒，例如小于10秒，例如小于5秒。打开时间可多于0.5秒，尤其多于1秒。
有利地，(能够)控制第一容器内的液化气体的液面。可使用反馈回路控制液面。特别地，从一个填充循环到另一个填充循环或者在较长的时间基础上确定和调节液面。也可连续地监控和调节第一容器内的液面。
有利地，这样来控制第一容器内的液面，即从贮藏容器向第一容器供给比从该第一容器排放到气体容器的液化气体更多的液化气体，过量的液化气体返回该贮藏容器。过量的液化气体可溢出第一容器上的给定阻挡件(barrier)并且返回贮藏容器，以便第一容器内的液面不会高于阻挡件的高度。在将液化气体从第一容器排放到气体容器期间，第一容器内的液面不会下降到由阻挡件限定的高度之下，因为排放的液化气体量马上就会被过量的液化气体补满。
有利地，从贮藏容器供给到第一容器的过量液化气体的速率高于从第一容器供给到气体容器的液化气体的速率。
有利地填充用于安全气囊***的气体容器。还可利用此方法填充与燃料电池有关的气体容器。
根据本发明，利用液化气体填充高压气体容器的装置包括容纳液化气体的气体容器、计量阀和用于液化气体的第一容器，该第一容器位于气体容器上方的一大地高处；其中所述气体容器、计量阀和第一容器流体连接，以便在填充期间在对应于所述大地高的静水压力下将一定量的液化气体从第一容器引入气体容器。
由于可比较容易地紧密控制静水压力，因此可精确地控制供给到气体容器的液化气体所处的压力，从而可利用计量阀的打开时间容易地控制引入气体容器的液化气体的精确量。结果，可以有效的、可再现的、可靠的和经济的方式精确地向高压气体容器填充液化气体。
大地高可以至少为0.7m，尤其至少为1.4m，例如至少为2.1m，并且/或者大地高小于10m，尤其小于7m，例如小于4m。
所述装置可包括用于预先确定计量阀的打开时间的单元。可在打开和关闭计量阀之前设定计量阀的打开时间。液面控制单元可包括用于保持第一容器内的液面恒定的反馈回路单元。
有利地，所述装置还包括经由供给管道与第一容器相连接的贮藏容器，该供给管道具有用于将过量的液化气体抽吸到第一容器的抽吸单元。贮藏容器可经由返回管道与第一容器相连接，该返回管道用于将过量的液化气体返回到贮藏容器。所述供给管道和返回管道使得可在第一容器内保持恒定的液面。
可以优于5％，尤其是优于2％，例如优于1％的精度使第一容器内的液面保持恒定。
第一容器内的液化气体可具有液面面积(即，形成第一容器内液化气体的液相和气相之间界面的液化气体的表面面积)，并且将被引入气体容器的体积可小于该液面面积与大地高的乘积。此体积与乘积之间的比率可为1∶20或更小，尤其为1∶50或更小，例如为1∶100或更小。
有利地，所述装置还包括动水阻力元件(hydrodynamic resistanceelement)，该阻力元件的流体阻力大于计量阀的流体阻力。可选择地，在没有计量阀的情况下第一容器和气体容器之间的流体连接部的流体阻力大于计量阀本身的流体阻力。通过此设置，用于完全填充气体容器的计量阀的打开时间延长，从而计量阀的打开和关闭的不准确性仅在较小程度上影响计量精度。因此进一步提高了计量准确度。
根据本发明，利用液化气体填充高压气体容器的设备适于与根据本发明的装置一起使用。有利地，该设备指定与根据本发明的装置一起使用。
附图说明
下面将参照附图说明可单独应用或以任何合适的方式结合的其它细节和有利的方面，该附图并不会限制本发明的范围而是示意性地和例证地说明本发明。
图1示出根据本发明的两步骤方法；
图2以横截面示出将根据本发明使用的高压气体容器；
图3以横截面示出将根据本发明使用的另一个高压气体容器；
图4示出根据本发明的填充设备的供给单元的详细视图；
图5示出根据本发明的填充设备的另一个实施例的供给单元；以及
图6示意性地示出根据本发明的用于在测地学控制的静水压力下填充高压气体容器的装置。
具体实施方式
图1示意性地示出用于使用供给单元7和引入单元9向高压气体容器1填充第一气体2和第二气体3的两步骤方法，该供给单元7用于向气体容器1供给第一气体2，该引入单元9用于将第二气体3引入气体容器1。气体容器1包括用于接纳第一气体2和第二气体3并连接于辅助阀5的容器体部26。将气体容器1连接到包含第三气体6的冷却槽4，使该第三气体液化以便将气体容器1预冷却到86°K。第三气体6是液态氮，其在冷却槽4内被保持处于低压以便在冷却槽4内实现86°K。该预冷却使用预冷单元24执行，该预冷单元将气体容器1至少部分地浸没在冷却槽4内。然后利用输送机构12将气体容器1输送到供给单元7，该供给单元用于将液态氩作为第一气体2供给到气体容器1。然后关闭辅助阀5以便减少第一气体2的蒸发损失。随后，通过使用停止单元8使气体容器1和冷却槽4分离来停止气体容器1的冷却，并将气体容器输送到用于以气态引入第二气体3的引入单元。从第二容器22取出第二气体3例如氦，通过蒸发器25蒸发并通过辅助阀5引入。在引入完成之后，临时关闭辅助阀5直到使用用于封闭气体容器1的单元10永久地封闭气体容器1。用于封闭的单元10包括通过焊接密封气体容器1的密封装置11。引入单元9和用于封闭的单元10都可以为传统类型，这意味着它们不需要适合于低温温度并且不需要能够应付高于300巴的高压。在环境温度下将第二气体3引入气体容器1。在封闭气体容器1之后，可以将气体容器1加热到环境温度以便容器体部26内的压力升高到大约600巴的明确限定的压力。可在从0.5巴到3巴的压力下供给第一气体2，并且可在15巴的压力下引入第二气体3。可通过测定体积、测定重量或者通过计量阀的打开时间来控制供给到和引入气体容器1中的气体的量。可根据在室温下最终期望的分压计量第二气体。此计量可在冷却槽4外部例如在密封装置11内执行。
图2以横截面示出将根据本发明使用的气体容器1。气体容器1包括在连接到容器体部26的第一连接管线28中的辅助阀5和在连接到容器体部26的第二连接管线29中的第一阀27。在填充过程开始之前将第一阀27设置在容器体部26上。第一阀27是隔膜阀，并且适于应气体容器1操作的要求例如在安全气囊***(未示出)的操作期间打开。第一阀27不可逆地操作，即仅打开一次。第一阀27可焊接在容器体部26以及第二连接管线29上。辅助阀5有助于将第一气体2供给到容器体部26以及将第二气体3引入容器体部26。辅助阀5用于临时封闭容器体部26以便减小蒸发损失。在第一气体2的供给步骤之后以及第二气体3的引入步骤之后关闭辅助阀5。也可在供给步骤和引入步骤之间关闭辅助阀5。一旦容器体部26完全充满气体2、3或者气体2、3的混合物，则使用密封部分31通过焊接封闭第一连接管线28。封闭部分31可确保在气体容器1封闭之后气体不会通过第一连接管线28从容器体部26选出。密封部分31使得可以使用便宜的辅助阀5而不会限制临时封闭容器体部26的优点。
图3以横截面示出另一个将根据本发明使用的气体容器1，其中第一阀27和辅助阀5位于流体串联连接部30内。在此情况下，容器体部26的永久封闭通过第一阀27实现，该第一阀在向容器体部26填充气体2、3或气体2、3的混合物之后关闭。辅助阀5有助于供给第一气体和/或引入第二气体3。
图4示意性地示出供给单元7，该供给单元包括具有柔性填充管14的气体供应站13，该填充管将连接到气体容器1。为了使填充管14与气体容器1相连接，设置有包括计量阀17的管头15。利用定位装置16将管头15安置在气体容器1上。由于填充管14的柔性，可在短时间内分别在气体供应站13、供给单元7和气体容器1之间建立气密性连接。填充管14绝热，并且包括用于将第一气体2供给到气体容器1的气体通道18。气体通道18通过绝缘真空被隔离。为此，填充管14为双层壁的。为了进一步减少绝缘真空内的通过辐射的热传递，引入隔热罩19，该隔热罩至少部分地被主动冷却。活动的管头15使得可实现快速连接，这对于需要填充多个气体容器1的情况是重要的。
图5示出用于填充气体容器1的设备的供给单元7的另一个实施例。液态氩作为第一气体2存储在大的供给罐33内，并通过供给管32供给到第一容器21，该第一容器还用作分相器20。使来自分相器20的液态氩在用于预冷却第一气体2的第二预冷单元35内预冷。将液态氩冷却到比其沸点低2°K以便防止在液相内形成任何气泡，形成气泡会影响供给到气体容器1的气体量的计量精度。第二预冷单元35使用来自第三容器23的液态氮作为第三气体6，该第三容器通过管道34连接到第二预冷单元35。然后通过填充管14将已预冷的液态氩供给到气体容器1。为此，填充管14包括活动的管头15，可精确地将该管头安置在气体容器1上。通过输送机构12将气体容器1输送通过冷却槽。利用盖36封闭冷却槽4以便在冷却槽4内形成压力，通过该压力精确地控制冷却槽内的温度。
图6示意性地示出根据本发明的装置，其中第一容器21经由流体连接部48与气体容器1相连接。计量阀17放置在流体连接部48中。当计量阀17打开时，来自第一容器21的液化气体在静水压力p下流入气体容器1：
p＝H*ρ*g
其中H是大地高，ρ是液化气体的密度，g是重力常数g＝9.81m/s2。大地高H是从第一容器21内的液面37和流体连接部48的下部开口端得到的，即液柱的高度。通过使用抽吸单元34经由供给管道41将液化气体从贮藏容器38抽吸到第一容器21内来保持第一容器21内的液面37恒定。过量的液化气体经由返回管道42返回贮藏容器38。第一容器21内的液面由返回管道42在第一容器21上的入口高度限定。贮藏容器38、第一容器21、具有抽吸单元43的供给管道41和返回管道42共同形成液面控制单元40。利用液面控制单元40可使第一容器21内的液面37以小于1mm的精度保持恒定。在第一容器21上设置反馈回路单元39以便进一步保持第一容器21内的液面37恒定。例如，如果经由流体连接部48供给到气体容器1的液化气体的量高于通过供给管道41被抽吸的液化气体的量，则可进一步增加抽吸单元43的抽吸功率。对于不使用贮藏容器38的情况，反馈回路单元39可直接控制第一容器21内的液面37。在流体连接部48中设置有动水阻力元件47，以使在没有计量阀17时得到的在第一容器21和气体容器1之间的流体连接部48的动水阻力大于计量阀17单独的动水阻力。通过此设置，延长了计量阀17的必需的打开时间，计量阀17的操作不准确对计量精度的影响较小。可由用于预先确定计量阀17的打开时间的单元44预先确定计量阀17的打开时间。该打开时间在打开和关闭计量阀17之前设定。为了避免第一容器21内的气相和气体容器1内的气相之间存在压力差--该压力差会对计量精度造成负面影响，可设置使第一容器21与气体容器1相连接的通风管道46。通过此设置，避免了由容器21、1之间的温度梯度而导致的压力梯度，从而可提高计量精度。可使第一容器21和气体容器1保持处于高于1.5巴的正压下，以便避免在将被引入气体容器1的气体的液相内形成气泡。将被引入气体容器1的液化气体可以是第一气体例如液态氩或者是第一气体混合物。还可以气态或液态添加第二气体。可例如通过冷却槽4主动冷却第一容器21、流体连接部48和气体容器1。
下文说明了与本发明有关的其它方面。这些方面可单独地分别使用，或者以任何合适的方式相互结合使用。
一种有利的填充高压气体容器1的方法包括以下步骤：通过具有活动管头15的绝热填充管14将液化或固化的第一气体2从气体供应站13供给到高压气体容器1。在第一气体2的供给步骤期间，可尤其通过冷却槽4冷却气体容器1。尤其通过冷却槽4沿填充管14的长度至少部分地冷却填充管14。可使用两步骤填充方法填充气体容器1，其中在第一气体2的供给步骤之后，将气态的第二气体3--尤其是氦--引入气体容器1，其中尤其在第一气体2的供给步骤期间，尤其通过冷却槽4冷却气体容器1，并且在第二气体3的引入步骤之前或引入步骤期间停止冷却气体容器1，尤其将气体容器1从冷却槽4中取出。有利地填充用于安全气囊***或燃料电池的高压气体容器1。第一气体2和/或第二气体3可以是气体混合物。
一种有利的批量向高压气体容器1填充气体的方法包括并行冷却多个气体容器1的步骤，使用根据本发明的方法顺序填充所述多个气体容器。
一种有利的向高压气体容器1填充气体的装置包括气体供应站13和多个高压气体容器1，其中气体供应站13包括至少一个用于气体容器1的气体填充的具有活动管头15的绝热填充管14，其中该装置可包括用于将管头15移动到各个气体容器1的定位装置16。有利地，可在管头15内设置用于控制通过填充管14的气流的计量阀17。气体供应站13可包括用于冷却气体容器1的冷却槽4，其中该填充管14可至少部分地浸没在冷却槽4内，并且该装置还可包括用于输送气体容器1通过冷却槽4的输送机构12。在一有用的实施例中，填充管14可至少为双层壁的，并且可包括用于热绝缘的绝缘真空。可使用冷却介质尤其是液化的第三气体6主动冷却填充管14，并且/或者该填充管14可包括气体通道18和至少部分地围绕气体通道18的管状隔热罩19，其中通过该冷却介质冷却隔热罩19。管头15可包括用于临时封闭气体容器1的辅助阀5。气体填充管14尤其用于将液化的第一气体2填充到气体容器1内。气体供应站13可包括用于液化的第一气体2的第一容器21。气体供应站13可有利地包括用于将气态的第二气体3引入气体容器1的引入单元9。气体供应站13可包括用于液化的第二气体3的第二容器22，其中气体供应站13可包括用于将液化的第二气体3转化成气态的蒸发器25。气体供应站13可包括用于作为冷却介质的液化的第三气体6的第三容器23。
一种有利的用于向高压气体容器1填充气体的气体供应站13适用于并尤其指定用于根据本发明的装置。
一种有利的具有用于存储气体的容器体部26和至少一个用于排放所存储气体的第一阀27的高压气体容器1的特征在于，该高压气体容器还包括用于将气体引入容器体部26并且用于临时封闭容器体部26直到容器体部26被永久密封的辅助阀5，其中第一阀27和辅助阀5与容器体部26流体连接，特别地，该第一阀27和辅助阀5可通过单独的流体连接管线28、29连接到容器体部26，或者第一阀27和辅助阀5可在流体串联连接部30中连接到容器体部26。第一阀27能够不可逆地打开。可选择地，辅助阀5能够可逆地打开和关闭。可在辅助阀5上设置密封部分31以便永久地封闭辅助阀5，其中特别地，可将密封部分31设置在辅助阀5和容器体部26之间的流体连接部中，或者可将辅助阀5设置在密封部分31和容器体部26之间的流体互连部中。辅助阀5可以是下列阀中的一个：浮球阀、球阀、弯嘴旋塞、蝶形阀、闸阀、球心阀、止回阀、回转阀、或活塞阀。第一阀27可尤其是隔膜阀。有利地，高压气体容器1可适合于和/或指定用于安全气囊***，或者高压气体容器1可适合于和/或指定用于燃料电池。
一种有利的用于填充具有用于存储气体的容器体部26、至少一个用于排放所存储气体的第一阀27和辅助阀5的高压气体容器1的方法--其中第一阀27和辅助阀5与容器体部26流体连接--包括以下步骤：通过辅助阀5将气体引入容器体部26；至少临时地关闭辅助阀5；永久地密封辅助阀5，其中可通过焊接密封辅助阀5。还可以通过第一阀27或者另外通过第一阀27密封辅助阀5。在用气体填充容器体部26之前，可在气体容器1处设置和构造第一阀27。
一种有利的填充高压气体容器1的方法包括以下步骤：在冷却气体容器1的同时将液化或固化的第一气体2供给到气体容器1；在第一气体的供给步骤之后停止对气体容器1的冷却；然后将气态的第二气体3引入气体容器1；封闭气体容器1，其中气体容器1的冷却可在冷却槽4尤其是液态氮的冷却槽4内执行，并且通过使气体容器1与冷却槽4分离而停止冷却。第一气体2和/或第二气体3可以是多种气体的混合物。第一气体2和/或第二气体3可以是惰性气体，尤其是稀有气体。在第一气体2的供给步骤之后和第二气体3的引入步骤之前，可临时封闭气体容器1。尤其使用辅助阀5临时封闭气体容器1。气体容器1的封闭可通过焊接执行。气体容器1尤其用于安全气囊***或燃料电池。第一气体2的供给可在从0.2巴到15巴、尤其是从0.5巴到4巴的压力下执行。第二气体3的供给可在从2巴到100巴、尤其是从5巴到50巴、例如从10巴到20巴的压力下执行。第一气体2可以液态供给到气体容器1并且在气体容器1内固化。可在低于其沸点温度、尤其是比其沸点温度低至少1°K、优选地低至少2°K的温度下，并且在高于其凝固温度、尤其是比其凝固温度高至少1°K、优选地高至少2°K的温度下供给第一气体2。在第一气体2的供给步骤之后和第二气体3的引入步骤之前，可将气体容器1连接到密封装置11、尤其是一焊接装置，并且在第二气体3的引入步骤之后，可通过密封装置11、尤其通过焊接密封气体容器1。冷却尤其使用液化的第三气体6--尤其是液态氮--执行，其中可通过控制第三气体6中的压力来控制第三气体6的温度。可在第一气体2的供给步骤之前冷却气体容器1。
一种有利的用于填充高压气体容器1的设备包括：用于在冷却气体容器1的同时向气体容器1供给液化或固化的第一气体2的供给单元7；用于停止对气体容器1的冷却的停止单元8；用于在第一气体的供给步骤之后将气态的第二气体3引入气体容器1的引入单元9；用于封闭气体容器1的单元10，其中该设备尤其还包括用于冷却气体容器1的冷却槽4，该设备尤其还包括用于输送气体容器1通过冷却槽4的输送机构12。用于封闭气体容器1的单元10可以是焊接装置。该设备尤其用于填充安全气囊***或燃料电池用的高压气体容器1。该设备尤其还包括气体供应站13和至少一个具有管头15的绝热填充管14，该填充管与气体供应站13流体连接，其中该填充管14用于将第一气体2供给到气体容器1，该设备尤其还包括用于将管头15安置在气体容器1上的定位装置16。
本发明涉及一种利用液化气体填充高压气体容器1的方法、装置和设备，所述方法包括以下步骤：将气体容器连接到计量阀17并将计量阀17连接到容纳液化气体的第一容器21，其中该第一容器21位于气体容器1上方的大地高H处；打开计量阀17并容许在对应于该大地高H的静水压力下从第一容器21向气体容器1提供一定量的液化气体；关闭计量阀17。由于可紧密地控制静水压力，因此可以特别高的精度有效地、可再现地、可靠地和经济地填充高压气体容器1。
参考标号
1  气体容器
2  第一气体
3  第二气体
4  冷却槽
5  辅助阀
6   第三气体
7   供给单元
8   停止单元
9   引入单元
10  用于封闭的单元
11  密封装置
12  输送机构
13  气体供应站
14  填充管
15  管头
16  定位装置
17  计量阀
18  气体通道
19  隔热罩
20  分相器
21  第一容器
22  第二容器
23  第三容器
24  预冷单元
25  蒸发器
26  容器体部
27  第一阀
28  第一连接管线
29  第二连接管线
30  流体串联连接部
31  密封部分
32  供给管
33  供给罐
34  管道
35  第二预冷单元
36  盖
37  第一容器21内的液面
38  贮藏容器
39  反馈回路单元
40  液面控制单元
41  供给管道
42  返回管道
43  抽吸单元
44  用于预先确定计量阀17的打开时间的单元
45  气体容器1内的液面
46  通风管道
47  阻力元件
48  流体连接部
H   大地高
F   液面面积

Claims (16)

1.一种利用液化气体填充高压气体容器(1)的方法，所述方法包括以下步骤：
将气体容器(1)连接到计量阀(17)并将该计量阀(17)连接到容纳液化气体的第一容器(21)，其中所述第一容器(21)位于气体容器(1)上方的一大地高(H)处；
打开所述计量阀(17)并容许在对应于所述大地高(H)的静水压力下从所述第一容器(21)向气体容器(1)供给一定量的液化气体；
关闭所述计量阀(17)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述静水压力高于0.1巴，尤其高于0.2巴，例如高于0.3巴，并且/或者所述静水压力低于1巴，尤其低于0.7巴，例如低于0.5巴。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在供给步骤之前预先确定所述计量阀(17)的打开时间。
4.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，所述方法还包括控制所述第一容器(21)内的液化气体的液面(37)的步骤。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，使用反馈回路控制所述液面(37)。
6.根据权利要求4的方法，其特征在于，这样来控制所述液面(37)，即从贮藏容器(38)向第一容器(21)供给比从第一容器(21)排放到气体容器(1)的液化气体多的液化气体，过量的液化气体返回贮藏容器(38)。
7.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，填充用于安全气囊***的气体容器。
8.一种利用液化气体填充高压气体容器(1)的装置，所述装置包括：
容纳液化气体的气体容器(1)，
计量阀(17)，和
用于液化气体的第一容器(21)，该第一容器位于气体容器(1)上方的一大地高(H)处；
其中所述气体容器(1)、计量阀(17)和第一容器(21)流体连接，以便在填充期间在对应于所述大地高(H)的静水压力下将一定量的液化气体从第一容器(21)引入气体容器(1)。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于，所述大地高(H)至少为0.7m，尤其至少为1.4m，例如至少为2.1m，并且/或者所述大地高(H)小于10m，尤其小于7m，例如小于4m。
10.根据权利要求8或9的装置，其特征在于，所述装置包括用于预先确定所述计量阀(17)的打开时间的单元(44)。
11.根据权利要求8到10中任一项的装置，其特征在于，所述装置还包括用于控制所述第一容器(21)内的液化气体的液面(37)的液面控制单元(40)。
12.根据权利要求11的装置，其特征在于，所述液面控制单元(40)包括反馈回路单元(39)。
13.根据权利要求11或12的装置，其特征在于，所述装置还包括经由供给管道(41)和返回管道(42)与第一容器(21)相连接的贮藏容器(38)，以便在第一容器(21)内保持恒定的液面(37)，所述供给管道(41)具有用于将过量的液化气体抽吸到第一容器(21)的抽吸单元(43)，所述返回管道(42)用于将过量的液化气体返回到贮藏容器(38)。
14.根据权利要求8到13中任一项的装置，其特征在于，所述第一容器(21)内的液化气体具有一液面面积(F)，并且将被引入气体容器(1)的体积小于该液面面积(F)与大地高(H)的乘积，该体积与乘积之间的比率为1∶20或更小，尤其为1∶50或更小，例如为1∶100或更小。
15.根据权利要求8到14中任一项的装置，其特征在于，所述装置还包括阻力元件(47)，该阻力元件的流体阻力大于计量阀(17)的流体阻力。
16.与权利要求8到15中任一项所限定的装置有关的利用液化气体填充高压气体容器(1)的设备。
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