DE102021130372A1

DE102021130372A1 - Verfahren und Anordnung zur Herstellung eines Treibstoffgemisches

Info

Publication number: DE102021130372A1
Application number: DE102021130372.9A
Authority: DE
Inventors: Lukas Werling; Chiara Erdmann; Michele Negri; Felix Lauck
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2021-11-19
Filing date: 2021-11-19
Publication date: 2023-05-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines homogenen Treibstoffgemisches aus zumindest zwei Treibstoffkomponenten, insbesondere aus einer Oxidatorkomponente und zumindest einer Brennstoffkomponente, in einem Mischvorgang, umfassend die Schritte Evakuierung einer Mischanordnung (10), Überführung zumindest einer der Treibstoffkomponenten, die zumindest teilweise gasförmige vorliegt, von einer Quelle (100, 100') in eine Verflüssigungseinrichtung (116, 116'), Vorverflüssigung der zumindest einen Treibstoffkomponente, insbesondere unter Beaufschlagung mit Kälte und/oder Druck, innerhalb der Verflüssigungseinrichtung (116, 116'), und Zusammenführung der Treibstoffkomponenten in einer Zusammenführungsanordnung (300) zu dem Treibstoffgemisch (Fig. 2).

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines homogenen Treibstoffgemisches aus zumindest zwei Treibstoffkomponenten, insbesondere aus einer Oxidatorkomponente und zumindest einer Brennstoffkomponente, in einem Mischvorgang. Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung zur Herstellung eines Treibstoffgemisches.
Ein Verfahren der oben genannten Art ist in der EP 0 895 804 A2 angegeben. Gezeigt sind ein Verfahren und Apparat zur Mischung zweier kryogener Flüssigkeiten, insbesondere Sauerstoff und Stickstoff. Der Apparat weist einen Mischbehälter auf, in den zunächst eine erste kryogene Flüssigkeit gefüllt wird, und nach Schließen der Ventile eine zweite kryogene Flüssigkeit. Aufgrund der Dichteunterschiede entsteht eine homogene Mischung. Während des Mischungsprozesses treten Verluste auf, sodass die genaue Gemischzusammensetzung anschließend bestimmt werden muss.
In der EP 0 774 634 A2 sind ein Verfahren und ein Apparat zur Herstellung eines atembaren, kryogenen Flüssiggemisches zur Lagerung verderblicher Lebensmittel gezeigt, bei dem aus in ihrer Zusammensetzung veränderter Luft und Stickstoff ein Produktgasgemisch erzeugt wird. Die Mischung erfolgt (quasi-) kontinuierlich mit anschließender Verflüssigung über Kühlung.
Die NZ 210129 offenbart ein Verfahren und eine Anlage zur Mischung flüssiger organischer Verbundstoffe.
In der GB 1 311 467 A ist ein Apparat zum Mischen von mehreren Gasen mittels eines rotierenden Bauteils angegeben.
Die US 3 991 129 beschreibt ein Verfahren zur Polymerisierung von C1 - C5 Raffineriegasen unter Verwendung eines Katalysators und eines statischen Mischers.
Die WO 94/27581 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Liposomen unter Zusammenführung einer phospholipiden und einer wässrigen Phase in einer kritischen, überkritischen oder nahezu kritischen Phase und anschließender Druckreduktion zur Entfernung der kritischen, überkritischen oder nahezu kritischen Phase unter Liposombildung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines genau definierten Treibstoffgemisches aus zumindest teilweise gasförmig vorliegenden Treibstoffkomponenten mit hoher Volumeneffizienz bereitzustellen, sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Aufgabe wird für das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei umfasst das Verfahren die Schritte: Evakuierung einer Mischanordnung, Überführung zumindest einer der, vorzugsweise der jeweiligen, Treibstoffkomponente/n, die zumindest teilweise gasförmig vorliegt/vorliegen, von einer (z. B. jeweiligen) Quelle in eine (z. B. jeweilige) Verflüssigungseinrichtung, Vorverflüssigung der zumindest einen (z. B. der jeweiligen) Treibstoffkomponente, insbesondere unter Beaufschlagung mit Kälte und/oder Druck, innerhalb der Verflüssigungseinrichtung und Zusammenführung der Treibstoffkomponenten in einer Zusammenführungsanordnung zu dem (flüssigen, homogenen) Treibstoffgemisch.
„Evakuierung“ bedeutet hierbei die Erzeugung eines technischen Vakuums unter Herstellung eines Unterdrucks.
Die Überführung der Treibstoffkomponenten und die Vorverflüssigung können zumindest zeitweise gleichzeitig und/oder nacheinander ablaufen. Möglich ist z. B. ein Überführen mit anschließender Vorverflüssigung bis zum Erreichen eines gewünschten verflüssigten Volumens. Durch die Vorverflüssigung können die Volumina der Mischanordnung auch mit gasförmigen Treibstoffkomponenten besonderes effizient ausgenutzt und so größere Mengen an Treibstoffgemisch in einer vergleichsweise kompakten Anlage bzw. Anordnung hergestellt werden.
Besonders vorteilhaft lassen sich das Verfahren und die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens bei Gasen (d. h. unter Standardbedingungen zumindest teilweise gasförmig vorliegenden Treibstoffkomponenten) anwenden, welche unter Druck (z. B. mit einer kritischen Temperatur (Temperatur am kritischen Punkt) von mehr als 0 °C und/oder einem kritischen Druck (Druck am kritischen Punkt) von kleiner 100 bar) verflüssigbar sind, z. B. bei N₂O (insbesondere als Oxidatorkomponente), CO₂ und/oder Kohlenwasserstoffen wie C₂H₄, C₂H₆ oder C₃H₆.
In einer Ausführungsvariante des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Menge der jeweiligen Treibstoffkomponente während der Überführung in die Verflüssigungseinrichtung, insbesondere mittels einer Durchflussmesseinrichtung, vorzugsweise basierend auf dem Coriolis-Prinzip (mit dem Mengen in Gas- und/oder Flüssigphasen ermittelbar sind), ermittelt wird. Die Verflüssigungseinrichtung umfasst in diesem Fall insbesondere Verflüssigungsbehälter. Die Verflüssigungsbehälter fungieren zugleich als Dosierbehälter, in welche die exakten Mengen eindosiert werden. Auf diese Weise werden bereits stromauf der Verflüssigungseinrichtung (vor der Vorverflüssigung, insbesondere in gasförmigem Zustand) die exakten Mengen der Treibstoffkomponenten zum Erhalt einer definierten Menge des homogenen Treibstoffgemisches mit definiertem Mischungsverhältnis ermittelt.
Eine vorteilhafte Reduktion oder ein Ersatz der Kühlleistung zur Verflüssigung wird bewirkt, wenn bei Vorverflüssigung die Treibstoffkomponenten innerhalb der Verflüssigungseinrichtung mittels Inertgas mit Druck beaufschlagt werden. Zu diesem Zweck steht vorzugsweise die Verflüssigungseinrichtung mit einer Quelle für Inertgas in steuer- bzw. regelbarer Strömungsverbindung, die Inertgas mit einem zur Verflüssigung benötigten Druck bereitstellt.
Eine hohe Mischgüte insbesondere auch ohne Mischwerkzeuge wie bewegte Teile oder statische Mischer lässt sich erreichen, wenn die Zusammenführung mehrere aufeinanderfolgende Durchmischungsschritte umfasst, wobei insbesondere keine bewegten Mischeinrichtungen (und/oder statische Mischer) eingesetzt werden. So kann das Verfahren kostengünstig, in einer kostengünstigen Anordnung, durchgeführt werden.
In einer einfach gestalteten Ausführungsvariante des Verfahrens können in einem ersten Durchmischungsschritt die Treibstoffkomponenten (nach der Vorverflüssigung) durch einen Übergang von getrennten Leitungen zu einer gemeinsamen Gemischleitung zusammenströmen. Dies ist insbesondere vorteilhaft mit bereits exakt dosierten Mengen der Treibstoffkomponenten, z. B. bei genauer Mengenmessung vor oder bei Vorverflüssigung. Eine hohe Mischgüte, unter Homogenisierung des Treibstoffgemisches, kann insbesondere in Kombination mit einem zweiten Durchmischungsschritt erreicht werden, wobei die zusammengeführten Treibstoffkomponenten in ein größeres Volumen innerhalb der Gemischleitung unter Turbulenzbildung einströmen.
Eine Beibehaltung eines hohen Anteils an verflüssigten Treibstoffkomponenten wird ermöglicht, wenn nach Vorverflüssigung der Treibstoffkomponenten die jeweiligen Komponenten aus der Verflüssigungseinrichtung in jeweils einen Dosierbehälter innerhalb der Zusammenführanordnung überführt werden, wobei die Mengen der Komponenten die zur Gemischbildung benötigten Mengen übersteigen können. Die zur Gemischbildung benötigten Mengen stellen Mindestmengen dar. Bei einer derartigen Überführung können die Dosierbehälter möglichst schnell unter Verwendung von Leitungsmitteln mit großen Strömungsquerschnitten zwischen den Verflüssigungseinrichtungen und den Dosierbehältern befüllt werden. Aufgrund des kurzen Aufenthalts in den überführenden Leitungsmitteln und/oder geringen Querschnittsverengungen wird eine Nachverdampfung und/oder Kavitation bei der Überführung von den Verflüssigungseinrichtungen in die Dosierbehälter gering gehalten oder vermieden.
Eine exakte Mischung ist insbesondere auch bei vorstehend angegebener, übersteigender Menge möglich, wenn nach Befüllen der Dosierbehälter und vor Zusammenführung der Treibstoffkomponenten eine Feindosierung vorgenommen wird, wobei die genaue Menge, die für das Treibstoffgemisch benötigt wird, eingestellt wird.
Vorzugsweise wird zur Feindosierung ein Dosierungsbereich umfassend zumindest die Dosierbehälter und (jeweils den Treibstoffkomponenten zugeordnete) Entlüftungseinrichtungen, insbesondere umfassend Schließventile, von der übrigen Mischanordnung, insbesondere mittels Schließventilen, druckdicht entkoppelt, und eine Wartezeit eingehalten wird, bis sich die Flüssigphasen und die Gasphasen der jeweiligen Treibstoffkomponenten bei gegebener Temperatur (z. B. Umgebungstemperatur) innerhalb des Dosierungsbereiches im Phasengleichgewicht befinden.
Anschließend wird zur Feindosierung ein Füllstand (die Mengen der jeweiligen Treibstoffkomponenten) innerhalb eines für die Gemischbildung relevanten Volumens ermittelt, wobei sowohl die flüssig als auch die gasförmig vorliegenden Mengen der Treibstoffkomponenten innerhalb des relevanten Volumens berücksichtigt werden. Das für die Gemischbildung relevante Volumen ist das Volumen, in dem die Zusammenführung der Treibstoffkomponenten stattfindet und welches insbesondere von dem übrigen Volumen der Mischanordnung druckdicht entkoppelt werden kann bzw. während der Zusammenführung entkoppelt ist. Es kann insbesondere die Dosierbehälter und stromauf und/oder stromab angeordnete Leitungsabschnitte umfassen. Das relevante Volumen kann z. B. den Dosierungsbereich oder einen kleineren Bereich umfassen und befindet sich vorzugsweise zwischen Schließventilen. Die Mengenermittlung in der Flüssigphase erfolgt insbesondere mittels einer Dosiervorrichtung, beispielsweise einer Füllstandsanzeige an den Dosierbehältern, oder stromauf angeordnete Durchflussmesseinrichtungen, z. B. basierend auf dem Coriolis-Prinzip (mit dem Mengen in Gas- und Flüssigphasen ermittelbar sind). Die Mengenermittlung in der Gasphase erfolgt insbesondere unter Zugrundelegung von Temperatur- und Druckmesswerten unter Berücksichtigung des jeweiligen Phasengleichgewichts und den bekannten, von der Gasphase eingenommenen Volumina.
Eine exakte Feindosierung ist dadurch erreichbar, dass zur Feindosierung die genaue Menge, die für das Treibstoffgemisch benötigt wird, durch Ablassen von Teilen der Treibstoffkomponente/n aus der Gasphase, insbesondere mittels der Entlüftungseinrichtungen, eingestellt werden kann, wenn der ermittelte Füllstand in dem relevanten Volumen die für die Gemischbildung benötigte Menge zumindest einer der Treibstoffkomponenten übersteigt. Die Schritte zur Feindosierung können zumindest teilweise wiederholt werden (beispielsweise Wartezeit bis Phasengleichgewicht herrscht, Füllstandsermittlung, Ablassen), bis die exakten, zur Gemischbildung erforderlichen Mengen eingestellt sind.
Die Treibstoffkomponenten können vorteilhaft (vor-)gemischt werden, wenn zur Zusammenführung die Dosierbehälter über zwei Strömungsverbindungen miteinander strömungswirksam gekoppelt werden, wobei eine Strömungsverbindung die Flüssigphasen und eine Strömungsverbindung die Gasphasen der Treibstoffkomponenten miteinander verbindet. Zu diesem Zweck werden beispielsweise Schließventile der entsprechenden Strömungsverbindungen (nacheinander) geöffnet.
Eine vorteilhafte stufenweise Mischung kann erfolgen, wenn zur Zusammenführung zunächst die Flüssigphasen (insbesondere unter Ausnutzung des Druckunterschieds) und anschließend die Gasphasen (insbesondere unter Ausnutzung des Dichteunterschieds) miteinander in Strömungsverbindung gebracht werden. Insbesondere bildet die Öffnung der Verbindung der Flüssigphasen z. B. einen ersten Durchmischungsschritt und die Öffnung zur Verbindung der Gasphasen einen zweiten Durchmischungsschritt. Aufgrund der Druck- und Dichteunterschiede der Treibstoffkomponenten kommt es jeweils zur Zusammenströmung der Treibstoffkomponenten z. B. unter Turbulenzbildung, wodurch eine Mischung bewirkt wird.
Eine insbesondere abschließende Mischung unter Bildung des erwünschten homogenen Treibstoffgemisches wird bewirkt, wenn, insbesondere in einem zweiten oder dritten (abschließenden) Durchmischungsschritt, das (zusammengeführte) Treibstoffgemisch, z. B. unter Bedrückung, in einen Gemischbehälter umgefüllt wird, wobei es homogenisiert wird. Bei Verwendung der Bedrückung (auch) als Fördermethode kann die Umfüllung vorteilhaft unabhängig von der lageabhängig wirkenden Gravitationskraft erfolgen. Der Gemischbehälter kann ein Teil der Anordnung sein, und z. B. zugleich als Lagerbehälter fungieren. Möglich ist auch, dass der Gemischbehälter und/oder der Lagerbehälter von der Anordnung ausgelagert ist und z. B. durch einen Tank, insbesondere eines Raumfahrzeugs, gebildet ist, wo der abschließende Durchmischungsschritt stattfindet.
Eine hohe Genauigkeit hinsichtlich der Gemischzusammensetzung ist erreichbar, wenn während und/oder nach Zusammenführung der Treibstoffkomponenten (bzw. in die Gasphase übergegangener Anteile desselben) das Treibstoffgemisch nachverflüssigt wird, wobei es z. B. innerhalb des relevanten Volumens, und insbesondere vor der Homogenisierung (z. B. dem abschließenden, zweiten oder dritten, Durchmischungsschritt), mittels Inertgas bedrückt wird, insbesondere bei einem Druck (z. B. um mindestens 10 bar) oberhalb des Dampfdruckes der Treibstoffkomponente mit dem höheren Dampfdruck. Bei einem beispielhaften Gemisch aus N₂O und C₂H₆ beträgt der Druck z. B. etwa 60 bar bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C. Auf diese Weise werden etwaige, in die Gasphase übergegangene Anteile der Treibstoffkomponenten nach einer Wartezeit bis zur Einstellung des Phasengleichgewichts wieder in die Flüssigphase überführt. Die Flüssigphase wird z. B. gelagert und/oder im Raumfahrzeug als Treibstoff verwendet. Zur Beibehaltung des genauen Mischungsverhältnisses wird das Treibstoffgemisch vorzugsweise auch weiterhin, beispielsweise bei der Lagerung, mittels Inertgas bedrückt, wobei z. B. das Treibstoffgemisch mit einem Inertgaspolster beaufschlagt wird.
Vorzugsweise kann die Bedrückung auch zur Förderung des Treibstoffgemisches z. B. in den Treibstofftank dienen, wobei unter Nutzung des Kostenvorteils auf eine separate Fördereinrichtung verzichtet werden kann.
Eine unerwünschte Reaktion des Treibstoffgemisches mit dem Bedrückungsgas wird vermieden, wenn zur Bedrückung ein Inertgas, insbesondere Stickstoff, Argon und/oder Helium, und/oder Sauerstoff verwendet wird. Bei Verwendung von Inertgas bleiben vorteilhafterweise die Treibstoffkomponenten unbeeinflusst. Bei Verwendung von Sauerstoff kann sich selbiges zumindest teilweise in dem Treibstoffgemisch und/oder einer Treibstoffkomponente (z. B. in Lachgas, wobei die entstehende Mischung auch Nitrox genannt wird) lösen, was zu einer Anreicherung von Sauerstoff in dem Treibstoffgemisch führt. So kann eine Bedrückung mit Sauerstoff die Leistungsfähigkeit des entstehenden Treibstoffgemisches erhöhen.
Für die Anordnung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Anspruch 16 betrifft eine Anordnung zur Herstellung eines, insbesondere homogenen (und flüssigen), Treibstoffgemisches, die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einer der vorstehenden Ausführungsvarianten durchzuführen (ggf. ausgenommen der abschließenden Homogenisierung des Treibstoffgemisches). Dabei ist vorgesehen, dass die Anordnung eine Vorverflüssigungsanordnung mit zumindest einer Verflüssigungseinrichtung für zumindest eine, vorzugsweise jede, Treibstoffkomponente zur separaten Vorverflüssigung der, vorzugsweise jeweiligen, Treibstoffkomponente/n und eine Zusammenführungsanordnung zur Zusammenführung der zumindest teilweise flüssig vorliegenden Treibstoffkomponenten zu dem Treibstoffgemisch umfasst. Zur Homogenisierung des Treibstoffgemisches kann die Anordnung ferner einen Gemisch- und/oder Lagerbehälter umfassen, in welchem das Gemisch bei, insbesondere durch, Einströmen homogenisiert wird. Der Gemisch- und/oder Lagerbehälter kann jedoch auch außerhalb der Anordnung, beispielsweise in einem Raumfahrzeug, angeordnet sein, insbesondere in Form eines Treibstofftanks.
Die Anordnung kann z. B. ferngesteuert und/oder vollautomatisiert verwendet werden, was einen hohen Sicherheitsstandard bei der Treibstoffherstellung gewährleistet.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Verfahrensschema einer ersten Variante einer Mischanordnung zur Herstellung eines Treibstoffgemisches,
2 ein Verfahrensschema einer zweiten Variante einer Mischanordnung zur Herstellung eines Treibstoffgemisches,
3 ein Verfahrensschema einer dritten Variante einer Mischanordnung zur Herstellung eines Treibstoffgemisches und
4 ein Verfahrensschema einer vierten Variante einer Mischanordnung zur Herstellung eines Treibstoffgemisches.

1 zeigt ein Verfahrensschema einer ersten Variante einer Mischanordnung 10 zur Herstellung eines homogenen flüssigen Treibstoffgemisches (Monopropellant) aus zumindest zwei Treibstoffkomponenten.
Bei den Treibstoffkomponenten handelt es sich vorzugsweise um eine Oxidatorkomponente (Oxidator 102), insbesondere Lachgas (N₂O), und eine Brennstoffkomponente (Brennstoff 106), insbesondere zumindest einen Kohlenwasserstoff, wie Ethan (C₂H₆), Ethen (C₂H₄) und/oder Ethanol (C₂H₅OH). Vorzugsweise lösen sich die verwendeten Komponenten ineinander oder sind dazu geeignet, eine sehr feine, homogene Dispersion zu bilden. Beispielsweise bei einer Kombination aus Lachgas als Oxidator 102 und einem Kohlenwasserstoff als Brennstoff 106 wirkt das eingesetzte Lachgas als Lösungsmittel, was einer Entmischung unter Abtrennung einer der beiden Phasen entgegenwirkt. So kann ein gegenüber konventionellen Monopropellants, z. B. Hydrazin oder Wasserstoffperoxid, vorteilhaftes Treibstoffgemisch hergestellt werden, das einen hohen spezifischen Impuls und einen hohen, zur Selbstbedrückung geeigneten Dampfdruck aufweist.
Die Mischanordnung 10 weist eine Verflüssigungsanordnung 200 mit z. B. jeweils einer Verflüssigungseinrichtung 116, 116' pro Treibstoffkomponente auf, die vorzugsweise je zumindest einen Verflüssigungsbehälter umfasst. Die Verflüssigungsanordnung 200 ist zur Vorverflüssigung der Treibstoffkomponenten vor deren Zusammenführung unter Beaufschlagung mit Kälte 118 und/oder Druck ausgebildet. Zu diesem Zweck weist die Verflüssigungseinrichtung insbesondere eine Kühleinrichtung und/oder eine Anordnung zur Bedrückung der Treibstoffkomponenten auf. Das Druck- und/oder Kälteniveau sind so einstellbar oder eingestellt, dass die Treibstoffkomponenten vollständig verflüssigt werden können.
Die Verflüssigungseinrichtung 116 ist über eine Oxidatorleitung 108 mit einer Quelle 100 für Oxidator 102 in Strömungsverbindung bringbar oder gebracht. Die Verflüssigungseinrichtung 116' ist über eine Brennstoffleitung 112 mit einer weiteren Quelle 100' für Brennstoff 106 in Strömungsverbindung bringbar oder gebracht. Die Leitungsmittel (Oxidatorleitung 108, Brennstoffleitung 112) weisen in diesem Abschnitt insbesondere jeweils einen (optionalen) Druckminderer 126, 126' und ein Mess-/Regelventil 128, 128' auf, sowie, in 1 beispielhaft, jeweils eine Durchflussmesseinrichtung 130, 130', insbesondere basierend auf dem Coriolis-Prinzip.
Die in 1 beispielhaft gezeigte Anordnung zur Bedrückung umfasst eine Inertgasleitung 110 mit einem gemeinsamen Leitungsabschnitt, der unter Aufteilung in Zweigleitungsabschnitte stromauf der Verflüssigungseinrichtungen 116, 116' an die Oxidatorleitung 108 und an die Brennstoffleitung 112 angekoppelt ist. Mittels der Inertgasleitung 110 ist eine noch weitere Quelle 100" für Inertgas 104, z. B. Stickstoff, Argon oder Helium, mit jeweils der Verflüssigungseinrichtung 116, 116' in Strömungsverbindung bringbar bzw. gebracht. Das Inertgas ist vorzugsweise derart beschaffen, dass es auch unter den vorliegenden Bedingungen zur Verflüssigung der Treibstoffkomponenten in gasförmigem Zustand verbleibt. Das Inertgas 104 liegt in der Quelle 100" bei einem hohen Druck vor, mindestens so hoch wie zur Bedrückung notwendig. Zur Druckbeaufschlagung der Treibstoffkomponenten mit Inertgas 104 und/oder Regelung des Druckniveaus umfasst die Inertgasleitung 104 insbesondere in dem gemeinsamen Leitungsabschnitt z. B. einen Druckminderer 127, ein Meß-/Regelventil 129 und in den Zweigleitungsabschnitten der Oxidatorleitung 108 und der Brennstoffleitung 112 jeweils Schließventile 131, 131'. Durch die Bedrückung kann eine zur Verflüssigung notwendige Kältezufuhr reduziert oder ersetzt werden.
Stromab der Verflüssigungsanordnung 200 ist eine Zusammenführungsanordnung 300 angeordnet, in der im Betrieb die Treibstoffkomponenten zu dem Treibstoffgemisch zusammengeführt werden. Die Zusammenführungsanordnung 300 umfasst bei der in 1 gezeigten Variante beispielhaft einen Übergang zwischen den noch getrennten Leitungsabschnitten (Oxidatorleitung 108 und der Brennstoffleitung 112) und der stromab anschließenden, gemeinsamen Gemischleitung 114, z. B. ohne ein zwischengeordnetes, gegenüber dem Übergang vergrößertes, Volumen, wie einen Behälter. Zwischen der Verflüssigungsanordnung 200 und der Zusammenführungsanordnung 300 sind Schließventile 132, 132' vorhanden, um die Strömungsverbindung kontrolliert zu öffnen oder zu schließen. Der Übergang der Oxidatorleitung 108 und Brennstoffleitung 112 zu der Gemischleitung 114 bildet eine erste Mischstufe.
Zudem umfasst die Zusammenführungsanordnung 300 beispielhaft einen in der Gemischleitung 114 angeordneten Gemischbehälter 122, in den die zusammengeführten Komponenten einströmen können. Der Gemischbehälter 122 weist einen Querschnittssprung und ein größeres Füllvolumen gegenüber der Gemischleitung 114 auf und bildet eine zweite Mischstufe.
Stromab des Gemischbehälters 122 ist in der Gemischleitung 114 zur definierten Herstellung oder Unterbrechung der Strömungsverbindung ein Schließventil 137 angeordnet.
In den getrennten Leitungsabschnitten stromauf des Übergangs ist (in der in 1 gezeigten Ausbildungsvariante optional) jeweils eine Entlüftungseinrichtung 136, 136' angeordnet. Über die Entlüftungseinrichtung 136, 136' können die Oxidatorleitung 108 und die Brennstoffleitung 112 jeweils mittels Schließventilen 133, 133' mit der Umgebung in Strömungsverbindung gebracht werden.
Zur Evakuierung der Mischanordnung 10 ist ferner eine Fördereinrichtung 134 in Form einer Vakuumpumpe in den Leitungsmitteln, hier beispielhaft stromab der Verflüssigungsanordnung 200 und stromauf des Übergangs in der Oxidatorleitung 108, angeordnet.
Stromab des Schließventils 137, und somit stromab des Gemischbehälters 122, ist in der Gemischleitung 114 optional eine Lageranordnung 400 mit einem Lagerbehälter 124 zur Lagerung des homogenen Treibstoffgemisches angeordnet.
Stromab des Lagerbehälters 124 schließt sich eine Entnahmestelle zur Entnahme des Treibstoffgemisches und Überführung in einen Tank, beispielsweise eines Satelliten, an. Die Entnahmestelle weist zu diesem Zweck eine Fördereinrichtung 138 und/oder ein Entnahmeventil 140 auf.
An unterschiedlichen Stellen kann die Mischanordnung 10 für den Betrieb erforderliche Komponenten aufweisen, insbesondere Sensorik und/oder Aktorik (z. B. zusätzlich zu den gezeigten Schließventilen), wie Druck- und/oder Temperatursensoren. Verwendete Schließventile können beispielsweise elektrisch-pneumatisch betreibbar sein bzw. betrieben werden.
Die Mischanordnung 10 ist zumindest in Teilen von der Umgebung strömungsmechanisch entkoppelbar, zur Erhaltung eines sich einstellenden und/oder eingestellten Druckniveaus.
Im Betrieb erfolgt zur Herstellung des Treibstoffgemisches zunächst die Evakuierung der gesamten Mischanordnung 10 mittels der Fördereinrichtung 134.
Anschließend werden die beiden Treibstoffkomponenten Oxidator 102 und Brennstoff 106 aus ihrer jeweiligen Quelle 100, 100' in die ihnen jeweils zugeordneten Verflüssigungseinrichtungen 116, 116' überführt.
In der in 1 gezeigten Variante des Verfahrens werden die Mengen der jeweiligen Treibstoffkomponenten innerhalb der Leitungsmittel während der Überführung in die jeweiligen Verflüssigungseinrichtungen 116, 116' insbesondere mittels der Durchflussmesseinrichtungen 130, 130' ermittelt. Dabei werden insbesondere die innerhalb der herzustellenden Charge des Treibstoffgemischs benötigten Mengen exakt bemessen.
Innerhalb der Verflüssigungseinrichtungen 116, 116' erfolgt die Vorverflüssigung der jeweiligen Treibstoffkomponente vor Zusammenführung. Bei der in 1 gezeigten Variante kann beispielhaft eine Kombination aus Einbringung von Kälte 118 und Bedrückung mittels Inertgas 104 zum Einsatz kommen, z. B. mit Drücken von bis zu 100 bar, je nach verwendeten Treibstoffkomponenten und/oder erfolgtem Kälteeintrag.
Die Überführung und Vorverflüssigung können wechselweise mehrmals nacheinander und/oder zeitgleich stattfinden, wobei jeweils ein aufgrund von Teilverflüssigung wieder zur Verfügung stehendes (Teil)-Volumen innerhalb der Verflüssigungseinrichtung 116, 116' erneut mit gasförmiger Treibstoffkomponente zu deren Verflüssigung nachbefüllt werden kann.
Nach der Vorverflüssigung werden die Treibstoffkomponenten in der Zusammenführungsanordnung 300 zu dem Treibstoffgemisch zusammengeführt. Zu diesem Zweck werden bei der in 1 gezeigten Anordnung die Schließventile 132, 132' geöffnet, und jeweils insbesondere der gesamte Inhalt der Verflüssigungseinrichtung 116, 116' bei geschlossenem Schließventil 137 in den Gemischbehälter 122 gefüllt. Die Verflüssigungseinrichtungen 116, 116' fungieren so zusätzlich als Dosierbehälter 120, wobei die benötigten Mengen an Oxidator 102 und Brennstoff 106 z. B. durch Messen des Zuflusses mittels der Durchflussmesseinrichtung 130, 130' in die Verflüssigungseinrichtungen 116, 116' ermittelt wurden.
Innerhalb der Zusammenführungsanordnung 300 herrscht z. B. Umgebungstemperatur, um eine aufwändige Kühlung in diesem Bereich zu vermeiden. Etwaige, durch die erhöhte Temperatur (teil-)verdampfte Mengen können durch Bedrückung z. B. während oder nach dem Zusammenführen wieder verflüssigt und so dem Treibstoffgemisch zugeführt werden.
Die Zusammenführung von Oxidator 102 und Brennstoff 106 im Übergang der Oxidatorleitung 108 und der Brennstoffleitung 112 zu der Gemischleitung 114 bewirkt aufgrund der Dichteunterschiede der Treibstoffkomponenten sowie der entstehenden Turbulenzen einen ersten Durchmischungsschritt. Durch das Umfüllen bzw. den Einlass der zusammengeführten Treibstoffkomponenten in den Gemischbehälter 122 wird das Treibstoffgemisch in einem zweiten Durchmischungsschritt unter Generierung weiterer Turbulenzen homogenisiert.
Anschließend kann zur Überprüfung des hergestellten Treibstoffgemisches eine Probe entnommen werden.
Der Gemischbehälter 122 kann zugleich als Lagerbehälter 124 dienen, oder es kann ein separater Lagerbehälter 124 vorhanden sein. Möglich ist auch eine Umfüllung der Treibstoffkomponenten nach dem ersten Durchmischungsschritt in einen Tank eines Raumfahrzeugs, z. B. Satelliten, unter Homogenisierung des Gemisches in dem zweiten Durchmischungsschritt. So wäre der zweite Durchmischungsschritt aus der Mischanordnung 10 ausgelagert.
Die Zusammenführung zu dem homogen Treibstoffgemisch erfolgt vorzugsweise unter ständiger oder anschließender (z. B. nach dem ersten oder zweiten Durchmischungsschritt beginnender) Bedrückung mittels des Inertgases. Zu diesem Zweck bleiben die Schließventile 132, 132' bei geöffneten Schließventilen 129, 131, 131' während des Zusammenführens geöffnet, um eine Einströmung an Inertgas 104 zu ermöglichen. So wird ein Verdampfen eines Teils der Treibstoffkomponenten während des Mischvorgangs verhindert und/oder ein verdampfter Teil des Treibstoffgemisches nachverflüssigt, um die gewünschte Zusammensetzung in der Flüssigphase sicherzustellen. Das Druckniveau bei Bedrückung liegt z. B. zumindest 10 bar oberhalb des Dampfdruckes der reinen Treibstoffkomponente mit dem höheren Dampfdruck bei entsprechender (Umgebungs-)Temperatur.
Nach Bildung des homogenen Treibstoffgemisches kann selbiges in dem Lagerbehälter 124 bis zur Überführung in den Satellitentank zwischengelagert werden.
Nach Zusammenführung und ggf. anschließender Lagerung wird das Treibstoffgemisch mittels der Fördereinrichtung 138 und/oder Bedrückung durch Inertgas 108 in einen Treibstofftank (hier nicht gezeigt) überführt.
2 zeigt eine Variante der Mischanordnung 10, wobei aus verflüssigten Treibstoffkomponenten, die in einem Vorverflüssigungsvorgang gewonnen werden, mehrere Chargen des homogenen Treibstoffgemisches, erforderlichenfalls mit unterschiedlichen Mischungsverhältnissen, hergestellt werden können.
Zu diesem Zweck weist die Mischanordnung 10, insbesondere die Zusammenführungsanordnung 300, je Treibstoffkomponente zumindest einen von dem Verflüssigungsbehälter separaten Dosierbehälter 120, 120' auf. Jedem Dosierbehälter 120, 120' ist eine Dosiervorrichtung, hier beispielhaft eine Füllstandsanzeige 144, 144', zugeordnet, über die zumindest der Inhalt an flüssiger Treibstoffkomponente innerhalb des Dosierbehälters 120 oder 120' ermittelbar ist. Die Zusammenführung erfolgt (auch) innerhalb der Dosierbehälter 120, 120'.
Die Dosierbehälter 120, 120' sind jeweils über die Oxidatorleitung 108 bzw. die Brennstoffleitung 112 und die darin befindlichen Schließventilen 132, 132' mit der stromauf angeordneten Verflüssigungseinrichtung 116, 116' in Strömungsverbindung bringbar bzw. gebracht. In den dazwischenliegenden Leitungsabschnitten sind die Entlüftungseinrichtungen 136, 136' angeordnet. Um ein definiertes Leitungsvolumen zu erhalten, befinden sich stromab der Entlüftungseinrichtungen 136, 136' und stromauf der Dosierbehälter 120, 120' jeweils ein weiteres Schließventil 135, 135' in der Oxidatorleitung 108 bzw. der Brennstoffleitung 112.
Zwischen den Schließventilen 135, 135' und den Dosierbehältern 120, 120' ist eine öffenbare oder geöffnete Strömungsverbindung 145, hier beispielhaft ein Leitungsabschnitt, zwischen der Oxidatorleitung 108 und der Brennstoffleitung 112 angeordnet, die als Gasbrücke wirken kann. Die Öffnung erfolgt z. B. über ein in dem Leitungsabschnitt angeordnetes Schließventil 146.
Stromab der Dosierbehälter 120, 120' sind die Oxidatorleitung 108 und die Brennstoffleitung 112 zu der Gemischleitung 114 zusammengeführt. Die Strömungsverbindung zur Gemischleitung 114 für den Oxidator 102 ist mittels eines Schließventils 148 öffenbar bzw. geöffnet.
Die Schließventile 146 und 148 können jeweils als Mischstufen wirken, wobei jeweils bei ihrem Öffnen ein Durchmischungsschritt initiiert wird, wie nachstehend angegeben.
Stromab befindet sich in der Gemischleitung 114 der Gemischbehälter 122, der in der gezeigten Variante zugleich als Lagerbehälter 124 dient. Der Gemischbehälter 122 weist einen Querschnittssprung und ein größeres Füllvolumen gegenüber der Gemischleitung 114 auf und bildet eine weitere Mischstufe.
Die übrige Ausbildung entspricht z. B. der in 1 gezeigten Ausbildungsvariante.
Im Betrieb erfolgt die Evakuierung, die Überführung der Treibstoffkomponenten in die Verflüssigungseinrichtung 116, 116' und die Vorverflüssigung z. B. im Wesentlichen wie bzgl. der zu 1 angegebene Verfahrensvariante beschrieben. Die Vorverflüssigung erfolgt ebenfalls beispielhaft mittels Zufuhr von Kälte 118 und/oder Bedrückung durch das Inertgas 104.
Bei der Überführung kann auf eine genaue Mengenermittlung der Treibstoffkomponenten in die Verflüssigungseinrichtungen 116, 116' verzichtet und in einem späteren Verfahrensschritt durchgeführt werden. Aus diesem Grund sind stromauf der Verflüssigungsbehälter keine Durchflussmesseinrichtungen vorhanden.
Die Vorverflüssigung kann in mehreren Schritten erfolgen, z. B. unter Nachfüllen von gasförmiger Treibstoffkomponente und anschließendem Druckaufbau oder konstanter Bedrückung durch die Inertgasbedrückung und/oder Kältezufuhr.
Nach Vorverflüssigung und vor Zusammenführung der Treibstoffkomponenten werden die jeweiligen Treibstoffkomponenten zumindest teilweise in die Dosierbehälter 120, 120' überführt. Die Schließventile 132, 132' und 135, 135' sind entsprechend geöffnet.
Es wird angestrebt, bei der Überführung in die Dosierbehälter 120, 120' einen möglichst hohen Anteil der Treibstoffkomponenten in flüssigem Zustand beizubehalten. Vorzugsweise weisen daher die zwischen den Verflüssigungseinrichtungen 116, 116' befindlichen Leitungsmittel und/oder Komponenten (z. B. Ventileinrichtungen) einen vergleichsweise großen Strömungsquerschnitt auf, um Kavitationseffekte, die mit einer Verdampfung der vorverflüssigten Treibstoffkomponente einhergehen würde, zu vermeiden. Vorteilhafterweise wird zu diesem Zweck auch auf eine Feindosierung der Mengen verzichtet, die mit der Verwendung von Messtechnik mit kleinen Strömungsdurchmessern verbunden sein kann. Insbesondere können die überführten Mengen an Treibstoffkomponenten die zur Gemischbildung benötigten Mengen übersteigen, z. B. um bis zu 10 %, 20 % oder 50 %.
Nach Überführen der Treibstoffkomponenten in die Dosierbehälter 120, 120' wird ein Dosierungsbereich umfassend die Dosierbehälter 120, 120' und die Entlüftungseinrichtungen 136 von der übrigen Mischanordnung 10 druckdicht entkoppelt. In dem in 1 gezeigten Beispiel erstreckt sich der Dosierungsbereich stromab der Schließventile 132, 132' und stromauf des Schließventils 137, und wird durch Schließen der Schließventile 132, 132' und 137 druckdicht entkoppelt.
Anschließend erfolgt die Feindosierung der Treibstoffmengen. Zu diesem Zweck wird eine Wartezeit eingelegt, bis sich die Flüssigphasen und die Gasphasen der jeweiligen Treibstoffkomponenten bei gegebener Temperatur (z. B. Umgebungstemperatur) im Phasengleichgewicht befinden. Dabei stellen sich in der Regel unterschiedliche Gleichgewichtsdrücke (Dampfdrücke) in den Gasphasen ein.
Im Phasengleichgewicht wird ein Füllstand innerhalb des für die Gemischbildung relevanten Volumens, insbesondere zwischen den Schließventilen 135, 135', dem Schließventil 146, dem Schießventil 148 und dem Schließventil 137, ermittelt. Dabei werden sowohl die flüssig als auch die gasförmig vorliegenden Menge der Treibstoffkomponenten innerhalb des relevanten Volumens berücksichtigt. In der in 2 gezeigten Ausführungsvariante sind die flüssig vorliegenden Mengen innerhalb der Dosierbehälter 120, 120' mittels der Füllstandanzeige 144, 144' ablesbar. Die gasförmigen Mengen können aufgrund des bekannten relevanten Volumens und des unter gegebenen, gemessenen Druck- und Temperaturbedingungen herrschenden Phasengleichgewichts ermittelt werden.
Die für die Gemischbildung genauen Mengen werden durch Ablassen von überschüssigen Teilen der Treibstoffkomponenten aus der Gasphase in die Umgebung (Bereich außerhalb der Mischanordnung 10) mittels der jeweiligen Entlüftungseinrichtungen 136, 136' eingestellt. Dabei kann z. B. die abgelassene Menge gemessen und bei Erreichen einer Sollmenge das jeweilige Schließventil 133, 133' geschlossen werden.
Erforderlichenfalls können die Schritte zur Feindosierung, mit Einlegen einer Wartezeit, Füllstandsermittlung und erforderlichenfalls Ablassen, wiederholt werden, wobei jeweils ein Teil aus der Flüssigphase in die Gasphase entsprechend dem Phasengleichgewicht bei vorliegender Temperatur nachverdampft.
Anschließend wird das relevante Volumen unter Schließen der Schließventile 135, 135', 146, 148 und 137 von der übrigen Mischanordnung 10 strömungsmechanisch entkoppelt.
Die Zusammenführung erfolgt in mehreren Schritten. In einem ersten Durchmischungsschritt wird die Strömungsverbindung der Flüssigphasen durch Öffnen des Schließventils 148 hergestellt. Dabei findet aufgrund der Druckunterschiede innerhalb der Flüssigphasen, einhergehend mit Ausgleichsbewegungen unter Turbulenzbildung, der erste Durchmischungsschritt statt.
Anschließend wird die Strömungsverbindung der Gasphase durch Öffnen der Strömungsverbindung 145 mit dem Schließventil 146 hergestellt. Dabei findet aufgrund der Dichteunterschiede, einhergehend mit Ausgleichsbewegungen, der zweite Durchmischungsschritt in der Gasphase, statt.
Im Anschluss wird das entstandene Treibstoffgemisch mit einem ausreichend hohen Druck bedrückt, z. B. um mindestens 10 bar oberhalb des Dampfdrucks der Treibstoffkomponente mit dem höheren Dampfdruck, um auch die in der Gasphase befindlichen Mengen nachzuverflüssigen und der Flüssigphase des Treibstoffgemisches zuzuführen. Dazu kann (zusätzlich oder alternativ zu der gezeigten Anordnung) die Inertgasleitung 110 derart angeordnet sein, dass sie in strömungswirksame Verbindung mit der Strömungsverbindung 145 bringbar oder gebracht ist (hier nicht gezeigt; vgl. 3 und 4). Auf diese Weise kann eine genaue Zusammensetzung des Treibstoffgemisches sichergestellt werden.
Anschließend wird das Gemisch in den zugleich als Lagerbehälter 124 dienenden Gemischbehälter 122 durch Öffnen des Schließventils 137 umgefüllt. Durch die bei der Umfüllung entstehenden Turbulenzen wird das Treibstoffgemisch in dem dritten Durchmischungsschritt abschließend homogenisiert. Möglich ist auch eine Umfüllung des Gemisches aus den Gemischbehältern in einen Tank eines Raumfahrzeugs, z. B. eines Satelliten, unter Homogenisierung des Gemisches in dem dritten Durchmischungsschritt. So wäre der zweite Durchmischungsschritt aus der Mischanordnung 10 ausgelagert.
Die in 2 beschriebene Verfahrensvariante erlaubt eine präzise, kontrollierte und effektive Mischung unter Ausnutzung sowohl von Druck- als auch Dichteunterschieden zwischen den Treibstoffkomponenten.
In 3 ist eine Abwandlung der in 2 gezeigten Ausbildungsvariante der Mischanordnung 10 gezeigt. Bei dieser Variante erfolgt die Verflüssigung lediglich durch Zufuhr von Kälte 118, deren Betrag zur vollständigen Verflüssigung entsprechend zu erhöhen ist. Dies erleichtert eine schrittweise oder kontinuierliche Vorverflüssigung unter mehrmaligem oder kontinuierlichem Befüllen des Verflüssigungsbehälters mit gasförmigem Treibstoff nach Verflüssigung eines Teilvolumens. Das Inertgas 104 wird zur Bedrückung während oder nach der Zusammenführung verwendet, wobei die Inertgasleitung 110 mittels eines Schließventils 149 in strömungswirksame Verbindung mit der Strömungsverbindung 145 gebracht werden kann.
Bei der in 4 gezeigten Ausbildungsvariante weist die Zusammenführungsanordnung 300 zur Mengenbestimmung in dem relevanten Volumen und/oder in den Dosierbehältern 120, 120' anstelle der Füllstandsanzeigen 144 (vgl. 2 und 3) Durchflussmesseinrichtungen 143, 143', insbesondere basierend auf dem Coriolis-Messprinzip, auf. Derartige Durchflussmesseinrichtungen erlauben eine Mengenmessung sowohl in Gas- als auch von Flüssigphase in zwei Flussrichtungen (Hin- und Rückdurchfluss) und somit die Überführung der Treibstoffkomponenten unter schneller, ungefähr quantifizierter Befüllung der Dosierbehälter 120, 120' und anschließende Feindosierung über das Ablassen von Gasphase.
Die Merkmale der unterschiedlichen, in 1 bis 4 gezeigten Ausbildungsvarianten können auch auf andere Weise miteinander kombiniert werden.
Das vorstehend angegebene Verfahren kann insbesondere als Teil eines Verfahrens zur Betankung eines Raumfahrzeuges, insbesondere eines Satelliten, durchgeführt werden oder ein solches Verfahren bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0895804 A2 [0002]
EP 0774634 A2 [0003]
NZ 210129 [0004]
GB 1311467 A [0005]
US 3991129 [0006]
WO 9427581 [0007]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines homogenen Treibstoffgemisches aus zumindest zwei Treibstoffkomponenten, insbesondere aus einer Oxidatorkomponente und zumindest einer Brennstoffkomponente, in einem Mischvorgang, umfassend die Schritte: - Evakuierung einer Mischanordnung (10), - Überführung zumindest einer der Treibstoffkomponenten, die zumindest teilweise gasförmig vorliegt, von einer Quelle (100, 100') in eine Verflüssigungseinrichtung (116, 116'), - Vorverflüssigung der zumindest einen Treibstoffkomponente, insbesondere unter Beaufschlagung mit Kälte und/oder Druck, innerhalb der Verflüssigungseinrichtung (116, 116'), und - Zusammenführung der Treibstoffkomponenten in einer Zusammenführungsanordnung (300) zu dem Treibstoffgemisch.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der jeweiligen Treibstoffkomponente während der Überführung in die Verflüssigungseinrichtung (116, 116'), insbesondere mittels einer Durchflussmesseinrichtung (130), ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorverflüssigung die Treibstoffkomponenten innerhalb der Verflüssigungseinrichtung (116, 116') mittels Inertgas mit Druck beaufschlagt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammenführung mehrere aufeinanderfolgende Durchmischungsschritte umfasst, wobei insbesondere keine bewegten Mischeinrichtungen eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Durchmischungsschritt die Treibstoffkomponenten durch einen Übergang von getrennten Leitungen zu einer gemeinsamen Gemischleitung (114) strömen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Vorverflüssigung der Treibstoffkomponenten die jeweiligen Komponenten aus der Verflüssigungseinrichtung (116, 116') in jeweils einen Dosierbehälter (120, 120') innerhalb der Zusammenführanordnung (300) überführt werden, wobei die Mengen der Komponenten die zur Gemischbildung benötigten Mengen übersteigen können.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach Befüllen der Dosierbehälter (120, 120') und vor Zusammenführung der Treibstoffkomponenten eine Feindosierung vorgenommen wird, wobei die genaue Menge, die für das Treibstoffgemisch benötigt wird, eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Feindosierung ein Dosierungsbereich umfassend zumindest die Dosierbehälter (120, 120') und Entlüftungseinrichtungen (136, 136') von der übrigen Mischanordnung 10 druckdicht entkoppelt wird, und eine Wartezeit eingehalten wird, bis sich die Flüssigphasen und die Gasphasen der jeweiligen Treibstoffkomponenten bei gegebener Temperatur innerhalb des Dosierungsbereiches im Phasengleichgewicht befinden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Feindosierung ein Füllstand innerhalb eines für die Gemischbildung relevanten Volumens ermittelt wird, wobei sowohl die flüssig als auch die gasförmig vorliegenden Mengen der Treibstoffkomponenten innerhalb des relevanten Volumens berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Feindosierung die genaue Menge, die für das Treibstoffgemisch benötigt wird, durch Ablassen von Teilen der Treibstoffkomponenten aus der Gasphase, insbesondere mittels der Entlüftungseinrichtungen (136, 136'), eingestellt werden kann.
Verfahren einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zusammenführung die Dosierbehälter (120, 120') über zwei Strömungsverbindungen miteinander strömungswirksam gekoppelt werden, wobei eine Strömungsverbindung die Flüssigphasen und eine Strömungsverbindung die Gasphasen miteinander verbindet.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zusammenführung zunächst die Flüssigphasen und anschließend die Gasphasen miteinander in Strömungsverbindung gebracht werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere in einem zweiten oder dritten Durchmischungsschritt, das Treibstoffgemisch, z. B. unter Bedrückung, in einen Gemischbehälter (122) umgefüllt wird, wobei es homogenisiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während oder nach Zusammenführung der Treibstoffkomponenten das Treibstoffgemisch nachverflüssigt wird, wobei es z. B. innerhalb eines relevanten Volumens mittels Inertgas bedrückt wird, insbesondere bei einem Druck, z. B. um mindestens 10 bar, oberhalb des Dampfdruckes der Treibstoffkomponente mit dem höheren Dampfdruck.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bedrückung ein Inertgas (104), insbesondere Stickstoff, Argon und/oder Helium, und/oder Sauerstoff verwendet wird.
Anordnung zur Herstellung eines Treibstoffgemisches, die insbesondere dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen, umfassend - eine Vorverflüssigungsanordnung (200) mit zumindest einer Verflüssigungseinrichtung (116, 116') für zumindest eine, vorzugsweise jede, Treibstoffkomponente zur separaten Vorverflüssigung der, vorzugsweise jeweiligen, Treibstoffkomponente/n und - eine Zusammenführungsanordnung (400) zur Zusammenführung der zumindest teilweise flüssig vorliegenden Treibstoffkomponenten zu dem Treibstoffgemisch.