Algum conteúdo deste aplicativo está indisponível no momento.
Se esta situação persistir, por favor entre em contato conoscoFale conosco & Contato
1. (WO2019042714) DEVICE AND PROCESS FOR FILLING A MOBILE REFRIGERANT TANK WITH A CRYOGENIC REFRIGERANT
Nota: O texto foi obtido por processos automáticos de reconhecimento ótico de caracteres.
Para fins jurídicos, favor utilizar a versão PDF.

Vorrichtung und Verfahren zum Befüllen eines mobilen Kältemitteltanks mit einem kryogenen Kältemittel

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen eines Kältemitteltanks eines Fahrzeugs mit einem kryogenen Kältemittel, mit einem Speichertank zum Bevorraten von verflüssigtem kryogenen Kältemittel, der mit einer Füllstation in

Strömungsverbindung steht, die eine mit einer Kupplung zum Anschließen eines zu befüllenden Kältemitteltanks ausgerüstete Füllleitung aufweist. Die Erfindung betrifft des weiteren ein entsprechendes Verfahren.

Die Erfindung bezieht sich dabei insbesondere auf eine Vorrichtung bzw. ein

Verfahren zum Befüllen von Kältemitteltanks, die zum Kühlen eines Kühlraums bestimmt sind, der sich auf einem Kühlfahrzeug, insbesondere einem Kühllastwagen, befindet. Solche Kühlräume dienen dazu, temperaturempfindliche Waren als Kühlgut bei einer Temperatur von z.B. 4°C bis 10°C, oder als Gefriergut bei Temperaturen unter 0°C zu transportieren. Zur Kühlung derartiger Kühlräume kommen häufig noch konventionelle Kühlaggregate zum Einsatz, die jedoch wegen ihrer hohen

Lärmemissionen einerseits und ihrer Dieselemissionen anderseits im laufenden Betrieb mehr und mehr in die Kritik geraten. Als Alternative bietet sich die Kühlung mittels eines kryogenen Kältemittels an. Das kryogene Kältemittel, beispielsweise flüssiger Stickstoff, wird in einem am Fahrzeug montierten thermisch isolierten Kältemitteltank im flüssigen Zustand bevorratet und bei Bedarf über eine Rohrleitung dem Kühlraum zugeführt. Zur Kühlung des Kühlraumes wird das kryogene

Kältemittel entweder flüssig oder gasförmig in den Kühlraum eingesprüht (direkte Kühlung) oder über eine Wärmetauscheranordnung mit der Atmosphäre im Kühlraum in indirekten Wärmekontakt gebracht (indirekte Kühlung). Beispiele für derartige Kühlfahrzeuge sowie für Kühlsysteme von Kühlfahrzeugen werden in der WO

201 11\ 41287 A1 , EP 1 659 355 A2, GB 2 275 098 A oder der EP 2 384 91 6 A2 beschrieben.

Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung jedoch allgemein auf eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Befüllung von auf Fahrzeugen, insbesondere Straßen- oder Schienenfahrzeugen, montierten Kältemitteltanks (nachfolgend auch„mobile Kältemitteltanks") mit einem kryogenen Kältemittel.

Die Befüllung von mobilen Kältemitteltanks erfolgt üblicherweise an Füllstationen, die mit einem ortsfesten Speichertank strömungsverbunden sind, in dem das Kältemittel im tiefkalten Zustand gelagert wird. Die Füllstation ist mit einer Füllleitung

ausgerüstet, an der an einer Kupplung eine Füllleitung des Kältemitteltanks angeschlossen werden kann.

Zur Förderung des Kältemittels zur Füllstation oder beim Befüllen des

Kältemitteltanks kommt in der Regel eine Pumpe zum Einsatz. Die Förderung von kryogenen Kältemitteln mittels Pumpe ist allerdings mit Kosten für Betrieb und Wartung der Pumpe verbunden und überdies störanfällig. Zudem wird durch die Pumpe unerwünschte Wärme in das System eingetragen. Um Kavitationseffekte zu vermeiden, müssen Pumpe und Leitung zudem vor dem Füllvorgang vorgekühlt werden, was zu einer erheblichen Zeitverzögerung führt.

Um die Befüllung eines mobilen Kältemitteltanks unter Verzicht auf eine Pumpe zu bewerkstelligen, kann das kryogene Kältemittel in der Füllstation bei einem höheren Druck bereitgestellt werden, als es dem Druck im Kältemitteltank entspricht. Das Kältemittel strömt bei der Betankung unter der Wirkung des höheren Drucks in den Kältemitteltank ein. Dabei besteht jedoch das Problem, dass bei der Entspannung auf den niedrigeren Druck im Kältemitteltank ein Teil des Kältemittels verdampft und abgeführt werden muss. Dies führt zu erheblichen Verlusten an Kältemittel und ist zudem für einen Benutzer mit erheblichen Sicherheitsrisiken verbunden, wenn das verdampfte Kältemittel direkt aus dem Kältemitteltank oder unmittelbar am Fahrzeug in die Umgebungsatmosphäre abgeführt wird.

Bei einer aus der WO 2014/064355 A2 bekannten Einrichtung zum Befüllen eines Kältemitteltanks mit einem kryogenen Medium wird das im Kältemitteltank

entstehende Gas aufgefangen und dazu genutzt, eine gleichmäßige, vorgegebene Druckdifferenz zwischen dem Speichertank der Füllstation und dem Kältemitteltank herzustellen. Dazu wird das Gas teilweise in die Füllstation zurückgeführt. Dies verhindert zwar den unkontrollierten Austritt von kaltem Gas in die Umgebung, jedoch ergibt sich die Notwendigkeit, eine dichte Verbindung sowohl zwischen den flüssigen Phasen als auch zwischen den Gasphasen im Kältemitteltank und im

Speichertank herzustellen. Dies ist jedoch für einen Benutzer beschwerlich und erhöht nicht zuletzt das Sicherheitsrisiko; zudem wird die Geschwindigkeit des Füllvorgangs reduziert.

Ein weiteres Problem besteht bei öffentlichen Füllstationen zur Befüllung von

Kältemitteltanks. Hier muss aufgrund gesetzlicher Vorschriften sichergestellt werden, dass eine während der Betankung abgemessene Menge an Kältemittel vollständig in den Tank eines Kunden überführt wird. Dies kann aber nicht gewährleistet werden, wenn das Kältemittel im Kundentank teilweise verdampft und während des

Füllvorgangs aus diesem abgezogen wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein rasches und sicheres

Verfahren zum Befüllen von mobilen Kältemitteltanks anzugeben, das die

Erfordernisse an eine öffentliche Füllstation erfüllt.

Gelöst ist diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art und Zweckbestimmung dadurch, dass stromab zum Speichertank und stromauf zur Füllstation ein Konditionierbehälter zum Zwischenspeichern von verflüssigtem kryogenem Kältemittel vorgesehen ist, der mit einem Druckaufbaubehälter in

Strömungsverbindung bringbar ist, in dem kryogenes Kältemittel bei einem höheren Druck als dem Druck im Speichertank vorliegt.

Die Bezeichnungen„stromauf" und„stromab" beziehen sich hier und im Folgenden auf eine Anordnung relativ zur bestimmungsgemäßen Fließrichtung des flüssigen Kältemittels beim Füllvorgang.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst also einen bevorzugt wärmeisolierten Speichertank, in dem das kryogene Kältemittel, insbesondere flüssiger Stickstoff, bei einem vergleichsweise niedrigen Druck p-ι von beispielsweise
1 -2 bar(g) bevorratet wird, einen gleichfalls bevorzugt wärmeisolierten Druckaufbaubehälter, in dem das kryogene Kältemittel bei einem Druck p2 vorliegt, der höher ist als der Druck Pi im Speichertank, beispielsweise 5 bis 8 bar(g), sowie einen wärmeisolierten und druckfesten Konditionierbehälter, der wechselweise mit dem Speichertank und dem Druckaufbaubehälter in Strömungsverbindung bringbar ist. Der Konditionierbehälter ist kleiner als der Speichertank und der Druckaufbaubehälter ausgebildet, sodass eine Änderung der Druckverhältnisse im Konditioniertank keinen wesentlichen Einfluss auf die Druckverhältnisse im Speichertank und dem Druckaufbaubehälter hat. Der Konditionierbehälter steht mit der Füllleitung einer Füllstation in

Strömungsverbindung, die wiederum mittels einer Kupplung druckfest und

flüssigkeitsdicht, jedoch lösbar mit einem Füllanschluss eines zu befüllenden

Kältemitteltanks verbindbar ist.

Im Speichertank wird das Kältemittel somit bei vergleichsweise niedrigem Druck und dementsprechend niedriger Temperatur bevorratet und in den Konditionierbehälter bis zur Höhe eines vorgegebenen Pegels eingefüllt. Nach Schließen der

Strömungsverbindung zum Speichertank und Öffnen der Strömungsverbindung zum Druckaufbaubehälter erfolgt aufgrund des dort höheren Druckes eine Druckerhöhung im Konditionierbehälter, die dazu führt, dass das dort vorliegende kryogene

Kältemittel auf einer Temperatur deutlich unterhalb der Gleichgewichtstemperatur des entsprechenden Drucks vorliegt, d.h. das kryogene Kältemittel liegt im

Konditionierbehälter im unterkühlten Zustand vor und kann über die Füllleitung in den Kältemitteltank eingefüllt werden, ohne dass ein wesentlicher Teil des Kältemittels beim Füllvorgang verdampft. Erfindungsgemäß bedarf es keiner Rückleitung, mittels der Gas aus dem Kopfraum des Kältemitteltanks zur Füllstation zurückgeführt werden müsste.

Der Speichertank und der Konditionierbehälter sind bevorzugt über zwei Leitungen miteinander verbunden: Eine erste Leitung, mittels der dem Konditionierbehälter flüssiges Kältemittel aus dem Speichertank zugeführt wird und eine zweite Leitung, mittels der gasförmiges Kältemittel aus dem Konditionierbehälter in den Kopfraum des Speichertanks zurückgeführt und somit ein Druckausgleich zwischen

Speichertank und Konditioniertank während der Befüllung des Konditioniertanks erfolgen kann. Beide Leitungen sind mit Sperrarmaturen ausgerüstet, die vor der Herstellung der Strömungsverbindung des Konditionierbehälters mit dem

Druckaufbaubehälter geschlossen werden.

Die Menge an insgesamt dem Kältemitteltank zugeführtem Kältemittel wird bevorzugt an einer in der Füllleitung, stromab zum Konditionierbehälter, angeordneten

Messeinrichtung erfasst. Da während des Füllvorgangs der Kältemitteltank gasdicht mit der Füllstation verbunden ist und weder Gas in die Umgebung abgeblasen noch in die Füllstation oder den Speichertank rückgeführt wird, entspricht die an der Messeinrichtung erfasste Menge sehr genau der tatsächlich in den Kältemitteltank eingebrachten Menge an Kältemittel. Dadurch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere auch für die Ausstattung öffentlicher Tankstellen für kryogene

Kältemittel geeignet.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der

Druckaufbaubehälter zum Speichern von verflüssigtem kryogenem Kältemittel ausgelegt und mit einem Verdampfer zum Verdampfen von kryogenem Kältemittel ausgerüstet ist. Im Druckaufbaubehälter liegt das Kältemittel also in verflüssigter Form vor und wird zur Herstellung des auf den Konditionierbehälter wirkenden Drucks ganz oder teilweise verdampft. Die Verdampfung erfolgt dabei bevorzugt mittels eines Luftverdampfers, bei dem das flüssige kryogene Kältemittel thermischen Kontakt mit der wärmeren Umgebungsluft gebracht wird.

Bevorzugt ist die Füllleitung stromauf zur Kupplung mit einer verschließbaren

Abgasleitung zur Entlüftung des Kältemitteltanks strömungsverbunden. Die

Abgasleitung ist innerhalb der Füllstation angeordnet und ermöglicht das Abführen von gasförmigem Kältemittel aus dem Kältemitteltank. In diesem Falle dienen die Abschnitte der Füllleitung zwischen Kältemitteltank und Kupplung sowie zwischen Kupplung und dem Abzweig der Abgasleitung somit sowohl zum Zuführen von flüssigem kryogenem Medium an den Kältemitteltank als auch zum Abführen von gasförmigem Kältemittel aus dem Kältemitteltank vor Beginn von dessen Befüllung mit flüssigem Kältemittel. Es ist somit nicht erforderlich, eine eigene Leitung zum Abführen der Gasphase aus dem Kältemitteltank vorzusehen.

Zweckmäßigerweise ist eine Mehrzahl von Konditionierbehältern vorgesehen, die mittels geeigneter Sperrarmaturen, die etwa mittels einer Steuereinheit ferngesteuert werden können, mit dem Speichertank und/oder dem Druckaufbaubehälter in

Strömungsverbindung bringbar und jeweils an eine Füllstation angeschlossen sind. Auf diese Weise können mit einem Speicherbehälter und einem Druckaufbaubehälter mehrere Betankungsvorgänge gleichzeitig vorgenommen werden.

Bei dem kryogenen Kältemittel handelt es sich bevorzugt um verflüssigten Stickstoff, verflüssigten Wasserstoff oder ein verflüssigtes Kohlenwasserstoffgas, wie

beispielsweise LNG oder LPG.

Ein zur Befüllung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeigneter Kältemitteltank weist eine mit der Kupplung der Füllstation verbindbaren, in den Kältemitteltank einmündende Füllleitung auf, wobei die Füllleitung in einem oberen Bereich des Kältemitteltanks an einer Düsenanordnung ausmündet. Während des Füllvorgangs wird bevorzugt kontinuierlich verflüssigtes, unterkühltes Kältemittel in einem im oberen Bereich des Kältemitteltanks vorliegenden Gasphase eingesprüht, das bei den im Kältemitteltank vorliegenden Druckverhältnissen im unterkühlten Zustand vorliegt. Dadurch wird die im Kältemitteltank vorliegende Gasphase gekühlt und der Druck im Kältemitteltank reduziert. Je nach Temperaturverhältnissen kommt es sogar zum teilweisen Auskondensieren des Gases. Der Kältemitteltank benötigt dabei keine von der Füllleitung getrennte Leitung zum Abführen von gasförmigem

Kältemittel.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.

Das erfindungsgemäße Betankungsverfahren zum Befüllen eines Kältemitteltanks eines Kühlfahrzeugs mit einem kryogenen Kältemittel ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:

a. ein bei einem Druck p-ι in einem Speichertank bevorratetes, verflüssigtes

kryogenes Kältemittel wird einem Konditionierbehälter zugeführt,

b. anschließend wird die Strömungsverbindung zwischen Speichertank und

Konditionierbehälter unterbrochen und der Druck im Konditionierbehälter isotherm auf einen Wert p2 gebracht, der größer als der Druck p-ι im Speichertank ist, c. der zu befüllende Kältemitteltank wird auf einen Druck entspannt, der niedriger als der Druck p2 im Konditionierbehälter ist,

d. es wird eine Strömungsverbindung zwischen einer im Konditionierbehälter

vorliegenden flüssiges Phase des kryogenen Kältemittels und dem zu füllenden

Kältemitteltank hergestellt und anschließend der Kältemitteltank unter dem

Überdruck des im Konditioniertank vorliegenden kryogenen Kältemittels befüllt.

Zur Befüllung des Konditionierbehälters ist entweder der Ausgangsdruck im

Speichertank höher als der im Konditioniertank, sodass der Konditioniertank unter der Wirkung des im Speichertank vorliegenden Überdrucks bis zur Höhe eines vorgegebenen Pegels befüllt werden kann. In diesem Fall wird beim Befüllen des Konditioniertanks das Kältemittel entspannt und liegt dort bei einer tieferen

Temperatur als im Speichertank vor. Oder der Speichertank und der Konditioniertank sind sowohl an den in ihnen vorliegenden flüssigen Phasen als auch den Gasphasen verbunden und weisen im wesentlichen gleichen Druck und gleiche Temperatur auf.

Nach der Unterbrechung der Strömungsverbindung zum Speicherbehälter wird der Druck im Konditionierbehälter unter zumindest weitgehend isothermen Bedingungen, d.h. ohne, dass sich die Temperatur des eingefüllten kryogenen Kältemittels im Konditionierbehälter wesentlich erhöht, auf einen Wert p2 mit p2>Pi gebracht. Das im Konditioniertank vorliegende verflüssigte Kältemittel wird also unterkühlt, und somit vermieden, dass ein Teil des Kältemittels bereits bei der Zuführung an den

Kältemitteltank verdampft. Zugleich wird dadurch das Kältemittel im Konditioniertank auf einen Druck gebracht, der eine Befüllung eines Kältemitteltanks ohne

Zuhilfenahme einer Pumpe ermöglicht. Dazu muss die Atmosphäre im zu füllenden Kältemitteltank vor dem Beginn des Betankungsvorgangs auf einen entsprechend niedrigeren Druckwert (p<p2) entspannt werden, falls dort ein höherer Druck vorliegt.

Nach dem Abschluss der Befüllung wird die Strömungsverbindung vom

Kältemitteltank zum Konditionierbehälter unterbrochen und die Kupplungsteile werden voneinander gelöst. Anschließend kann das Kühlfahrzeug von der Füllstation entfernt werden. Zugleich wird auch die Strömungsverbindung zwischen

Druckaufbaubehälter und Konditionierbehälter geschlossen und der

Konditionierbehälter druckentlastet, beispielsweise über eine Gasrückleitung, die einen obere Bereich des Konditionierbehälters mit einem oberen Bereich des

Speichertanks verbindet. Anschließend steht der Konditionierbehälter für eine Neubefüllung zur Verfügung.

Die oben erwähnte Erhöhung des Drucks im Konditionierbehälter erfolgt bevorzugt dadurch, dass nach Unterbrechung der Strömungsverbindung zum Speicherbehälter eine Strömungsverbindung zu einem Druckaufbaubehälter hergestellt wird, in dem ein höherer Druck als im Speichertank vorliegt. Der Druckaufbaubehälter ist dazu bevorzugt mit dem gleichen kryogenen Kältemittel wie der Speichertank gefüllt, das im Druckaufbaubehälter im flüssigen Zustand bevorratet und vor der Herstellung der Strömungsverbindung mit dem Konditioniertank zumindest teilweise verdampft wird.

Zweckmäßigerweise wird die Atmosphäre im Kältemitteltank vor Beginn der

Betankung auf einen Druck zwischen 0 bar(g) (d.h. Umgebungsdruck) bis 2bar(g), entspannt. Bevorzugt erfolgt dies dadurch, dass ein Teil der im Kältemitteltank vorliegenden Gasphase über die gleiche Füllleitung, mittels der das Kältemittel dem Kältemitteltank zugeführt wird (Schritt d.), die dadurch zugleich vorgekühlt wird.

Um die im Kältemitteltank vorliegende Gasphase zu kühlen und dementsprechend den Druck im Kältemitteltank zu senken, wird vorzugsweise das flüssige kryogene Kältemittel über eine Düsenanordnung in eine im Kältemitteltank vorliegende

Gasphase eingesprüht.

Bevorzugt beträgt vor bzw. während der Befüllung der Druck pi im Speichertank zwischen 1 bar(g) und 2 bar(g) und der Druck p2 im Konditionierbehälter nach der Erhöhung des Drucks zwischen 5 bar(g) und 10 bar(g). Im Falle, dass die Erhöhung des Drucks im Konditionierbehälter durch die Herstellung einer

Strömungsverbindung mit einem Druckaufbaubehälter erfolgt, liegt das kryogene Kältemittel in diesem bevorzugt bei einem Druck von ebenfalls zwischen 5 bar(g) und 10 bar(g) vor.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich insbesondere zur Betankung von Kältemitteltanks mit flüssigem Stickstoff, jedoch auch zur Betankung von Kältemitteltanks mit flüssigem Wasserstoff oder einem verflüssigten Kohlenwasserstoffgases, wie beispielsweise LNG oder LPG. Bevorzugt handelt es sich beim Kältemitteltank um einen Tank, der an oder auf einem Landfahrzeug, beispielsweise einem Lastkraftwagen, montiert ist.

Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Die einzige Zeichnung (Fig. 1 ) zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Vorrichtung 1 zum Befüllen eines mobilen Kältemitteltanks 2 mit einem

verflüssigten kryogenen Kältemittel umfasst einen Speichertank 3, einen

Konditionierbehälter 4, einen Druckaufbaubehälter 5 und eine Füllstation 6.

Beispielsweise hat der Speichertank 3 ein Fassungsvermögen von 20000-50000I, der Druckaufbaubehälter 5 ein Fassungsvermögen von 5000-100001 und der Konditionierbehälter ein Fassungsvermögen von 1000-20001, also weniger als ein Zehntel des Fassungsvermögens des Speichertanks. Speichertank 3,

Konditioniertank 4 und Druckaufbaubehälter 5 sind, ebenso wie die sie verbindenden und von ihnen abgehenden Leitungen, thermisch gut isoliert ausgebildet.

Vom Boden des Speichertanks 3 führt eine Flüssigzuleitung 8 zum

Konditionierbehälter 4. Eine Gasrückleitung 9 verbindet den Speichertank 3 mit dem Konditionierbehälter 4 in deren jeweils oberem Bereich. Flüssigzuleitung 8 und Gasrückleitung 9 können durch Betätigen von Ventilen 1 1 , 12 gesperrt und geöffnet werden.

Vom Boden des Konditionierbehälters 4 führt eine Flüssigzuleitung 13 zu einem als Phasentrenner fungierenden Zwischenbehälter 14 in der Füllstation 6, wobei auch hier ein Ventil 15 das Sperren oder Öffnen der Flüssigzuleitung 13 ermöglicht. Von einem unteren Bereich des Zwischenbehälters 14 führt eine Füllleitung 1 6, die einen flexiblen Leitungsabschnitt 17 aufweist, zu einem Kupplungsanschluss 18. Zur Erfassung des Durchflusses durch die Flüssigzuleitung 13 ist eine hierzu geeignete Messeinrichtung 19, beispielsweise eine Messblende, vorgesehen. Die Füllleitung 1 6 kann mittels eines Ventils 20 gesperrt oder geöffnet werden. Die Füllstation 6 ist nach Art einer Zapfsäule aufgebaut und ermöglicht in der unten näher beschriebenen Weise die Betankung eines Kältemitteltanks 2, der sich auf einem - hier durch eine strichpunktierte Linie lediglich angedeutetem - Kühlfahrzeug 22 befindet. Der Kältemitteltank 2 dient zur Kühlung eines hier nicht gezeigten Kühlraums auf dem Kühlfahrzeug 22, beispielsweise eines Kühlraums zum Transportieren von gekühlten und/oder gefrorenen Lebensmitteln.

Auf dem Kühlfahrzeug 22 führt eine Füllleitung 23 von einem mit dem

Kupplungsanschluss 18 fest, jedoch lösbar verbindbaren Kupplungsstück 25 zum Kältemitteltank 2, in dem sie in einem oberen Bereich an einer aus mehreren Sprühdüsen bestehenden Düsenanordnung 24 ausmündet.

Von der Füllleitung 1 6 zweigt, strömungstechnisch zwischen Kupplungsanschluss 18 und Messeinrichtung 19, eine Abgasleitung 26 ab, die mittels eines Ventils 27 gesperrt oder geöffnet werden kann. Die Abgasleitung 26 mündet in hier nicht gezeigter Weise in einem Auffangbehälter, einer Rückleitung oder in einen

Gasaustritt, an dem das Gas in die Umgebungsatmosphäre abgegeben wird.

Aus einem oberen Bereich des Konditionierbehälters 4 führt eine Druckgasleitung 28 zum Druckaufbaubehälter 5. In der Druckgasleitung 28 ist ein Verdampfer 29, insbesondere ein Luftverdampfer, angeordnet. Dir Druckgasleitung 28 kann mittels eines Ventils 30 gesperrt oder geöffnet werden, das wie alle anderen zuvor genannten Ventile auch, manuell oder mittels ferngesteuertem Motor betätigt werden kann.

Im Betrieb der Vorrichtung 1 wird ein flüssiges kryogenes Kältemittel, beispielsweise flüssiger Stickstoff, im Speichertank 3 bei einem Druck von beispielsweise 1 bar(g) bis 2 bar(g) gelagert. Durch Öffnen des Ventils 1 1 bei Offenhaltung des Ventils 12 wird der Konditionierbehälter 4 bis zu Höhe eines vorgegebenen Pegels befüllt. Die Ventile 15 und 30 sind währenddessen geschlossen.

Vor der Befüllung des Kältemitteltanks 2 wird der flexible Leitungsabschnitt 17 der Füllleitung 1 6 am Kupplungsanschluss 18 mit dem Kupplungsstück 25 der Füllleitung 23 verbunden. Das Ventil 20 ist geschlossen. Anschließend wird das Ventil 27 geöffnet und Gas aus einer im Kältemitteltank 2 vorliegenden Gasphase wird über die Abgasleitung 26 abgeführt, bis im Kältemitteltank 2 ein vorgegebener Druckwert von beispielsweise 0 bar(g) bis 2 bar(g) erreicht ist. Anschließend wird das Ventil 27 geschlossen. Durch den Strom des kalten Gases durch die Füllleitung 23 und den Leitungsabschnitt 17 werden diese für die nun folgende Befüllung des

Kältemitteltanks 2 vorgekühlt.

Ungefähr gleichzeitig mit dem Ablassen des Gases aus dem Kältemitteltank 2 werden die Ventile 1 1 , 12 geschlossen und das Ventil 30 geöffnet. Aus dem

Druckaufbaubehälter 5, in dem das kryogene Kältemittel bei einem Druck von beispielsweise zwischen 5 bar(g) und 8 bar(g) vorliegt, strömt flüssiges Kältemittel aus, das im Verdampfer 29 verdampft und als Gas in den Kopfraum des

Konditionierbehälters 4 einströmt. Die damit verbundene Druckerhöhung im

Konditionierbehälter 4 führt dazu, dass das dort vorliegende flüssige Kältemittel nunmehr unterkühlt vorliegt, also bei einer wesentlich tieferen Temperatur als es der Gleichgewichtstemperatur bei einem Druck von 5 bar(g) bis 8 bar(g) entspricht. Anschließend wird das Ventil 15 geöffnet, wodurch flüssiges Kältemittel aus dem Konditionierbehälter 4 über die Flüssigzuleitung 13 in den Zwischenbehälter 14 einströmt und dort eine flüssige Phase ausbildet, in die die Füllleitung 1 6 mit ihrem vom Kupplungsanschluss 18 entgegen gesetztem Ende eintaucht.

Anschließend wird das Ventil 20 geöffnet. Das flüssige Kältemittel strömt im noch unterkühlten Zustand über die Füllleitung 16 und die Füllleitung 23 zur

Düsenanordnung 24, und wird in eine im Kältemitteltank 2 vorliegende Gasphase eingesprüht. Durch den Kontakt der kalten Flüssigkeit mit dem vergleichsweise warmem Gas im Kältemitteltank 2 wird die dort vorliegende Gasphase abgekühlt und teilweise zu flüssigem Kältemittel kondensiert, wodurch der Druck im Kältemitteltank reduziert wird.

Die vollständige Befüllung des Kältemitteltanks 2 wird durch einen Druckanstieg in der Füllleitung 23 festgestellt, der mittels einer hier nicht gezeigten Messeinrichtung gemessen wird. Nach Beendigung des Füllvorgangs werden die Ventile 20, 30 geschlossen. Kupplungsstück 25 und Kupplungsanschluss 18 können nun voneinander getrennt werden. Durch Öffnen des Ventils 12 erfolgt ein

Druckausgleich zwischen dem Speichertank 3 und dem Konditionierbehälter 4, der nun erneut mit flüssigem Kältemittel aus dem Speichertank 3 bei dem dort vorliegenden, niedrigen Druck befüllt werden kann.

Der Betankungsvorgang nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kommt vollständig ohne zwischenzeitliche Entlüftung des zu befüllenden Kältemitteltanks 2 aus.

Dadurch wird nicht nur der Kältemittelverbrauch minimiert und die Anforderungen an eine öffentliche Füllstation erfüllt, sondern der Betankungsvorgang kann auch sehr rasch erfolgen. Beispielsweise kann ein 660I fassender Tank innerhalb von 6 min bis 8 min mit flüssigem Stickstoff gefüllt werden. Zudem verzichtet die

erfindungsgemäße Anordnung auf eine separate Kupplung zum Anschließen einer Gasrückleitung aus dem Kältemitteltank 2, wodurch eine hohe

Bedienungsfreundlichkeit und Sicherheit gewährleistet wird.

Bezuqszeichenliste

1 . Vorrichtung

2. Kältemitteltank

3. Speichertank

4. Konditionierbehälter

5. Druckaufbaubehälter

6. Füllstation

7. - 8. Flüssigzuleitung

9. Gasrückleitung

10. - 1 1 . Ventil

12. Ventil

13. Flüssigzuleitung

14. Zwischenbehälter

15. Ventil

16. Füllleitung

17. Flexibler Leitungsabschnitt

18. Kupplungsanschluss

19. Messeinrichtung

20. Ventil

21 . - 22. Kühlfahrzeug

23. Füllleitung

24. Düsenanordnung

25. Kupplungsstück

26. Abgasleitung

27. Ventil

28. Druckgasleitung

29. Verdampfer

30. Ventil