WO2016120003A1 - Method and device for filling a gas pressure reservoir - Google Patents

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WO2016120003A1
WO2016120003A1 PCT/EP2016/000096 EP2016000096W WO2016120003A1 WO 2016120003 A1 WO2016120003 A1 WO 2016120003A1 EP 2016000096 W EP2016000096 W EP 2016000096W WO 2016120003 A1 WO2016120003 A1 WO 2016120003A1
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gas
pressure accumulator
filling
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gas pressure
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PCT/EP2016/000096
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Robert Adler
Markus Stephan
Michael Stefan
Lukas TOBEINER
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Linde Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the present invention relates to a method for filling a gas pressure accumulator, in particular a constant pressure accumulator with gas.
  • this gas is hydrogen.
  • the present invention relates to a device for filling a gas pressure accumulator, which is in a corresponding manner, in particular a constant-pressure accumulator. Constant-pressure accumulators are provided to gas consumers with a
  • constant-pressure accumulators can be supplied by mobile devices, such as corresponding tank vehicles, or even stationary, such as pressure booster systems. Compressors and / or low-temperature pumps, so-called cryo-pumps, are usually used to supply the gas to the constant pressure accumulator to be filled. However, since the gas pressure in the constant-pressure accumulator must be kept constant even during the filling process, it must be pumped against the set maximum accumulator pressure during filling. The pressure is adjusted or ensured by means of a pressure holding valve.
  • the mobile device which is usually a tanker, is to be provided with a corresponding device which is able to within a desired period of time, the necessary energy
  • the invention is therefore based on the object, a method and a device for filling a gas pressure accumulator, in particular a constant pressure accumulator, to provide, with which gas, which is preferably hydrogen, in particular while maintaining a certain gas pressure in the gas pressure accumulator this is fed, in a simple, reliable and cost-effective manner.
  • Embodiments of the method for filling a gas pressure accumulator according to the invention are specified in the subclaims 2 to 5. advantageous
  • Embodiments of the device according to the invention for filling a gas pressure accumulator are specified in the dependent claims 7 to 10.
  • the inventive method for filling a gas pressure accumulator, in particular a constant pressure accumulator, with gas, which is preferably hydrogen comprises the steps of providing the gas pressure accumulator and a gas source, wherein the gas source is fluidically connected to the gas pressure accumulator.
  • the gas is conducted from the gas source into the gas pressure accumulator, wherein when filling the gas pressure accumulator with gas mechanical work is performed and energy in performing this work at least partially for compression of the gas from the gas source and / or for generating a gas Volume flow is used by the gas source in the gas pressure accumulator.
  • any charge of the gas pressure accumulator with gas in the space meant, in particular, if in this room is already contained gas, so upon further charging of this space with gas and maintaining a previously set pressure increases the volume of the room.
  • the method according to the invention is also the case of initial filling of the gas Pressure accumulator applicable insofar as also in the initial filling mechanical work is performed whose energy can be used to compress the gas from the gas source and / or for generating a gas volume flow from the gas source into the gas pressure accumulator.
  • the gas source is in this case designed such that it can store liquid gas or gaseous gas.
  • the mechanical work is done in or on the gas pressure accumulator. When filling the gas pressure accumulator from work done energy or the pressure in the gas pressure accumulator is used to compress the gas pressure accumulator to be supplied gas and / or to press in the gas pressure accumulator.
  • the gas pressure accumulator is a piston-cylinder unit having a first, filled with a liquid chamber and a second, filled with the gas chamber, which from the first chamber through a sliding piston in the
  • the gas pressure accumulator is a constant-pressure accumulator, wherein the pressure of the gas in the gas accumulator is kept constant when filled by increasing the gas volume.
  • Energy or pressure energy and / or kinetic energy or flow energy of the liquid ejected from the gas pressure accumulator is used to compress the gas to be supplied to the gas pressure accumulator and / or to press it into the gas pressure accumulator.
  • the gas source is a gas reservoir and the energy transferred during the filling at least proportionally to the compression of the gas from the gas reservoir and / or for generating a gas volume flow from the gas reservoir into the gas pressure accumulator is being used.
  • the gas reservoir is designed in particular for storing gaseous gas, preferably hydrogen.
  • the gas source is a constant pressure accumulator
  • the energy transferred during the filling at least proportionally to increase a volume of liquid in the constant pressure accumulator and thereby reduced gas volume reduction and line of the gas discharged from the constant pressure accumulator is used in the gas pressure accumulator.
  • the first constant-pressure accumulator is the gas pressure accumulator, which is to be filled
  • the second constant-pressure accumulator is used to fill the first constant accumulator.
  • This second constant-pressure accumulator is preferably also provided with a first, filled with a liquid chamber, and with a second, gas-filled chamber which is substantially separated from the first chamber by a displaceable piston, so that when liquid is supplied to the first chamber of the constant-pressure accumulator, the piston moves in the direction of the second chamber and thereby the gas located there is compressed.
  • the compressed gas in the constant pressure accumulator can be directed into the gas pressure accumulator.
  • the energy resulting from the actuation of the gas pressure accumulator is thus used here for operating the constant pressure accumulator or for displacing the piston and compressing the gas stored in the constant pressure accumulator.
  • the constant pressure accumulator used here is preferably a mobile constant pressure accumulator. It only needs the energy to overcome the losses (friction of the piston seals, pipe friction losses, etc.) in the system
  • the gas source is designed as a liquid gas reservoir, wherein the energy transferred during the filling at least proportionately for generating a liquid gas volume flow from the
  • LPG reservoir is used in the gas pressure accumulator.
  • the energy transferred during the filling of the gas pressure accumulator is used here for pumping the liquefied gas, preferably by means of a cryogenic pump, a so-called cryo-pump or even a cryo-compressor.
  • Downstream of the cryogenic pump is preferably an evaporator, which at least partially vaporizes the conveyed liquefied gas while absorbing heat from the environment, so that gas is supplied to the gas pressure accumulator.
  • energy transferred during the filling can also be used at least proportionally in order to liquefy the gas to be stored.
  • a constant-pressure accumulator provided, with the gas, which may be hydrogen in particular, can be introduced into the gas pressure accumulator.
  • This device comprises the gas pressure accumulator and a gas source, which is fluidically connected to the gas pressure accumulator, so that gas from the gas source into the gas pressure accumulator is conductive, the gas accumulator is arranged such that it is filled with gas does mechanical work.
  • the device comprises a compressor and / or a device for
  • Compression of the gas from the gas source and / or for generating the gas volume flow from the gas source in the gas pressure accumulator can be fed.
  • Device for generating a volume flow is preferably a pump, another compressor or a constant-pressure accumulator, with the gas can be supplied to the gas pressure accumulator.
  • the transferring energy here is mechanical energy, which is transmitted hydraulically by the energy transfer system and is used as mechanical energy from the compressor or from the device for generating a volume flow.
  • the gas pressure accumulator is a piston-cylinder unit having a first, filled with a liquid chamber, and a second, gas-filled or fillable chamber which, from the first chamber by a displaceable piston in the
  • the power transmission system is a hydraulic system connected to the first chamber of the gas pressure accumulator. Consequently, here the gas pressure accumulator is also designed as a constant pressure accumulator. The liquid from the first chamber of the gas pressure accumulator is through the
  • This embodiment of the device according to the invention for filling a gas pressure accumulator is particularly advantageous if the device further comprises a hydraulic motor which is fed by the hydraulic system and is mechanically coupled to the compressor. This means that the hydraulic system is fed by the liquid of the gas pressure accumulator and by the fluidic connection of the hydraulic motor with the
  • the device comprises a constant-pressure accumulator, which also has a first, filled with a liquid chamber and a second chamber filled with gas, which is substantially separated from the first chamber by a displaceable piston is, wherein upon filling of the first chamber with liquid, the piston is displaceable in the direction of the second chamber while gas is compressible and / or ejected.
  • the constant pressure accumulator can be fed by the hydraulic system.
  • the device preferably exist two constant-pressure accumulator, wherein the first constant-pressure accumulator is to be filled gas pressure accumulator and the second constant-pressure accumulator is essentially used to implement the energy accumulating during the filling of the gas accumulator.
  • the liquid flowing into the constant-pressure accumulator moves the piston, which is responsible for the Gas available space is reduced so that the gas is compressed and / or ejected accordingly and fed to the filling of the gas pressure accumulator.
  • the device further comprises a hydraulic motor, which is powered by the hydraulic system and is coupled to the means for generating a volume flow, and having an evaporator, the Evaporation of the medium of the subsidized
  • the device for generating a volume flow is here a pump for the production of liquefied gas.
  • a so-called cryogenic or cryogenic pump or a cryogenic compressor is to be used here.
  • the energy provided during the filling of the gas pressure accumulator is thus used here to generate a volumetric flow of liquefied gas.
  • the energy accumulating during filling can also be used proportionately in order to liquefy the gas to be stored. This means that when filling the gas pressure accumulator whose liquid under a certain,
  • a hydraulic motor which then drives either a compressor for compression and supply of the gas in the gas pressure accumulator or a cryogenic pump that supplies gas in a liquefied state to an evaporator, from which then the gaseous gas in the gas pressure accumulator passes.
  • existing energy requirements for filling the gas pressure accumulator can be provided by a stationary or mobile
  • FIG. 1 shows an inventive device for filling a gas pressure accumulator in a first embodiment for carrying out the method according to the invention in a first embodiment
  • Fig. 2 shows an inventive device for filling a gas pressure accumulator in a second embodiment for the purpose of carrying out the invention
  • FIG 3 shows a device according to the invention for filling a gas pressure accumulator in a third embodiment for carrying out the method according to the invention in a third alternative method.
  • All three device alternatives include a gas pressure accumulator 1, in the cylinder 20, a piston 10 is movably arranged.
  • the piston 10 separates in the cylinder 20 a first chamber 21, which serves to receive a liquid 23, from a second chamber 22, which serves to receive gas 24.
  • Each of the devices further comprises a liquid reservoir 80, is received in the liquid 23 and an intermediate valve 81 and a
  • High-pressure pump 82 and an input valve 85 of the first camera 21 of the gas pressure accumulator 1 can be fed. For safety reasons, is on
  • Liquid storage 80 further arranged a chimney 83.
  • an outlet valve 87 is fluidically connected, with which additionally the pressure in the second chamber 22 and / or the size of the second chamber 22 incoming gas volume flow is adjustable.
  • Each of the device variants according to the invention comprises a gas source 25, in which gas 24 is contained.
  • This gas source 25 is fluidly connected to the second chamber 22 of the gas pressure accumulator 1, so that a gas volume flow 27 from the gas source 25 to the gas pressure accumulator 1 can be fed.
  • To adjust the pressure in the gas source 25 is a with this gas source 25 and with the Liquid storage 80 fluidly connected form control 84 is provided.
  • a check valve 88 is further provided in the flow path between the gas source 25 and the gas pressure accumulator 1.
  • the gas source 25 is a gas reservoir 30, which is fluidically connected to a compressor 31.
  • This compressor 31 is mechanically connected to a hydraulic motor 72, which can drive the compressor 31 and thereby compress the gas 24 from the gas source 25 and / or generate a gas volume flow at a compression 26.
  • This gas flow 27 passes from the compressor 31 via the check valve 88 in a cooler 32, in which it is cooled to a lower temperature and then passed into the second chamber 22 of the gas pressure accumulator 1.
  • the first chamber 21 of the gas pressure accumulator 1 is fluidly connected via an energy transfer system 70, which is designed as a hydraulic system 71, with the hydraulic motor 72.
  • an energy transfer system 70 which is designed as a hydraulic system 71, with the hydraulic motor 72.
  • Hydraulic motor 72 does not require the full liquid flow, the liquid from the first chamber 21 is also traceable via the charging valve 86 in the liquid reservoir 80.
  • potential energy or pressure energy and / or kinetic energy of the liquid in the second chamber 22 of the gas pressure accumulator 1 is used to make the filling of the gas pressure accumulator 1 with gas 24.
  • the gas source 25 is designed as a constant-pressure accumulator 40, which, like the gas pressure accumulator 1, a first chamber 41 and a second chamber 42, wherein the two chambers 41, 42 by a displaceable piston 43rd are separated from each other.
  • a liquid 44 is received, and in the second chamber 42 gas 24.
  • the first chamber 41 is fluidically with the first chamber 21 of the gas pressure accumulator 1 connected so that when filling caused displacement of the piston 10 of the gas pressure accumulator. 1
  • Liquid 23 is passed from the gas pressure accumulator 1 in the first chamber 41 of the constant pressure accumulator 40, thereby the piston 43 is displaced and the gas contained in the second chamber 42 24 is ejected.
  • the constant-pressure accumulator 40 is a device for generating a volume flow 60, wherein the generated gas volume flow 27 is fed via the check valve 88 of the second chamber 22 of the gas pressure accumulator 1. Accordingly, here too the kinetic and / or potential energy of the liquid 23 from the first chamber 21 of the gas pressure accumulator 1 is used to displace the piston 43 in the constant pressure accumulator 40 and thus to support the gas filling process in the gas pressure accumulator 1 ,
  • the gas source 25 comprises a liquid gas reservoir 50, in which liquefied gas 51 is contained.
  • the LPG reservoir 50 is fluidly coupled to a cryogenic pump or cryogenic compressor 52, which may also be referred to as a cryogenic pump.
  • the cryogenic pump 52 is mechanically connected to a hydraulic motor 72.
  • the first chamber 21 of the gas pressure accumulator 1 is fluidly connected to the hydraulic motor 72 via the energy transmission system 70 configured as a hydraulic system 71, so that when liquid 23 is ejected from the first chamber 21 of the gas pressure accumulator 1 this passes to the hydraulic motor 72, thereby the
  • Cryogenic pump 52 drives, which in turn promotes liquefied gas 51 from the liquid gas reservoir 50 to a liquid gas flow rate 53.
  • This liquid gas volume flow 53 is passed through an evaporator 54, in which preferably heat from the environment is used to evaporate the liquid gas 51.
  • the gas generated thereby is conducted into the second chamber 22 of the gas pressure accumulator 1. It can be seen that in this embodiment of the device according to the invention or of the method according to the invention, potential or kinetic energy of the liquid 23 expelled from the gas pressure accumulator 1 is also utilized in order to support the gas filling process.
  • Constant pressure accumulator 40 first chamber 41 second chamber 42nd

Abstract

The invention relates to a method for filling a gas pressure reservoir, in particular a constant pressure reservoir, with gas. This gas is preferably hydrogen. Furthermore, the present invention relates to a device for filling a gas pressure reservoir, which accordingly is in particular a constant pressure reservoir. According to the present invention, a gas pressure reservoir (1) as well as a gas source (25) is provided, the gas source (25) is fluidically connected to the gas pressure reservoir (1), and gas (24) is conveyed from the gas source (25) into the gas pressure reservoir (1), wherein mechanical work is performed while the gas pressure reservoir (1) is filled with gas (24), and while this work is performed, transferred energy is used at least partially for compressing the gas (24) from the gas source (25) and/or for generating a gas volume flow (27) from the gas source (25) to the gas pressure reservoir (1).

Description

Beschreibung  description
Verfahren und Einrichtung zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers Method and device for filling a gas pressure accumulator
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen eines Gas- Druckspeichers, insbesondere eines Konstant-Druckspeichers mit Gas. Vorzugsweise ist dieses Gas Wasserstoff. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Einrichtung zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers, der in entsprechender Weise insbesondere ein Konstant-Druckspeicher ist. Konstant-Druckspeicher sind vorgesehen, um Verbrauchern Gas mit einem The present invention relates to a method for filling a gas pressure accumulator, in particular a constant pressure accumulator with gas. Preferably, this gas is hydrogen. Furthermore, the present invention relates to a device for filling a gas pressure accumulator, which is in a corresponding manner, in particular a constant-pressure accumulator. Constant-pressure accumulators are provided to gas consumers with a
bestimmten, konstanten Druck zur Verfügung zu stellen, und zwar unabhängig vom Gas-Füllstand im Druckspeicher. Dies kann insbesondere dem Zweck der Betankung von Gasfahrzeugen dienen, bei der die Gaszuführung unter konstanten certain, constant pressure to provide, regardless of the gas level in the accumulator. This can serve in particular for the purpose of refueling gas vehicles, in which the gas supply under constant
Druckverhältnissen zu erfolgen hat. Derartige Konstant-Druckspeicher können von mobilen Einrichtungen, wie zum Beispiel entsprechenden Tankfahrzeugen, oder auch stationären, wie zum Beispiel Druckerhöhungsanlagen versorgt werden. Zur Zuführung des Gases in den zu befüllenden Konstant-Druckspeicher werden üblicherweise Kompressoren und/oder Tieftemperatur-Pumpen, sogenannte Cryo-Pumpen, verwendet. Da jedoch auch beim Befüllungsvorgang der Gasdruck im Konstant- Druckspeicher konstant zu halten ist, muss bei der Befüllung gegen den eingestellten maximalen Speicherdruck gefördert werden. Der Druck wird dabei mittels eines Druckhalteventils eingestellt bzw. gewährleistet. Pressure conditions has to be done. Such constant-pressure accumulators can be supplied by mobile devices, such as corresponding tank vehicles, or even stationary, such as pressure booster systems. Compressors and / or low-temperature pumps, so-called cryo-pumps, are usually used to supply the gas to the constant pressure accumulator to be filled. However, since the gas pressure in the constant-pressure accumulator must be kept constant even during the filling process, it must be pumped against the set maximum accumulator pressure during filling. The pressure is adjusted or ensured by means of a pressure holding valve.
Insbesondere bei der Befüllung bzw. Betankung von Konstant-Druckspeichern mittels mobiler Einrichtungen ist dabei von diesen mobilen Einrichtungen die Energie aufzubringen, um gegen den Speicherdruck zu fördern. Dies führt einerseits dazu, dass ggf. nicht in einer gewünschten, kurzen Zeitspanne der Befüllvorgang In particular, in the filling or refueling of constant-pressure accumulators by means of mobile devices is to apply the energy from these mobile devices to promote against the accumulator pressure. This leads on the one hand to the fact that possibly not in a desired, short period of time, the filling process
vorgenommen werden kann und/oder dass die mobile Einrichtung, die üblicherweise ein Tankfahrzeug ist, mit einer entsprechenden Einrichtung zu versehen ist, die in der Lage ist, innerhalb einer gewünschten Zeitspanne die notwendige Energie can be made and / or that the mobile device, which is usually a tanker, is to be provided with a corresponding device which is able to within a desired period of time, the necessary energy
aufzubringen, um gegen den eingestellten Speicherdruck das Gas in den Konstant- Druckspeicher zu fördern. Dies bedingt entsprechende Investitionen seitens der mobilen Einrichtungen und einen entsprechenden, unerwünschten Energieverbrauch. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers, insbesondere eines Konstant- Druckspeichers, zur Verfügung zu stellen, mit denen Gas, welches vorzugsweise Wasserstoff ist, insbesondere unter Beibehaltung eines bestimmten Gasdrucks im Gas-Druckspeicher diesem zuführbar ist, und zwar in einfacher, zuverlässiger sowie kostengünstiger Weise. apply in order to promote against the set accumulator pressure, the gas in the constant pressure accumulator. This requires corresponding investments by the mobile devices and a corresponding, unwanted energy consumption. The invention is therefore based on the object, a method and a device for filling a gas pressure accumulator, in particular a constant pressure accumulator, to provide, with which gas, which is preferably hydrogen, in particular while maintaining a certain gas pressure in the gas pressure accumulator this is fed, in a simple, reliable and cost-effective manner.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Befüllung eines Gas- Druckspeichers nach Anspruch 1 sowie durch die erfindungsgemäße Einrichtung zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers nach Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte This object is achieved by the inventive method for filling a gas pressure accumulator according to claim 1 and by the inventive device for filling a gas pressure accumulator according to claim 6. advantageous
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Befüllung eines Gas- Druckspeichers sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben. Vorteilhafte Embodiments of the method for filling a gas pressure accumulator according to the invention are specified in the subclaims 2 to 5. advantageous
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Befüllung eines Gas- Druckspeichers sind in den Unteransprüchen 7 bis 10 angegeben. Embodiments of the device according to the invention for filling a gas pressure accumulator are specified in the dependent claims 7 to 10.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers, insbesondere eines Konstant-Druckspeichers, mit Gas, welches vorzugsweise Wasserstoff ist, umfasst die Schritte der Bereitstellung des Gas-Druckspeichers sowie einer Gasquelle, wobei die Gasquelle mit dem Gas-Druckspeicher strömungstechnisch verbunden wird. Das Gas wird aus der Gasquelle in den Gas-Druckspeicher geführt, wobei bei der Befüllung des Gas-Druckspeichers mit Gas mechanische Arbeit verrichtet wird und bei Verrichtung dieser Arbeit übertragene Energie zumindest anteilig zur Komprimierung des Gases aus der Gasquelle und/oder zur Erzeugung eines Gas-Volumenstroms von der Gasquelle in den Gas-Druckspeicher genutzt wird. The inventive method for filling a gas pressure accumulator, in particular a constant pressure accumulator, with gas, which is preferably hydrogen, comprises the steps of providing the gas pressure accumulator and a gas source, wherein the gas source is fluidically connected to the gas pressure accumulator. The gas is conducted from the gas source into the gas pressure accumulator, wherein when filling the gas pressure accumulator with gas mechanical work is performed and energy in performing this work at least partially for compression of the gas from the gas source and / or for generating a gas Volume flow is used by the gas source in the gas pressure accumulator.
Unter der Befüllung des Gas-Druckspeichers mit Gas ist erfindungsgemäßen hier jegliche Beschickung des Gas-Druckspeichers mit Gas in den dafür vorgesehenen Raum gemeint, insbesondere, wenn in diesem Raum bereits Gas enthalten ist, sodass bei weiterer Beschickung dieses Raumes mit Gas und Beibehaltung eines vorher eingestellten Drucks das Volumen des Raumes vergrößert wird. Insbesondere ist hiermit eine Wiederbefüllung des Gas-Druckspeichers gemeint, bei der das Gas im Gas-Druckspeicher nach erfolgter Gasentnahme aufgrund einer Verringerung des Volumens des Gas-Raumes weiterhin unter einem konstanten Druck steht. Allerdings ist das erfindungsgemäße Verfahren auch bei erstmaliger Befüllung des Gas- Druckspeichers anwendbar, insofern auch bei der Erst-Befüllung mechanische Arbeit verrichtet wird, deren Energie zur Komprimierung des Gases aus der Gasquelle und/oder zur Erzeugung eines Gas-Volumenstroms von der Gasquelle in den Gas- Druckspeicher genutzt werden kann. Die Gasquelle ist hierbei derart ausgestaltet, dass sie flüssiges Gas oder gasförmiges Gas speichern kann. Die mechanische Arbeit wird im oder am Gas-Druckspeicher verrichtet. Beim Befüllen des Gas-Druckspeichers aus Verrichtung der Arbeit umgesetzte Energie bzw. der Druck im Gas-Druckspeicher wird genutzt, um das dem Gas-Druckspeicher zuzuführende Gas zu komprimieren und/oder in den Gas-Druckspeicher zu drücken. Zwar ist auch für diesem Vorgang eine entsprechende Energiemenge zur Verdichtung bzw. Abkühlung einzusetzen, jedoch fällt diese Energie gleichzeitig zum eigentlichen Befüllungsvorgang an und kann in unmittelbarer Nähe des Befüllungsvorgangs ein- bzw. umgesetzt werden, sodass die Befüllungseinrichtung selbst nicht entsprechend mehr Energie zur Verfügung stellen muss bzw. nicht extra Aggregate vorgehalten werden müssen, um in einem Under the filling of the gas-pressure accumulator with gas is here according to the invention any charge of the gas pressure accumulator with gas in the space meant, in particular, if in this room is already contained gas, so upon further charging of this space with gas and maintaining a previously set pressure increases the volume of the room. In particular, this means a refilling of the gas pressure accumulator, in which the gas in the gas pressure accumulator is still under a constant pressure after the gas has been exhausted due to a reduction in the volume of the gas chamber. However, the method according to the invention is also the case of initial filling of the gas Pressure accumulator applicable insofar as also in the initial filling mechanical work is performed whose energy can be used to compress the gas from the gas source and / or for generating a gas volume flow from the gas source into the gas pressure accumulator. The gas source is in this case designed such that it can store liquid gas or gaseous gas. The mechanical work is done in or on the gas pressure accumulator. When filling the gas pressure accumulator from work done energy or the pressure in the gas pressure accumulator is used to compress the gas pressure accumulator to be supplied gas and / or to press in the gas pressure accumulator. Although a corresponding amount of energy for compression or cooling to use for this process, but this energy falls simultaneously to the actual filling process and can be in the immediate vicinity of the filling process or implemented so that the filling itself does not provide correspondingly more energy available or not extra aggregates must be kept in order to
gewünschten Zeitraum die Befüllung vornehmen zu können. Es ist davon auszugehen, dass der eigentliche Befüllungsprozess unter Einsatz der Summen der eingetragen Energien schneller bzw. insgesamt verlustärmer erfolgen kann als bei herkömmlichen Befüllungsvorgängen, bei denen die potenzielle Energie bzw. Druck-Energie und/oder kinetische Energie, die beim Befüllungsprozess anfallen, nicht genutzt werden. desired period of time to make the filling. It can be assumed that the actual filling process using the sums of the enlisted energies can take place faster or overall with lower losses than with conventional filling processes in which the potential energy or pressure energy and / or kinetic energy that is generated during the filling process are not be used.
In einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Gas-Druckspeicher eine Kolben-Zylinder-Einheit ist, die eine erste, mit einer Flüssigkeit gefüllte Kammer aufweist sowie eine zweite, mit dem Gas gefüllte Kammer aufweist, die von der ersten Kammer durch einen verschiebbaren Kolben im In a first embodiment of the method according to the invention it is provided that the gas pressure accumulator is a piston-cylinder unit having a first, filled with a liquid chamber and a second, filled with the gas chamber, which from the first chamber through a sliding piston in the
Wesentlichen getrennt ist, wobei bei Befüllung der zweiten Kammer mit Gas der Kolben in Richtung der ersten Kammer verschoben wird und dabei die mechanische Arbeit verrichtet wird, wobei der Druck in der zweiten Kammer beim Befüllen mit Gas im Wesentlichen konstant gehalten wird. Das heißt, dass hier der Gas-Druckspeicher ein Konstant-Druckspeicher ist, wobei der Druck des Gases im Gas-Druckspeicher bei Befüllung durch Vergrößerung des Gas-Volumens konstant gehalten wird. Die bei der Befüllung des Gas-Druckspeichers anfallende Energie in Form der potenziellenIs substantially separated, wherein upon filling of the second chamber with gas, the piston is displaced in the direction of the first chamber and thereby the mechanical work is performed, wherein the pressure in the second chamber is kept substantially constant when filled with gas. This means that here the gas pressure accumulator is a constant-pressure accumulator, wherein the pressure of the gas in the gas accumulator is kept constant when filled by increasing the gas volume. The energy accumulating during the filling of the gas accumulator in the form of the potential
Energie bzw. Druck-Energie und/oder kinetischen Energie bzw. Strömungsenergie der aus dem Gas-Druckspeicher ausgestoßenen Flüssigkeit wird genutzt, um das dem Gas-Druckspeicher zuzuführende Gas zu komprimieren und/oder in den Gas- Druckspeicher zu drücken. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Gasquelle ein Gas-Reservoir ist und die bei der Befüllung übertragene Energie zumindest anteilig zur Verdichtung des Gases aus dem Gas-Reservoir und/oder zur Erzeugung eines Gas-Volumenstroms aus dem Gas-Reservoir in den Gas-Druckspeicher genutzt wird. Hier kann ggf. noch eine Kühlung des Gas-Volumenstroms mittels eines Kühlers zwischen dem Gas-Reservoir und dem Gas-Druckspeicher erfolgen. Das Gas-Reservoir ist insbesondere zur Speicherung gasförmigen Gases, vorzugsweise Wasserstoffs, ausgestaltet. Energy or pressure energy and / or kinetic energy or flow energy of the liquid ejected from the gas pressure accumulator is used to compress the gas to be supplied to the gas pressure accumulator and / or to press it into the gas pressure accumulator. Preferably, it is provided that the gas source is a gas reservoir and the energy transferred during the filling at least proportionally to the compression of the gas from the gas reservoir and / or for generating a gas volume flow from the gas reservoir into the gas pressure accumulator is being used. Here, if necessary, a cooling of the gas volume flow by means of a cooler between the gas reservoir and the gas pressure accumulator done. The gas reservoir is designed in particular for storing gaseous gas, preferably hydrogen.
In einer zweiten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers ist vorgesehen, dass die Gasquelle ein Konstant-Druckspeicher ist, und die bei der Befüllung übertragene Energie zumindest anteilig zur Vergrößerung eines Flüssigkeitsvolumens im Konstant-Druckspeicher und dadurch bewirkter Gasvolumen-Verringerung sowie Leitung des aus dem Konstant-Druckspeicher ausgestoßenen Gases in den Gas-Druckspeicher genutzt wird. Das bedeutet, dass in dieser Verfahrensalternative vorzugsweise zwei Konstant-Druckspeicher verwendet werden, wobei der erste Konstant-Druckspeicher der Gas-Druckspeicher ist, der zu befüllen ist, und der zweite Konstant-Druckspeicher zur Befüllung des ersten Konstant- Druckspeichers dient. Dieser zweite Konstant-Druckspeicher ist vorzugsweise ebenfalls mit einer ersten, mit einer Flüssigkeit gefüllten Kammer, sowie mit einer zweiten, mit Gas gefüllten Kammer versehen, die von der ersten Kammer durch einen verschiebbaren Kolben im Wesentlichen getrennt ist, sodass bei Zuführung von Flüssigkeit in die erste Kammer des Konstant-Druckspeichers sich der Kolben in Richtung der zweiten Kammer verschiebt und dadurch das dort befindliche Gas komprimiert wird. Bei Freigabe des Strömungspfads durch ein entsprechendes Ventil kann das im Konstant-Druckspeicher komprimierte Gas in den Gas-Druckspeicher geleitet werden. Die bei der Betätigung des Gas-Druckspeichers anfallende Energie wird somit hier zum Betreiben des Konstant-Druckspeichers bzw. zur Verschiebung des Kolbens und Komprimierung des im Konstant-Druckspeicher gespeicherten Gases genutzt. Der hier verwendete Konstant-Druckspeicher ist vorzugsweise ein mobiler Konstant-Druckspeicher. Es muss lediglich die Energie zum Überwinden der Verluste (Reibung der Kolbendichtungen, Rohrreibungsverluste usw,) in das System In a second alternative of the method according to the invention for filling a gas pressure accumulator, it is provided that the gas source is a constant pressure accumulator, and the energy transferred during the filling at least proportionally to increase a volume of liquid in the constant pressure accumulator and thereby reduced gas volume reduction and line of the gas discharged from the constant pressure accumulator is used in the gas pressure accumulator. This means that preferably two constant-pressure accumulators are used in this alternative method, wherein the first constant-pressure accumulator is the gas pressure accumulator, which is to be filled, and the second constant-pressure accumulator is used to fill the first constant accumulator. This second constant-pressure accumulator is preferably also provided with a first, filled with a liquid chamber, and with a second, gas-filled chamber which is substantially separated from the first chamber by a displaceable piston, so that when liquid is supplied to the first chamber of the constant-pressure accumulator, the piston moves in the direction of the second chamber and thereby the gas located there is compressed. Upon release of the flow path through a corresponding valve, the compressed gas in the constant pressure accumulator can be directed into the gas pressure accumulator. The energy resulting from the actuation of the gas pressure accumulator is thus used here for operating the constant pressure accumulator or for displacing the piston and compressing the gas stored in the constant pressure accumulator. The constant pressure accumulator used here is preferably a mobile constant pressure accumulator. It only needs the energy to overcome the losses (friction of the piston seals, pipe friction losses, etc.) in the system
eingebracht werden. be introduced.
In einer dritten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Gasquelle als ein Flüssiggas-Reservoir ausgestaltet, wobei die bei der Befüllung übertragene Energie zumindest anteilig zur Erzeugung eines Flüssiggas-Volumenstroms aus dem In a third alternative of the method according to the invention, the gas source is designed as a liquid gas reservoir, wherein the energy transferred during the filling at least proportionately for generating a liquid gas volume flow from the
Flüssiggas-Reservoir in den Gas-Druckspeicher genutzt wird. Das bedeutet, dass hier die bei der Befüllung des Gas-Druckspeichers übertragene Energie zum Pumpen des Flüssiggases genutzt wird, vorzugsweise mittels einer Tieftemperatur-Pumpe, einer sog. Cryo-Pumpe oder auch einem Cryo- Verdichter. Der Tieftemperatur-Pumpe nachgeschaltet ist vorzugsweise ein Verdampfer, der unter Aufnahme von Wärme aus der Umgebung das geförderte Flüssiggas zumindest teilweise verdampft, sodass dem Gas-Druckspeicher Gas zugeführt wird. Gegebenenfalls kann auch bei der Befüllung übertragene Energie zumindest anteilig genutzt werden, um das zu speichernde Gas zu verflüssigen. LPG reservoir is used in the gas pressure accumulator. This means that the energy transferred during the filling of the gas pressure accumulator is used here for pumping the liquefied gas, preferably by means of a cryogenic pump, a so-called cryo-pump or even a cryo-compressor. Downstream of the cryogenic pump is preferably an evaporator, which at least partially vaporizes the conveyed liquefied gas while absorbing heat from the environment, so that gas is supplied to the gas pressure accumulator. Optionally, energy transferred during the filling can also be used at least proportionally in order to liquefy the gas to be stored.
Zur Lösung der Aufgabe sowie zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird außerdem eine Einrichtung zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers, To achieve the object and to implement the method according to the invention also a device for filling a gas pressure accumulator,
insbesondere eines Konstant-Druckspeichers, zur Verfügung gestellt, mit der Gas, welches insbesondere Wasserstoff sein kann, in den Gas-Druckspeicher einbringbar ist. Diese Einrichtung umfasst den Gas-Druckspeicher sowie eine Gasquelle, die mit dem Gas-Druckspeicher strömungstechnisch verbunden ist, sodass Gas aus der Gasquelle in den Gas-Druckspeicher leitbar ist, wobei der Gas-Druckspeicher derart eingerichtet ist, dass er bei der Befüllung mit Gas mechanische Arbeit verrichtet. Weiterhin umfasst die Einrichtung einen Verdichter und/oder eine Einrichtung zurin particular a constant-pressure accumulator, provided, with the gas, which may be hydrogen in particular, can be introduced into the gas pressure accumulator. This device comprises the gas pressure accumulator and a gas source, which is fluidically connected to the gas pressure accumulator, so that gas from the gas source into the gas pressure accumulator is conductive, the gas accumulator is arranged such that it is filled with gas does mechanical work. Furthermore, the device comprises a compressor and / or a device for
Erzeugung eines Volumenstroms sowie ein Energieübertragungssystem, mit dem bei der mechanischen Arbeit übertragene Energie dem Verdichter und/oder der Generating a volume flow and a power transmission system, with the energy transferred during mechanical work the compressor and / or the
Einrichtung zur Erzeugung eines Volumenstroms zumindest anteilig zur Device for generating a volume flow at least partially to
Komprimierung des Gases aus der Gasquelle und/oder zur Erzeugung des Gas- Volumenstroms von der Gasquelle in den Gas-Druckspeicher zuführbar ist. DieCompression of the gas from the gas source and / or for generating the gas volume flow from the gas source in the gas pressure accumulator can be fed. The
Einrichtung zur Erzeugung eines Volumenstroms ist dabei vorzugsweise eine Pumpe, ein weiterer Verdichter oder auch ein Konstant-Druckspeicher, mit dem Gas dem Gas- Druckspeicher zugeführt werden kann. Die übertragende Energie ist hier mechanische Energie, die von dem Energieübertragungssystem hydraulisch übertragen wird und als mechanische Energie vom Verdichter bzw. von der Einrichtung zur Erzeugung eines Volumenstroms genutzt wird. Device for generating a volume flow is preferably a pump, another compressor or a constant-pressure accumulator, with the gas can be supplied to the gas pressure accumulator. The transferring energy here is mechanical energy, which is transmitted hydraulically by the energy transfer system and is used as mechanical energy from the compressor or from the device for generating a volume flow.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist der Gas- Druckspeicher eine Kolben-Zylinder-Einheit, der eine erste, mit einer Flüssigkeit gefüllte Kammer aufweist, sowie eine zweite, mit Gas gefüllte oder befüllbare Kammer aufweist, die von der ersten Kammer durch einen verschiebbaren Kolben im In a preferred embodiment of the device according to the invention, the gas pressure accumulator is a piston-cylinder unit having a first, filled with a liquid chamber, and a second, gas-filled or fillable chamber which, from the first chamber by a displaceable piston in the
Wesentlichen getrennt ist, wobei bei Befüllung der zweiten Kammer mit Gas der Kolben in Richtung der ersten Kammer verschiebbar ist und dabei die mechanische Arbeit verrichtbar ist. Das Energieübertragungssystem ist ein an die erste Kammer des Gas-Druckspeichers angeschlossenes hydraulisches System. Demzufolge ist hier der Gas-Druckspeicher ebenfalls als Konstant-Druckspeicher ausgeführt. Die Flüssigkeit aus der ersten Kammer des Gas-Druckspeichers wird durch die Is substantially separated, wherein upon filling of the second chamber with gas, the piston is displaceable in the direction of the first chamber while the mechanical work can be accomplished. The power transmission system is a hydraulic system connected to the first chamber of the gas pressure accumulator. Consequently, here the gas pressure accumulator is also designed as a constant pressure accumulator. The liquid from the first chamber of the gas pressure accumulator is through the
gaszuführungsbedingte Kolbenbewegung herausgedrückt und die dabei anfallende potenzielle und/oder kinetische Energie wird mittels des hydraulischen Systems auf einen Verdichter bzw. auf eine Einrichtung zur Erzeugung eines Volumenstroms geleitet, der bzw. die dadurch betrieben werden kann. pushed out gas supply-related piston movement and the resulting potential and / or kinetic energy is passed by means of the hydraulic system to a compressor or to a device for generating a volume flow, which can be operated by it.
Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Befüllung eines Gas- Druckspeichers ist insbesondere dann vorteilhaft weitergebildet, wenn die Einrichtung weiterhin einen Hydraulikmotor umfasst, der von dem hydraulischen System gespeist wird und mechanisch mit dem Verdichter gekoppelt ist. Das bedeutet, dass das hydraulische System von der Flüssigkeit des Gas-Druckspeichers gespeist wird und durch die strömungstechnische Verbindung des Hydraulikmotors mit dem This embodiment of the device according to the invention for filling a gas pressure accumulator is particularly advantageous if the device further comprises a hydraulic motor which is fed by the hydraulic system and is mechanically coupled to the compressor. This means that the hydraulic system is fed by the liquid of the gas pressure accumulator and by the fluidic connection of the hydraulic motor with the
hydraulischen System dieser angetrieben werden kann und derart den Verdichter zwecks Verdichtung des Gases antreiben kann. hydraulic system, this can be driven and thus can drive the compressor for the purpose of compression of the gas.
In einer zweiten alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Einrichtung einen Konstant-Druckspeicher umfasst, der ebenfalls eine erste, mit einer Flüssigkeit gefüllte Kammer aufweist sowie eine zweite, mit Gas gefüllte Kammer aufweist, die von der ersten Kammer durch einen verschiebbaren Kolben im Wesentlichen getrennt ist, wobei bei Befüllung der ersten Kammer mit Flüssigkeit der Kolben in Richtung der zweiten Kammer verschiebbar ist und dabei Gas komprimierbar und/oder ausstoßbar ist. Der Konstant-Druckspeicher ist vom hydraulischen System speisbar. Zu diesem Zweck ist der Konstant-Druckspeicher mit dem hydraulischen System In a second alternative embodiment it is provided that the device comprises a constant-pressure accumulator, which also has a first, filled with a liquid chamber and a second chamber filled with gas, which is substantially separated from the first chamber by a displaceable piston is, wherein upon filling of the first chamber with liquid, the piston is displaceable in the direction of the second chamber while gas is compressible and / or ejected. The constant pressure accumulator can be fed by the hydraulic system. For this purpose, the constant-pressure accumulator with the hydraulic system
strömungstechnisch verbunden. In dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung existieren vorzugsweise zwei Konstant-Druckspeicher, wobei der erste Konstant-Druckspeicher der zu befüllende Gas-Druckspeicher ist und der zweite Konstant-Druckspeicher im Wesentlichen zur Umsetzung der bei der Befüllung des Gas-Druckspeichers anfallenden Energie genutzt wird. Die in den Konstant- Druckspeicher einströmende Flüssigkeit bewegt dabei den Kolben, der den für das Gas zur Verfügung stehenden Raum verringert, sodass das Gas entsprechend komprimiert und/oder ausgestoßen wird und zwecks Befüllung dem Gas-Druckspeicher zugeleitet wird. fluidically connected. In this embodiment of the device according to the invention preferably exist two constant-pressure accumulator, wherein the first constant-pressure accumulator is to be filled gas pressure accumulator and the second constant-pressure accumulator is essentially used to implement the energy accumulating during the filling of the gas accumulator. The liquid flowing into the constant-pressure accumulator moves the piston, which is responsible for the Gas available space is reduced so that the gas is compressed and / or ejected accordingly and fed to the filling of the gas pressure accumulator.
In einer dritten alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers ist vorgesehen, dass die Einrichtung weiterhin einen Hydraulikmotor umfasst, der von dem hydraulischen System gespeist wird und mit der Einrichtung zur Erzeugung eines Volumenstroms gekoppelt ist, sowie einen Verdampfer aufweist, der zur Verdampfung des Mediums des geförderten  In a third alternative embodiment of the device according to the invention for filling a gas pressure accumulator is provided that the device further comprises a hydraulic motor, which is powered by the hydraulic system and is coupled to the means for generating a volume flow, and having an evaporator, the Evaporation of the medium of the subsidized
Volumenstroms eingerichtet ist. Die Einrichtung zur Erzeugung eines Volumenstroms ist hier eine Pumpe zur Förderung von Flüssiggas. Insbesondere ist hier eine sogenannte Tieftemperatur- bzw. Cryo-Pumpe oder ein Cryo-Verdichter zu verwenden. Die bei der Befüllung des Gas-Druckspeichers zur Verfügung gestellte Energie wird somit hier zur Erzeugung eines Volumenstroms von Flüssiggas genutzt. Volume flow is set up. The device for generating a volume flow is here a pump for the production of liquefied gas. In particular, a so-called cryogenic or cryogenic pump or a cryogenic compressor is to be used here. The energy provided during the filling of the gas pressure accumulator is thus used here to generate a volumetric flow of liquefied gas.
Gegebenenfalls kann auch die bei der Befüllung anfallende Energie anteilig genutzt werden, um das zu speichernde Gas zu verflüssigen. Das heißt, dass bei Befüllung des Gas-Druckspeichers dessen Flüssigkeit, die unter einem bestimmten, Optionally, the energy accumulating during filling can also be used proportionately in order to liquefy the gas to be stored. This means that when filling the gas pressure accumulator whose liquid under a certain,
vorzugsweise konstanten Druck steht, über einen Hydraulikmotor geführt wird, der dann entweder einen Verdichter zur Verdichtung und Zuführung des Gases in den Gas-Druckspeicher oder eine Tieftemperatur-Pumpe antreibt, die Gas in verflüssigtem Zustand einem Verdampfer zuführt, von dem dann das gasförmige Gas in den Gas- Druckspeicher gelangt. Zusätzlich bestehender Energiebedarf zur Befüllung des Gas- Druckspeichers kann von einer stationär oder auch mobil vorgesehenen preferably constant pressure is passed through a hydraulic motor which then drives either a compressor for compression and supply of the gas in the gas pressure accumulator or a cryogenic pump that supplies gas in a liquefied state to an evaporator, from which then the gaseous gas in the gas pressure accumulator passes. In addition, existing energy requirements for filling the gas pressure accumulator can be provided by a stationary or mobile
Hochdruckpumpe gedeckt werden. High pressure pump are covered.
Es wird in dieser Verfahrensausgestaltung Energie in Form von Umgebungswärme in das System eingetragen, sodass hier ein weiterer zusätzlicher Energieeintrag mittels einer stationär oder mobil angeordneten Hochdruckpumpe entsprechend gering oder sogar überflüssig sein dürfte.  It is registered in this process design energy in the form of ambient heat in the system, so that here a further additional energy input by means of a stationary or mobile arranged high-pressure pump should be correspondingly low or even superfluous.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beiliegenden The present invention will be described below with reference to the attached
Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Drawings illustrated embodiments explained.
In schematischer Ansicht zeigen dabei: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers in einer ersten Ausführungsform zwecks Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausführungsvariante, Fig. 2 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers in einer zweiten Ausführungsform zwecks Ausführung des erfindungsgemäßen In schematic view show: 1 shows an inventive device for filling a gas pressure accumulator in a first embodiment for carrying out the method according to the invention in a first embodiment, Fig. 2 shows an inventive device for filling a gas pressure accumulator in a second embodiment for the purpose of carrying out the invention
Verfahrens in einer zweiten Ausführungsvariante, Method in a second embodiment,
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers in einer dritten Ausführungsform zwecks Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahren in einer dritten Verfahrensalternative. 3 shows a device according to the invention for filling a gas pressure accumulator in a third embodiment for carrying out the method according to the invention in a third alternative method.
Zur Beschreibung der erfindungsgemäßen Einrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst sämtlichen Alternativen gleichermaßen zugrunde liegenden Einrichtungskomponenten bzw. Verfahrensschritte erläutert. For the description of the device according to the invention as well as the method according to the invention, first of all alternatives equally underlying device components or method steps will be explained.
Alle drei Einrichtungsalternativen umfassen einen Gas-Druckspeicher 1 , in dessen Zylinder 20 ein Kolben 10 beweglich angeordnet ist. Der Kolben 10 trennt im Zylinder 20 eine erste Kammer 21 , die zur Aufnahme einer Flüssigkeit 23 dient, von einer zweiten Kammer 22, die zur Aufnahme von Gas 24 dient. All three device alternatives include a gas pressure accumulator 1, in the cylinder 20, a piston 10 is movably arranged. The piston 10 separates in the cylinder 20 a first chamber 21, which serves to receive a liquid 23, from a second chamber 22, which serves to receive gas 24.
Jede der Einrichtungen umfasst weiterhin einen Flüssigkeitsspeicher 80, in dem Flüssigkeit 23 aufgenommen ist und über ein Zwischenventil 81 sowie eine  Each of the devices further comprises a liquid reservoir 80, is received in the liquid 23 and an intermediate valve 81 and a
Hochdruckpumpe 82 und ein Eingangsventil 85 der ersten Kamer 21 des Gas- Druckspeichers 1 zuführbar ist. Aus sicherheitstechnischen Gründen ist am High-pressure pump 82 and an input valve 85 of the first camera 21 of the gas pressure accumulator 1 can be fed. For safety reasons, is on
Flüssigkeitsspeicher 80 des Weiteren ein Kamin 83 angeordnet. Liquid storage 80 further arranged a chimney 83.
Mit der zweiten Kammer 22 des Gas-Druckspeichers 1 ist strömungstechnisch ein Ausgangsventil 87 verbunden, mit welchen zusätzlich der Druck in der zweiten Kammer 22 und/oder die Größe des der zweiten Kammer 22 zuströmenden Gas- Volumenstroms einstellbar ist.  With the second chamber 22 of the gas pressure accumulator 1, an outlet valve 87 is fluidically connected, with which additionally the pressure in the second chamber 22 and / or the size of the second chamber 22 incoming gas volume flow is adjustable.
Jede der erfindungsgemäßen Einrichtungsvarianten umfasst eine Gasquelle 25, in der Gas 24 enthalten ist. Diese Gasquelle 25 ist strömungstechnisch an die zweite Kammer 22 des Gas-Druckspeichers 1 angeschlossen, sodass ein Gas-Volumenstrom 27. aus der Gasquelle 25 dem Gas-Druckspeicher 1 zuführbar ist. Zur Einstellung des Drucks in der Gasquelle 25 ist ein mit dieser Gasquelle 25 sowie mit dem Flüssigkeitsspeicher 80 strömungstechnisch verbundener Vordruckregler 84 vorgesehen. Im Strömungspfad zwischen der Gasquelle 25 und dem Gas- Druckspeicher 1 ist weiterhin eine Rückschlagklappe 88 vorgesehen. Im Folgenden wird die erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers anhand Fig. 1 erläutert. In dieser Each of the device variants according to the invention comprises a gas source 25, in which gas 24 is contained. This gas source 25 is fluidly connected to the second chamber 22 of the gas pressure accumulator 1, so that a gas volume flow 27 from the gas source 25 to the gas pressure accumulator 1 can be fed. To adjust the pressure in the gas source 25 is a with this gas source 25 and with the Liquid storage 80 fluidly connected form control 84 is provided. In the flow path between the gas source 25 and the gas pressure accumulator 1, a check valve 88 is further provided. In the following, the first embodiment of the device according to the invention for filling a gas pressure accumulator will be explained with reference to FIG. 1. In this
Ausgestaltung ist die Gasquelle 25 ein Gas-Reservoir 30, welches strömungstechnisch mit einem Verdichter 31 verbunden ist. Dieser Verdichter 31 ist mechanisch mit einem Hydraulikmotor 72 verbunden, der den Verdichter 31 antreiben kann und dabei bei einer Komprimierung 26 das Gas 24 aus der Gasquelle 25 komprimieren und/oder einen Gas-Volumenstrom erzeugen kann. Dieser Gas-Volumenstrom 27 gelangt aus dem Verdichter 31 über die Rückschlagklappe 88 in einen Kühler 32, in dem er auf eine geringere Temperatur gekühlt wird und dann in die zweite Kammer 22 des Gas- Druckspeichers 1 geleitet wird. Embodiment, the gas source 25 is a gas reservoir 30, which is fluidically connected to a compressor 31. This compressor 31 is mechanically connected to a hydraulic motor 72, which can drive the compressor 31 and thereby compress the gas 24 from the gas source 25 and / or generate a gas volume flow at a compression 26. This gas flow 27 passes from the compressor 31 via the check valve 88 in a cooler 32, in which it is cooled to a lower temperature and then passed into the second chamber 22 of the gas pressure accumulator 1.
Die erste Kammer 21 des Gas-Druckspeichers 1 ist dabei strömungstechnisch über ein Energieübertragungssystem 70, welches als hydraulisches System 71 ausgestaltet ist, mit dem Hydraulikmotor 72 verbunden. Bei Befüllung der zweiten Kammer 22 des Gas- Druckspeichers 1 mit Gas 24 vergrößert sich die zweite Kammer 22 durch The first chamber 21 of the gas pressure accumulator 1 is fluidly connected via an energy transfer system 70, which is designed as a hydraulic system 71, with the hydraulic motor 72. When filling the second chamber 22 of the gas pressure accumulator 1 with gas 24, the second chamber 22 increases by
Verschiebung des Kolbens 10 in Richtung der ersten Kammer 21 , sodass sich die erste Kammer 21 verkleinert. Die dadurch ausgestoßene Flüssigkeit wird über das Eingangsventil 85 dem Hydraulikmotor 72 zugeleitet, der dadurch den Verdichter 31 antreibt, sodass dieser, wie bereits beschrieben, das Gas 24 aus der Gasquelle 25 verdichten und/oder den Gas-Volumenstrom 27 herstellen kann. Insofern vom Displacement of the piston 10 in the direction of the first chamber 21, so that the first chamber 21 decreases. The liquid discharged thereby is supplied via the input valve 85 to the hydraulic motor 72, which thereby drives the compressor 31 so that, as already described, the gas 24 can be compressed from the gas source 25 and / or the gas volume flow 27 can be produced. In that sense of
Hydraulikmotor 72 nicht der volle Flüssigkeitsstrom benötigt wird, ist die Flüssigkeit aus der ersten Kammer 21 auch über das Ladeventil 86 in den Flüssigkeitsspeicher 80 rückführbar. Somit wird potenzielle Energie bzw. Druck-Energie und/oder kinetische Energie der Flüssigkeit in der zweiten Kammer 22 des Gas-Druckspeichers 1 genutzt, um die Befüllung des Gas-Druckspeichers 1 mit Gas 24 vorzunehmen. In einer zweiten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die Gasquelle 25 als ein Konstant-Druckspeicher 40 ausgeführt, der ebenso wie der Gas- Druckspeicher 1 eine erste Kammer 41 sowie eine zweite Kammer 42 aufweist, wobei die beiden Kammern 41 , 42 durch einen verschiebbaren Kolben 43 voneinander getrennt sind. In der ersten Kammer 41 ist eine Flüssigkeit 44 aufgenommen, und in der zweiten Kammer 42 Gas 24. Die erste Kammer 41 ist strömungstechnisch mit der ersten Kammer 21 des Gas-Druckspeichers 1 verbunden, sodass bei befüllungsbedingter Verschiebung des Kolbens 10 des Gas-Druckspeichers 1 Hydraulic motor 72 does not require the full liquid flow, the liquid from the first chamber 21 is also traceable via the charging valve 86 in the liquid reservoir 80. Thus, potential energy or pressure energy and / or kinetic energy of the liquid in the second chamber 22 of the gas pressure accumulator 1 is used to make the filling of the gas pressure accumulator 1 with gas 24. In a second embodiment of the device according to the invention, the gas source 25 is designed as a constant-pressure accumulator 40, which, like the gas pressure accumulator 1, a first chamber 41 and a second chamber 42, wherein the two chambers 41, 42 by a displaceable piston 43rd are separated from each other. In the first chamber 41, a liquid 44 is received, and in the second chamber 42 gas 24. The first chamber 41 is fluidically with the first chamber 21 of the gas pressure accumulator 1 connected so that when filling caused displacement of the piston 10 of the gas pressure accumulator. 1
Flüssigkeit 23 aus dem Gas-Druckspeicher 1 in die erste Kammer 41 des Konstant- Druckspeichers 40 geleitet wird, dadurch deren Kolben 43 verschoben wird und das in der zweiten Kammer 42 enthaltene Gas 24 ausgestoßen wird. Demzufolge stellt hier der Konstant-Druckspeicher 40 eine Einrichtung zur Erzeugung eines Volumenstroms 60 dar, wobei der erzeugte Gas-Volumenstrom 27 über die Rückschlagklappe 88 der zweiten Kammer 22 des Gas-Druckspeichers 1 zugeleitet wird. Demzufolge wird auch hier die kinetische und/oder potenzielle Energie der Flüssigkeit 23 aus der ersten Kammer 21 des Gas-Druckspeichers 1 genutzt, um den Kolben 43 im Konstant- Druckspeicher 40 zu verschieben und derart den Gas-Befüllvorgang im Gas- Druckspeicher 1 zu unterstützen. Liquid 23 is passed from the gas pressure accumulator 1 in the first chamber 41 of the constant pressure accumulator 40, thereby the piston 43 is displaced and the gas contained in the second chamber 42 24 is ejected. Accordingly, here the constant-pressure accumulator 40 is a device for generating a volume flow 60, wherein the generated gas volume flow 27 is fed via the check valve 88 of the second chamber 22 of the gas pressure accumulator 1. Accordingly, here too the kinetic and / or potential energy of the liquid 23 from the first chamber 21 of the gas pressure accumulator 1 is used to displace the piston 43 in the constant pressure accumulator 40 and thus to support the gas filling process in the gas pressure accumulator 1 ,
In einer dritten Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers umfasst die Gasquelle 25 ein Flüssiggas- Reservoir 50, in dem Flüssiggas 51 enthalten ist. Das Flüssiggas-Reservoir 50 ist strömungstechnisch mit einer Tieftemperatur-Pumpe oder Tieftemperatur -Verdichter 52, die auch als Cryo-Pumpe bzw. Tieftemperatur -Verdichter bezeichnet werden kann, gekoppelt. Die Tieftemperatur-Pumpe 52 ist mechanisch mit einem Hydraulikmotor 72 verbunden. In ähnlicher Weise wie zuvor in Bezug auf Fig. 1 beschrieben, ist die erste Kammer 21 des Gas-Druckspeichers 1 strömungstechnisch über das als hydraulisches System 71 ausgestaltete Energieübertragungssystem 70 mit dem Hydraulikmotor 72 verbunden, sodass bei Ausstoß von Flüssigkeit 23 aus der ersten Kammer 21 des Gas-Druckspeichers 1 dieses zum Hydraulikmotor 72 gelangt, der dadurch die In a third embodiment variant of the device according to the invention for filling a gas pressure accumulator, the gas source 25 comprises a liquid gas reservoir 50, in which liquefied gas 51 is contained. The LPG reservoir 50 is fluidly coupled to a cryogenic pump or cryogenic compressor 52, which may also be referred to as a cryogenic pump. The cryogenic pump 52 is mechanically connected to a hydraulic motor 72. In a similar manner as previously described with reference to FIG. 1, the first chamber 21 of the gas pressure accumulator 1 is fluidly connected to the hydraulic motor 72 via the energy transmission system 70 configured as a hydraulic system 71, so that when liquid 23 is ejected from the first chamber 21 of the gas pressure accumulator 1 this passes to the hydraulic motor 72, thereby the
Tieftemperatur-Pumpe 52 antreibt, die wiederum Flüssiggas 51 aus dem Flüssiggas- Reservoir 50 zu einem Flüssiggas-Volumenstrom 53 fördert. Dieser Flüssiggas- Volumenstrom 53 wird über einen Verdampfer 54 geleitet, in dem vorzugsweise Wärme aus der Umgebung genutzt wird, um das Flüssiggas 51 zu verdampfen. Das dadurch erzeugte Gas wird in die zweite Kammer 22 des Gas-Druckspeichers 1 geleitet. Es ist ersichtlich, dass auch in dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens potenzielle bzw. kinetische Energie der aus dem Gas-Druckspeicher 1 ausgestoßenen Flüssigkeit 23 genutzt wird, um den Gas-Befüllungsvorgang zu unterstützen. BezuqszeichenlisteCryogenic pump 52 drives, which in turn promotes liquefied gas 51 from the liquid gas reservoir 50 to a liquid gas flow rate 53. This liquid gas volume flow 53 is passed through an evaporator 54, in which preferably heat from the environment is used to evaporate the liquid gas 51. The gas generated thereby is conducted into the second chamber 22 of the gas pressure accumulator 1. It can be seen that in this embodiment of the device according to the invention or of the method according to the invention, potential or kinetic energy of the liquid 23 expelled from the gas pressure accumulator 1 is also utilized in order to support the gas filling process. LIST OF REFERENCES
Gas-Druckspeicher 1Gas pressure accumulator 1
Kolben 10Piston 10
Zylinder 20 erste Kammer 21 zweite Kammer 22Cylinder 20 first chamber 21 second chamber 22nd
Flüssigkeit 23Liquid 23
Gas 24Gas 24
Gasquelle 25Gas source 25
Komprimierung des Gases 26Compression of the gas 26
Gas- Volumenstrom 27Gas volume flow 27
Gas-Reservoir 30Gas reservoir 30
Verdichter 31Compressor 31
Kühler 32Cooler 32
Konstantdruckspeicher 40 erste Kammer 41 zweite Kammer 42Constant pressure accumulator 40 first chamber 41 second chamber 42nd
Kolben 43Piston 43
Flüssigkeit 44Liquid 44
Flüssiggas-Reservoir 50LPG reservoir 50
Flüssiggas 51LPG 51
Tieftemperatur-Pumpe 52Cryogenic pump 52
Flüssiggas- Volumenstrom 53LPG volume flow 53
Verdampfer 54Evaporator 54
Einrichtung zur Erzeugung eines 60 Volumenstroms Device for generating a 60 volume flow
Energieübertragungssystem 70 hydraulisches System 71 Energy transmission system 70 hydraulic system 71
Hydraulikmotor 72Hydraulic motor 72
Flüssigkeitsspeicher 80 Zwischenventil 81Liquid storage 80 Intermediate valve 81
Hochdruckpumpe 82High pressure pump 82
Kamin 83Fireplace 83
Vordruckregler 84Form pressure regulator 84
Eingangsventil 85Input valve 85
Ladeventil 86Charging valve 86
Ausgangsventil 87Output valve 87
Rückschlagklappe 88 Non-return flap 88

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers (1), insbesondere eines Konstantdruckspeichers, mit Gas (24), vorzugsweise mit Wasserstoff, bei dem ein Gas-Druckspeicher (1 ) sowie eine Gasquelle (25) bereit gestellt wird, die A method for filling a gas pressure accumulator (1), in particular a constant pressure accumulator, with gas (24), preferably with hydrogen, in which a gas pressure accumulator (1) and a gas source (25) is provided, the
Gasquelle (25) mit dem Gas-Druckspeicher (1) strömungstechnisch verbunden wird und Gas (24) aus der Gasquelle (25) in den Gas-Druckspeicher (1) geführt wird, wobei bei der Befüllung des Gas-Druckspeichers (1) mit Gas (24) Gas source (25) with the gas pressure accumulator (1) is fluidically connected and gas (24) from the gas source (25) into the gas pressure accumulator (1) is guided, wherein during the filling of the gas pressure accumulator (1) with gas (24)
mechanische Arbeit verrichtet wird und bei Verrichtung dieser Arbeit übertragene Energie zumindest anteilig zur Komprimierung des Gases (24) aus der Gasquelle (25) und/ oder zur Erzeugung eines Gas-Volumenstroms (27) von der Gasquelle (25) in den Gas-Druckspeicher (1) genutzt wird. mechanical work is performed and at least partially for the compression of the gas (24) from the gas source (25) and / or for generating a gas volume flow (27) from the gas source (25) into the gas pressure accumulator ( 1) is used.
Verfahren zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gas-Druckspeicher (1) eine Kolben-Zylinder-Einheit ist, der eine erste, mit einer Flüssigkeit (23) gefüllte Kammer (21) aufweist, sowie eine zweite, mit dem Gas (24) gefüllte Kammer (22) aufweist, die von der ersten Kammer (21) durch einen verschiebbaren Kolben (10) im Wesentlichen getrennt ist, wobei bei Befüllung der zweiten Kammer (22) mit Gas (24) der Kolben (10) in Richtung der ersten Kammer (21) verschoben wird und dabei die mechanische Arbeit verrichtet wird, wobei der Druck in der zweiten Kammer (22) beim Befüllen mit Gas (24) im Wesentlichen konstant gehalten wird. A method for filling a gas pressure accumulator according to claim 1, characterized in that the gas pressure accumulator (1) is a piston-cylinder unit having a first, with a liquid (23) filled chamber (21), and a second gas chamber (22) filled with gas (24) substantially separated from the first chamber (21) by a displaceable piston (10), the piston being filled with the second gas chamber (22) (10) is displaced in the direction of the first chamber (21) and thereby the mechanical work is performed, wherein the pressure in the second chamber (22) when filling with gas (24) is kept substantially constant.
Verfahren zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasquelle (25) ein Gas-Reservoir (30) ist und die bei der Befüllung übertragene Energie zumindest anteilig zur Method for filling a gas pressure accumulator according to one of claims 1 and 2, characterized in that the gas source (25) is a gas reservoir (30) and the energy transferred during the filling at least partially to the
Verdichtung des Gases (24) aus dem Gas-Reservoir (30) und/ oder zur Erzeugung des Gas-Volumenstroms (27) aus dem Gas-Reservoir (30) in den Gas- Druckspeicher (1) genutzt wird. Compression of the gas (24) from the gas reservoir (30) and / or for generating the gas volume flow (27) from the gas reservoir (30) in the gas pressure accumulator (1) is used.
Verfahren zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasquelle (25) ein A method for filling a gas pressure accumulator according to one of claims 1 and 2, characterized in that the gas source (25) a
Konstantdruckspeicher (40) ist, und die bei der Befüllung übertragene Energie zumindest anteilig zur Vergrößerung eines Flüssigkeitsvolumens im Constant pressure accumulator (40), and the energy transferred during the filling at least proportionally to increase a liquid volume in the
Konstantdruckspeicher (40) und dadurch bewirkter Gasvolumenverringerung sowie Leitung des aus dem Konstantdruckspeicher (40) ausgestoßenen Gases (24) in den Gas-Druckspeicher (1) genutzt wird. Constant pressure accumulator (40) and thereby effected gas volume reduction and conduction of the gas (24) discharged from the constant pressure accumulator (40) into the gas pressure accumulator (1) is used.
Verfahren zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasquelle (25) ein Flüssiggas- Reservoir (50) ist und die bei der Befüllung übertragene Energie zumindest anteilig zur Erzeugung eines Flüssiggas-Volumenstroms (53) aus dem Flüssiggas- Reservoir (50) in den Gas-Druckspeicher (1) genutzt wird. Method for filling a gas pressure accumulator according to one of claims 1 and 2, characterized in that the gas source (25) is a liquid gas reservoir (50) and the energy transferred during the filling at least proportionally for generating a liquid gas volume flow (53). from the liquid gas reservoir (50) in the gas pressure accumulator (1) is used.
Einrichtung zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers (1), insbesondere eines Konstantdruckspeichers, mit Gas (24), insbesondere mit Wasserstoff, umfassend einen Gas-Druckspeicher (1) sowie eine Gasquelle (25), die mit dem Gas- Druckspeicher (1) strömungstechnisch verbunden ist, so dass Gas (24) aus der Gasquelle (25) in den Gas-Druckspeicher (1) leitbar ist, wobei der Gas- Druckspeicher (1) derart eingerichtet ist, dass er bei der Befüllung mit Gas (24) mechanische Arbeit verrichtet, und die Einrichtung einen Verdichter (31) und/ oder eine Einrichtung zur Erzeugung eines Volumenstroms (60) sowie ein Device for filling a gas pressure accumulator (1), in particular a constant pressure accumulator, with gas (24), in particular with hydrogen, comprising a gas pressure accumulator (1) and a gas source (25) with the gas pressure accumulator (1) fluidically is connected so that gas (24) from the gas source (25) into the gas pressure accumulator (1) can be conducted, wherein the gas pressure accumulator (1) is arranged such that it when filling with gas (24) mechanical work performed, and the device comprises a compressor (31) and / or means for generating a volume flow (60) and a
Energieübertragungssystem (70) aufweist, mit dem bei der mechanischen Arbeit übertragene Energie dem Verdichter (31) und/ oder der Einrichtung zur Erzeugung eines Volumenstroms (60) zumindest anteilig zur Komprimierung des Gases (24) aus der Gasquelle (25) und/ oder zur Erzeugung des Gas-Volumenstroms (27) von der Gasquelle (25) in den Gas-Druckspeicher (1) zuführbar ist. Energy transmission system (70), with the energy transferred during the mechanical work the compressor (31) and / or the means for generating a volume flow (60) at least partially for compression of the gas (24) from the gas source (25) and / or Generation of the gas volume flow (27) from the gas source (25) in the gas pressure accumulator (1) can be fed.
Einrichtung zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gas-Druckspeicher (1) eine Kolben-Zylinder-Einheit ist, der eine erste, mit einer Flüssigkeit (23) gefüllte Kammer (21) aufweist, sowie eine zweite, mit dem Gas (24) gefüllte oder füllbare Kammer (22) aufweist, die von der ersten Kammer (21) durch einen verschiebbaren Kolben (10) im Wesentlichen getrennt ist, wobei bei Befüllung der zweiten Kammer (22) mit Gas (24) der Kolben (10) in Richtung der ersten Kammer (21) verschiebbar ist und dabei die Device for filling a gas pressure accumulator according to claim 6, characterized in that the gas pressure accumulator (1) is a piston-cylinder unit having a first, with a liquid (23) filled chamber (21), and a second , with the gas (24) filled or fillable chamber (22), which is substantially separated from the first chamber (21) by a displaceable piston (10), wherein when filling the second chamber (22) with gas (24) the piston (10) in the direction of the first chamber (21) is displaceable and the
mechanische Arbeit verrichtbar ist, und das Energieübertragungssystem (70) ein an die erste Kammer (21) des Gas-Druckspeicher (1) angeschlossenes hydraulisches System (71) ist. Einrichtung zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung weiterhin einen Hydraulikmotor (72) umfasst, der von dem hydraulischen System (71) gespeist wird mechanisch mit dem Verdichter (31) gekoppelt ist. 9. Einrichtung zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung weiterhin einen Konstantdruckspeicher (40) umfasst, der ebenfalls eine erste, mit einer Flüssigkeit (23) gefüllte Kammer (41) aufweist, sowie eine zweite, mit dem Gas (24) gefüllte Kammer (42) aufweist, die von der ersten Kammer (41) durch einen verschiebbaren Kolben (43) im mechanical work is verstellbar, and the energy transmission system (70) to the first chamber (21) of the gas pressure accumulator (1) connected hydraulic system (71). Device for filling a gas pressure accumulator according to claim 7, characterized in that the apparatus further comprises a hydraulic motor (72) powered by the hydraulic system (71) is mechanically coupled to the compressor (31). 9. A device for filling a gas pressure accumulator according to claim 7, characterized in that the device further comprises a constant pressure accumulator (40), which also has a first, with a liquid (23) filled chamber (41), and a second, with the gas (24) filled chamber (42) from the first chamber (41) by a displaceable piston (43) in
Wesentlichen getrennt ist, wobei bei Befüllung der ersten Kammer (41) mit Is substantially separated, wherein when filling the first chamber (41) with
Flüssigkeit (23) der Kolben (43) in Richtung der zweiten Kammer (42) Liquid (23) of the pistons (43) in the direction of the second chamber (42)
verschiebbar ist und dabei Gas (24) komprimierbar und/ oder ausstoßbar ist, wobei der Konstantdruckspeicher (40) v on dem hydraulischen System (71) speisbar ist.  is displaceable and thereby gas (24) is compressible and / or ejectable, wherein the constant pressure accumulator (40) v of the hydraulic system (71) can be fed.
10. Einrichtung zur Befüllung eines Gas-Druckspeichers nach Anspruch 7, 10. A device for filling a gas pressure accumulator according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung weiterhin einen Hydraulikmotor (72) umfasst, der von dem hydraulischen System (71) gespeist wird und der mechanisch mit der Einrichtung zur Erzeugung eines Volumenstroms (60) gekoppelt ist, sowie einen Verdampfer (54) zur Verdampfung des Mediums des geförderten Volumenstroms umfasst.  characterized in that the apparatus further comprises a hydraulic motor (72) powered by the hydraulic system (71) and mechanically coupled to the means for generating a volumetric flow (60) and an evaporator (54) for evaporating the medium of the delivered volume flow.
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