DE1071716B - Wassergefüllter Wärmespeicher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen wassergefüllten Wärmespeicher mit einem an eine Unterdruckleitung angeschlossenen konzentrisch zum Wasserbehälter angeordneten Dampfdom. .

Die Ausführung druckloser, nur hydrostatisch beanspruchter Warmwasserspeicher ist bekannt. Sie dienen zvir Speicherung von Warmwasser für die Wiederverwendung in einem bestimmten Zeitpunkt. Besteht aber die Aufgabe darin, aus dem mit Sättigungstemperatur entsprechend dem Barometerstand aufgespeicherten Wasser durch Druckabsenküng Dampf zu. gewinnen, dann;'werden Speicher mit großen Durchmessern und Höhen bei der Ausdampfung auf Unterdruck mit äußerem Überdruck beansprucht; die Wändstärken werden dabei unausführbar.

., Der sich immer stärker ausprägende Spitzencharakter des täglichen Belastungsverlaufes der öffentlichen Stromversorgungsnetze gibt den Anreiz, Speicher-Dampfkraftwerke großer Leistung zu errichten, deren spezifische. Anlagekosten aber wegen der geringen Jaliresbenutzungsdauer besonders niedrig liegen müssen. Die wirtschaftlichen Voraussetzungen, Speicher-Dampfkraftwerke großer Leistung im Unterdruckgebiet zu betreiben, wobei Arbeitsdampf durch Ausdampfung von gespeichertem Wasser im Sättigungszustand entsprechend dem Barometerstand gewonnen wird, sind nur für drucklose, d. h. lediglich hydrostatisch beanspruchte Großraum-Wasserspeicher gegeben. Ein solcher Wärmespeicher, bei dem lediglich das Ausdampfungsgefäß an die Unterdruckleitung angeschlossen. ist und daher einem entsprechenden Außendruck ausgesetzt ist, wird gemäß der Erfindung dadurch erhalten, daß eine konzentrisch in einem nur hydrostatisch beanspruchten Wasserbehälter angeordnete,, den Dampfdom bildende Glocke mit sich bis nahezu auf den Boden des Wasserbehälters erstreckender zylindrischer Wandung in einen zylindrischen Ringbehälter zentrisch eintaucht und diesen damit in zwei konzentrische, kommunizierende Ringräume teilt, durch die Heißwasser der Verdampfungsstelle zügeführt: wird, während das durch die Innenwand des Ringbehälters gebildete zylindrische Rohr in der Ausdampfung abgekühltes Wasser nach unten abführt. -, Durch eine derartige Anordnung wird ein Zwangsumlauf der Speicherflüssigkeit erzielt, der eine Vermischung von ausgedampfter Speicherflüssigkeit mit noch aufgeladener Speicherflüssigkeit vermeidet, so daß ein hohes Temperaturggfälle und ein dementsprechend großes Ausdampfungs- bzw. Leistungsvermögen bis zum Verbrauch des letzten Restes an aufgeladener Speicherflüssigkeit aufrechterhalten bleibt. ' Dabei wird nun. die unten offene und in ihrem oberen Teil den Dampfdom'bildende zylindrische Glocke bei der Ausdampfung im Unterdruckglied auf Außen-Wassergefüllter Wärmespeicher

Anmelder:

Dipl.-Ing. Hellmut Eickemeyer,
Stuttgart - O, Richard -Wagner - Str. 51

Dipl.-Ing. Hellmut Eickemeyer, Stuttgart-O,
ist als Erfinder genannt worden

druck beansprucht, während der Wasserbehälter nur hydraulisch beansprucht wird.

Es ist zwar auch schon ein als Dampf umformer dienender Wärmespeicher bekanntgeworden, der mit einem glockenförmigen, sich innerhalb eines zylindrischen, sich über die Oberfläche der Speicherflüssigkeit erhebenden Behälters bis nahezu zum Boden des Wärmespeichers erstreckenden Teil versehen ist, in den hochgespannter Dampf eingeleitet wird. Mit dieser An-Ordnung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe jedoch nicht gelöst werden.

Die Speicherflüssigkeit des erfindungsgemäßen Wärmespeichers wird durch in dem äußeren Ringraum des Wärmespeichers verlaufende Wärmeschlangen auf-, geheizt, die zweckmäßigerweise so angeordnet sind, daß sie als Strömungsgitter wirken und eine gleichmäßige Aufwärtsströmung der erwärmten Flüssigkeit bewirken.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, eine Schwimmerabdeckung des Wärmespeichers zu wählen. Zur Steigerung des Speichervermögens sind zweckmäßigerweise Mittel zur zusätzlichen Druckbelastung des Schwimmers vorgesehen. Eine unerwünschte Wärmekonvektion kann durch eine entsprechende Unterteilung des sich zwischen dem Schwimmer und der Oberfläche der Speicherflüssigkeit erstreckenden Raumes unterbunden werden. >

Zur Regelung der Dampfentnahme aus dem Wärmespeicher hat sich eine im oberen Teil des durch die Dampfglocke und den Ringbehälter gebildeten inneren, von dem Heißwasser durchströmten Ringraumes angeordnete, verstellbare, den Zufluß des Heiß wassers in den Verdampfungsraum regelnde, ringförmige, beispielsweise durch an eine Druckluftleitung angeschlossene Gummischläuche gebildete Düse als zweckmäßig erwiesen. ^:

In der Zeichnung sind zwei geringfügig -voneinander abweichende Ausführungsbeispiele des erfmdungs-

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gemäßen Wärmespeichers in schematischer Wei^e dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Hauptschnitt durch einen Wärmespeicher rnit kegelförmig angeordneter Wärmeschlange,

Fig. 2 einen senkrechten Hauptschnitt durch einen Wärmespeicher mit in einer Horizontalebene liegender W^rmeschlange,

Der neue Wärmespeicher 11 besteht aus dem von dem Schwimmer 12 abgedeckten- die Speicherflüssigkeit enthaltenden, isolierten Speicherbehälter 13.

In dem Behälter 13 ist ein nach oben offener Ringbehälter 14 angeordnet, der sich mittels Stützen 16 ge-. gen den Boden 131 des Behälters 13 abstützt. In den Ringbehälter 14 greift die herabgezogene, sich mittels Stützen 17 gegen den Boden 141 des Ringbehälters 14 abstützende Wandung 181 des Dampfdomes 18 ein, derart, daß von dem System-Speicherbehälter 13, Ringbehälter 14 und Dampfdom 18 vier untereinander kommunizierend zusammenhängende Räume 31, 32, 33, 34 gebildet werden. An dem sich indirekt gegen den Behälterboden 131 des Behälters 13 abstützenden Dampf-

- dom 18 und an dem Rand des Behälters 13 sind flüssigkeitsgefüilte Rinnen 182, 132 vorgesehen, in die der Schwimmer 12 eingehängt ist.

Die Dampfentnahme aus dem Wärmespeicher 11 erfolgt durch eine von dem Dampfdom 18 ausgehende Unterdruckleitung 19, die Rückführung des anfallenden Kondensats durch an dem Boden 131 des Behälters 13 vorgesehene Einlasse 133, in die die Kondensatleitung 21 einmündet. Aufgeheizt wird die Speicherflüssigkeit durch in dem äußeren RingraumJU__dies_ Speicherb^mlte.r_sJLä^£rJbau£ende_^änafi5chlangen27, dTe~gegebenenfalls die- zusätzliche Aufgabe erfüllen, als

- Strömu.ngsgitter zu dienen. Zur Unterstützung der durch das Wärmegefälle hervorgerufenen Zirkulation der Speicherflüssigkeit ist eine Umwälzpumpe 28 vor-

■ gesehen, In dem durch die herabgezogene Wandung 181 des Dampfdomes 18 und die Innenwandung des Ringbehälters 14 gebildeten Ringraum 33 ist eine aus Gummischläuchen 29 gebildete Düse zur Regelung des Umlaufes der Speicherflüssigkeit in dem Speicherbehälter 13 vorgesehen. Der im allgemeinen luftgefüllte Schwimmer 12 ist zur Vermeidung einer eine Wärmeabstrahlung begünstigenden Luftzirkulation in dem Schwimmer 12 durch Zwischenwände 121 mehrfach unterteilt. Die Oberfläche des Schwimmers 12 kann als Auflage für Ballast 122, z. B. Schotter, dienen.

Zu der in der Zeichnung schematisch dargestellten Betriebsanlage gehören außer dem Wärmespeicher 11 die an die Unterdruckleitung 19 angeschlossene Turbine 22 nebst Generator 23, der Kondensator 24 sowie die in der Kondensatleituiig;21 liegende Kondensatförderpumpe 26.

Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende:

Heiße, also aufgeladene Speicherflüssigkeit, dampft im Bereich 36 des Dampfdomes 18 vermöge des Unterdrucks im Kondensator 24 der Turbine 22 über diese Turbine aus. Der gewonnene Dampf wird der den Generator 23 treibenden Turbine 22 durch die Unter- 6p druckleitung 19 zugeführt. Im Kondensator 24 der Turbine 22 wird der Abdampf verflüssigt. Die Kqndensatflüssigkeit wird dem Speicherbehälter 13 durch die in die am Boden 131 des Behälters 13 befindlichen Einlasse 133 einmündende Rückleitung 2.1 unter Einwirkung^: der Förderpumpe 26 wieder zugeführt, die auch den Zwangsumlauf im Speicher bewerkstelligen kann. Die bei der Entladung im Bereich 36 des Dampfdomes abgekühlte Speicherflüssigkeit sinkt durch das Fallrohr 34 zum Boden 131 des Behälters 13 hin ab, um, durch die Wärmeschlangen 27 aufgeheizt, in dem Ringraum SI aufzusteigen. Die in dem Ringraum 31 befindliehe heiße, also aufgeladene Speicherflüssigkeit strömt durch die Ringräume 32 und 33 in die Dampfglocke 18 nach, wo sie im Bereich 36 unter der Einwirkung des Unterdrucks ausdampft. ■ - '

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Wassergefüllter Wärmespeicher mit einem an eine Unterdruckleitung angeschlossenen Dampfdom, dadurch gekennzeichnet, daß eine konzentrisch in einem nur hydrostatisch beanspruchten Wasserbehälter angeordnete, den Dampfdom bildende Glocke mit sich bis nahezu auf den Boden des Wasserbehälters erstreckender zylindrischer Wandung in einen zylindrischen Ringbehälter zeiitrisch eintaucht und diesen damit in zwei konzentrische, kommunizierende Ringräume teilt, durch die Heißwasser der Verdampfungsstelle zugeführt wird, während das durch die Innenwand des Ringbehälters gebildete zylindrische Rohr in der Ausdampfung abgekühltes Wasser nach unten abführt.

2. Wärmespeicher nach Anspruch 1, dadurch ge^ kennzeichnet, daß in dem äußeren Ringraum Wärmeschlangen so angeordnet sind, daß sie als Strömungsgitter wirken und eine gleichmäßige Aufwärtsströmung des erwärmten Wassers bewirken.

3. Wärmespeicher nach den Ansprüchen 1 ynd 2, dadurch ^ gekennzeichnet, daß die zylindrische Wand des Dampfdoms auf am Boden des Ringbehälters angeordneten Stützen ruht.

4. Wärmespeicher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfdom die Dachabdeckung des Wasserbehälters trägt.

5. Wärmespeicher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserbehälter durch einen Schwimmer abgedeckt ist, der, in mit Flüssigkeit gefüllten Rinnen ruhend, den Innenraum des Wasserbehälters gegen den Außenraum abschließt.

6. Wärmespeicher nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch Mittel, die eine zusätzliche Druckbelastung des Schwimmers ermöglichen.

7. Wärmespeicher nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen dem Schwimmer und dem Wasserspiegel des Speicherbehälters zur Verhinderung der Wärrnekonvektion unterteilt ist.

8. Wärmespeicher nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil des durch die Pampfgjocke und den Ringbehälter gebildeten inneren, vom Heißwasser durchströmten Ringraumes eine verstellbare, den Zufluß des Heißwassers in den Verdampfungsraum regelnde, ringförmige Düse angeordnet ist.

9. Wärmespeicher nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Düse durch an eine Druckluftleitung angeschlossene Gummischläuche gebildet, ist.

In Betracht gezogene Druckschriften; Deutsche Patentschriften Nr. 189 264, 408 928,

268400, 2.95784. . : . .

USA.-Patentschrift Nr. 1 061 5.73. .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 690/117 12.