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WO2000031461A1 - Vorrichtung und verfahren zum umwandeln des boil-off-gases von kryo-kraftstofftanks - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum umwandeln des boil-off-gases von kryo-kraftstofftanks Download PDF

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WO2000031461A1
WO2000031461A1 PCT/EP1999/008681 EP9908681W WO0031461A1 WO 2000031461 A1 WO2000031461 A1 WO 2000031461A1 EP 9908681 W EP9908681 W EP 9908681W WO 0031461 A1 WO0031461 A1 WO 0031461A1
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WO
WIPO (PCT)
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gas
valve
boil
pressure
conversion unit
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/008681
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Sprickmann-Kerkerinck
Original Assignee
Messer Griesheim Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Messer Griesheim Gmbh filed Critical Messer Griesheim Gmbh
Priority to EP99955976A priority Critical patent/EP1137895A1/de
Publication of WO2000031461A1 publication Critical patent/WO2000031461A1/de

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Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for converting gases that escape from an overflow device of cryogenic fuel tanks.
  • Devices of this type are used in particular in cryo-fuel tanks of vehicles which are operated, for example, with liquefied hydrogen or liquefied natural gas.
  • the devices can also be used for stationary fuel tanks of cryogenic fuels and also for other tanks with flammable or otherwise dangerous or environmentally damaging evaporating media which can be defused by burning or other chemical-physical reactions.
  • Cryogenic fuels include cryogenic liquid hydrogen or natural gas.
  • Vacuum-insulated pressure vessels are preferably used to store the cryogenic fuel.
  • Vacuum-insulated pressure vessels usually consist of an outer and an inner vessel.
  • the cryogenic fuel is stored in the inner container.
  • the inner container is connected to the outer container via a suspension.
  • piping is provided, which is led from the inner container through the outer container to the environment.
  • heat enters the inner container via the inner container suspension and the piping.
  • the cryogenic liquid fuel is heated and partially evaporated, as a result of which the internal pressure of the fuel tank rises.
  • An overflow device can be designed such that when it responds, a small amount of unburned cryogenic fuel, which corresponds to the amount evaporating due to the heat, is released to the environment.
  • a small amount of unburned cryogenic fuel which corresponds to the amount evaporating due to the heat
  • is released to the environment a small amount of unburned cryogenic fuel, which corresponds to the amount evaporating due to the heat
  • Such an arrangement has disadvantages.
  • First of all there may be a fire hazard in the vicinity of the cryogenic fuel tank due to the outflow of the unburned fuel.
  • various cryogenic fuels, such as natural gas have considerable potential for damaging the atmosphere in their unburned state, so that unburned release to the environment is harmful to the environment.
  • the object of the present invention is therefore to propose a device and a method for the safe conversion of the boil-off gas from cryogenic fuel tanks, which treats the boil-off gas to such an extent that there is neither fire risk nor relevant risk from the gas flowing out of the overflow device Atmospheric damage.
  • the device In vehicles equipped with cryogenic fuel tanks, the device should be independent of other elements of the vehicle, in particular the on-board battery.
  • This object is achieved according to the invention by a device for converting the boil-off gas from cryogenic fuel tanks, which has at least one shut-off, externally operated valve and a gas conversion unit, both of which are connected to a control device.
  • the gas conversion unit the gas is converted chemically, preferably catalytically, or burned with a flame. This prevents the relevant damage to the atmosphere and the environment from being exposed to fire.
  • a pressure reducer is connected upstream of the valve. This reduces the pressure upstream of the valve and thus reduces the actuation energy required to switch the valve.
  • an overflow valve is connected upstream of the valve. With this valve, boil-off gas can be removed from the fuel tank and its pressure reduced at the same time.
  • a buffer container can be arranged between the overflow valve or the pressure reducer.
  • the valve of the device according to the invention is highly sealed to the environment and requires a low actuation energy. This applies in particular if the valve is a solenoid valve according to a further teaching of the invention.
  • the use of a solenoid valve with pilot control is particularly advantageous.
  • the gas conversion unit has an energy converter. So the energy made available by the energy converter can be used to convert
  • the energy obtained can be used to keep the valve open.
  • the gas conversion unit contains a fuel cell.
  • the gas conversion unit has an ignition electrode and a burner. When the boil-off gas is burned, the energy can then be converted by means of at least one thermocouple.
  • control device of the gas conversion unit is provided with an autonomous auxiliary energy store.
  • an auxiliary energy store makes the gas conversion unit independent of the other elements of the vehicle, in particular the on-board battery, when used in suitably equipped vehicles. This is particularly advantageous if the reason for decommissioning the vehicle when the fuel tank is full is a repair visit in which the on-board battery must be removed. In such a case, one would be connected to the on-board battery
  • auxiliary energy store is particularly expedient if its energy content allows at least one complete tank filling to be implemented in the gas conversion unit.
  • the self-sufficient auxiliary energy store can advantageously be charged via an energy converter of the gas conversion unit.
  • the auxiliary energy storage preferably consists of a dry accumulator or a high-capacity capacitor.
  • control unit has an ignition device.
  • the boil-off gas is fed via a shut-off, externally operated valve to a gas conversion unit in which the boil-off gas is chemically converted and / or burned, whereby the gas conversion unit is activated by a control unit.
  • the chemical gas conversion is preferably carried out chemically and physically with the aid of a catalyst.
  • control unit activates the gas conversion unit after a pressure switch switches at a fixed upper switching pressure.
  • This fixed switching pressure can be a certain tank pressure or a fixed pressure behind the overflow valve.
  • a pressure reducer upstream of the valve is controlled by the back pressure.
  • the boil-off gas is reduced to a low admission pressure upstream of the valve.
  • the boil-off gas can also be supplied to the valve via an overflow valve controlled by the upstream pressure.
  • the conversion of the gas in the gas conversion unit can be monitored.
  • the gas ionization process is suitable for this when the gas is burned.
  • the monitoring of the gas conversion can advantageously be used during the combustion of the gas to determine how long ignition energy must be supplied to the gas conversion unit in order to ignite the combustion.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of the invention and schematic representation
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the invention schematic representation.
  • a fuel tank 1 shows, in a first embodiment of the invention, a fuel tank 1, a pressure reducer 2, a valve 3, preferably designed as a solenoid valve, and a gas conversion unit 4.
  • the vacuum-insulated fuel tank 1 is connected to the pressure reducer 2 via a line.
  • the valve 3 is connected downstream of the pressure reducer 2 via a further line in the flow direction. From the valve 3, a line continues to lead to the flow direction
  • Gas conversion unit 4 which is shown in FIG. 1 and in this respect preferred exemplary embodiments is shown as a combustion unit.
  • the gas conversion unit 4 contains a thermocouple 5 as an energy converter, an ignition electrode 6 and a burner 7.
  • the thermocouple 5 and the ignition electrode 6 are connected to the control device 8 via cables.
  • the burner 7 is connected to the line leading from the valve 3 to the gas conversion unit 4.
  • the control device 8 consists of an ignition device 9 and a
  • the ignition electrode 6 is connected to the ignition device 9 and the thermocouple 5 to the auxiliary energy store 10 of the control device 8.
  • the auxiliary energy store 10 is electrically connected to the ignition device 9 and the valve 3 via a pressure switch 11.
  • the pressure switch 11 is connected with its pressure side to the line between the fuel tank 1 and the pressure reducer 2. 2 shows a further embodiment of the device using the same reference numerals for corresponding components.
  • the vacuum-insulated fuel tank 1 is connected via a line to an overflow valve 12, from which a line leads to the valve 3 and to a buffer tank 13.
  • thermocouple 5 The line from the valve 3 to the gas conversion unit 4 and the configuration of the gas conversion unit 4, the thermocouple 5, the ignition electrode 6 and the control device 8 correspond to FIG. 1.
  • the pressure switch 11 is connected with its pressure side to the line from the overflow valve 12 to the valve 3.
  • the fuel stored therein is vaporized by the incidence of heat in the fuel tank 1. As a result of this evaporation, the pressure in the fuel tank 1 rises. When the pressure in the fuel tank 1 reaches a predetermined switching pressure, the pressure switch 11 closes. Energy is removed from the auxiliary energy store 10 by closing the pressure switch 11, and the valve 3 is thus opened.
  • valve 3 When the valve 3 is open, there is a pressure drop between the fuel tank 1, which has a high pressure level due to the vaporized fuel, and the burner 7 of the gas conversion unit 4, which is essentially at atmospheric pressure.
  • the boil-off gas flows from the fuel tank 1 via the pressure reducer 2 through the valve 3 to the burner 7 of the gas conversion unit 4.
  • the pressure of the outflowing boil-off gas in the pressure reducer 2 is reduced.
  • the ignition device 9 is activated.
  • the ignition device 9 takes energy from the auxiliary energy store 10 and ignites the ignition electrode 6.
  • the gas flowing out of the burner 7 of the gas conversion unit 4 is ignited and burned by the ignition electrode 6.
  • thermocouple 5 generates energy for charging the auxiliary energy store 10 during the combustion.
  • the pressure switch 11 opens and thus interrupts the energy supply to the valve 3 and the ignition device 9.
  • the valve 3 closes and interrupts the gas supply to the gas conversion unit 4.
  • the fuel stored in the fuel tank 1 is vaporized by the heat and thus increases the pressure in the fuel tank 1.
  • the pressure switch 11 closes and connects the auxiliary energy store 10 to the valve 3 and the ignition device 9. This opens the valve 3 and that from the burner 7 of the gas conversion unit 4 flowing boil-off gas ignited by means of the ignition electrode 6, as explained in the description of FIG. 1.
  • the valve 3 closes and cuts off the gas supply to the gas conversion unit 4.

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Abstract

Dargestellt und beschrieben sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Umwandlung des Boil-Off-Gases von Kryo-Kraftstofftanks (1). Bekannt sind Überströmeinrichtungen für Kryo-Kraftstofftanks, die das Boil-Off-Gas unverbrannt an die Umgebung abgeben. Dies erweist sich mit Hinblick auf die Brandgefahr und das umweltschädigende Potential unverbrannter Kraftstoffe als ungeeignet. Zur Lösung dieses Problems wird das Boil-Off-Gas dem Kryo-Kraftstofftank (1) in Abhängigkeit des Drucks über einen Druckminderer (2) und ein absperrendes, fremdbetätigtes Ventil (3) einer Gasumwandlungseinheit (4) zugeführt, in der es chemisch umgewandelt oder verbrannt wird. Derartige Vorrichtungen werden bevorzugt bei Fahrzeugen eingesetzt, die beispielsweise mit verflüssigtem Wasserstoff oder verflüssigtem Erdgas betrieben werden.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Umwandeln des Boil-Off-Gases von Kryo- Kraftstofftanks
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Umwandeln von Gasen, die aus einer Überströmeinrichtung von Kryo-Kraftstofftanks entweichen. Derartige Einrichtungen finden ihren Einsatz insbesondere bei Kryo-Kraftstofftanks von Fahrzeugen, die beispielsweise mit verflüssigtem Wasserstoff oder verflüssigtem Erdgas betrieben werden. Die Einrichtungen können aber auch für stationäre Kraftstofftanks von Kryo-Kraftstoffen verwendet werden sowie auch für andere Tanks mit brennbaren oder sonstig gefährlichen oder umweltschädigenden verdampfenden Medien, die sich durch Verbrennen oder andere chemischphysikalische Umsetzungen entschärfen lassen.
Kryogene Kraftstoffe sind unter anderem tiefkalt flüssiger Wasserstoff oder Erdgas. Für die Speicherung des tiefkalten Kraftstoffs werden bevorzugt vakuum-isolierte Druckbehälter eingesetzt. Vakuum-isolierte Druckbehälter setzen sich in der Regel aus einem Außen- und einem Innenbehälter zusammen. Der tiefkalte Kraftstoff wird im Innenbehälter gespeichert. Der Innenbehälter wird über eine Aufhängung mit dem Außenbehälter verbunden. Zur Entnahme des Kraftstoffs ist eine Verrohrung vorgesehen, die vom Innenbehälter durch den Außenbehälter zur Umgebung geführt wird. Trotz der Vakuum-Isolation tritt über die Innenbehälter-Aufhängung und die Verrohrung Wärme in den Innenbehälter ein. Durch einen solchen Wärmeeinfall wird der tiefkalt flüssige Kraftstoff erwärmt und teilweise verdampft, wodurch der Innendruck des Kraftstofftanks steigt.
Neben einem als Berstschutz eingesetztem Sicherheitsventil zur Vermeidung von Schäden am Kraftstofftank, die durch Überdruck entstehen, weisen derartige Druckbehälter eine bei niedrigerem Druck ansprechende Überströmeinrichtung auf. Mittels dieser Überströmeinrichtung wird das durch den Wärmeeinfall verdampfende Gas, das im allgemeinen als Boil-Off-Gas bezeichnet wird, in die Umgebung abgeführt, bevor das Sicherheitsventil anspricht. Da aufgrund der hohen Wirksamkeit der eingesetzten Isolationstechnik die Menge des verdampfenden Gases gering ist, ist ein derartiges Abführen des verdampften Gases erst nach einer längeren Standzeit ohne Entnahme von Kraftstoff aus dem Behälter nötig. Bei regelmäßiger Entnahme von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank beispielsweise eines entsprechend ausgerüsteten Kraftfahrzeugs wird ein solcher Zustand, bei dem verdampftes Gas abgeführt werden muß, nicht erreicht. Allerdings ist in Fällen, bei denen dieses Kraftfahrzeug außer Betrieb genommen wurde, ohne daß der Kryo-Kraftstofftank entleert wurde, oder bei stationären Kryo-Kraftstofftanks mit entsprechenden Standzeiten mit einer stetigen, geringen Verdampfung im Innenbehälter zu rechnen, so daß es zu einem steigenden Druck im Kraftstofftank kommt. In diesen Fällen spricht die Überströmeinrichtung an.
Eine Überströmeinrichtung kann so ausgestaltet sein, daß bei ihrem Ansprechen eine geringe, der durch den Wärmeeinfall verdampfenden Menge entsprechende Menge unverbrannten Kryo-Kraftstoffs an die Umgebung abgegeben wird. Eine solche Ausgestaltung ist allerdings mit Nachteilen verbunden. Zunächst kann in der Umgebung des Kryo-Kraftstofftanks durch das Ausströmen des unverbrannten Kraftstoffs Brandgefahr entstehen. Weiter haben verschiedene Kryo-Kraftstoffe, wie zum Beispiel Erdgas, in ihrem unverbrannten Zustand ein erhebliches atmosphärenschädigendes Potential, so daß eine unverbrannte Abgabe an die Umgebung umweltschädigend ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur gefahrlosen Umwandlung des Boil-Off-Gases von Kryo- Kraftstofftanks vorzuschlagen, die das Boil-Off-Gas soweit behandelt, daß von dem aus der Überströmeinrichtung ausströmenden Gas weder Brandgefahr noch relevante Atmosphärenschädigungen ausgehen. Darüber hinaus ist es erwünscht, die Vorrichtung und das Verfahren möglichst einfach zu gestalten. Bei mit Kryo- Kraftstofftanks ausgerüsteten Fahrzeugen soll die Vorrichtung von anderen Elementen des Fahrzeugs, insbesondere der Bordbatterie, unabhängig sein. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß von einer Vorrichtung zum Umwandeln des Boil-Off-Gases von Kryo-Kraftstofftanks gelöst, die mindestens ein absperrendes, fremdbetätigtes Ventil und eine Gasumwandlungseinheit aufweist, die beide mit einer Steuereinrichtung verbunden sind. In der Gasumwandlungseinheit wird das Gas chemisch, vorzugsweise katalytisch, umgewandelt oder mit einer Flamme verbrannt. Hierdurch wird die relevante Atmosphärenschädigung sowie eine Gefährdung der Umgebung durch Brandgefahr verhindert.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, daß dem Ventil ein Druckminderer vorgeschaltet ist. Dadurch wird der Druck vor dem Ventil reduziert und somit die zum Schalten des Ventils nötige Betätigungsenergie vermindert.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist dem Ventil ein Überströmventil vorgeschaltet. Durch dieses Ventil kann dem Kraftstofftank Boil-Off-Gas entnommen und dessen Druck gleichzeitig reduziert werden.
Um den Energiebedarf für die Zündeinheit und die Ventilbetätigung zu verringern ist es vorteilhaft, die Taktzeiten des Ansprechens der Gasumwandlungseinheit zu verlängern. Dazu kann zwischen dem Überströmventil oder dem Druckminderer ein Pufferbehälter angeordnet sein.
Um zu verhindern, daß der Umgebung unverbranntes Gas zugeführt wird, weist das Ventil der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine große Dichtheit zur Umgebung auf und benötigt eine geringe Betätigungsenergie. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Ventil gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung ein Magnetventil ist. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz eines Magnetventils mit Vorsteuerung.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor , daß die Gasumwandlungseinheit einen Energiewandler aufweist. So kann die vom Energiewandler zur Verfügung gestellte Energie dazu genutzt werden, den
Eigenverbrauch der Vorrichtung zum Umwandeln von Boil-Off-Gas teilweise oder ganz zu decken. Insbesondere kann die gewonnene Energie dazu genutzt werden, das Ventil geöffnet zu halten.
Für die Energiegewinnung in der Gasumwandlungseinheit ist es besonders vorteilhaft, wenn die Gasumwandlungseinheit eine Brennstoffzelle enthält.
Für ein Umwandeln des Boil-Off-Gases mittels Verbrennung ist nach einer anderen Lehre der Erfindung vorgesehen, daß die Gasumwandlungseinheit eine Zündelektrode und einen Brenner aufweist. Bei der Verbrennung des Boil-Off- Gases kann die Energie dann mittels wenigstens einem Thermoelement umgewandelt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung der Gasumwandlungseinheit mit einem autarken Hilfsenergiespeicher versehen. Ein solcher Hilfsenergiespeicher macht die Gasumwandlungseinheit beim Einsatz in entsprechend ausgerüsteten Fahrzeugen von den anderen Elementen des Fahrzeugs, insbesondere der Bordbatterie, unabhängig. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Grund für die Außerbetriebnahme des Fahrzeugs bei gefülltem Kraftstofftank ein Reparaturaufenthalt ist, bei dem die Bordbatterie entfernt werden muß. In einem solchen Fall wäre eine an die Bordbatterie angeschlossene
Gasumwandlungseinheit unwirksam. Durch den autarken Hilfsenergiespeicher wird jedoch auch in diesem Fall eine sichere Umwandlung des Boil-Off-Gases gewährleistet.
Der Einsatz eines autarken Hilfsenergiespeichers ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn sein Energieinhalt es erlaubt, mindestens eine vollständige Tankfüllung in der Gasumwandlungseinheit umzusetzen.
Der autarke Hilfsenergiespeicher kann vorteilhaft über einen Energiewandler der Gaswandlungseinheit aufgeladen werden. Der Hilfsenergiespeicher besteht vorzugsweise aus einem Trockenakkumulator oder einem Hochkapazitätskondensator.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß die Steuereinheit eine Zündeinrichtung aufweist.
Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren zur Umwandlung des Boil-Off-Gases von Kryo-Kraftstofftanks das Boil-Off-Gas über ein absperrendes, fremdbetätigtes Ventil einer Gasumwandlungseinheit zugeführt, in der das Boil-Off-Gas chemisch umgewandelt und/oder verbrannt wird, wobei die Gasumwandlungseinheit von einer Steuereinheit aktiviert wird. Die chemische Gasumwandlung erfolgt vorzugsweise chemisch-physikalisch mit Hilfe eines Katalysators.
Gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung aktiviert die Steuereinheit die Gasumwandlungseinheit, nachdem ein Druckschalter bei einem festgelegten oberen Schaltdruck schaltet. Dieser festgelegte Schaltdruck kann ein bestimmter Behälterdruck oder ein festgelegter Druck hinter dem Überströmventil sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein dem Ventil vorgeschalteter Druckminderer vom Hinterdruck gesteuert. Durch den
Druckminderer wird das Boil-Off-Gas auf einen niedrigen Vordruck vor dem Ventil reduziert. Alternativ kann das Boil-Off-Gas auch über ein vom Vordruck gesteuertes Überströmventil dem Ventil zugeführt werden.
Um die Umsetzung des Boil-Off-Gases zu kontrollieren, kann die Umwandlung des Gases in der Gasumwandlungseinheit überwacht werden. Hierfür eignet sich bei einer Verbrennung des Gases das Gasionisationsverfahren. Die Überwachung der Gasumwandlung kann bei der Verbrennung des Gases vorteilhaft dazu verwendet werden, festzustellen, wie lange der Gasumwandlungseinheit Zündenergie zum Zünden der Verbrennung zugeführt werden muß. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung schematischer Darstellung und
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform der Erfindung schematischer Darstellung.
Fig. 1 zeigt in einer ersten Ausführungsform der Erfindung einen Kraftstofftank 1 , einen Druckminderer 2, ein bevorzugt als Magnetventil ausgebildetes Ventil 3 und eine Gasumwandlungseinheit 4. Der vakuum-isolierte Kraftstofftank 1 ist über eine Leitung mit dem Druckminderer 2 verbunden. Dem Druckminderer 2 über eine weitere Leitung in Strömungsrichtung nachgeschaltet ist das Ventil 3. Von dem Ventil 3 führt weiterhin in Strömungsrichtung eine Leitung zur
Gasumwandlungseinheit 4, die in Fig. 1 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiele als Brenneinheit dargestellt ist.
Der Gasumwandlungseinheit 4 enthält ein Thermoelement 5 als Energiewandler, eine Zündelektrode 6 und einen Brenner 7. Das Thermoelement 5 und die Zündelektrode 6 sind über Kabel mit der Steuereinrichtung 8 verbunden. Der Brenner 7 ist mit der Leitung, die vom Ventil 3 zur Gasumwandlungseinheit 4 führt, verbunden.
Die Steuereinrichtung 8 besteht aus einer Zündeinrichtung 9 und einem
Hilfsenergiespeicher 10. Die Zündelektrode 6 ist an die Zündeinrichtung 9 und das Thermoelement 5 an den Hilfsenergiespeicher 10 der Steuereinrichtung 8 angeschlossen. Der Hilfsenergiespeicher 10 ist elektrisch über einen Druckschalter 11 mit der Zündeinrichtung 9 und dem Ventil 3 verbunden. Der Druckschalter 11 ist mit seiner Druckseite an die Leitung zwischen Kraftstofftank 1 und Druckminderer 2 angeschlossen. Fig. 2 stellt unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen für übereinstimmende Bauelemente eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung dar. Der vakuum-isolierte Kraftstofftank 1 ist über eine Leitung mit einem Überströmventil 12 verbunden, von dem eine Leitung zum Ventil 3 und zu einem Pufferbehälter 13 führt.
Die Leitung vom Ventil 3 zur Gasumwandlungseinheit 4, sowie die Ausgestaltung der Gasumwandlungseinheit 4, des Thermoelements 5, der Zündelektrode 6 und der Steuereinrichtung 8 entsprechen der Fig.1.
Der Druckschalter 11 ist mit seiner Druckseite an die Leitung vom Überströmventil 12 zum Ventil 3 angeschlossen.
Im folgenden wird die Funktionsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Durch einen Wärmeeinfall in den Kraftstofftank 1 wird der darin gespeicherte Kraftstoff verdampft. Dieser Verdampfung zufolge steigt der Druck im Kraftstofftank 1. Erreicht der Druck im Kraftstofftank 1 einen vorher festgelegten Schaltdruck, schließt der Druckschalter 11. Durch das Schließen des Druckschalters 11 wird dem Hilfsenergiespeicher 10 Energie entnommen und somit das Ventil 3 geöffnet.
Bei geöffnetem Ventil 3 stellt sich ein Druckgefälle zwischen dem Kraftstofftank 1 , der aufgrund des verdampften Kraftstoffs ein hohes Druckniveau hat, und dem Brenner 7 der Gasumwandlungseinheit 4 ein, bei dem im wesentlichen Atmosphärendruck anliegt.
Durch das Druckgefälle strömt das Boil-Off-Gas von dem Kraftstofftank 1 über den Druckminderer 2 durch das Ventil 3 zum Brenner 7 der Gasumwandlungseinheit 4. Dabei wird der Druck des ausströmenden Boil-Off-Gases im Druckminderer 2 reduziert. Durch das Schließen des Druckschalters 11 wird nicht nur das Ventil 3 geöffnet, sondern auch die Zündeinrichtung 9 aktiviert. Die Zündeinrichtung 9 entnimmt dem Hilfsenergiespeicher 10 Energie und zündet die Zündelektrode 6. Das aus dem Brenner 7 der Gasumwandlungseinheit 4 strömende Gas wird von der Zündelektrode 6 entzündet und verbrannt.
Durch das Thermoelement 5 wird während der Verbrennung Energie zur Aufladung des Hilfsenergiespeichers 10 gewonnen.
Durch das aus dem Kryo-Kraftstofftank 1 strömende Boil-Off-Gas sinkt sein innerer Druck. Fällt der Druck im Kryo-Kraftstofftank 1 unter einen festgelegten unteren Schaltdruck öffnet der Druckschalter 11 und unterbricht damit die Energiezufuhr des Ventils 3 und der Zündeinrichtung 9. Das Ventil 3 schließt und unterbricht die Gaszufuhr zu der Gasumwandlungseinheit 4.
Die Funktionsweise des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird im folgenden beschrieben.
Der im Kraftstofftank 1 gespeicherte Kraftstoff wird durch den Wärmeeinfall verdampft und erhöht somit den Druck in dem Kraftstofftank 1.
Sobald der Druck im Kraftstofftank 1 den Ansprechdruck des Überströmventils 12 erreicht, öffnet dieses und das Boil-Off-Gas strömt aus dem Kraftstofftank 1 durch die Leitung zwischen dem Überströmventil 12 und dem Ventil 3 in den Pufferbehälter 13.
Erreicht der Druck in dem Pufferbehälter 13 und in der Leitung zwischen dem Überströmventil 12 und dem Ventil 3 durch das zuströmende Boil-Off-Gas den oberen Schaltdruck des Druckschalters 11 , schließt dieser und verbindet den Hilfsenergiespeicher 10 mit dem Ventil 3 und der Zündeinrichtung 9. Hierdurch wird das Ventil 3 geöffnet und das aus dem Brenner 7 der Gasumwandlungseinheit 4 strömende Boil-Off-Gas mittels der Zündelektrode 6 gezündet, so wie dies die Beschreibung zur Fig. 1 erläutert.
Fällt der Druck im Kryo-Kraftstofftank 1 unter den Ansprechdruck des Überströmventils 12 ab, schließt dieses und unterbricht die Gaszufuhr zum Pufferbehälter 13 und der Gasumwandlungseinheit 4. Die Gasumwandlung des im Pufferbehälter 13 befindlichen Gases wird soweit fortgesetzt, bis der Druck in der Leitung zwischen Überströmventil 12 und Ventil 3 unter den unteren Schaltdruck des Druckschalters 11 sinkt. Dadurch öffnet der Druckschalter 11 und unterbricht die Verbindung zwischen dem
Hilfsenergiespeicher 10 und dem Ventil 3 sowie der Zündeinrichtung 9. Das Ventil 3 schließt und unterbricht die Gaszufuhr zur Gasumwandlungseinheit 4.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Umwandeln des Boil-Off-Gases von Kryo-Kraftstofftanks (1 ), dadurch gekennzeichnet, daß der Kryo-Kraftstofftank (1 ) mindestens ein absperrendes, fremdbetätigtes
Ventil (3) und eine Gasumwandlungseinheit (4) aufweist, die beide mit einer Steuereinrichtung (8) verbunden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventil (3) ein Druckminderer (2) vorgeschaltet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventil (3) ein Überströmventil (12) vorgeschaltet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kryo-Kraftstofftank (1 ) und dem Ventil (3) ein Pufferbehälter (13) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (3) ein Magnetventil ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasumwandlungseinheit (4) einen Energiewandier aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasumwandlungseinheit (4) mindestens eine Brennstoffzelle enthält.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasumwandlungseinheit (4) eine Zündelektrode (6) und einen Brenner (7) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiewandler mindestens ein Thermoelement (5) enthält.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (8) mit einem autarken Hilfsenergiespeicher (10) versehen ist.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsenergiespeicher (10) ein Trockenakkumulator oder ein Hochkapazitätskondensator ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (8) eine Zündeinrichtung (9) aufweist. O 00/31461
- 12 -
13. Verfahren zur Umwandlung des Boil-Off-Gases von Kryo-Kraftstofftanks (1) bei dem das Boil-Off-Gas über ein absperrendes, fremdbetätigtes Ventil (3) einer Gasumwandlungseinheit (4) zugeführt wird, in der das Boil-Off-Gas chemisch umgewandelt und/oder verbrannt wird, wobei die Gasumwandlungseinheit (4) von einer Steuereinrichtung (8) aktiviert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung erfolgt, nachdem ein Druckschalter (11) bei einem festgelegten Schaltdruck schaltet.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des dem Kryo-Kraftstofftanks (1) entweichenden Boil-Off-Gases in einem dem Ventil (3) vorgeschalteten und hinterdruckgesteuerten
Druckminderer (2) reduziert wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Boil-Off-Gas der Gasumwandlungseinheit (4) über ein vordruckgesteuertes Überströmventil (12) zugeführt wird.
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