用于充装加压气体容器的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于从气体源（２）充装加压气体容器（１）的方法，该气体源（２）处于称为高压的压力（Ｐｓｈ）下，该充装在充装之前选择或计算的预定充装时间（Ｄａｂ）内和在确定的温度（Ｔ）下进行，其中，在气体源（２）和容器（１）之间形成流体通道（３）形式的连接，在该预定充装时间（Ｄａｂ）的预定子时间间隔（ｄｔｉ）期间，进行多个通道打开（Ｏ）－关闭（Ｆ）序列，其中，容器（１）内的随时间（ｔ）变化的当前压力（Ｐｃｉ）曲线（Ｃ１、Ｃ２）在充装时间（Ｄａｂ）期间沿着连接充装前测量的压力（Ｐｃｉ）和充装后测量的压力（Ｐｃｆ）的理论直线（ＡＢ），该预定充装时间（Ｄａｂ）被细分成多个范围在二到几百秒并具有各自的确定持续时间的子时间间隔（ｄｔｉ），该持续时间优选范围为５到２０秒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于充装加压气体容器的方法和设备。本专利技术特别地涉及一种用于充装诸如加压气瓶或箱等容器的方法和设备。
技术介绍
对例如依靠氢气运行的车辆装载的高压容器的充装必须尽快进行以便 减少车辆的停止时间。这些容器或箱的最终工作压力通常在350和大约700bar之间。 由于箱中的气体压缩的本质上的绝热性质以及高的最终压力，箱内气体温度迅速升高，这易于破坏箱的复合结构。因此，限制此温度升高至箱的设计温度是重要的，该设计温度为最大允许温度(一般大约85。C)。一种已知的用于控制此充装温度的方案为在过热的情况下中断充装。 另 一方案为控制充装速率以便使其保持低于可导致温度过度升高的流率。这两种已知的方法要求控制供给到箱的气体的流率并因此要求使用高 压控制阀，该控制阀非常昂贵。在这些已知的方案中，第一实施方式为控制控制阀的紧上游或紧下游 的气体流率。不使用流量计的第二实施方式为控制在控制阀下游的压力升高速率 (该压力升高速率为阀下游的压力对时间的导数)。充装通常从加压气体储备进行。这样，在这些现有技术方案中，当待充装的箱(阀的下游)中压力增加时，源中的压力降低。因此，阀的动态 控制范围非常重要，因为它必须控制流率或恒定的温度增加，但是，阀上 游的压力和阀下游的压力都不是恒定的。这样阀控制回#求相对较长的调节时间和具有宽的打开/关闭动态范围的控制阀。阀控制回路的差的调节 会阻止在充装结束时达到目标压力，或如果在计划充装时间之前达到目标 压力时导致箱过热。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种用于充装加压气体容器的方法，该方法克 服了现有技术中的全部或部分缺点。通过用于特别从处于称为高压的压力下的气体源充装加压气体容器的 方法实现此目的，该充装在充装之前选择或计算的预定充装时间内和在预 定的温度下进行，该容器在充装前具有预定的初始内部压力，且在充装后 具有预定的最终压力，其中，在气体源和容器之间形成流体通道形式的连 接，并且在该预定充装时间的预定子时间间隔期间，进行多个通道打开和 关闭序列，所述子时间间隔和对应的打开和关闭序列的大小确定为4吏得在 预定充装时间期间，容器内的随时间变化的当前/瞬时压力曲线在充装时间 期间沿着/跟随/符合连接充装前测量的压力和充装后测量的压力的理论线，该预定充装时间;故细分成多个范围在二到几百秒的具有预定持续时间的子 时间间隔，该持续时间优选范围为5到20秒。 此外，本专利技术可以包括一个或多个以下特征- 容器中的随时间变化的当前压力曲线的端部基本上分别与连接 充装前的压力和充装后的压力的理论线的端部重合，一 在各个子时间间隔期间，所述方法包括从子时间间隔开始时通 道打开的第一步骤，接着是从容器中的当前压力达到一预定值 的时刻起通道关闭的第二步骤，该预定值至少接近且优选地等 于理论线在此充装时刻给出的压力值，并且，通道保持关闭， 直到该子时间间隔结束， - 所述子时间间隔和对应的打开和关闭序列的大小确定为使得基 本上在预定充装时间期间的任何给定充装时刻，容器内的随时间变化的当前压力曲线从理论线偏移的压力值低于30bar,且 优选地低于10bar,或低于理论线在此充装时刻给出的压力值 的20%，且优选地^[氐于5%，- 充装时间被细分成多个范围在二到几百秒的具有预定持续时间 的子时间间隔，该持续时间优选范围为5到20秒，- 使用容器内的当前压力来专门控制充装，- 在充装前测量环境温度及容器内初始压力，- 根据希望的充装时间来计算最终充装压力，- 在根据初始内部压力、环境温度和充装后的最终压力计算的温 度下充装容器，该计算的充装温度可能低于环境温度。根据另一特征，所述方法包括- 确定环境充装温度的步骤，- 在充装前确定容器的初始内部压力的步骤，- 选择将要在充装期间引入容器的一定量气体的步骤和/或选择 最大允许充装时间的步骤，- 根据环境充装温度、容器内的初始内部压力和将要引入的气体 量和/或最大允许充装时间，计算充装后容器内的最终压力的步- 根据环境充装温度、容器内的初始内部压力和将要引入的气体 量和/或最大允许充装时间，在充装前确定充装时间的步骤，- 计算充装后容器内的最终压力以便符合以下两个条件中较严格 的条件容器的额定充装容量或容器的设计温度，- 在没有流率或温度控制的情况下，通过"开-关"阀型构件来执 行打开和关闭序列，- 只根据将气体源连接到容器的充装管路中的压力测量来触发打 开和关闭序列。本专利技术的另一个目的在于提出一种用于充装加压气体容器且用于执行 所述方法的^殳备。用于充装加压气体容器并执行根据前述特征中的任何一项的方法的设备包括处于称为高压的压力下的气体源，用于测量环境充装温度的装置， 适合于连接到容器以便在气体源和容器之间形成流体通道的装置，通道上 的阀形成装置，用于确定容器内的当前压力的装置，连接到阀形成装置、 用于确定当前压力的装置和用于测量环境温度的装置的数据处理和控制装 置；所述数据处理和控制装置计算或接收关于预定充装时间和在充装后容 器的最终压力的设定值，以便控制阀形成装置的打开和关闭，其中，对于 待充装的容器，阀形成装置,皮控制成在充装时间的预定子时间间隔期间进 行多个打开和关闭的序列，所述子时间间隔和对应的打开和关闭序列的大 小确定为使得在预定充装时间期间，容器内的随时间变化的当前压力曲线 在充装时间期间大致沿着连接充装前测量的压力和充装后测量的压力的理 论线，阀形成装置包括例如具有自动控制的第 一开-关型阀。 根据其他可能的特征- 用于确定容器内的当前压力的装置包^"测量阀形成装置下游的 压力的压力传感器，- 阀形成装置包括安置于第一阀下游的第二阀，例如微调流量控 制阀，- 在所述通道上，该设备包括以下装置中的至少一个安全阀装 置，减压装置，- 所述通道包括用于连接到容器的孔口的管路，该管路设置有防 拉开装置和适合于连接到容器的配合联接装置的联接装置。附图说明参考附图，本专利技术的其他特征和优点将从下面描述的阅读中更好地显 现，其中- 图1示出说明4艮据本专利技术的示例性实施例的充装系统的结构和运行的示意- 图2和图3示意性地示出在不同充装期间，容器压力随时间变 化的曲线的几个示例。具体实施例方式图1中所示的用于充装加压气体容器的设备或站包括加压气体源2， 该加压气体源2包括例如一个或多个存储有压力为例如大约700bar的气体 的容器或气瓶。所述源容纳有例如将用来充装车辆20的箱1的氢气。气体 源2的出口连接到充装管路ll，该充装管路ll包括第一流量控制阀4，该 第一流量控制阀4具有相对较宽的通道(例如流动直径为大约5到10mm )。 在第一阀4的下游，充装管路ll串联地包括第二流量控制阀6，以便在第 一阀4的下游产生预定的压力降。明显地，这两个串联的阀4和6可以由 具有合适的通道(流率)和打开/关闭系统的单个阀例如气动阀来代替。在第二阀6的下游，充装站包括连接到第一阀4的控制装置6的压力 传感器5或发送器。阀4的控制装置6还可以接收其他的数据，例如环境 温度T,在该环境温度下进行充装。充装管路ll然后包括在管路中过压的 情况下(起作用)的安全阀7和用于使管路11减压的阀8。在下游，管路 11优选地包括连接到软管12的防拉开装置9，该软管1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从气体源（２）充装加压气体容器（１）的方法，该气体源（２）处于称为高压的压力（Ｐｓｈ）下，该充装在充装之前选择或计算的预定充装时间（Ｄａｂ）内和在预定温度（Ｔ）下进行，容器（１）在充装前具有预定的初始内部压力（Ｐｃｉ），在充装后具有预定的最终压力（Ｐｃｆ），其中，在气体源（２）和容器（１）之间形成流体通道（３）形式的连接，并且在该预定充装时间（Ｄａｂ）的预定子时间间隔（ｄｔｉ）期间，进行多个通道打开（Ｏ）和关闭（Ｆ）序列，所述子时间间隔（ｄｔｉ）和对应的打开（Ｏ）和关闭（Ｆ）序列的大小确定为使得在预定充装时间期间，容器（１）内的随时间（ｔ）变化的当前压力（Ｐｃｉ）曲线（Ｃ１、Ｃ２）在充装时间（Ｄａｂ）期间沿着连接充装前测量的压力（Ｐｃｉ）和充装后测量的压力（Ｐｃｆ）的理论线（ＡＢ），该预定充装时间（Ｄａｂ）被细分成多个范围在二到几百秒的具有预定持续时间的子时间间隔（ｄｔｉ），该持续时间优选范围为５到２０秒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：L阿利迪热斯，JS普雷加萨莫，T沙波诺，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]