EP3227647A1 - Verfahren zum ermitteln einer gasmenge nebst vorrichtung zum durchführen dieses verfahrens - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zum Ermitteln einer mittels einer Abgabeeinrichtung abgebbaren Gasmenge, insbesondere in Form einer Wasserstoff-Gasmenge, mittels eines Gaszählers (36), ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines der Abgabeeinrichtung (26) in Richtung des Gasmengenstroms gesehen vorgeschalteten Mengenteilers (20) ein Teil des zu der Abgabeeinrichtung (26) strömenden Hauptstroms für eine Mengenmessung im Nebenstrom mittels des Gaszählers (36) abgezweigt wird.

Description

Verfahren zum Ermitteln einer Gasmenge nebst Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer mittels einer Abgabeeinrichtung abgebbaren Gasmenge, insbesondere in Form einer Wasserstoff-Gasmenge, mittels eines Gaszählers. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Messvorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Gemäß aktuellem Wikipedia-E intrag ist ein Gaszähler ein Messgerät zur Ermittlung einer in einem bestimmten Zeitraum durchgesetzten Gasmenge. Solche Gaszähler kommen dabei überwiegend im Bereich der Gasversorgung von Haushalten zum Einsatz; werden aber auch zur exakten Mengen- bestimmung bei bohrtechnischen Untersuchungen eingesetzt. Die vom

Gaszähler erfasste Einheit ist der Kubikmeter im jeweiligen Betriebszustand, der zur Abrechnung in Normkubikmeter umzurechnen ist. Ferner unterliegen die Gaszähler regelmäßig einer Eichpflicht und für die Fernabfrage von Zählerständen gibt es die Möglichkeit, Gaszähler mit entsprechenden Schnittstellen auszustatten.

Als besonders vorteilhaft hat sich im Stand der Technik der Einsatz von sog. Coriolis-Massenstromdurchflussmessern für die Gasmengenbestimmung erwiesen; ein Durchflussmessgerät, das besonders genau den Massenstrom von durchströmenden Flüssigkeiten oder Gasen messen kann. Das Messverfahren beruht dabei auf dem Coriolis-Prinzip. Die bewährten Messgeräte einschließlich der an sich exakten Messverfahren nach dem genannten Coriolis-Prinzip lassen sich aber regelmäßig dann nicht mehr verlässlich einsetzen, wenn Gase mit zu niederem Mengendurchsatz her nicht mehr exakt zu erfassen sind; eine Voraussetzung, um mit den bekannten Messverfahren nebst Messvorrichtungen verlässlich eine mittels einer Abgabeeinrichtung abgebbare Gasmenge bestimmen zu können.

Neben batteriegetriebenen Elektrofahrzeugen setzt sich als weitere Alterna- tive zu den erdöl- und erdgasbetriebenen Fahrzeugen Wasserstoff als weitere mögliche Antriebsquelle zusehends durch. Der wesentliche Vorteil gegenüber batteriebetriebenen Fahrzeugen besteht zumindest zur Zeit darin, dass Wasserstoff vergleichbar zu den üblichen Kraftstoffen, wie Benzin oder Dieselkraftstoffen, an Tankstellen über entsprechende Tankeinrichtungen mittels einer entsprechend technisch modifizierten Zapfpistole als Teil der Tank- Abgabeeinrichtung zeitnah getankt werden kann, wobei weltweit ein weitgespanntes Netz an Tankstellen bereits besteht, die relativ leicht auf Wasserstoffabgabebetrieb umgerüstet werden und insoweit zur üblichen Kraftstoffabgabe ergänzend oder diese subsituierend ausgebaut werden können. Es ist selbstredend, dass dabei ein Wasserstoff-Tankstellenbenutzer, ebenso wie bei der konventionellen Kraftstoffabgabe, natürlich genau wissen muss, welche Menge an Wasserstoff er getankt hat, da dieser„Treibstoff", wie üblicher Kraftstoff, eben auch an der Tankstelle bezahlt werden muss.

Es hat sich nun gezeigt, dass, wenn man solche Tankstellen-Abgabeeinrichtungen für Wasserstoff mit den üblichen vorstehend beschriebenen Gaszählern ausstattet, diese teilweise für die Abgabe von Wasserstoff, insbesondere von Wasserstoff bei relativ tiefen Temperaturen, technisch gar nicht geeig- net sind, und falls doch, jedenfalls mit diesen keine genaue Messung der Abgabemenge möglich ist. Fehlmessungen im Bereich von größer 3 % und mehr sind hier durchaus üblich; Abweichungen, die ein Endverbraucher wohl kaum bereit ist, zu tolerieren.

Dies vorausgeschickt, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfah- ren nebst einer Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens unter Verwendung eines geeigneten Gaszählers anzugeben, mit dem sich Gase, insbesondere in hochgespannter Form, von ihrer Abgabemenge her sicher und verlässlich bestimmen lassen. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Verfahren gemäß der Merkmalsausgestaltung des Patentanspruchs 1 sowie eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mittels eines der Abgabeeinrichtung in Richtung des Gasmengenstroms gesehen vorgeschalteten Mengenteilers ein Teil des zu der Abgabeeinrichtung strömenden Hauptstroms für eine Mengenmessung im Nebenstrom mittels des Gaszählers abgezweigt wird. Der Gasmas- senfluss, der in Richtung der Abgabeeinrichtung regelmäßig in Form einer Zapfpistole einer Betankungseinrichtung abgegeben wird und insoweit sich, abhängig von der Betankungssituation, ständig ändert, wird durch den ge- nannten Mengenteiler proportional aufgeteilt oder aufgespalten. Dabei wird der kleinere Massenfluss im Nebenstrom nicht mehr in den Hauptstrang oder Hauptstrom zurückgeführt, sondern eine Rückführung nur„simuliert", indem der Druck des kleineren Massenflusses im Nebenstrom stets an den im Hauptstrom jeweils herrschenden Druck angeglichen wird, der aus- gangsseitig am Mengenteiler ansteht, der insoweit fluid- oder medienführend an die Abgabeeinrichtung angeschlossen ist. Dergestalt ist es möglich, mit einer zum Hauptstrom relativ geringen Gasmenge im Nebenstrom, die aber denselben Zustand wie das Gas im Hauptstrom aufweist, mittels eines Gaszählers genau die Abgabemenge zu bestimmen, da insoweit die Ver- hältnisse bei der Abgabe im Hauptstrom sowie im Messzweig des Nebenstroms dann gleich sind. Für die dahingehende Angleichung des Drucks nach dem Ausgang des Mengenteilers in Haupt- und Nebenstrom dient ein Druck-Differentialregelventil, und ist der Druck in der Nebenstromleitung höher als in der Hauptstromleitung, dann wird die im Nebenstrom befindliche Gasmenge über das genannte Druckregelventil an eine an dieses Ventil angeschlossene Messleitung so lange weitergegeben, bis wieder Druckgleichgewicht herrscht. Bei einer erneuten Abweichung hiervon beginnt der Einregelvorgang mittels des Ventils dann erneut. Anschließend wird das Gas nach Durchlaufen dieses Ventils über die Messleitung auf einem niederen

Druckniveau an einen Wärmetauscher weitergegeben und dabei auf Umgebungstemperatur gebracht.

Das derart temperierte und expandierte Messgas im Nebenstrang respektive in der Messleitung wird nach Durchlaufen des Wärmetauschers dann anschließend einem vorzugsweise geeichten Niederdruck-Gaszähler zugeführt, der wiederum ausgangsseitig eine Vorspanneinrichtung, insbesondere in Form eines federbelasteten Rückschlagventils, aufweist, um dergestalt mit einem vorgebbaren Öffnungsdruck die Durchflussmenge am vorgeschalte- ten Gaszähler möglichst konstant zu halten, um die Qualität der Messung nicht nachteilig zu beeinflussen.

Es hat sich gezeigt, dass das aus dem Niederdruck-Gaszähler kommende Gas dann proportional der Masse im Hauptstrom ist, und zwar unabhängig vom Betätigungszustand der Abgabeeinrichtung, regelmäßig in Form der Zapfpistole an der Wasserstoff-Tankstelle. Damit ist das aus dem Niederdruck-Gaszähler kommende Gas auch proportional in Norm-Kubikmetern gerechnet zu dem an der Zapfpistole jeweils abgegebenen Gas. Im Niederdruck-Gaszähler selbst erfolgt eine Erfassung von Druck und Temperatur des zu messenden Gases sowie eine präzise geeichte Umrechnung in die Norm-Kubikmeter oder Masse mittels eines sog. elektronischen Zustands- mengenumwerters.

Das aus dem Niederdruck-Gaszähler abfließende Gas kann dann anschlie- ßend ins Tanksystem zurückgespeist oder an die Umgebung abgegeben werden, da es sich hierbei nur um sehr geringe Wasserstoffgasmengen handelt, die dann ökologisch und sicherheitstechnisch unbedenklich an die Umwelt abgegeben werden können. Die erfindungsgemäße Lösung braucht nicht auf Wasserstoffanwendungen eingeschränkt zu sein, sondern kann insgesamt für die Gasmengenmessung beliebiger Gase eingesetzt werden, insbesondere wenn man volumetrisch hochgenau Gasmengen zu erfassen hat. Die genannte Abgabeeinrichtung kann insoweit auch aus einem sonstigen Verbraucher gebildet sein, der an ein Gasversorgungsnetz angeschlossen ist. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bereits aufgrund des apparatetechnischen Aufwands jedenfalls das erfindungsgemäße Verfahren nebst Messvorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens sich für hochgespannte Gase besonders eignet. Es lassen sich dabei mit einer Genauigkeit von weniger als 1 % Fehlerabweichung die mittels der Abgabeeinrichtung abgebbaren Gasmengen von ihrer Menge her respektive von ihrer Masse her ermitteln. Dies hat so keine Entsprechung im Stand der Technik und es ist erstmals möglich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nebst Messvorrichtungslösung überhaupt praxistauglich die Realisierung einer tankbaren Wasserstoffgasabgabe an üblichen Tankstellen eines Tankstellennetzes ins Auge zu fassen.

Im Hinblick auf den Betankungsvorgang sei noch auf Folgendes hingewiesen. Das Maximum an Massendurchfluss erfolgt etwa in der Mitte der Betankung. Am Anfang des Betankungsvorgangs stehen hingegen sehr hohe Fließgeschwindigkeiten und niedere Dichte für das abzugebende Gas. Am Ende des Tankvorgangs drehen sich die dahingehenden Verhältnisse um und es kommt dann zu sehr niederen Fließgeschwindigkeiten für das abzugebende Gas und demgegenüber zu einer hohen Dichte. Es ist also am Anfang und am Ende der Betankung jeweils mit einem niederen Gasmassen- durchfluss zu rechnen, was die Mengen- oder Massebestimmung des zu bezahlenden, an der Tankstelle abzugebenden Gases entsprechend erschwert.

Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Lösung anhand eines Ausführungsbeispiels nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstabsgerechter Darstellung die

Fig. 1 in der Art eines Fluid-Schaltplans den grundsätzlichen Aufbau der erfindungsgemäßen Messvorrichtung anhand eines Arbeitsbeispiels in Form der Abgabe von tankbarem Wasserstoff an einer Wasserstoff-Tankstelle;

Fig. 2 in der Art einer perspektivischen Ansicht die wesentlichen

Komponenten der Messvorrichtung nebst einer daran angeschlossenen Abgabeeinrichtung in Form einer Wasserstoff- Tankpistole;

Fig. 3 in der Art einer Längsschnittdarstellung einen im Rahmen der

Messvorrichtung benötigten Mengenteiler;

Fig. 4a, 4b, 5a und 5b

jeweils einmal in Draufsicht sowie einmal in Form einer Schnittdarstellung einzelne Blendenkörper, wie sie für den Mengenteiler nach der Fig. 3 eingesetzt sind; und

Fig. 6 in der Art einer Längsschnittdarstellung ein mechanisch arbeitendes Differentialregelventil, wie es benötigt wird, um den Gasdruck im Nebenstrom an den Entnahmedruck im Hauptstrom anzupassen.

Zunächst wird der grundsätzliche Aufbau der erfindungsgemäßen Messvor- richtung anhand der Schaltdarstellung nach der Fig. 1 näher erläutert.

So ist in der Fig. 1 symbolisch ein Tankstellenspeicher 10 gezeigt, der an ein Abgabenetz 12 einer nicht näher dargestellten Tankstelle ausgangsseitig angeschlossen ist. Zum Anschluss der Messvorrichtung an das Abgabenetz 12 dient eine Koppelstel le 14, an der ein Tanknippel 16 an einen Füllnippel 18 des Abgabenetzes 1 2 in wieder lösbarer Weise anschließbar ist. Bei entsprechender Ankopplung der beiden Nippel 16, 18 über die Koppelstelle 14 ist ein fluid- oder medienführender Durchlass geschaffen von dem Tankstellenspeicher 10 zu einem Mengenteiler 20. Aufgrund von einzelnen Blenden 22, 24 teilt der Mengenteiler 20 den auf seiner Eingangsseite PO zuströmenden Gasstrom in einem fest vorgebbaren Mengenteilerverhäitnis in einen Hauptstrom P1 sowie in einen Nebenstrom P2 auf. Als besonders geeignet hat sich ein Mengenteilerverhäitnis von 1 : 64 zwischen Nebenstrom P2 und Hauptstrom PI erwiesen. Andere Tei- lungsverhältnisse sind hier jedoch auch möglich, beispielsweise 1 : 50 oder 1 : 100; wichtig ist jedoch, dass für die Messung im Nebenstrom P2 immer nur eine gegenüber dem Hauptstrom P1 wesentl ich geringere Teilmenge über den Mengenteiler 20 abgezweigt wird. Auf der Abgabeseite des Mengenteilers 20 ist an die Leitung mit dem Hauptstrom P1 eine Abgabeeinrich- tung 26 angeschlossen, hier in Form einer Wasserstoff abgebenden Zapfpistole.

Die den Nebenstrom P2 führende Leitung ist auf den Eingang eines Differentialregelventils 28 geschaltet, so dass insoweit der Nebenstrom P2 zwi- sehen den Blenden 24 des Mengenteilers 20 verläuft und der Eingangs- oder Zuströmseite des Differential regelventils 28. Auf den beiden gegenüberliegenden Steuerseiten des Ventils 28 liegt der Steuerdruck im Nebenstrom P2 an sowie der Gasdruck im Hauptstrom PI , der vor der Abgabeeinrichtung 26 im Hauptstrom PI abgegriffen über eine Abzweigstelle 30 auf die eine Steuerseite des Regelventils 28 geleitet wird. Ferner erfährt das Regelventil 28 eine Zuhaltung in seiner in der Fig. 1 dargestellten unbetätigten Sperrstel lung über einen Ansaugvorgang auf der Abgabeseite des Regelventils 28, die insoweit durch die Messleitung P3 gebildet ist. Die dahingehende Zuhaltung ist in der Fig. 1 betreffend das Regelventil 28 über die Druck- feder 32 als Energiespeicher symbolhaft wiedergegeben. Wenn der Druck im Hauptstrom PI gleich dem Druck im Nebenstrom P2 ist, ist das Ventil geschlossen.

Die angesprochene Messleitung P3 ist vom Regelventil 28 kommend auf dessen Ausgangsseite geschaltet und die Messleitung P3 führt weiter zu einem Gaszähler 36, der insbesondere als Niederdruck-Gaszähler ausgebildet ist. Zwischen Regelventil 28 und Gaszähler 36 ist ein Wärmetauscher 34 geschaltet, der, in der Art einer Spirale ausgebildet, das vom Ventil 28 kommende Gas auf Raumtemperatur RT respektive Umgebungstemperatur bringt und dabei gleichzeitig expandiert, beispielsweise das Gas von 300 bar auf 0,5 bis 16 bar bringt (vgl. die einschlägigen Angaben in der Fig. 1 ). Zwischen der Ausgangsseite des Wärmetauschers 34 und der Eingangsseite des Gaszählers 36 wiederum kann eine Berstscheibe 40 angeordnet sein, die eine Überdrucksicherung bildet, um im Störfall, also bei zu hohem Druck, zu bersten, um dergestalt den empfindlichen Gaszähler 36 vor

Überdruck oder Druckpulsationen zu schützen. Auf die Ausgangsseite des Gaszählers 36 ist eine Vorspanneinrichtung 42 geschaltet, die insbesondere in der Form eines federbelasteten Rückschlagventils mit einem Öffnungsdruck von 0,5 bis 1 bar ausgebildet ist, dessen Schließrichtung in Richtung der Ausgangsseite des Gaszählers 36 weist und mit diesem zu- sammenwirkt. Ferner ist an den Gaszähler 36 ein elektronischer Zustands- mengenumwerter 38 angeschlossen.

Das von der Vorspanneinrichtung 42 im geöffneten Zustand durchgelassene Gas kann dann entweder optional über einen Kamin 44 in die Umgebung abgeführt oder mittels einer kombinierten Kompressor-Speichereinrichtung 46 in den Tankstellenspeicher 10 rückgeführt werden. Hierfür weist die Einrichtung 46 einen Sammeltank 48 auf sowie einen Messwertaufnehmer 50, der bei entsprechend befülltem Tank 48 eine elektrische Motoreinheit 52 betätigt, die ein Verdichter 54 antreibt, die das Gas aus dem Sammeltank 48 entnimmt und in den Tankstellenspeicher 10 rückführt.

Im Hinblick auf die Dimensionierung der Gesamtanlage gemäß der Schaltplandarstellung nach der Fig. 1 sei auf folgendes hingewiesen. Im Tankstel- lenspeicher 10 wird Wasserstoffgas regelmäßig bei -40°C und 875 bar Arbeitsdruck bevorratet. Bei dem Wasserstoffgas handelt es sich dabei um reinen, hochgespannten Wasserstoff. Sowohl im Abgabenetz 12 als auch auf der Hauptstromseite P1 werden Leitungsquerschnitte DN04 eingesetzt mit einer Druckfestigkeit von PN875. Bei einem angenommenen Durch- fluss von 60 Gramm/Sekunde ergibt dies eine Gasmenge von 2403 NmVh (Normkubikmeter pro Stunde). Aufgrund des proportionalen Mengen- teilerverhältnisses von 1 : 64 im Mengenteiler 20 ergibt sich ein Durchfluss von ca. 1 Gramm/Sekunde im Nebenstrom P2, was 1 1 ,2 Liter/Sekunde oder 40 NmVh entspricht. Zwischen der Eingangsseite PO und der Ausgangsseite des Mengenteilers 20 ergibt sich sowohl auf der Hauptstromseite P1 als auch im Nebenstrom P2 dann eine maximale Druckdifferenz Δ p von etwa 5 bar. Die eingesetzten Leitungsquerschnitte DN04, DN2.1 und DN25 für die einzelnen Leitungsabschnitte sind gleichfalls in der Fig. 1 dargestellt. Anstelle einer erneuten Zusammenführung des mittels des Mengenteilers 20 geteilten Gasflusses wird der Druck am Ausgang des Differential regelventils 28, also an der Stelle der angeschlossenen Messleitung P3, mittels diesem Regelventil 28 auf exakt demselben Druck gehalten wie der Druck im Hauptstrom P1 zwischen Mengenteiler 20 und Abgabeeinrichtung 26 in Form der Zapfpistole. Die Hysterese des Regelventils 28 sollte dabei vor- zugsweise kleiner als 0,6 bar sein. Das von dem Differential regelventil 28 abgegebene, insbesondere„abgeblasene" und mittels des Wärmetauschers 34 auf Umgebungstemperatur gebrachte Gas expandiert und wird anschließend mittels des auf maximal 25 NmVh geeichten Gaszählers 36 bei einem Staudruck von 1 bar permanent in Normkubikmeter umgerechnet und auf- summiert.

Dabei werden in diesem Bereich Leitungsquerschnitte DN25 mit der Stabilität PN 16 verwendet. Ferner wird bei einem Massenfluss von 1 Gramm Wasserstoff/Sekunde ein Volumen von 20,16 NmVh bei 1 bar Vorspanndruck im Messzweig der Messleitung P3, die durch den Gaszähler 36 geht, erhalten. Das derart gemessene Gas, das über das Rückschlagventil der Vorspanneinrichtung 42 mit vorzugsweise diesem 1 bar Öffnungsdruck gestaut ist, wird dann, wie bereits ausgeführt, entweder an die Umgebung über den Kamin 44 abgegeben oder an die Kompressor-Speichereinrichtung 46 weitergeleitet zwecks Rückspeisen in den Tankstellenspeicher 10. Mittels des bereits angesprochenen elektronischen Zustandsmengenumwerters 38 werden dabei Druck- und Temperaturschwankungen innerhalb des Gaszählers 36 ermittelt und dienen dann entsprechend zur Ermittlung des Gasvolumens bei Raumtemperatur und normalem Luftdruck; ein Wert, der für die exakte, geldwerte Abrechnung der über die Zapfpistole der Abgabeeinrichtung 26 abgegebenen Wasserstoffgasmenge anwenderseitig benötigt wird.

Das in der Fig. 1 exemplarisch aufgezeigte Prinzip der Mengenteilermes- sung kann natürlich auch für größere Gas-Mengen und andere Leitungs- Nennweiten Anwendung finden. Die jeweiligen Drücke oder Druck- Bandbreiten sowie die zu erwartenden Temperaturen einschließlich der Leitungsquerschnitte und Druckkennwerte sind in der Fig. 1 entsprechend angegeben, wobei die Abkürzung RT für Raumtemperatur steht. In der Fig. 2 sind die entsprechenden Komponenten der Schaltdarstellung nach der Fig. 1 in ihrer konkreten baulichen Ausführung gezeigt, wobei die Zapfpis- tole der Abgabeeinrichtung 26 vorzugsweise über eine flexible Leitung des Hauptstroms P1 an den Mengenteiler 20 angeschlossen ist.

Die Fig. 3 zeigt in der Art einer Längsschnittdarstellung den Mengenteiler 20 nach der Fig. 1. Zwischen zwei Abschlussplatten 56, 58 erstreckt sich ein Aufnahmekörper 60 mit zwei Durchgangsbohrungen, in denen einzelne Blendenkörper 62, 64 aufgenommen sind zur Bildung der Gesamtblenden 22 bzw. 24 des Mengenteilers 20. Um innerhalb des Mengenteilers 20 von der Eingangsseite PO zur Ausgangsseite sowohl für den Hauptstrom P1 als auch für den Nebenstrom P2 einen Druckwertabfall Δ p von 5 bar zu errei- chen, sind in jedem Aufnahmekanal des mittleren Aufnahmekörpers 60 jeweils zwanzig Blendenkörper 62 bzw. 64 angeordnet.

Um die beschriebene Aufteilung 1 : 64 zwischen Nebenstrom P2 und Hauptstrom P1 zu erreichen, weist der in den Fig. 4a, 4b exemplarisch her- ausgestellte Blendenkörper 62 eine Vielzahl von einzelnen Blendenbohrungen 66 auf/wobei im Hinblick auf das gewünschte Teilungsverhältnis sinnfälligerweise 64 Blendenbohrungen 66 zum Einsatz kommen, wohingegen gemäß der Darstellung nach den Fig. 5a und 5b für den jeweiligen Blendenkörper 64 dann logischerweise nur eine, insbesondere mittig ange- ordnete Blendenbohrung 66 zum Einsatz kommt, um dergestalt einen einzelnen wieder abgebbaren Gasanteil in dem Nebenstrom P2 zu realisieren.

Wie des Weiteren die Fig. 3 zeigt, weist die obere Abschlussplatte 56 Anschlussmöglichkeiten für den Hauptstrom PI sowie den Nebenstrom P2 auf und die untere Abschlussplatte 58 hat einen Eingang PO für den Anschluss an das Tankstellenabgabenetz 12. Alle Blendenkörper 62, 64 sind außen- umfangsseitig über Ringdichtungen abgedichtet und auf Position gehalten, die in nutförmigen Vertiefungen 68 (vgl. die Schnittdarstellungen nach der Linie A - A gemäß den Fig. 4b und 5b) aufnehmbar sind, was nicht näher dargestellt ist. Ferner sind die Kanäle für die Aufnahme der jeweiligen Blendenkörper 62, 64 am jeweiligen Ende des mittleren Aufnahmekörpers 60 über übliche, nicht näher dargestellte Ring-Dichtungen gegenüber der oberen und unteren Abschlussplatte 56, 58, wie in Fig. 3 dargestellt, abgedichtet. Jeder Blendenkörper 62, 64 einer Kategorie, also jeweils mit 64 Bohrungen oder nur einer Blendenbohrung 66 versehen, sind als kosten- günstig zu erhaltende Gleichteile aufgebaut und temperaturfest sowie hochdruckdicht ausgebildet.

Die Längsschnittdarstellung nach der Fig. 6 betrifft eine prinzipielle Darstellung des in der Fig. 1 eingesetzten Differentialregelventils 28 und zeigt die Anschlussstellen für den Hauptstrom P1 , den Nebenstrom P2 sowie für die Messleitung P3. Im Hinblick auf die hohen Drücke und die niederen Temperaturen ist das Differential regelventil 28 besonders robust in Flanschbauweise verschraubt ausgebildet. Zwischen einem oberen Flanschteil 70 und einem unteren Flanschteil 72 ist eine Hohlkammer 74 eingeschlossen mit einem bewegbaren Ventilteil 76 in der Art einer Ventil platte.

Die Ventilplatte 76 ist randseitig von einer eben verlaufenden Balgmembran 78 umfasst, die randseitig zwischen die beiden Flanschteile 70, 72 eingreift und dort entsprechend abgedichtet fixiert ist. Die Ventilplatte 76 ist in der Lage, einen geringen Hub innerhalb der Hohlkammer 74 auszuüben und gibt in der angehobenen Stellung einen aus PEEK/Stahl bestehenden Ventilsitz 80 frei, der eine fluidführende Verbindung mit der Messleitung P3 aufweist. Im Betrieb des Differentialregelventils 28 ist damit zu rechnen, dass im Hinblick auf die rasche und permanente Nachführung des Drucks im Nebenstrom P2 gegenüber dem Hauptstrom P1 in Abhängigkeit von der Entnahmesituation an der Zapfpistole 26 die Ventilplatte 76 in Schwingung gerät und gegebenenfalls mit einer Frequenz von beispielsweise 100 Hz, also 100 Schwingungen pro Sekunde, die Fluidführung 77 zwischen dem Nebenstrom P2 zur Messleitung P3 über den Ventilsitz 80 freigibt bzw.

wiederum verschließt. Dergestalt wird„gequantelt" eine Gasmenge im Ne- benstrom P2 mit demselben Druck wie im Hauptstrom P1 an die Messleitung P3 weitergeleitet für die spätere Messwertverarbeitung mittels des

Gaszählers 36 und des Zustandsmengenumwerters 38.

Die bereits erwähnte Zuhaltung des Regelventils 28 in seiner unbetätigten Neutralstellung, symbolisch in der Fig. 1 mittels der Druckfeder 32 wiedergegeben, erfolgt über eine partielle Ansaugung am Ventilsitz 80 über die

Messleitung P3; ein Effekt, wie man es von Badewannenstöpseln her kennt beim abflussseitigen Verschließen oder Öffnen mittels dieser Stöpsel, die dann regelmäßig über die Abflussöffnung kurzzeitig angesaugt werden. Von

( großem Vorteil ist, dass die Komponenten des Differential regelventils 28 allesamt als mechanische Komponenten ausgeführt sind, mithin ohne Elektrik, was im Hinblick auf die Hochentzündlichkeit des Wasserstoffs eine große Rolle spielt. Der in der Fig. 2 mit 36 bezeichnete Niederdruck-Gaszähler ist als Drehkolben-Gaszähler ausgebildet, der gemäß aktuellem Datenblatt der Firma Itron, bei dem dieser Gaszähler unter der Markenangabe Delta^® bezogen werden kann, eine genaue Gasmengenbestimmung ermöglicht, auch bei intermittierendem Betrieb, und der insbesondere bei einer Niederdruckan- wendung hochgenau Gasmengen vom Volumen oder der Menge her erfassen kann. Ein gleichfalls bei dem Unternehmen Itron zukaufbarer Zu- standsmengenumwerter 38, der unter der Handelsbezeichnung CORUS

PTZ erhältlich ist, erlaubt gemäß der Datenblattbeschreibung auch eine integrierte Datenspeichererfassung und Auswertung. Der genannte CORUS- Umwerter 38 wandelt die vom Gaszähler 36 im Betrieb gemessene Gasmenge in das entsprechende Volumen unter Normbedingungen um, wobei sein Mikroprozessor aus den Betriebswerten von Menge, Druck und Temperatur die Kompressibilitätszahl ermittelt sowie die Zustandszahl und die umgewertete Gasmenge. Dergestalt lässt sich auf der Abgabeseite über die Zapfpistole als Bestandteil der Abgabeeinrichtung 26 exakt kaufmännisch diejenige Menge an abgegebenem Gas an der Tankstelle ermitteln, die für die Ermittlung des Kaufpreises maßgebend ist. Damit ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nebst der zugeordneten Messvorrichtung erstmals möglich, praxisbezogen an Tankstellen eine Wasserstoffabgabe für Endverbraucher verlässlich vornehmen zu können, die dann nur für die Gasmenge bezahlen müssen, die sie tatsächlich auch für ihr Fahrzeug entnommen haben.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Verfahren zum Ermitteln einer mittels einer Abgabeeinrichtung abgebbaren Gasmenge, insbesondere in Form einer Wasserstoff- Gasmenge, mittels eines Gaszählers (36), dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines der Abgabeeinrichtung (26) in Richtung des Gasmengenstroms gesehen vorgeschalteten Mengenteilers (20) ein Teil des zu der Abgabeeinrichtung (26) strömenden Hauptstroms (P1) für eine Mengenmessung im Nebenstrom (P2) mittels des Gaszählers (36) abgezweigt wird.

Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Ge- samt-Gasmengenstrom in Stromrichtung vor dem Mengenteiler (20) gesehen mittels dieses Mengenteilers (20) in einem fest vorgebbaren Verhältnis (1 :64) proportional aufgeteilt wird.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüber dem Hauptstrom (PI ) kleinere Gasmenge im Nebenstrom (P2) mittels eines Differential regelventils (28) auf dessen Ausgangsseite (P3) auf den jeweils herrschenden Druck im Hauptstrom (PI ) unabhängig vom jeweiligen Betätigungszustand der Abgabeeinrichtung (26) eingeregelt wird.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der Druck im Nebenstrom (P2) höher ist als der Druck im Hauptstrom (P1 ), das Druckregel ventil (28) eine Messleitung (P3) freigibt, in die die im Nebenstrom (P2) befindliche Gasmenge bis zum erneuten Herstellen eines Druckgleichgewichts in Haupt(PI )- und Nebenstrom (P2) abgegeben wird.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Messleitung (P3) jeweils befindliche Gasmenge mittels einer Wärmetauschereinrichtung (34) entspannt und temperiert, insbesondere auf Umgebungs- oder Raumtemperatur (RT) gebracht wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Messleitung (P3) befindliche entspannte und temperierte Gas dem Gaszähler (36), insbesondere in Form eines Niederdruck-Gaszählers, zugeführt wird, der ausgangsseitig an eine Abgabeleitung mit einer Vorspanneinrichtung (42), insbesondere in Form eines Rückschlagventils, derart angeschlossen ist, dass das aus dem Gaszähler (36) in die Abgabeleitung abgeführte Gas proportional der im Hauptstrom (P1) mittels der Abgabeeinrichtung (26) abgeführten Gases von der Menge respektive der Masse her entspricht.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Gaszähler (36) ein elektronischer Zu- standsmengenumwerter (38) derart angeschlossen ist, dass im Gaszähler (36) zumindest eine Erfassung von Druck und Temperatur erfolgt zwecks präzis geeichter Umrechnung in Normkubikmeter als Menge oder Masse des an der Abgabeeinrichtung (26) abgegebenen Gases.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Abgabeleitung des Gaszählers (36) nach Passieren der Vorspanneinrichtung (42) in die Umgebung (44) oder an eine Tankeinrichtung (10, 48) abgegeben wird, aus der die Abgabeeinrichtung (26) bevorratetes Gas entnimmt.

9. Messvorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens umfasst:

eine Abgabeeinrichtung (26) für Gas, einen Mengenteiler (20),

ein Differential regelventil (28), und

- einen Gaszähler (36). 10. Messvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiter umfasst:

- einen an den Gaszähler (36) angeschlossenen Zustandsmengen- umwerter (38),

eine Vorspanneinrichtung (42) und

- eine Tankeinrichtung (10).