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Die Erfindung betrifft ein mobiles System zum Versorgen eines Kunden mit einem Fluid, mit einem Tankfahrzeug, das mit einem Fahrzeug-Antriebsaggregat ausgerüstet und auf dem ein Transportbehälter zum Speichern eines Fluids sowie eine mittels eines elektrischen Pumpenantriebs angetriebene Fluidpumpe zum Abtanken des transportierten Fluids aus dem Transportbehälter angeordnet ist.
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Zur Versorgung von Kunden mit Fluiden, wie beispielsweise Flüssigkeiten, Schüttgüter, pastöse Massen oder Gase in flüssiger oder gasiger Form, werden Tankwagen, insbesondere Straßentankwagen, eingesetzt. Die Tankwagen weisen einen für das jeweils zu transportierende Fluid geeigneten Transportbehälter auf, der mit einer Abfüllleitung zum Anschließen an einen zu befüllenden kundenseitigen Behälter oder an ein Kundennetzwerk ausgerüstet ist. Da am Zielort in vielen Fällen keine Ausrüstung zum Entladen des Transportbehälters zur Verfügung steht, sind die Tankwagen meist selbst mit fest am Fahrzeug installierten Fluidpumpen oder Förderaggregaten ausgerüstet. Für die Betätigung dieser Fluidpumpen oder Förderaggregate kommen derzeit überwiegend drei technische Antriebsarten zum Einsatz:
- a) Der Pumpenantrieb erfolgt hydraulisch mittels einer an Bord installierter Hydraulikpumpe,
- b) Der Pumpenantrieb erfolgt elektrisch mittels eines an Bord installierten Generators,
- c) Der Pumpenantrieb erfolgt elektrisch und wird aus dem am Zielort vorliegenden Stromnetz versorgt.
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Bei den Antriebsarten a) und b) wird die benötigte Leistung mit dem Antriebsaggregat des Fahrzeugs, i.d.R. eines Dieselmotors, erzeugt, was jedoch bedingt, dass das Aggregat während des Entladevorgangs deutlich über Leerlauf betrieben werden muss, was zu unerwünschten Lärmemissionen führt. In vielen Fällen kann die Entladung des Fahrzeugs daher nur in einem eingeschränkten Zeitfester erfolgen, so dass der Transporteur Einschränkungen in seiner Logistik hinnehmen muss. So ist beispielsweise die Abtankung von flüssigem Sauerstoff aus einem Tankfahrzeug in den Kundentank eines Krankenhauses während der Nachtstunden aus Gründen des Lärmschutzes oft untersagt.
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Die Antriebsart c) löst zwar dieses Problem, jedoch verlangt eine Entladung von Fluiden oft eine so hohe elektrische Leistung von beispielsweise 20 kW und mehr, dass deren Bereitstellung am Zielort entweder gar nicht oder nur mit erheblichem Aufwand ermöglicht werden kann. Um von solchen Situationen unabhängig zu sein, kommt in den meisten Fällen heute die Möglichkeit a) zum Einsatz, d.h. das Tankfahrzeug verfügt über einen hydraulischen Pumpenantrieb, wie er beispielsweise in der
US 4 416 590 A oder der
US 2006 / 0 156 742 A1 beschrieben ist.
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In der
US 2011 / 0 048 572 A1 wird ein antriebloses Versorgungsfahrzeug beschrieben, das einen Tank und eine elektrisch angetriebene Pumpanordnung zum Entleeren bzw. Befüllen des Tanks aufweist. Die Stromversorgung erfolgt dabei beispielsweise mittels einer auf dem Fahrzeug montierten Batterieanordnung.
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Die
EP 0 525 329 A2 beschreibt ein Tankfahrzeug mit einem hydraulischen Pumpensystem zum Fördern eines Fluids aus einem auf dem Tankfahrzeug montierten Tank in einen Kundentank. Das Pumpensystem umfasst eine Hydraulikpumpe, die vom Motor einer Zugmaschine des Tankfahrzeugs angetrieben wird. Die Hydraulikpumpe steht mit einem Hydraulikmotor in Wirkverbindung, der wiederum eine Flüssigpumpe zum Fördern des Fluids antreibt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine alternative Möglichkeit zum Abtanken von Fluiden zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik überwindet.
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Gelöst ist diese Aufgabe durch ein mobiles System mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein mobiles System zum Versorgen eines Kunden mit einem Fluid der eingangs genannten Art und Zweckbestimmung ist erfindungsgemäß also dadurch gekennzeichnet, dass das Tankfahrzeug einen vom Fahrzeug-Antriebsaggregat angetriebenen Generator sowie einen mit diesem elektrisch verbindbaren Akkumulator aufweist, und der Akkumulator zur Stromversorgung des Pumpenantriebs mit diesem elektrisch verbindbar ist.
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Der Transportbehälter ist also mit einem Entnahmeanschluss zum vorübergehenden Verbinden mit einer Leitung, einem Behälter oder einem Fluidnetzwerk eines Kunden ausgerüstet. Die Abtankung des Transportbehälters erfolgt mittels der auf dem Tankfahrzeug installierten Fluidpumpe, die wiederum einen elektrischen Pumpenantrieb besitzt. Im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen ist erfindungsgemäß zur Stromversorgung des Pumpenantriebs an Bord des Tankfahrzeugs ein Akkumulator, d.h. eine wiederaufladbare elektrische Batterie, vorgesehen, der zur Stromversorgung des Pumpenantriebs während des Abtankvorgangs dient und der über den Generator aufgeladen wird. Der Akkumulator verfügt bevorzugt über ausreichend Leistung und einen hinreichenden Energieinhalt, um eine vollständige Entleerung des Transportbehälters mittels der Fluidpumpe auch bei zuvor vollständiger Füllung durchführen zu können. Bei Tankfahrzeugen, die üblicherweise dazu genutzt werden, mehrere Kunden nacheinander mit Teilmengen aus der Fluidladung des Transportbehälters zu versorgen, ist es jedoch auch vorstellbar, die Kapazität des Akkumulators kleiner auszulegen, nämlich so, dass sie zumindest ausreicht, um den jeweils nächsten Kunden mit Fluid versorgen zu können. In diesem Falle muss allerdings sichergestellt sein, dass der Akkumulator auf der Fahrt zum nächsten Kunden wieder von Generator aufgeladen werden kann.
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Bei dem mit dem Akkumulator elektrisch verbindbaren Generator handelt es sich insbesondere um die Lichtmaschine des Fahrzeug-Antriebsaggregats. Die Aufladung des Akkumulators kann somit während der Fahrt des Tankfahrzeugs durch das fahrzeugeigene Antriebsaggregat erfolgen, indem der Akkumulator auf die Lichtmaschine aufgeschaltet wird. Insbesondere während Rückfahrten von Abtankungsvorgängen, bei denen der Transportbehälter zumindest teilweise geleert ist und damit weniger Leistung für den Fahrzeugantrieb benötigt wird, steht eine für die Aufladung des Akkumulators hinreichende Leistung zur Verfügung, ohne dass dazu zwingend ein stärkeres Antriebsaggregat und/oder ein zusätzlicher Generator auf dem Tankfahrzeug vorhanden sein muss. Allerdings ist es im Rahmen der Erfindung nicht ausgeschlossen, das Tankfahrzeug zu diesem Zweck mit einer stärkeren, zusätzlichen und/oder angepassten Lichtmaschine auszurüsten.
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Das erfindungsgemäße System besitzt die gleiche Flexibilität wie Systeme nach dem Stand der Technik, die mit Hydraulikpumpen oder mit vom Fahrzeug-Antriebsaggregat angetriebenen Generatoren arbeiten, die auf dem Tankfahrzeug installiert sind. Es ist im Betrieb jedoch mit deutlich geringeren Lärmemissionen verbunden. Zwar verursacht auch das erfindungsgemäße System aufgrund der laufenden Pumpe eine Lärmemission beim Abtanken, jedoch ist deren Schalldruck deutlich niedriger als der eines üblichen LKW-Dieselmotors im Teillastbetrieb.
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Demzufolge kann das Zeitfenster, in denen eine Abtankung erfolgen kann, in vielen Fällen deutlich ausgeweitet werden, wodurch die Logistik verbessert werden kann.
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Eine weiterführende Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator und/oder der Pumpenantrieb mit Anschlüssen zum Anschließen eines externen Stromversorgungsnetzwerk ausgerüstet ist. In diesem Falle kann der Akkumulator alternativ aus dem externes Stromnetz geladen werden oder, bei Vorhandensein einer hinreichend leistungsfähigen externen Stromversorgung, auch die Pumpe direkt mit externem Strom betreiben werden.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Generator zur Stromversorgung des Pumpenantriebs direkt mit diesem elektrisch verbindbar. Bei dieser Ausgestaltung kann also in Fällen, in denen die Lärmemission unkritisch ist, die Versorgung der Fluidpumpe direkt über den Generator unter Umgehung des Akkumulators erfolgen. Bevorzugt ist das Tankfahrzeug dabei mit einer Umschalteinrichtung ausgerüstet, die eine Umschaltung der Stromversorgung des Pumpenantriebs zwischen Akkumulatorbetrieb, Generatorbetreib und/oder Betrieb mittels externer Stromversorgung erlaubt.
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Bevorzugt dient das mobile System dem Transport kryogener Gase, insbesondere tiefkalt verflüssigter Gase wie beispielsweise flüssiger Sauerstoff, flüssiger Stickstoff oder flüssiges Kohlendioxid. Der Tank weist also eine thermische Isolierung auf, und die Fluidpumpe ist zum Fördern kryogener Gase geeignet.
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In einer abermals vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Tankfahrzeug mit einer Steuereinheit ausgerüstet, die die Aufladung des Akkumulators nach einem vorgegebenen Programm oder in Abhängigkeit vorgegebener Parameter ermöglicht. Diese Ausgestaltung dient insbesondere der automatisierten Ermittlung der Möglichkeit zum Auskoppeln von Leistung des Fahrzeug-Antriebsaggregats zur Aufladung des Akkumulators, beispielsweise während der Fahrt des Tankfahrzeugs. Die Steuereinheit kann im Übrigen auch dazu genutzt werden, Abgasemission während des Abtankvorgangs, also beispielsweise beim Abtanken im Bereich eines Krankenhauses, zu vermeiden und zu einem emissionstechnisch weniger kritischen Ort, beispielsweise einer Fernstraße, die vom Tankfahrzeug befahren wird, zu verlagern. Dies kann insbesondere durch ein in der Steuereinheit installiertes Programm sichergestellt werden.
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Beim Tankfahrzeug handelt es sich bevorzugt um einen Sattelzug, der aus einer mit dem Antriebsaggregat ausgerüsteten Zugmaschine und einem Auflieger besteht, auf dem der Transportbehälter sowie die Fluidpumpe mit Pumpenantrieb und der Akkumulator montiert sind. Im Betrieb des Tankfahrzeuges ist der Akkumulator über eine mit einem Schalter ausgerüstete elektrische Leitung an die Lichtmaschine des Antriebsaggregats der Zugmaschine angeschlossen, wobei der Schalter bevorzugt über eine automatische Steuerung oder manuell durch den Fahrer der Zugmaschine betätigt werden kann. Bei einem niedrigen Ladezustand des Akkumulators kann so während der Fahrt des Sattelzuges eine Wiederaufladung des Akkumulators über die Lichtmaschine der Zugmaschine erfolgen und nach erfolgter Aufladung der Akkumulator elektrisch von der Lichtmaschine getrennt werden. Im Übrigen weist die Zugmaschine bevorzugt keine technischen Besonderheiten gegenüber einer üblichen Sattelzug-Zugmaschine auf, und kann daher, etwa im Falle von Wartungs- oder Reparaturmaßnahmen an der Zugmaschine, problemlos durch eine andere Zugmaschine ausgetauscht werden. Im Rahmen dieser Erfindung ist es jedoch auch nicht ausgeschlossen, dass die beschriebene Vorrichtung auf einem Mono-Fahrzeug installiert wird, also einem Fahrzeug, bei dem der Transportbehälter, die Fluidpumpe mit Pumpenantrieb und der Akkumulator sowie das Antriebsaggregat mit Lichtmaschine des Tankfahrzeugs auf einem gemeinsamen Chassis angeordnet sind.
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Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden.
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Die einzige Zeichnung (1) zeigt schematisch ein Schaltbild eines mobilen Systems zum Versorgen eines Kunden mit einem Fluid gemäß der Erfindung.
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Das mobile System 1 umfasst ein Tankfahrzeug 2, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um einen ein Tanksattelzug handelt, bestehend aus einer Zugmaschine 3 und einem Tankauflieger 4.
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Auf dem Tankauflieger 4 ist ein Transportbehälter 5 zum Lagern eines Fluids, beispielsweise ein Tank zum Speichern eines kryogenen, verflüssigten Gases montiert. Zum Abtanken von Fluid aus dem Transportbehälter 5 dient eine Fluidpumpe 6, die in einer Ausleitung 7 des Transportbehälters 5 installiert ist.
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Die Fluidpumpe 6 ist als elektrische Pumpe ausgebildet und wird von einem elektrischen Pumpenantrieb 8 angetrieben. Zur Stromversorgung des Pumpenantriebs 8 ist dieser erfindungsgemäß über eine Leitung 9 mit einem Akkumulator 10 elektrisch verbunden.
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Der Akkumulator 10 wird elektrisch über einen Generator 11 aufgeladen, mit dem er über eine Leitung 12 elektrisch verbindbar ist. Der im hier gezeigten Ausführungsbeispiel in der Zugmaschine 3 angeordnete Generator 11 wird durch einen Motor 13 angetrieben, bei dem es sich insbesondere um das Antriebsaggregat der Zugmaschine 3 handelt. Beim Generator 11 handelt es sich beispielsweise um die standardmäßig in der Zugmaschine 3 vorhandene Lichtmaschine; es kann sich dabei jedoch auch um eine Lichtmaschine mit gegenüber einer voreingebauten Lichtmaschine vergrößerten Leistung handeln oder um einen zusätzlich zur Lichtmaschine vorhandenen Generator, der vom Motor 13 angetrieben wird.
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Der Akkumulator 10 ist bevorzugt so ausgelegt, dass die ihm entnehmbare Leistung und sein Energieinhalt ausreicht, dass eine vollständige Abtankung des Transportbehälters 5 in einen Kundentank oder in ein Versorgungsnetzwerk eines Kunden hinein auch bei zuvor vollständiger Füllung des Transportbehälters 5 möglich ist. Werden mit einem Tankfahrzeug 2 üblicherweise mehrere Kunden nacheinander angefahren, ist es jedoch auch vorstellbar, die Kapazität des Akkumulators 10 kleiner auszulegen, sofern gewährleistet ist, dass während der Fahrt zum nächsten Kunden eine zumindest teilweise Wiederaufladung des Akkumulators 10 erfolgt, die ausreicht, um die Fluidversorgung des jeweils nächsten Kunden abdecken zu können.
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Im Betrieb des mobilen Systems 1 wird ein zu befüllender Kundentank oder ein Kundennetzwerk (beides hier nicht gezeigt) an die Abtankleitung 7 angeschlossen und mittels der Fluidpumpe 6 Fluid aus dem Vorratsbehälter 5 in den Kundentank oder das Kundennetzwerk eingefüllt. Die zum Betrieb der Fluidpumpe 6 erforderliche elektrische Energie entnimmt der Pumpenantrieb 8 dem Akkumulator 10. Während des Abtankvorgangs ist also ein Betrieb eines die Stromversorgung der Fluidpumpe 6 sicherstellenden Generators nicht erforderlich, weshalb die Vorrichtung 1 eine gegenüber Abtankvorrichtungen nach den Stande der Technik deutlich geringere Lärmemission aufweist.
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Nach Beendigung des Abtankvorgangs oder einer Reihe von nacheinander durchgeführten Abtankvorgängen ist eine Wiederaufladung des Akkumulators 10 erforderlich. Dazu wird der Akkumulator 10 elektrisch mit dem Generator 11 verbunden, der den erforderlichen Ladestrom durch den Betrieb des Motors 13 bereitstellt. Die Aufladung des Akkumulators 10 kann dabei unabhängig vom Abtankvorgang erfolgen; insbesondere erfolgt sie während der Rückfahrt des Tankfahrzeuges 2 von einem Kunden im Leerzustand des Vorratsbehälters 5.
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Anstelle der Stromversorgung des Pumpenantriebs 8 über den Akkumulator 10 kann diese im hier gezeigten Ausführungsbeispiel auch unmittelbar durch den Generator 11 über eine den Akkumulator 10 umgehende elektrische Leitung 14 erfolgen; diese Betriebsweise empfiehlt sich in einem in Bezug auf Lärmemissionen unkritischen Umfeld, da hierdurch die Verluste des Akkumulators vermieden werden.
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Als weitere Alternative zur Stromversorgung des Pumpenantriebs 8 besitzt dieser im hier gezeigten Ausführungsbeispiel einen Anschluss 15 zum Anschließen an ein hier nicht gezeigtes externes Stromnetzwerk, beispielsweise an das Stromnetzwerk eines Kunden. Ebenso besitzt der Akkumulator 10 zweckmäßigerweise einen Ladeanschluss 16, der das Aufladen des Akkumulators 10 mittels eines externen Stromnetzwerks auch dann ermöglicht, wenn der Motor 13 abgeschaltet ist.
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Darüber hinaus kann die Aufladung des Akkumulators 10 mittels einer elektronischen Steuereinheit 17 nach einem vorgegebenen Programm oder nach erfassten Parametern geregelt werden, wie beispielsweise dem Ladezustand des Akkumulators oder dem Betriebszustand des Tankfahrzeugs 2. Insbesondere ermöglicht die Steuereinheit eine automatische Aufladung des Akkumulators 10 während der Fahrt des Tankfahrzeugs 2.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System
- 2
- Tankwagen
- 3
- Zugmaschine
- 4
- Auflieger
- 5
- Transportbehälter
- 6
- Fluidpumpe
- 7
- Ausleitung
- 8
- Pumpenantrieb
- 9
- Elektrische Leitung
- 10
- Akkumulator
- 11
- Generator
- 12
- Elektrische Leitung
- 13
- Motor
- 14
- Elektrische Leitung
- 15
- Elektrischer Anschluss
- 16
- Ladeanschluss
- 17
- Steuereinheit