DE1950415A1 - Cryogenes Druckgasfoerdersystem fuer Treibstofffluessigkeiten - Google Patents

Cryogenes Druckgasfoerdersystem fuer Treibstofffluessigkeiten

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DE1950415A1
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fuel
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Michael Dipl-Ing Simon
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MAN AG
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MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
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Description

MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG
Aktiengesellschaft
Zweigniederlassung München
München, den JO. September 1969
Cryogenes Druckgasfördersystem für Treibstoffflüssigkeiten
Die Erfindung betrifft ein Druckgasfördersystem zum Ausdrücken von Treibstoffflüssigkeiten aus Tankanlagen insbesondere von Raketenantrieben mittels cryogener, d.h. kalt verflüssigter Gase.
Die förderung von Flüssigkeiten aus Tankanlagen z.B. Treibstoffbehälter geschieht entweder mit leistungsfähigen, aber aufwendigen Pumpenfördersystemen, oder mit einfacheren, aber in der Leistung ungünstigeren Druckgasfördersystemen.
Die üblichen Druckgasfördersysteme benutzen in der Mehrzahl hochgespannte Druckgase in einem separaten Hochdruckbehälter, wobei die Gase über ein Druckminderventil die zu fördernde Flüssigkeit in der Tankanlage mit dem gewünschten Druck beaufschlagen.
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Nachteilig sind in vielen Anwendungsfällen z.B. "bei Kaketenantriebssystemen das hohe Gewicht des separaten Druckgasbehälters, das - gleiche Herstellungstechnologie und konstanten Tankdruck voraussetzt - bis zum Leergewicht der Flüssigkeitstankanlage selbst betragen kann.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein einfaches Verfahren zu finden, bei dem sowohl die Treibstoffflüssigkeiten bzw. die Druckgasflüssigkeiten gelagert als auch gefördert werden, ohne die oben angeführten Nachteile aufzuweisen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe insbesondere für Eaketenantriebssysteme dadurch gelöst, daß ein in kaltverflüssigten d.h. cryogenen Zustand überführtes, bei geringem Druck und Volumen gelagertes Gas nach Erreichen der Sattdampfgrenze verdampft und im gasförmigen Zustand als Fördermittel für die Treibstoffflüssigkeit dient.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die in der zu W fördernden Flüssigkeit gespeicherte Wärmemenge zur Aufheizung des kaltverflüssigten Gases dient, das nach Überschreiten der Sättigungs temperatur in den gasförmigen Zustand übergeht und als Druckgas dient.
Dieser Auf hei zungsvor gang der kaltverflüssigten Gase kann dabei auf verschiedene Weise vorgenommen werden, wenn einerseits die zu fördernde Flüssigkeit die zur Verdampfung des kaltverflüssigten
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Gases notwendige Wärmemenge indirekt über einen von beiden Medien durchströmten Wärmetauscher abgibt,
oder andererseits das kaltverflüssigte Druckgas direkt in die zu fördernde Treibstoffflüssigkeit eingeleitet wird, die infolge Wärmeübertragung durch Konvektion die zur Verdampfung des verflüssigten Gases notwendige Wärmemenge abgibt, so daß dieses gasförmig durch die Flüssigkeitsmenge zum oberen Druckgaspolster aufsteigt.
In beiden Fällen sinkt die Temperatur der zu fördernden Flüssigkeit um den entsprechenden Betrag der Wärmemenge ab, die zur Verdampfung und Aufheizung der Druckgase auf die Temperatur der Forderflüssigkeit aufzuwenden ist. Im Falle der indirekten Wärmeübertragung durch Wärmetauscher verbleibt infolge der Wandverluste im Wärmetauscher ein gewisser Temperaturdifferenzbetrag.
Wenn die zu fördernde Flüssigkeit selbst aus kaltverflüssigtem Gas mit vergleichbarer Temperatur der Druckgasflüssigkeit besteht, ist die Möglichkeit einer direkten, bzw. indirekten Wärmeübertragung von der Treibstoffflüssigkeit nicht gegeben. Es wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, in diesem Fall das Druckgas dem Treibstoff selbst zu entnehmen und entsprechend dem abfallendem Tankdruck nach Überschreiten der Sattdampfgrenze von seiner Flüssigkeitsoberfläche abdampfen zu lassen. Das System ist hier nur für passiv abfallenden Tankdruck geeignet.
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Eine Kombination dieser Fälle ist durchaus eingeschlossen, wenn sich sowohl die zu fördernde Flüssigkeit als auch das Druckgas in cryogenem Zustand befinden^ hierbei hat das Druckgas eine entsprechend niedere Temperatur aufzuweisen, um einen Zustand unterhalb der Sättigungstemperatur zu erreichen.
Eine weitere Modifikation dieser vorher erwähnten Fälle besteht darin, wenn die zu fördernde Flüssigkeit nicht unterkühlt ist, so daß separat gelagertes cryogenes Druckgas entsprechend einem passiv abfallenden Druckverlauf nachdampft.
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Claims (1)

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München, den 30. September 1969
Patentansprüche
ν 1.) Druckgasf ördersystem zum Ausdrücken von Treibstoff flüssigkeiten aus Tankanlagen insbesondere von Raketenantrieben mittels cryogener, d.h. kalt verflüssigter Gase, dadurch gekennzeichnet, daß ein in kalt verflüssigtem (cryogenen) Zustand überführtes, bei geringem Druck und Volumen gelagertes Gas nach Erreichen der Sattdampfgrenze verdampft und im gasförmigen Zustand als Fördermittel für die Treibstoffflüssigkeiten dient.
2. Druckgasfördersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu fördernde Treibstoffflüssigkeit die zur "Verdampfung notwendige Wärmemenge indirekt mittels Wärmetauscher an das cryogene Gas überträgt.
3. Druckgasfördersystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das cryogcae Gas in die zu fördernde Flüs-
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sigkeit eingeleitet wird, wobei das kaltverflüssigte Gas infolge Wärmeübertragung durch Konvektion aufgeheizt und in gasförmigen Zustand übergführt wird und zur Oberfläche aufsteigt.
4·. Druckgasfördersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zu fördernde Treibstoffflüssigkeit selbst in cryogenem Zustand befindet und das Druckgas aus dem Treibstoff abdampft.
5. Druckgasf order syst em nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch, gekennzeichnet, daß das Druckgas entsprechend dem geringer werdenden Dampfdruck des cryogenen Gases nach Überschreiten der Sattdampfgrenze aus dem Tanklager abdampft.
6. Druckgasfördersystem nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Tankdruckhöhe des cryogenen Gases einem aktiv wählbaren Druckverlauf entspricht.
™ 7· Druckgasfördersystem nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tankdruckhöhe entsprechend der jeweils ausfließenden .Flüssigkeitsmenge selbsttätig passiv und abfallend eingeregelt wird.
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DE19691950415 1969-10-07 1969-10-07 Cryogenes Druckgasfoerdersystem fuer Treibstofffluessigkeiten Pending DE1950415A1 (de)

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