DE10242159B4 - Mobile gas filling station - Google Patents

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Abstract

Gasversorgungssystem, umfassend einen mobilen Transportbehälter (1) für kälteverflüssigtes Gas, eine mobile Abfülleinheit (10) zur Verdichtung des aus dem kälteverflüssigten Gas erzeugten Gases und mindestens einen Druckgasbehälter (5), wobei der Transportbehälter (1) mit einer steuerbaren und/oder regelbaren Heizeinrichtung als Druckerzeuger/Gaserzeuger zur gesteuerten und/oder geregelten Verdampfung von kälteverflüssigtem Gas zur Entnahme von gasförmigem Gas, insbesondere zur Überführung von gasförmigen Gas vom Transportbehälter (1) zur Abfülleinheit (10), ausgestattet ist.Gas supply system comprising a mobile transport container (1) for refrigerated liquefied gas, a mobile filling unit (10) for compressing the gas generated from the refrigerated liquefied gas and at least one pressurized gas container (5), the transport container (1) with a controllable and / or controllable heating device as Pressure generator / gas generator for controlled and / or regulated evaporation of refrigerated liquefied Gas for the removal of gaseous Gas, in particular for the transfer of gaseous Gas from the transport container (1) to the filling unit (10).

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Description

Die Erfindung betrifft ein Gasversorgungssystem eine mobile Abfülleinheit für die Abfüllung eines aus einem hälterverflüssigten Gas erzeugten für Gas es und ein Verfahren zur Versorgung eines Anwenders mit Gas mit dem Gasversorgungssystem und Ioder der mobilen Abfälleinheit.The The invention relates to a gas supply system for a mobile filling unit for the filling one from a tank liquefied Gas generated for gas it and a method of supplying a user with gas with the gas supply system and I or the mobile waste unit.

In der EP 0 520 937 B1 wird ein Verfahren zum Transport und Verteilen von flüssigem Helium beschrieben.In the EP 0 520 937 B1 A method for transporting and distributing liquid helium is described.

Die Versorgung mit gasförmigem Helium erfolgt üblicherweise in Druckgasflaschen 200/300 bar, mit Druckgasflaschenbündeln oder mit Druckgasflaschenwagen und stationärem Speichertank beim Kunden.The Supply of gaseous Helium is usually done in compressed gas cylinders 200/300 bar, with compressed gas cylinder bundles or with compressed gas cylinder and stationary storage tank at the customer.

In den beiden ersten Fällen wird das Helium im Füllwerk über entsprechende Fülleinrichtungen in Druckgasflaschen abgefüllt und dann per LKw zum Kunden gefahren.In the first two cases is the helium in the filling over appropriate Equipment for filling filled in compressed gas cylinders and then driven by LKw to the customer.

Die Versorgung mit Heliumgas bis zu einer Menge von 3000 m3 erfolgt beispielsweise durch Anlieferung einer entsprechenden Menge mit Druckgasflaschenwagen. Das Gas wird vor Ort aus diesen Druckgasflaschenwagen in Speichertanks mit einem geometrischen Volumen von bis zu 100 m3 mit Betriebsdrucken bis zu 200 bar umgefüllt. Diese Versorgung mit Heliumgas ist mit hohem Investitions- und Transportaufwand verbunden, bedingt durch die geringe Speicherdichte bei der gasförmigen Versorgung.The supply of helium gas up to an amount of 3000 m 3 , for example, by delivery of an appropriate amount with gas cylinder vehicles. The gas is transferred locally from these gas cylinders into storage tanks with a geometric volume of up to 100 m 3 with operating pressures of up to 200 bar. This supply of helium gas is associated with high investment and transport costs, due to the low storage density in the gaseous supply.

US 57 62 119 A offenbart ein Transportsystem für kryogenes Gas, bei dem das Gas im verflüssigten Zustand transportiert und im gasförmigen Zustand in einen Speicherbehälter geliefert wird. EP 1 167 860 A2 offenbart eine mobile Füllanlage für Druckgasflaschen mit einem Speicher für kryogen verflüssigte Gase, wenigstens einer Pumpe und einer Füllstation zum Anschluss an zu befüllende Druckflaschen, wobei die Füllstation wenigstens eine Pumpe, einen Verdampfer und die Anschlüsse für die Flaschen aufweist und von einem Fahrzeug absetzbar ausgebildet ist. DE 641 218 C offenbart ein Verfahren zur fortlaufenden Abgabe von Druckgas aus verflüssigten Gasen, wobei nach erfolgtem Füllen von Hochdruckgefäßen mit Druckgas das erzeugte Druckgas unter einem niedrigen Druck in einen Behälter von größerem Fassungsvermögen als dem des Vergasers geleitet wird und dann die Abgabe des Druckgases an eine Verbrauchsstelle zunächst aus dem Niederdruckbehälter erfolgt und erst nach Abfall des Druckes in diesen Behälter auf eine vorher bestimmte Höhe die weitere Druckgasversorgung selbständig aus den Hochdruckgefäßen stattfindet. GB 751 643 A offenbart ein Verfahren zur Bereitstellung von transportierbaren Behältern mit komprimiertem Gas mit einem Hochdruckverdichter zur Verdichtung von Gas aus Kälte verflüssigtem Gas. US 57 62 119 A discloses a cryogenic gas transport system in which the gas is transported in the liquefied state and supplied to a storage vessel in the gaseous state. EP 1 167 860 A2 discloses a mobile filling system for compressed gas cylinders with a memory for cryogenically liquefied gases, at least one pump and a filling station for connection to pressure cylinders to be filled, the filling station has at least one pump, an evaporator and the connections for the bottles and is deductible formed by a vehicle , DE 641 218 C discloses a method for the continuous discharge of compressed gas from liquefied gases, wherein after successful filling of high-pressure vessels with pressurized gas, the generated pressurized gas is passed under a low pressure in a container of greater capacity than that of the carburetor and then the delivery of the compressed gas to a point of consumption first off the low-pressure vessel takes place and takes place only after dropping the pressure in this container to a predetermined level, the further compressed gas supply independently from the high-pressure vessels. GB 751 643 A discloses a method for providing transportable containers of compressed gas with a high pressure compressor for compressing gas from refrigerated liquefied gas.

Diese Versorgungssysteme sind völlig ungeeignet, wenn der Transport über weite Strecken erfolgen soll, insbesondere bei einem Transport per Flugzeug für die Heliumversorgung im Ausland. Hier spielt das Gewicht eine große Rolle. Große Entfernungen müssen überwunden werden bei beschränkter Transportkapazität.These Supply systems are completely unsuitable if the transport over long distances, especially in a transport per Plane for the helium supply abroad. Here the weight plays a big role. Size Distances must be overcome become limited Transport capacity.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Gasversorgungssystem eine mobile Abfüllstation und ein Verfahren zur Versorgung eines Anwendes mit Gas bereitzustellen.Of the Invention is based on the object, an alternative gas supply system a mobile filling station and to provide a method of supplying a user with gas.

Gelöst wurde die Aufgabe mit den in den Ansprüchen 1, 9 und 11 beschriebenen Merkmalen.Was solved the task with in the claims 1, 9 and 11 described features.

Positive Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprücken genannt. Das Gasversorgungssystem umfaßt eine Quelle für tiefkalt verflüssigtes Gas z.B. Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Argon oder vorzugsweise kälteverflüssigtes Helium (LHe), und eine Einheit mit einem Mittel zur Erzeugung von gasförmigem Gas aus tiefkalt verflüssigtem Gas und einem Mittel zur Verdichtung des erzeugten gasförmigem Gases, wobei das Gas vorzugsweise auf Hochdruck, insbesondere 100 bis 300 bar, verdichtet wird. Die Quelle für das tiefkalt verflüssigte Gas ist vorzugsweise ein Transportbehälter, vorteilhaft ein isolierter Speicherbehälter, besonders vorteilhaft ein supervakuum-isolierter oder superisolierter Behälter, mit tiefkalt verflüssigtem Gas, insbesondere Helium oder Wasserstoff. Die supervakuum-isolierten Behälter für den Transport und die Lagerung des tiefkalten, verflüssigten Gases haben im allgemeinen einen Inhalt von 50 bis 2000 Liter, vorzugsweise bis zu 1000 Liter. In der Regel liegen die Verdampfungsraten im Bereich von 0,5 bis 1,4 % pro Tag bei einem Betriebsdruck von 0,5 bis 3 bar. Diese Behälter werden mit dem tiefkalten, verflüssigten Gas gefüllt zum Anwender transportiert. Während des Transportes ist das Eindringen von Luft zu vermeiden.positive Embodiments of the invention are mentioned in the subclaims. The gas supply system comprises a source for cryogenic liquefied Gas e.g. Hydrogen, nitrogen, oxygen, argon or preferably kälteverflüssigtes Helium (LHe), and a unit with a means of generating gaseous Gas from cryogenic liquefied gas and means for compressing the generated gaseous gas, wherein the gas is preferably at high pressure, in particular 100 to 300 bar, is compressed. The source of the cryogenic liquefied gas is preferably a transport container, preferably an insulated one Storage container particularly advantageous a super-vacuum-isolated or super-isolated Container, with cryogenic liquefied Gas, in particular helium or hydrogen. The super vacuum isolated container for the Transportation and storage of cryogenic, liquefied gas generally have a content of 50 to 2000 liters, preferably up to 1000 liters. In general, the evaporation rates are in the range of 0.5 to 1.4% per day at an operating pressure of 0.5 to 3 bar. These containers will with the cryogenic, liquefied Gas filled transported to the user. While During transportation, avoid the ingress of air.

Deshalb sind diese Behälter, z.B. für den überdrucklosen Transport, vorzugsweise mit Transportsicherheitsventilen ausgerüstet. Bei Lufttransporten sind die Behälter vorzugsweise mit einem vom absoluten Druck abhängigen Transportsicherheitsventil ausgestattet. Der Transportbehälter wird vorteilhaft in einer schwingungsabsorbierenden Vorrichtung angeordnet, beispielsweise eine schwingungsgedämpfte Transportpalette.Therefore are these containers, e.g. For the overpressure Transport, preferably equipped with transport safety valves. at Air transports are the containers preferably with an absolute pressure-dependent transport safety valve fitted. The transport container becomes advantageous in a vibration absorbing device arranged, for example, a vibration-damped transport pallet.

Vorteilhaft wird als Transportbehälter ein Isolierbehälter mit Druckerzeuger/Gaserzeuger, vorzugsweise elektrischem Druckerzeuger/Gaserzeuger, eingesetzt (z.B. supervakuum-isolierter Behälter Stratos® 380 SL der Firma Messer), so daß erzeugtes Gas aus dem Transportbehälter direkt zum Verdampfer geführt werden kann, der in diesem Fall nur noch dazu benötigt wird, das Gas auf die Eintrittstemperatur des Verdichters zu bringen. Dadurch wird ein Heber für die Flüssiggasentnahme entbehrlich. Der Anwender braucht im diesem Fall nicht für die Bedienung des Hebers und im Umgang mit tiefkalten Gasen geschult werden. Das Handling wird vereinfacht. Weiterer wesentlicher Vorteil ist, daß die Entnahme von Gas einfach zu automatisieren ist. Besonders vorteilhaft wird mittels einer regelbaren Heizeinrichtung die erzeugte Gasmenge gesteuert. Insbesondere bei der Gasentnahme kann so der Gasdruck konstant gehalten werden. Die Heizeinrichtung wird beispielsweise über ein Kontaktmanometer relaisgesteuert.Advantageously, as a transport container, an insulated container with pressure generator / gas generators, preferably electric pressure generator / gas generator used (eg super vacuum-insulated container Stratos ® 380 SL Messrs), so that generated gas from the transport container can be performed directly to the evaporator, in this Case is only needed to bring the gas to the inlet temperature of the compressor. As a result, a lifter for the LPG removal is unnecessary. In this case, the user does not need to be trained in the operation of the jack and in the handling of cryogenic gases. Handling is simplified. Another significant advantage is that the removal of gas is easy to automate. Particularly advantageously, the amount of gas generated is controlled by means of a controllable heater. In particular, during the gas extraction so the gas pressure can be kept constant. The heater is relay controlled, for example via a contact gauge.

Das Mittel zur Erzeugung von gasförmigem Gas (auch Gaserzeuger genannt) ist vorteilhaft ein Wärmetauscher oder Verdampfer, insbesondere ein luftbeheizter Verdampfer für tiefkalt verflüssigtes Gas. Das Mittel zur Verdichtung von erzeugtem gasförmigen Gas (auch Verdichter genannt) ist vorzugsweise ein Kompressor oder Hochdruckverdichter, insbesondere ein luftgekühlter Hochdruckverdichter. Die Einheit mit dem Mittel zur Erzeugung von gasförmigem Gas aus tiefkalt verflüssigtem Gas und dem Mittel zur Verdichtung des erzeugten gasförmigem Gases bilden die Grundbestandteile einer Abfülleinheit. In der Regel enthält die Abfülleinheit einen Pulsationsdämpfer. Der Gaserzeuger, gegebenenfalls der Pulsationsdämpfer und der Verdichter bilden somit die Abfülleinheit. An die Abfülleinheit wird zur Befüllung mit Gas mindestens ein Druckgasbehälter angeschlossen. Druckgasbehälter sind beispielsweise Druckgasflaschen, Druckgasflaschenbündel, Speichertanks (stationär oder mobil), vorzugsweise Druckgasflaschen. Die Druckgasflaschen haben in der Regel einen Rauminhalt von 0,5, 1, 2, 5, 10, 20 oder 50 Liter. Die Abfülleinheit ist vorteilhaft als mobile Einheit ausgeführt.The Means for generating gaseous gas (also called gas generator) is advantageously a heat exchanger or evaporator, in particular an air-heated evaporator for cryogenic liquefied gas. The means for the compression of generated gaseous gas (also compressors called) is preferably a compressor or high-pressure compressor, in particular an air-cooled one High pressure compressor. The unit with the means of generating gaseous Gas from cryogenic liquefied Gas and the means for compressing the generated gaseous gas form the basic ingredients of a bottling unit. As a rule, contains the bottling unit a pulsation damper. The gas generator, possibly the pulsation damper and the compressor form thus the bottling unit. To the filling unit becomes for filling with gas at least one compressed gas tank connected. Compressed gas tank are For example, compressed gas cylinders, compressed gas cylinder bundles, storage tanks (stationary or mobile), preferably compressed gas cylinders. The compressed gas cylinders usually have a volume of 0.5, 1, 2, 5, 10, 20 or 50 liters. The filling unit is advantageously designed as a mobile unit.

Das bevorzugte Gasversorgungssystem besteht aus mindestens einer Transporteinheit (Transportbehälter) für das tiefkalt verflüssigte Gas, der Abfülleinheit und vorübergehend mindestens einem Druckgasbehälter zur Abfüllung des Gases.The preferred gas supply system consists of at least one transport unit (Case) for the refrigerated liquefied Gas, the bottling unit and temporarily at least one pressurized gas container for bottling of the gas.

In dem Gasversorgungssystem wird tiefkalt verflüssigtes Gas aus der Quelle für tiefkalt verflüssigtes Gas, z.B. dem superisolierten Speicherbehälter, dem Gaserzeuger (z.B. Verdampfer) zugeführt. Der Verdampfer ist ein Wärmetauscher mit dessen Hilfe das entnommene tiefkalt verflüssigte Gas erwärmt und dabei in ein Gas überführt wird. Das erzeugte Gas wird in der Regel mittels einem Hochdruckverdichter in einen oder mehrere Druckgasbehälter gefüllt. Beispielsweise werden Druckgasflaschen mit dem Gas gefüllt, z.B. 200 bar oder 300 bar Fülldruck. Bei dem System dient die Quelle für das tiefkalt verflüssigte Gas (z.B. superisolierter Behälter mit LHe) als Transporteinheit, insbesondere als Einheit für den Transport mit dem Flugzeug, diese wird z.B. im Gasabfüllwerk befüllt, zum Verbraucher (Anwender) transportiert und dort mit einer vorzugsweise mobilen Abfülleinheit mit Verdampfer und Verdichter verbunden. Mittels der Abfülleinheit wird das erzeugte Gas in kleinere Speichereinheiten für Gas (z.B. Druckgasflaschen) umgefüllt.In the gas supply system becomes cryogenic liquefied gas from the source for cryogenic liquefied Gas, e.g. the super isolated storage tank, the gas generator (e.g. Evaporator) supplied. Of the Evaporator is a heat exchanger with the help of which the extracted cryogenic liquefied gas is heated and thereby being converted into a gas. The gas produced is usually by means of a high pressure compressor filled in one or more compressed gas containers. For example Compressed gas cylinders filled with gas, e.g. 200 bar or 300 bar filling pressure. In the system, the source of the cryogenic liquefied gas (e.g., super-insulated container with LHe) as a transport unit, in particular as a unit for transport by plane, this is e.g. filled in the gas filling plant, to the consumer (user) transported and there with a preferably mobile filling unit connected to evaporator and compressor. By means of the filling unit the gas generated is reduced to smaller storage units for gas (e.g., pressurized gas cylinders) decanted.

Das Gasversorgungssystem umfaßt vorzugsweise einen Transportbehälter für tiefkalt verflüssigte Gas (Gas oder Gasgemisch), einen Verdampfer und einen Hochdruckverdichter (Kompressor).The Gas supply system includes preferably a transport container for cryogenic liquefied Gas (gas or gas mixture), an evaporator and a high-pressure compressor (Compressor).

Der Einsatz des Gasversorgungssystems umfaßt den Transport einer großen oder größeren Gasmenge als verflüssigtes Gas zur Abfülleinheit, dort Überführung des verflüssigten Gases in gasförmiges Gas und Abfüllung von Gas in einen oder mehrere Druckgasbehälter (Umfüllung).Of the Use of the gas supply system involves the transport of a large or larger amount of gas as liquefied Gas to the filling unit, there transfer of the liquefied Gases in gaseous Gas and bottling of gas in one or more compressed gas tanks (refilling).

Das Gasversorgungssystem besteht beispielsweise aus mobilem Transportbehälter und mobiler oder stationärer Abfülleinheit und mindestens einem stationärem oder mobilen Druckgasbehälter. Transportbehälter und Abfülleinheit können als mobile Einheit (Transport-Abfülleinheit) zusammengefaßt werden. Eine mobile Transport-Abfülleinheit (z.B. LKW) kann die stationären oder mobilen Druckgasbehälter bedienen. So können verschiedene Versorgungsketten zum Verbraucher aufgebaut werden. Die einzelnen Glieder einer Versorgungskette können als stationäre oder mobile Teile beliebig variiert und kombiniert werden.The Gas supply system consists for example of mobile transport container and mobile or stationary filling unit and at least one stationary or mobile compressed gas tank. Transport container and filling unit can be summarized as a mobile unit (transport-filling unit). A mobile transport filling unit (for example trucks) can be stationary or mobile compressed gas tank serve. So can different supply chains are built to the consumer. The individual links of a supply chain can be considered stationary or mobile parts can be varied and combined as desired.

Das Gasversorgungssystem mit dem dazugehörigen Versorgungskonzept wird im Folgenden am Beispiel einer Helium-Gasversorgung erläutert:
Basis ist die Versorgung mit LHe in superisolierten Behältern mit einem Fassungsvermögen bis zu 1000 l LHe (entspricht ca. 750 m3 Gasphase) The gas supply system with the associated supply concept is explained below using the example of a helium gas supply:
The basis is the supply of LHe in super-insulated containers with a capacity of up to 1000 l LHe (corresponds to approx. 750 m 3 gas phase)

Hier wird eine wesentlich höhere Speicherdichte erreicht bei geringerem Transportvolumen und Gewicht. Hinzukommt die Möglichkeit der Verschickung mit dem Flugzeug.Here will be a much higher Storage density achieved at lower transport volume and weight. Added to the opportunity the dispatch by plane.

Eine bevorzugte Anlage besteht im wesentlichen aus:
Transportbehälter: LHe-Speicherbehälter mit bis zu 1000 l LHe (z. B. Stratos® 380 SL, der Firma Messer), dazugehörige Spezialpalette mit Schwingungselementen zum schonenden Transport der LHe-Behälter auch bei widrigen Staßenverhältnissen, einer mobilen/teilstationären Verdampfer- und Abfülleinheit mit Kompressor (z.B. Kompresor Fa. Sauer bis zu 450 m3 h Förderleistung), Gasspeicher vor Ort (beim Anwender), stationär (Mitteldruckspeichertank, z. B. Messer Standtank SH 65) oder stationär/mobil als Druckgasflaschen oder Bündel.A preferred plant consists essentially of:
Transport container: LHe storage container with up to 1000 l LHe (eg Stratos® 380 SL, Mes ser), associated special pallet with vibration elements for the careful transport of the LHe containers even in adverse road conditions, a mobile / semi-stationary evaporator and filling unit with compressor (eg Kompresor Fa. Sauer up to 450 m 3 h delivery), gas storage on site (at the user ), stationary (medium pressure storage tank, eg Messer Stand Tank SH 65) or stationary / mobile as compressed gas cylinders or bundles.

Ein Beispiel einer mobilen Heliumversorgungsanlage ist in 1 gezeigt. Sie ist geeignet für die Abfüllung von Helium in Druckgasflaschenbündeln, ausgehend von tiefkalt verflüssigtem Helium. Sie ist für einen Volumenstrom von ca. 11 m3 (1 bar, 15 °C)/ h und einen Enddruck von 200 bar ü ausgelegt. Die Umgebungstemperaturen während des Betriebs betragen min. –10 °C und max. 30 °C.An example of a mobile helium supply system is in 1 shown. It is suitable for the filling of helium in compressed gas cylinder bundles, starting from cryogenic liquefied helium. It is designed for a volume flow of about 11 m 3 (1 bar, 15 ° C) / h and a final pressure of 200 bar ü. The ambient temperatures during operation are min. -10 ° C and max. 30 ° C.

Die mobile Heliumversorgungsanlage (1) besteht im Wesentlichen aus einem superisolierten Transportbehälter 1 für verflüssigtes Helium, einem luftbeheizten Verdampfer 2, einem Pulsationsdämpfer 3, einer luftgekühlten Hochdruck-Gas-Kompressoranlage 4 und Druckgasflaschenbündeln 6, 7 und 8 mit Druckgasflaschen 5. Der LHe-Transportbehälter 1 weist einen elektrischen Druckaufbau (inklusive Steuerung 12) auf.The mobile helium supply system ( 1 ) consists essentially of a super insulated transport container 1 for liquefied helium, an air-heated evaporator 2 , a pulsation damper 3 , an air-cooled high pressure gas compressor unit 4 and compressed gas cylinder bundles 6 . 7 and 8th with compressed gas cylinders 5 , The LHe transport container 1 has an electrical pressure build-up (including control 12 ) on.

Der Transportbehälter 1 (Speicherbehälter) wird zum Transportieren mittels Gabelstapler in eine geeignete Vorrichtung gestellt und befestigt. Die Befestigungspunkte werden mit Schwingungsdämpfungselementen ausgeführt. Dieses Gestell für den Transportbehälter 1 sowie die unten erwähnte Grundpalette sind Sonderkonstruktionen speziell für diesen Anwendungsfall.The transport container 1 (Storage container) is placed and secured for transport by forklift in a suitable device. The attachment points are made with vibration damping elements. This frame for the transport container 1 as well as the basic pallet mentioned below are special constructions especially for this application.

Die Anlagenkomponenten luftbeheizter Verdampfer 2, Pulsationsdämpfer 3, Hochdruckverdichter 4 (inklusive Steuerung 11) und Füllrechen 9 (z.B. für 3 Druckgasflaschenbündel) bilden eine Abfülleinheit 10 und werden vorteilhaft in einer Grundpalette zusammengefaßt. Die Grundpalette weist in der Regel einen Schutzrahmen z.B. aus VA-Stahl auf. Die Anlagenkomponenten sind komplett verrohrt und elektrisch verdrahtet. Die Anlagenteile werden mittels Schwingungsdämpfungselementen an der Grundpalette befestigt. Die Grundpalette ist zum Bewegen mittels Gabelstapler mit Staplerschuhen und zum Verzurren im Transportfahrzeug entsprechend ausgeführt.The system components of air-heated evaporators 2 , Pulsation damper 3 , High pressure compressor 4 (including control 11 ) and filling rakes 9 (eg for 3 compressed gas cylinder bundles) form a bottling unit 10 and are advantageously summarized in a basic range. As a rule, the basic pallet has a protective frame made of VA steel. The system components are completely cased and electrically wired. The plant components are attached to the basic pallet by means of vibration damping elements. The basic pallet is designed for movement by forklift truck with forklift shoes and for lashing in the transport vehicle.

Die mobile Heliumfüllstation wird am Einsatzort vorzugsweise mittels flexiblen Rohrleitungen mit dem superisolierten Transportbehälter und den Druckgasflaschenbündeln verbunden. Die Verbindungselemente (z.B. Kugel/Konus-Verschraubungen) sind z.B. einfach und unverlierbar ausgeführt.The mobile helium filling station is at the site preferably by means of flexible pipes with the super insulated transport container and the compressed gas cylinder bundles connected. The fasteners (e.g., ball / cone fittings) are e.g. simple and captive.

Eine bevorzugte Helium-Abfülleinheit besteht z.B. aus den Hauptkomponenten: 1 Stück Sondertransportpalette für den Transportbehälter (z.B. Stratos 380SL von Messer); 1 Stück luftbeheizter Verdampfer geeignet für die Verdampfung und Erwärmung bis Umgebungstemperatur des tiefkalt verflüssigten Heliums (Nennleistung : max. 20 m3 (1 bar, 15 °C)/h Helium, Hauptabmessungen: ca. L 800 mm × B 400 mm × H 1750 mm, Länge des Alu-berippten Rohres: ca. 7 m, Auslegungsdruck: PN 25, Nennweite: DN 15, Gewicht: ca. 70 kg); 1 Stück Pulsationsdämpfer (Hauptabmessungen: min. so 400 mm × H 1000 mm, Werkstoff: VA-Stahl, gemäß AD W 10, Anschlussabmessungen: Eintritt: DN 15, Austritt: DN 40, Auslegungsdruck; PN 2,5, Gewicht: max. 90 Kg); 1 Stück Hochdruck-Gas-Kompressoranlage, luftgekühlt (Lieferleistung nach DIN 1945/ISO 1217: 11 m3/h, min. Ansaugdruck: Umgebungsdruck, Ansaugtemperatur: bis max. 45 °C, Umgebungstemperatur: +5 °C bis 45 °C, Betriebsüberdruck: 90 bar bis 200 bar, einstellbar, Drehzahl: 1470 1/min, Verdichterstufen: 3, Zylinderzahl: 3, Kraftbedarf: 5,9 kW, min. Kühlluftstrom: 1050 m3/h, Gewicht: ca. 300 Kg, technische Daten des Antriebsmotors: Art: Drehstrommotor, – Nennleistung: 7,5 kW, – Drehzahl: 1470 1/min, Schutzart/Isolierstoffklasse: IP55/F, Betriebsspannung: 400 V, Frequenz: 50 Hz, Zubehör: – Kompressorsteuerung für automatischen Betrieb, Filtration); 1 Stück Abfüllrechen (zur Abfüllung von max. 3 Druckgasflaschenbündeln gleichzeitig).A preferred helium filling unit consists, for example, of the main components: 1 piece of special transport pallet for the transport container (eg Stratos 380SL from Messer); 1 piece of air-heated evaporator suitable for evaporation and heating up to the ambient temperature of cryogenic liquefied helium (nominal capacity: max 20 m 3 (1 bar, 15 ° C) / h helium, main dimensions: approx. L 800 mm × W 400 mm × H 1750 mm, length of aluminum-ribbed pipe: approx. 7 m, design pressure: PN 25, nominal diameter: DN 15, weight: approx. 70 kg); 1 piece of pulsation damper (main dimensions: at least 400 mm × H 1000 mm, material: stainless steel, according to AD W 10, connection dimensions: inlet: DN 15, outlet: DN 40, design pressure, PN 2.5, weight: max. 90 kg); 1 high-pressure gas compressor unit, air-cooled (delivery capacity according to DIN 1945 / ISO 1217: 11 m 3 / h, minimum suction pressure: ambient pressure, suction temperature: up to 45 ° C, ambient temperature: +5 ° C to 45 ° C, Operating pressure: 90 bar to 200 bar, adjustable, speed: 1470 1 / min, compressor stages: 3, number of cylinders: 3, power requirement: 5.9 kW, minimum cooling air flow: 1050 m 3 / h, weight: approx. 300 kg, technical Data of the drive motor: Type: Three-phase motor, - Rated power: 7.5 kW, - Speed: 1470 1 / min, Degree of protection / Insulation class: IP55 / F, Operating voltage: 400 V, Frequency: 50 Hz, Accessories: - Compressor control for automatic operation, filtration); 1 piece of filling rake (for filling a maximum of 3 compressed gas cylinder bundles at the same time).

Die Anlage (Abfülleinheit) wird mit einer Schutzhaube gegen Transportschäden ausgestattet. Sie ist wetterfest ausgeführt, einfach abnehmbar und technisch belüftet (mit Staub- und Sandfilter) für die Kompressorkühlung. Diese Haube hat die weitere Funktion, das Anfahren des Kompressors bei tiefen Temperaturen zu erleichtern und ist daher elektrisch beheizt (Heizung mit Thermostatregelung).The Plant (filling unit) is equipped with a protective cover against transport damage. She is weatherproof executed easily removable and technically ventilated (with dust and sand filter) for compressor cooling. These Hood has the additional function of starting the compressor at low temperatures and is therefore electrically heated (Heating with thermostat control).

Die Abmessungen der bevorzugten Gesamtanlage (Abfülleinheit) sind L × B × H: ca. 1500mm × 1200mm × 1500mm. Das Gesamtgewicht der kompletten Abfülleinheit beträgt ca.: 630 kg.The Dimensions of the preferred overall plant (filling unit) are L × W × H: approx. 1500mm × 1200mm × 1500mm. The total weight of the complete filling unit is approx .: 630 kg.

Ein Druckgasflaschenbündel besteht z.B. aus 12 Stück 50 Liter-Stahlflaschen (Betriebsüberdruck: 200bar/300bar). Das Leergewicht des Druckgasflaschenbündels beträgt ca. 960/1060 kg, das Füllgewicht: ca. 18kg (200bar).One Compressed gas cylinders bundle consists of e.g. from 12 pieces 50 liter steel bottles (operating pressure: 200 bar / 300 bar). The empty weight of the compressed gas cylinder bundle is approx. 960/1060 kg, the filling weight: about 18kg (200bar).

Alternativ zum Druckgasflaschenbündel werden z.B. Mitteldruck/Hochdruckspeicher mit einem geometrischen Volumen von 1 m3 bis 100 m3 oder größer eingesetzt.As an alternative to the compressed gas cylinder bundle, for example medium pressure / high pressure accumulator with a geometric volume of 1 m 3 to 100 m 3 or greater are used.

Die Verrohrung des Gasversorgungssystems ist z.B. aus Edelstahl, natur (nicht gestrichen).The Piping of the gas supply system is e.g. made of stainless steel, natural (not deleted).

Als Transportbehälter für flüssiges Helium dient vorzugsweise ein supervakuumisolierter Behälter, erhältlich bei der Firma Messer unter der Bezeichnung STRATOS® 380 SL (Super-Leicht) mit folgenden technischen Daten: LHe-Transportbehälter komplett mit elektrischem Druckaufbau (inklusive Steuerung) und Sicherheitsaufsatz, zugelassen nach deutscher Druckbehälterverordnung, AD-Merkblätter, TRG, GGVS/ADR, GGVE/RID; serienmäßige Ausrüstung:
Transportschutzrahmen mit 4 leichtlaufenden Lenkrollen und Kranaufhängevorrichtung, Überströmeinrichtung 70 mbar, Sicherheitshalsrohr und Sicherheitsaufsatz mit freiem Querschnitt ∅74mm, absperrbarer KF25-Anschluß für Evakuieren/Abgas/Druckaufbau, Sicherheitseinrichtung mit Manometer und 2 bauteilgeprüften Sicherheitsventilen, 4 zentrische Halsanschlüsse auf abnehmbarem Blindflansch KF25, Befüllanschluß mit Kugelhahn/Quetschverschraubung 16 für Entnahmeheber, Quetschverschraubung ∅12 für Füllstandssonde, Klemmringverschraubung ∅18 mit Druckaufbauheizung, einstellbares Schaltmanometer zur Einstellung des Entnahmedruckes, Kontaktschutzrelais mit Kontrolleuchte für Heizung.As a transport container for liquid helium is preferably a super vacuum-insulated container, available from Messer under the name STRATOS ® 380 SL (super-light) with the following technical data: LHe transport container complete with electrical pressure build-up (including control) and safety attachment, approved according to German pressure vessel regulation, AD-Merkblätter , TRG, GGVS / ADR, GGVE / RID; standard equipment:
Transport protection frame with 4 smooth-running castors and crane suspension device, overflow 70 mbar, safety neck tube and safety attachment with free cross section ∅74mm, lockable KF25 connection for evacuation / exhaust / pressure build-up, safety device with pressure gauge and 2 component-tested safety valves, 4 centric neck connections on removable blind flange KF25, filling connection with Ball valve / compression fitting 16 for removal lifter, compression fitting ∅12 for level probe, compression fitting ∅18 with pressure build-up heating, adjustable pressure gauge for setting the extraction pressure, contact protection relay with indicator light for heating.

Der Behälter ist vorbereitet für den nachträglichen Einbau eines integrierten Entnahmehebers (mit Antioszillationseinrichtung). Der Behälter ist ausgelegt für max. Betriebsüberdruck : 1,5 bar/–1 bar. Weitere technische Daten sind: geometrisches Volumen: 380 l, 95% – Füllmenge: 360 l, Gesamtbreite: 750 mm ± 20 mm, Gesamthöhe: 1900 mm ± 20 mm (mit Standardrollen Werkstoff: AlMg-Legierung), Gewicht leer: ca 100 kg, Gewicht voll: ca 145 kg, Verdampfungsrate: ca 1.4 %/Tag.Of the container is prepared for the subsequent Installation of an integrated removal lifter (with antioscillation device). The container is designed for Max. Operating pressure : 1.5 bar / -1 bar. Further technical data are: geometric volume: 380 l, 95% - capacity: 360 l, total width: 750 mm ± 20 mm, total height: 1900 mm ± 20 mm (with standard rolls material: AlMg alloy), weight empty: about 100 kg, full weight: about 145 kg, evaporation rate: about 1.4% / day.

Die Gasversorgungsanlage wurde optimiert im Hinblick auf:
Gewicht und leichter Transportierbarkeit, klimatische Bedingungen (auch widrige Umgebungsbedingungen), einfaches Handling, Minimierung von Schnittstellen zum Zusammenfügen der Anlage.The gas supply system has been optimized with regard to:
Weight and easy transportability, climatic conditions (even adverse environmental conditions), easy handling, minimization of interfaces for joining the system.

Vorteilhaft ist der Einsatz von Kugelkonus-Verbindungen, die mit konventionellem Werkzeug angeschlossen werden können. Ferner ist ein höchsteffizienter Kryo-Spezialbehälter als Transportbehälter geeignet, der bei der Firma Messer erhältlich ist, der bei einem Gesamtgewicht von 150 kg LHe ca. 270 m3 gasförmiges Helium beinhaltet (zum Vergleich: 1 Bündel 200 Bar, ca. 110 m3).Advantageous is the use of ball-and-socket joints that can be connected with conventional tools. Furthermore, a highly efficient cryo-special container is suitable as a transport container, which is available from Messrs. Messer, which includes at a total weight of 150 kg LHe about 270 m 3 of gaseous helium (for comparison: 1 bundle 200 bar, about 110 m 3 ) ,

Der spezielle Eigendruckaufbau des Transportbehälters macht dem Umgang mit LHe sicher und von jedem bedienbar. Eine spezielle Palettenkonstruktion sorgt für höchstmöglichen Transportschutz des Kryo-Spezialbehälters (Transportbehälters). Vorteilhaft ist weiter eine Schutzhaube für die Einheit Kompressor/Verdampfer (Abfülleinheit). Sie bietet guten Transport- und Lagerschutz auch unter widrigen Bedingungen.Of the special self-pressure build-up of the transport container makes it easy to handle LHe safe and usable by everyone. A special pallet construction takes care of highest possible Transport protection of the cryogenic special container (transport container). Another advantage is a protective hood for the unit compressor / evaporator (Filling unit). It offers good transport and storage protection even under adverse Conditions.

Das Gasversorgungssystem ermöglicht ein besonderes Versorgungskonzept:
Die Gas-Versorgung des Anwenders erfolgt mit Transportbehältern für kryogene Gase (z.B. LHe-Behälter). Die Abfülleinheit wird zum Anwender/Einsatzort verbracht und ist auf Grund des geringen Gesamtgewichtes sehr gut transportierbar, auch mit dem Fluzeug. Die kontinuierliche Versorgung erfolgt, nach Verbringung der Abfülleinheit und der Gasspeicherbehälter (z.B. Druckgasflaschenbündel oder Standtank), über die Transportbehälter mit kryogenem oder kälteverflüssigtem Gas (z.B. LHe-Behälter). Dieses System ist transporttechnisch und logistisch wirtschaftlicher als die Gasversorgung mit Druckgasflaschenwagen.The gas supply system enables a special supply concept:
The gas supply of the user takes place with transport containers for cryogenic gases (eg LHe containers). The filling unit is transported to the user / place of work and is due to the low total weight very easy to transport, even with the aircraft. The continuous supply takes place after the transfer of the filling unit and the gas storage container (eg compressed gas cylinder bundle or stand tank), via the transport container with cryogenic or cold-liquefied gas (eg LHe container). This system is transport technology and logistically more economical than the gas supply with gas cylinder vehicles.

Die Beispielanlage kann beliebig in der Leistung erweitert werden.The Example plant can be expanded as desired in the performance.

Damit kann sie auch als quasistationäre Anlage bei dem Anwender mit größerem Gasebedarf eingesetzt werden.In order to It can also be called quasi-stationary Plant used by the user with greater gas demand become.

Claims (12)

Gasversorgungssystem, umfassend einen mobilen Transportbehälter (1) für kälteverflüssigtes Gas, eine mobile Abfülleinheit (10) zur Verdichtung des aus dem kälteverflüssigten Gas erzeugten Gases und mindestens einen Druckgasbehälter (5), wobei der Transportbehälter (1) mit einer steuerbaren und/oder regelbaren Heizeinrichtung als Druckerzeuger/Gaserzeuger zur gesteuerten und/oder geregelten Verdampfung von kälteverflüssigtem Gas zur Entnahme von gasförmigem Gas, insbesondere zur Überführung von gasförmigen Gas vom Transportbehälter (1) zur Abfülleinheit (10), ausgestattet ist.Gas supply system comprising a mobile transport container ( 1 ) for refrigerated liquefied gas, a mobile filling unit ( 10 ) for compressing the gas generated from the cryogenic liquefied gas and at least one pressurized gas container ( 5 ), the transport container ( 1 ) with a controllable and / or controllable heating device as a pressure generator / gas generator for the controlled and / or controlled evaporation of refrigerated liquefied gas for the removal of gaseous gas, in particular for the transfer of gaseous gas from the transport container ( 1 ) to the filling unit ( 10 ), Is provided. Gasversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfülleinheit (10) einen Verdampfer (2) und einen Hochdruckverdichter (4) aufweist.Gas supply system according to claim 1, characterized in that the filling unit ( 10 ) an evaporator ( 2 ) and a high pressure compressor ( 4 ) having. Gasversorgungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfülleinheit (10) einen Pulsationsdämpfer (3) aufweist.Gas supply system according to claim 2, characterized in that the filling unit ( 10 ) a pulsation damper ( 3 ) having. Gasversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportbehälter (1) in einer schwingungsabsorbierenden Vorrichtung angeordnet ist.Gas supply system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the transport container ( 1 ) is disposed in a vibration absorbing device. Gasversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportbehälter (1) ein supervakuum-isolierter Behälter ist.Gas supply system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the transport container ( 1 ) is a super vacuum insulated container. Gasversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das kälteverflüssigte Gas Helium, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff oder Argon ist.Gas supply system after one of the Claims 1 to 5, characterized in that the cold-liquefied gas is helium, hydrogen, nitrogen, oxygen or argon. Gasversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung über ein Kontaktmanometer relaisgesteuert ist.Gas supply system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the heating device via a Contact pressure gauge is relay-controlled. Gasversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, das der Druckgasbehälter (5) stationär oder mobil ausgeführt ist und eine Druckgasflasche, ein Druckgasflaschenbündel oder einen Standtank umfasst.Gas supply system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pressurized gas container ( 5 ) is stationary or mobile and comprises a compressed gas cylinder, a compressed gas cylinder bundle or a storage tank. Mobile Abfülleinheit (10) für die Abfüllung eines aus einem kälteverflüssigten Gas erzeugten Gases in einen oder mehrere Druckgasbehälter (5), wobei die Abfülleinheit (10) zumindest folgende Anlagenteile aufweist, das heißt einen Verdampfer (2) für kälteverflüssigtes Gas und einen Hochdruckverdichter (4) zur Verdichtung des aus kälteverflüssigtem Gas erzeugten Gases, wobei die Anlagenteile der Abfülleinheit (10) mittels Schwingungsdämpfungselementen an einer Grundpalette als Grundvorrichtung befestigt sind und darauf der Verdampfer (2) in der Richtung des Gasflusses vor dem Hochdruckverdichter (4) angeordnet ist.Mobile filling unit ( 10 ) for filling a gas generated from a liquefied gas into one or more compressed gas containers ( 5 ), wherein the filling unit ( 10 ) has at least the following plant parts, that is an evaporator ( 2 ) for refrigerated liquefied gas and a high pressure compressor ( 4 ) for compressing the gas produced from refrigerated liquefied gas, wherein the plant parts of the filling unit ( 10 ) are attached by means of vibration damping elements to a base pallet as a basic device and thereupon the evaporator ( 2 ) in the direction of the gas flow in front of the high pressure compressor ( 4 ) is arranged. Mobile Abfülleinheit (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfülleinheit (10) eine Schutzhaube aufweist, die die Anlagenteile oder zumindest Verdampfer (2) und Hochdruckver dichter (4) vor Beschädigung oder Verschmutzung schützt.Mobile filling unit ( 10 ) according to claim 9, characterized in that the filling unit ( 10 ) has a protective hood, the system parts or at least evaporators ( 2 ) and high-pressure compressor ( 4 ) protects against damage or contamination. Verfahren zur Versorgung eines Anwenders mit Gas mit einem Gasversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder einer mobilen Abfülleinheit nach den Ansprüchen 9 oder 10.Method for supplying a user with gas with a gas supply system according to one of claims 1 to 8 and / or a mobile filling unit according to the claims 9 or 10. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Gas Helium, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff oder Argon dient.Method according to claim 11, characterized in that that as gas helium, hydrogen, nitrogen, oxygen or argon serves.
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